Co-pyrolysis kinetics analysis of stone coal and biomass for vanadium extraction

Análisis de la cinética de copirólisis de carbón de piedra y biomasa para la extracción de vanadio

En este trabajo se llevó a cabo la co-pirólisis de carbón de piedra y biomasa. Se analizó la energía de activación de la pirólisis y se discutió el mecanismo de la biomasa en la pirólisis del carbón de piedra. Los resultados muestran que la biomasa contribuyó a la pirólisis del carbón mineral. La velocidad de calentamiento óptima para la pirólisis de la biomasa y el carbón mineral fue de 25 °C/min y 20 °C/min respectivamente. Los metales alcalinos y alcalinotérreos derivados de la pirólisis de la biomasa mejoraron la descomposición térmica del carbón de piedra, aunque éste inhibió la pirólisis de la biomasa en condiciones de copirólisis. La promoción del tallo de maíz en la pirólisis del carbón de piedra fue mejor que la del serrín.

INTRODUCCIÓN

El vanadio puede mejorar significativamente el rendimiento de la soldadura común de los aceros con bajo contenido en carbono. El carbón de piedra, que contiene recursos masivos de vanadio, es la fuente principal de los productos de vanadio chinos [1]. Sin embargo, el carbón de piedra tiene un pobre efecto de extracción de vanadio por su bajo poder calorífico. Para mejorar este problema, se añade una cierta proporción de combustible auxiliar. La tecnología de mezcla de biomasa y carbón de piedra para extraer vanadio es un nuevo proceso con menos contaminación y mejor eficacia de extracción de vanadio [2]. Por lo tanto, un estudio más profundo de la dinámica de la copirólisis del carbón de piedra y la biomasa puede revelar las características de la copirólisis y el mecanismo de pirólisis del carbón de piedra. Se ha investigado mucho sobre la copirólisis de biomasa y carbón [3-4], y se han formado varios modelos cinéticos, de los cuales el método integral Coats-Redfem es el más extendido [5].

En este trabajo, se analizó la energía de activación/ E durante la co-pirólisis de biomasa y carbón de piedra, y se discutió la interacción en la pirólisis. Se determinaron el modelo de dinámica de pirólisis y el orden de reacción. Se calcularon la energía de activación/ E y el factor preexponencial/ A. Este estudio proporciona una referencia para el proceso de extracción de vanadio a partir de carbón de piedra.

MATERIALES Y MÉTODOS

El carbón de piedra como materia prima se recogió en la provincia china de Hubei. El combustible auxiliar fue tallo de maíz y serrín de la provincia de Liaoning. El carbón de piedra y la biomasa se molieron hasta un tamaño de partícula de 0,15 mm o menos. Los dos tipos de biomasa se mezclaron respectivamente con carbón de piedra en una proporción determinada.

El experimento se llevó a cabo con el analizador térmico síncrono Setsys Evolution, fabricado por la empresa francesa Seth Rahm.