Diapositivas Seleccion de Carbon

8/18/2019 Diapositivas Seleccion de Carbon

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SELECCIÓNY

MEZCLAS DE CARBONES

FREDDY AUGUSTO MATEUS JIMENEZCOD. : 201212360

PROCESOS DE COQUIZACIÓNDUITAMA

2012

PRESENTADO A:JUAN SANTOS CUEVAS SOTO


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DISE O DE MEZCLAS

En la planifcación del trabajo investigativo, el diseño deexperimentos es una herramienta que permite utilizar el mínimonúmero de pruebas con la consiguiente reducción en el costo y

tiempo de experimentación, obteni ndose la m!xima in"ormaciónsobre el sistema #$%%&' En los diseños de mezcla, los "actores son

los componentes o ingredientes de la mezcla, yconsecuentemente sus niveles no son independientes' (no de losdiseños de mezcla m!s utilizado es el diseño )implex lattice en el

cual se estudia el e"ecto de mezclar componentes en unavariable respuesta' * partir de este diseño se obtiene una

ecuación polinomial que se ajusta a los resultados y permitepredecir la respuesta por la variación de los componentes y la

interacción que puede presentarse entre ellos '

En el presente estudio se emplea un diseño de mezclas basadoen un )implex lattice + ,-., que indica el uso de cinco

componentes en la mezcla, estudiados como mezclas puras ybinarias' /on este diseño se obtiene una ecuación polinomial de

segundo orden a partir de la cual se identifcan e"ectos sin rgicoso antagónicos de los componentes, permitiendo predecir la


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SELECCIÓN DE CARBONES

0ara el diseño experimental se seleccionaron los carbonescoquizantes 012, 013 y )14 los cuales generan coques con los

menores y mayores índices /56 y /)5 respectivamente, ycarbones medianamente aglomerantes de 7a 8uajira, /1 y /12

que generan carbonizados con índices de reactividad y

resistencia mec!nica intermedios' 0ara e"ectos de validación delmodelo se escogió el carbón t rmico /1$%' 7os carbonesseleccionados representan una distribución de los todos los

par!metros obtenidos mediante los di"erentes an!lisis de loscarbones y de los índices /56 y /)5 de los coques y

carbonizados'

7a proporción de mezcla de los componentes se eligió asumiendoaditividad ponderada de los índices /56 y /)5 #9:& de tal "ormaque los coques obtenidos de la mayoría de las mezclas presenteníndices de calidad dentro de los rangos exigidos por el mercado

internacional' En ;abla 91$ se muestra la nomenclatura y lasproporciones de las mezcla empleadas'


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PROPORCIONES DE MEZCLAS DE CARBONES


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7as mezclas de carbón se caracterizaron mediante an!lisispróximo y an!lisis t rmico'

7os resultados de caracterización por an!lisis próximo sepresentan en la ;abla 91-< se aprecia que las mezclas se

clasifcan entre carbones bituminosos bajo vol!til y bituminososalto vol!til * dependiendo de la proporción de los componentes

de partida' En la =igura 91$ se observa una relación conpendiente igual a uno para el valor esperado y el observado delos contenidos de carbono fjo y materia vol!til sobre base seca

libre de materia mineral, que indica la aditividad de estaspropiedades''

C!"!#$%"&'!#&()*% +%'#,!- *% #!" /)%-

AN LISIS PRÓ IMO


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A) ,&-&- "(4&+/ *% +%'#,!- *% #!" /)%-


7/24

/omparación entre el valor esperado y el valor observadopara carbono fjo y materia vol!til de las mezclas de carbones'

C!"!#$%"&'!#&() *% +%'#,!- *% #!" /)%-


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7os datos para ;max y >max muestran que la magnitud en ladi"erencia entre el valor esperado y el obtenido es mayor en las

mezclas )4?/ y )4?/2' 7o cual puede explicarse porque amedida que incrementa la di"erencia en el rango en los

componentes de una mezcla se presenta interacción, mientrasque mezclas de carbones de rango similar no presentan o

presentan una baja interacción como se observa para el restode las mezclas en donde la di"erencia entre el valor observadoy el predicho es muy baja' Estos resultados concuerdan con los

reportes de la bibliogra"ía #941 %, $%$1$%-& #941 %&' /aberesaltar que estos par!metros est!n asociados con la etapa de

descomposición primaria de los carbones que se da atemperaturas entre -%% y % @/ donde se presenta la "usión,

hinchamiento y resolidifcación con la producción delsemicoque'

