Constantes cinéticas de flotación del grupo maceral vitrinita de dos carbones colombianos

Flotation kinetic constants of two Colombian coals’ vitrinite maceral

Las constantes cinéticas de flotación del grupo maceral vitrinita son importantes para diseñar columnas de flotación destinadas a separar este grupo maceral. En este trabajo se muestra el efecto del pH, velocidad del aire y concentración de espumante sobre la constante cinética de flotación del grupo maceral vitrinita de dos carbones bituminosos colombianos: El Cerrejón (La Guajira) y La Jagua (Cesar). Una columna de flotación a escala piloto de 5 m de altura se utilizó en todos los experimentos. Las muestras se procesaron usando un rango de pH entre 4 y 10, velocidad del aire entre 0,7 y 2,1 cm/s y concentración de espumante en el rango 2 a 6 ml de espumante/kg de carbón. Los carbones La Jagua y El Cerrejón mostraron altos valores de la constante cinética en medio ácido (0,692 min^-1 a pH 4 y 0,559 min^-1 a pH 5, respectivamente). Los resultados mostraron que, en general, las mejores condiciones de operación para obtener altos valores de la constante cinética del grupo maceral vitrinita fueron medio ácido y bajos flujo de aire y de concentración de espumante, respectivamente.

Introducción

El carbón es una mezcla heterogénea de plantas remanentes y minerales asociados que sufrieron cambios físicos y químicos originados por procesos biológicos y geológicos. El carbón se compone químicamente por oxígeno, hidrógeno, carbono, nitrógeno, azufre y materia mineral. Estas plantas remanentes (componentes orgánicos) forman los grupos macerales del carbón. Acorde a sus propiedades ópticas existen tres grupos de macerales en los carbones: vitrinita, liptinita (exinita), e inertinita, los cuales se caracterizan por tener diferencias en su composición química y propiedades físicas. Estas propiedades físico-químicas hacen que los grupos macerales se comporten de manera distinta en los procesos químicos y que se puedan utilizar de manera selectiva (Stach et al., 1982; Leonard y Hardinge, 1991).

Los procesos de transformación de carbón (combustión, gasificación, licuefacción, pirolisis, entre otros) se afectan significativamente por la distribución de los grupos macerales. Tener control sobre los grupos macerales presentes en el carbón alimentado a un proceso puede ser muy ventajoso en cuanto a la eficiencia del proceso. Luego es necesario desarrollar métodos efectivos para separar componentes petrográficos específicos, y de este modo, utilizarlos acorde a sus características tecnológicas (Kizgut et al., 1995; Honaker et al., 1996; Shu et al., 2002).

Por otro lado, un maceral concentrado en vitrinita representa la materia prima para la obtención de productos valiosos tales como BTX, breas de carbón, fibras de carbono y materia prima para licuefacción y gasificación de carbón (Honaker et al., 1996). Por lo tanto, se requiere utilizar procesos selectivos para separar dicho maceral a escala industrial. La flotación espumante es uno de ellos, donde se aprovechan las diferencias de las propiedades físico-químicas de los grupos macerales del carbón.