El carbón densificado es el producto de la tecnología de mejora del carbón del Proceso Coldry que elimina la humedad de los carbones de bajo rango, como el carbón subbituminoso y el lignito / carbón pardo . El proceso de densificación eleva el valor calorífico del carbón de bajo rango para igualar o superar el de muchos carbones negros de calidad de exportación. El carbón densificado resultante del Proceso Coldry se considera un equivalente o un reemplazo del carbón negro . [1]
El proceso Coldry es una tecnología patentada de mejora del carbón que está siendo desarrollada en Victoria, Australia por Environmental Clean Technologies Limited [2] basada en la "densificación del lignito ". Se ha desarrollado específicamente para mejorar el lignito de bajo rango y algunas formas de carbón subbituminoso eliminando la mayor parte del contenido de humedad natural; endurecer y densificar el carbón; aumentar el valor calorífico del carbón; y transformar el carbón en un producto estable (menor riesgo de combustión espontánea) y exportable equivalente al carbón negro para su uso en generadores de energía alimentados con carbón negro para producir electricidad o como materia prima para procesos posteriores como la conversión de carbón en gas, petróleo y otros productos químicos de alto valor.
El proceso Coldry evolucionó a partir del trabajo teórico y de prueba en el Departamento de Química Orgánica de la Universidad de Melbourne, Victoria, en colaboración con el Desarrollo Técnico Avanzado de CRA, Melbourne en 1989. [3] Este trabajo se basó en trabajos teóricos anteriores sobre carbón densificado realizados por el Departamento de Química Orgánica de la Universidad de Melbourne en 1980-81. La posibilidad de crear carbón densificado se identificó después de las observaciones realizadas en la mina Maddingley cerca de Bacchus Marsh , Victoria . El operador de la mina observó que las superficies de las carreteras endurecidas similares al betún se formaban naturalmente poco después de los eventos de lluvia cuando los camiones habían batido finos de lignito con humedad al entrar y salir de la mina. En los días posteriores a un evento de lluvia, las superficies de las carreteras de la mina se endurecerían como el asfalto y ya no absorberían agua. El Dr. Johns y sus colegas identificaron que se había producido un proceso de cizallamiento mecánico bajo en el que el carbón pardo mezclado con una pequeña cantidad de humedad y sujeto a un cizallamiento mecánico de bajo nivel había destruido sustancialmente la estructura porosa del carbón y desencadenado un proceso de reacción exotérmica natural suave dentro del carbón que condujo a la movilización y posterior evaporación de su contenido de humedad. [4] El proceso de cizallamiento mecánico bajo altera fundamentalmente la estructura porosa física del carbón y en diversos grados los microenlaces químicos dentro del carbón, reduciendo el contenido de humedad a entre 10 y 14 por ciento; aumentando el valor calorífico por encima de 5200 kcal/kg; y creando un nuevo producto de "carbón densificado" que es hidrófobo, ya no propenso a la combustión espontánea, fácilmente transportable y, desde un punto de vista comercial y ambiental, un equivalente al carbón negro.
Básicamente, el carbón pardo se cizalla y se desgasta, reduciendo el tamaño medio de las partículas y liberando el agua retenida naturalmente en la microestructura porosa del carbón, formando una masa plástica. Esta dispersión de la humedad superficial y atrapada físicamente se presta a la eliminación por evaporación a temperaturas ambiente o cercanas a ellas. El cizallamiento también abre superficies de carbón fresco exponiendo especies moleculares reactivas, que participan en nuevas reacciones de formación de enlaces y liberan algo de humedad atrapada químicamente. A medida que los pellets se densifican, la estructura recién formada se encoge, lo que da como resultado una microestructura significativamente más compacta en comparación con el carbón original. Esta nueva estructura reduce significativamente la propensión al autocalentamiento a la de un carbón bituminoso típico . Cuando se aplica al lignito y algunos carbones subbituminosos, el proceso Coldry produce una materia prima en forma de pellets densificados que reducen significativamente las emisiones de CO2 en comparación con su estado original de carbón pardo, cuando se queman para generar electricidad. Una característica clave de la tecnología es su uso de " calor residual " de baja calidad de una central eléctrica ubicada en el mismo lugar para proporcionar la energía de secado por evaporación. Por lo general, las centrales eléctricas eliminan esa energía a través de torres de refrigeración, que extraen una cantidad significativa de agua de los sistemas fluviales locales. La planta Coldry está diseñada para actuar como disipador de calor para la central eléctrica, compensando o reemplazando el agua extraída del medio ambiente para la refrigeración. El rango de temperatura para el secado oscila entre 35 °C y 45 °C. Esto constituye la base de la sinergia con las centrales eléctricas existentes en boca de mina y evita la necesidad de incurrir en mayores gastos operativos generando calor de proceso de alta calidad o recurriendo a calor de alta calidad de otros procesos, que puede tener un mayor valor en otras aplicaciones.
La imagen adyacente ilustra el diseño esquemático de una central eléctrica integrada alimentada por Coldry.
Los valores químicos y caloríficos del carbón densificado derivado del carbón pardo típico de Victoria con un contenido de humedad natural promedio del 60 por ciento en peso se comparan bien con el carbón negro típico de alto grado exportado desde Tarong, Queensland , y Newcastle, Nueva Gales del Sur, Australia.
adb = como base seca. ar = como se recibió. db = base seca. wb = base húmeda.
Durante algunos años, la mina Maddingley proporcionó lignito a una planta de fabricación de tableros de fibra adyacente ubicada en las afueras de Bacchus Marsh . La planta y la mina se desmantelaron a fines de la década de 1980. En 1990, la empresa de transporte Calleja Group adquirió la mina y el sitio industrial y se dio cuenta del concepto de carbón densificado. La empresa adquirió los derechos de propiedad intelectual para el proceso de carbón densificado alrededor de 1994. Bajo el liderazgo de David Calleja y David Wilson, la empresa invirtió en el desarrollo de una metodología de carbón densificado y tuvo éxito con las pruebas de banco en 1997. En este momento, el proceso tecnológico se conoció como el Proceso Coldry. Durante algún tiempo, la empresa buscó sin éxito incluir el Proceso Coldry como una tecnología digna de revisión, inversión y desarrollo por parte del Centro de Investigación Cooperativa (CRC) financiado por el gobierno para el programa de lignito. Posteriormente, el Grupo Calleja invirtió en el establecimiento en febrero de 2004 de una planta piloto para desarrollar aún más el proceso. En abril de 2004, la planta Coldry se estableció rápidamente como un método comercial potencial para deshidratar lignito sin producir subproductos peligrosos. La operación de la planta piloto fue asignada a Asia Pacific Coal & Steel Pty Ltd (APCS) en junio de 2004, cuando APCS recibió la licencia para comercializar la tecnología. En marzo de 2006, APCS fue adquirida por la empresa que cotiza en la Bolsa de Valores de Australia, Environmental Clean Technologies Limited (ASX:ESI), que asumió la responsabilidad de comercializar el proceso Coldry. La planta piloto se ha desarrollado de manera gradual en el sitio de Bacchus Marsh y las pruebas de tipos de carbón de todo el mundo han ayudado a caracterizar y validar la idoneidad del carbón para su uso en el proceso.