AN LISIS T5RMICO


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0ar!metros obtenidos a partir de ;8* para las mezclas decarbones'

AN LISIS T5RMICO


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0ar!metros obtenidos a partir de A)/ para las mezclas decarbones'

AN LISIS T5RMICO


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7a coquización de las mezclas de carbones se realizó de igual"orma y bajo las mismas condiciones en las cuales se

carbonizaron los carbones individuales' 7os resultados deconversión se presentan en la ;abla 91 ' )e observa que las

mezclas entre carbones de menor rango +7a 8uajira. muestranlas menores conversiones asociadas con la mezcla de carbones

de alto contenido de materia vol!til que se desprende durante elproceso de carbonización' 7as mezclas de carbones de alto rango

rinden las conversiones m!s altas, en tanto que, las mezclasentre carbones de alto rango y de menor rango muestran

conversiones intermedias'

C!" /)&'!#&()*% +%'#,!- *% #!" /)%-


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R%- ,$!*/- *% #/)7%"-&() *% +%'#,!- *% #!" /)%-.


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7os carbonizados obtenidos a partir de mezclas de carbones secaracterizaron mediante an!lisis próximo, índice de reacción con

/B- +/56. y índice de resistencia mec!nica despu s de reacción con/B- +/)5.'

C!"!#$%"&'!#&() *% #!" /)&'!*/-/ $%)&*/- ! !"$&" *% +%'#,!- *% #!" /)%-

7os resultados del an!lisis próximo y poder calorífco de loscoques yCó carbonizados obtenidos de mezclas de carbones se

presentan en la ;abla 912 en donde se evidencia el bajocontenido de materia vol!til, entre -,-2D y 9, -D en base secalibre de ceniza, y altos contenidos de carbono fjo, entre 4 ,2:D

y 43,39D característicos de carbonizados y que confrman lae"ectividad en el proceso de carbonización' El mayor contenido

de materia vol!til lo presenta mezcla / ?/2' El contenido decenizas de todos los carbonizados se encuentra por debajo del:, 4 D por lo que se satis"acen los requerimientos del mercado

A) ,&-&- P"(4&+/


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*n!lisis próximo de coques ycarbonizados obtenidos de mezclas de carbones'


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7os resultados de reactividad y de resistencia mec!nica de loscoques y carbonizados obtenidos a partir de mezclas de carbones sepresentan en la ;abla 913' /abe resaltar que los carbones /1 y /12en una proporción del D en mezclas con carbones coquizantes,generan coques con índices de reactividad y resistencia mec!nicaadecuados para su uso en la industria siderúrgica, resultado que

dar! un mejor uso de las menores reservas de carbones coquizantesy confere valor agregado a los carbones de 7a 8uajira' 7os carbones

/1 y /12 presentan propiedades medianamente aglomerantesdadas por su índice de hinchamiento libre, que permite su

integración con otros tipos de carbón'

R%!#$&7&*!* 8 "%-&-$%)#&! +%# )!*% #/9 %- 8 #!" /)&'!*/- / $%)&*/- !

!"$&" *% +%'#,!- *% #!" /)%-


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Fndices /56 y /)5 de los coques yCócarbonizados obtenidos de mezclas de carbones''


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)e presentan los valores de /56 y /)5 esperados asumiendoaditividad, y la di"erencia absoluta entre el valor esperado y el

valor observado' ;eniendo en cuenta que la repetibilidad para el

índice /56 es de -,: y para el índice /)5 es de ,9 +*);G A 9$.,se asume que en los coques que presentan valores dentro deestos límites no existe interacción, mientras que en los coques

que presentan valores por "uera de estos límites, se supone quelos carbones interactúan de tal "orma que no puede predecirse elvalor de /56 y /)5 del carbonizado como el promedio ponderado

de los índices de los coques obtenidos a partir de los carbonesindividuales'

)e observa que la mezcla / ?/2 no sigue la tendencia general delos carbonizados lo cual puede deberse a la interacción entre los

componentes de la mezcla que conduce a un índice /56 superior y/)5 in"erior a los esperados' Este resultado puede explicarseporque la HIapcon obtenida es menor a la esperada, por unmenor número de reacciones de condensación dando como

resultado mayor reactividad y una menor resistencia mec!nica .


