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Bio-Carbón De Hojas De Caña De Azúcar Para Su Empleo Como Combustible Y Agente Reductor En Procesos De Reducción Directa Del Mineral De Hierro

Published in: Prospective and trends in technology and skills for sustainable social development. Leveraging emerging technologies to construct the future: Proceedings of the 19th LACCEI International Multi-Conference for Engineering, Education and Technology
Date of Conference: July 19-23, 2021
Location of Conference: Virtual
Authors: Estela Assureira (Pontificia Universidad Católica del Perú, PE)
Marco Assureira (Pontificia Universidad Católica del Perú, PE)
Full Paper: #28

Abstract:

Las hojas de caña de azúcar, residuos de cosecha, pueden ser usas como una fuente renovable de energía para la generación de calor y como agente reductor en procesos de reducción directa del mineral de hierro. Sin embargo, los altos contenidos de ceniza, azufre y álcalis contribuyen a la ocurrencia de problemas de escorificación, ensuciamiento y corrosión en los equipos de uso; lo que sumado a su bajo poder calorífico y de contenido de carbono fijo, limitan su empleo en este campo. En este trabajo se presentan los resultados de los tratamientos combinados de lavado con agua, tostación y carbonización, aplicados a las hojas de caña para logar una mejora de sus propiedades como combustible y agente reductor. Las hojas fueron cortadas a un tamaño entre 5 a 20 mm para su lavado que se realizó con agua de caño, a 20°C, en proporción de 15 litros por kilogramo de hojas, con remojo durante 24 horas sin agitación, seguido de media hora con agitación periódica. El tostado de las hojas lavadas se ejecutó por lotes, a presión atmosférica, con limitada presencia de oxígeno, en un reactor cilíndrico horizontal que gira a 60 rpm. La temperatura de tostación fue de 270 °C, con tiempo de residencia de 20 minutos. La carbonización de las hojas tostadas se llevó a cabo en un horno de mufla, a 600 °C por 90 minutos, obteniéndose como producto final un bio-carbón. Las hojas de caña sin tratamiento y las hojas tratadas fueron caracterizadas por análisis inmediato, análisis elemental y poder calorífico. Los resultados indican que el bio-carbón de caña obtenido presenta mejoras significativas respecto al material original. Se aprecia una reducción de la materia volátil a un valor de 18.27%, y un significativo incremento del contenido de carbono fijo registrando un valor de 66.54% lo que resulta ser 7.87 veces más que lo reportado por el residuo sin tratamiento, mientras que el poder calorífico superior alcanzó un valor de 34.33 MJ/kg implicando un incremento de más del doble del valor original asemejándose a un carbón mineral. En lo que respecta al contenido de azufre, si bien se observa que sufre un ligero incremento, su valor aún se mantiene bastante bajo (0.27 %) lo que es adecuado para carbones usados como agentes reductores. Adicionalmente, el bio-carbón obtenido es friable, fácil de moler, y posee características hidrofóbicas y es resistente a la biodegradación.