coquizacion

EFECTO DE LOS PARÁMETROS REOLÓGICOS Y
PETROGRÁFICOS DEL CARBÓN EN LA CALIDAD
DEL COQUE METALÚRGICO

GERMÁN DARIO ALARCÓN GAITÁN

Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias
Departamento de Química
Bogotá, D. C., Colombia
2011

EFECTO DE LOS PARÁMETROS REOLÓGICOS Y
PETROGRÁFICOS DEL CARBÓN EN LA CALIDAD
DEL COQUE METALÚRGICO

Tesis presentada como requisito parcial paraoptar al título de
Magíster en Ciencias - Química
Línea de Investigación: Materiales y Energía

GERMÁN DARIO ALARCÓN GAITÁN

Director: José de Jesús Díaz Velásquez

Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias
Departamento de Química
Bogotá, D. C., Colombia
2011

~ II

~

Nota de aceptación

Jurado

Jurado

Director Programas Curriculares de Química

TutorBogotá D.C., mayo de 2011

~ III

~

Agradecimientos

A Dios por permitirme culminar esta etapa importante de mi vida académica y profesional,
que en su comienzo fue difícil pero bajo su dirección y consentimiento el camino ha sido
mucho más fácil de llevar.
A mi esposa y amiga, participe activa de esta nueva etapa, por su apoyo y paciencia
incondicional.
A mi familia por su constanteapoyo espiritual y emocional durante cada una de las
situaciones transcurridas.
Al profesor José de Jesús Díaz Velásquez por su apoyo, carácter e idoneidad al conducirme
por el camino del éxito y el progreso, no sólo en la academia sino también en lo personal y
en lo humano.
Al laboratorio de carbones de INGEOMINAS y todo su selecto grupo de profesionales por
su colaboración y apoyo.
A C.I. Carbones Suramericanos S. A. una empresa de la que sólo he recibido apoyo y
colaboración durante cada momento de mi vida académica y laboral.
A todos y cada uno de los estudiantes y profesores que hacen parte del grupo de
Investigación en Combustibles y Energía de la Facultad de Ciencias por su apoyo,
acompañamiento y colaboración.

~ IV ~

Resumen
En esta tesis se estudian trescarbones de la región Cundiboyacense, a partir de los cuales se
formulan 25 mezclas; 9 binarias y 15 ternarias para evaluar la incidencia de las propiedades
reológicas y parámetros petrográficos de los carbones sobre la calidad del coque
metalúrgico. Los carbones y sus mezclas se caracterizaron mediante análisis próximo,
último, índice de hinchamiento libre, plastometría, dilatometría, reflectanciamedia
aleatoria de la vitrinita y clases de vitrinoides. La coquización se realizó a nivel semiindustrial en una batería de hornos tipo colmena. Los coques obtenidos se evaluaron
mediante los índices de degradación (M40), abrasión (M10), CRI (índice de reactividad del
coque en atmósfera de CO2) y CSR (resistencia mecánica después de la reacción con CO2).
El estudio permitió establecer que lamáxima dilatación, la máxima fluidez, los grupos
vitrinoides (V7, V8, V9, V11, V12) y la reflectancia media aleatoria de la vitrinita tienen
relación directa con la calidad del coque.
Palabras clave: carbón, reología, petrografía, grupos vitrinoides, coque.

Abstract
In this thesis, three coals from Cundiboyacense region were studied. 25 blends, 9 binary
and 15 ternary were formulated toassess the impact of rheological properties and coal
petrographic parameters on the quality of metallurgical coke. The coals and their blends
were characterized by proximate, ultimate, plastometer and dilatometer analysis, free
swelling index, mean random reflectance of vitrinite and vitrinoids groups. Semi-industrial
level carbonization was made in a beehive oven battery. The cokes obtained wereevaluated
by degradation (M40), abrasion (M10), CRI (coke reactivity index in CO2 atmosphere) and
CSR (mechanical strength after reaction with CO2) tests. The study established that the
maximum dilatation, maximum fluidity, vitrinoids groups (V7, V8, V9, V11, and V12) and
the mean random reflectance of vitrinite are related with the coke quality.
Keywords: coal, rheology, petrography,...