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)e muestra la relación entre los índices /56 y /)5 para los coquesy carbonizados obtenidos de mezclas de carbones' *l igual quepara los carbonizados y coques de carbones individuales +=igura

1$ ., se observa una tendencia lineal en donde a medida queincrementa la reactividad disminuye la resistencia mec!nica'

5elación entre los índices /56 y /)5 de coques y

carbonizados obtenidos a partir de mezclas de carbones


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El diseño experimental )implex 7attice evalúa el e"ecto de mezclarcomponentes en una variable respuesta +/56. e identifca los e"ectos

antagónicos y sin rgicos entre componentes' /omo resultado de

este diseño de mezclas y de la caracterización de los carbonizadosse obtiene una ecuación polinomial de segundo orden +ecuación9'$., donde las variables de predicción corresponden a la proporciónde mezclado de cada uno de los carbones' 0or esta razón ecuación

es netamente empírica y aplicable únicamente a los carbonesutilizados en el diseño' En esta ecuación los coefcientes

corresponden a los índices /56 de los carbones individuales y elúltimo t rmino da cuenta de la interacción antagónica que seobserva al mezclar los carbones / y /2'

M/*%,/- *% "%*#&() %) +%'#,!- *% #!" /)%-

11;1 6 < 1=;1 > < 10;0 ? < =3;1 @ < =0;3 6 < >>;6 @ 6∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗


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AN LISIS ESTAD STICO PARA EL MODELO DE PREDICCIÓN DEL NDICE CRI DE MEZCLAS DE CARBONES UTILIZANDO COMO VARIABLES

DE PREDICCIÓN LAS PROPORCIONES DE MEZCLADO.

Aado que el índice /56 para carbones individuales puede predecirse apartir de par!metros derivados del an!lisis A56=;) +ecuación 9'-. los

coefcientes para mezclas unitarias de la ecuación 1$$ puedenreemplazarse por esta expresión obteni ndose?


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7a anterior ecuación permite predecir el índice /56 de coques ycarbonizados obtenidos de carbones individuales y mezclas a partir

par!metros derivados de los an!lisis A56=;) de los carbones individuales yde par!metros derivados del an!lisis por A)/ de los carbones individuales

y de sus mezclas'

Curva de coincidencia CRI para el modelo en el que se utilizancomo variables de predicción la proporción de mezclado de los

carbones.


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*n!lisis estadístico para el modelo de predicción del índice/)5 en mezclas de carbones

7a evaluación de los modelos representados por las ecuaciones9'3 y 9': se realizó con dos mezclas que involucran dos

carbones coquizantes y un carbón t rmico? 02?/$% y 03?/$% enproporción %,23?%, ' En la ;abla 91$% se presentan los

resultados /56 y /)5 experimentales y los valores obtenidos conlos modelos, observ!ndose que la di"erencia en valor absoluto

entre los valores predichos y los observados est!n dentro de loslímites de repetibilidad dados por la norma *);G A1 9$'


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Fndices /56 y /)5 obtenidos y predichos en mezclasutilizadas para la evaluación de los modelos'

/urva de coincidencia para el modelo de predicción de/)5 en mezclas


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C! !#&*!*

*%$"&$ "!#&()Altera

PLANTA DELAVADO

Altera

CARBÓN DESILOS

Determina

TOLVAS DETRITURADORAS

PILAS

Alimenta

Alimenta

Alimenta

P"/* #$&7&*!* *% $! /- 8

&,!-

Determina

C/) & "!*/"*% T"%)%-

DeterminaCARGUE

DETRENES

Libera

;56;(5*/6JKAE

/*5LJKLibera

ACARREO DEL

CARBÓN

Aiagrama de =lujo

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