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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DE VALPARASO FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA QUMICA
PROYECTO PARA OPTAR AL TITULO DE
INGENIERO CIVIL QUIMICO
PLANTA DE PRODUCCIN DE CARBN ACTIVADO DE CSCARAS DE NUECES,
PARA APLICACIONES EN HIDROMETALURGIA DEL ORO
Marcelo Andrs Len Martnez
Profesores Gua
Carlos Carlesi Jara
Mara Victoria Garca de Pablo
2012
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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DE VALPARASO FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA QUMICA
PROYECTO PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERO CIVIL QUMICO
PLANTA DE PRODUCCIN DE CARBN ACTIVADO DE CSCARAS DE NUECES, PARA APLICACIONES
EN HIDROMETALURGIA DEL ORO
Alumno Memorista: Marcelo Andrs Len Martnez
Profesores Guas:
Carlos Carlesi Jara
Mara Victoria Garca de Pablo
2012
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Solo me queda agradecer, solo me queda dar gracias a las
personas que me han acompaado durante todos estos aos
de mi vida, a los que estn en el recuerdo lejano de una
convivencia pasada y a los que hasta el da de hoy me
entregan su cario y afecto
Un agradecimiento muy especial a mi familia, obra de grandes
escultores de amor y tolerancia, de paciencia y humildad, de
razn y poesa, para ustedes dos que siempre han estado
insistiendo en mi felicidad y en ver a su hijo ingeniero, con esa
humildad que se encuentra siempre en las personas que
esperan tranquilas a los suyos y viven en base a los valores de
una familia extraordinaria.
Un agradecimiento a todos mis profesores que me han forjado
como profesional, en base a triunfos y fracasos, con ms
aciertos que inseguridades. Al profesor Carlos, por su
dedicacin y apoyo en la confeccin final de mi memoria, a la
profesora Mara Victoria, por todos sus conocimientos, sus
valores y su apoyo en investigacin, al profesor Jaime
especialmente, por su amistad, capacidad profesional y
humana, ejemplo que ha sido invaluable en todos estos aos
de universidad.
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Un agradecimiento a todos mis amigos de universidad, a mi
grupo de msica Tim Motel, actualmente todos ingenieros, al
CCAA de ICQ, a las ayudantas, al profesor Armando que con
su filosofa me hizo entender mejor la funcin de la universidad
en una persona, y por ultimo a ti Claudia, por ser hoy en da, la
que abraza todos mis esfuerzos y proyecta todos mis
sueos..
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RESUMEN DEL PROYECTO.
1.1 Resumen del Proyecto
El presente proyecto: FACTIBILIDAD TCNICA ECONMICA DE
UNA PLANTA DE CARBN ACTIVADO DE CSCARAS DE NUECES, PARA
APLICACIONES EN HIDROMETALURGIA, ha desarrollado los captulos de balances
de materia y energa, as como el diseo mecnicos de equipos principales y
auxiliares, en base a las pruebas experimentales de adsorcin de aurocianuro en
carbn activado de cscaras de nueces va fsica, desarrolladas a escala laboratorio
que dieron la factibilidad tcnica para el desarrollo de una evaluacin econmica de
esta planta de produccin a escala industrial.
En esta evaluacin econmica del proyecto, se considero una planta
nueva, donde se requiere la compra del terreno, preparacin de este y su
urbanizacin, adems se consideraron dos mtodos distintos para determinar el
capital de inversin propio y uno al 100% financiado, donde el primero considera el
clculo del capital inicial a travs del mtodo de los Porcentajes y el segundo ms
conservador a travs del mtodo de Lang y Chilton, a su vez ambos considerando
como base de clculo el costo total de los equipos principales del proceso productivo.
Para efectos de considerar solo un caso en resumen, nos referiremos al
mtodo ms conservador (Lang y Chilton), el cual supone una inversin inicial de
USD 5.491.673, variando por sobre un 44% la inversin supuesta por el mtodo de
los Porcentajes. Tomando un 100% de capital propio, nos entrega un valor actual
neto (VAN), sobre los USD 270.000, obteniendo una tasa interna de retorno (TIR), de
21%, con lo cual nos sugiere un escenario conservador positivo, siendo el VAN
positivo y entregando un TIR levemente mayor a la tasa de costo de capital, asumida
en un 20%, sin prdidas del ejercicio anterior en el flujo de caja y con un retorno de
inversin al quinto ao de ejercicio. Tomando un financiamiento de un 100% del
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RESUMEN DEL PROYECTO.
capital de inversin, nos entrega un valor actual neto (VAN), sobre los USD
1.023.061, obteniendo una tasa interna de retorno (TIR), de 33%, con lo cual nos
sugiere un escenario conservador positivo, siendo el VAN positivo y entregando un
TIR mayor a la tasa de costo de capital, asumida en un 20%, con prdidas del
ejercicio anterior en el flujo de caja y con un retorno de inversin al sptimo ao de
ejercicio.
Se considera el negocio rentable desde el punto de vista financiero,
otorgando una mayor rentabilidad al aporte de un capital de inversin mixto, siendo lo
ms comn un 20% de inversin y 80% de financiamiento. Para mayor detalle acerca
del anlisis econmico ver el Captulo X, de Evaluacin Econmica.
La planta de produccin de carbn activado se ubicar en la regin
Metropolitana, en la localidad de Buin, cerca de la principales empresas nogaleras en
Chile, para el abastecimiento de las materias Primas y suministros, cercana a los
mercados de consumidores, en un clima estable de baja oscilacin trmica y
humedad, para el correcto almacenamiento de los productos, adems contar con la
disponibilidad de servicios para la planta tales como: elctricos, combustible y agua
industrial, disponibilidad de empresas de ingeniera y servicios afines, para reparar
y/o asesorar de manera rpida los inconvenientes producidos en faena. Adems se
cuenta con la existencia de carreteras, ferrocarriles y la cercana a puertos de
embarque.
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NDICE GENERAL
INDICE GENERAL CAPTULO I - Alcances del Proyecto ....................................................................... 1
1.1 Objetivo General ............................................................................................. 2 1.2 Alcances del Proyecto ..................................................................................... 4
1.2.1 Antecedentes ........................................................................................... 4 1.2.2 Datos Econmicos .................................................................................... 7
1.3 Validacin Experimental ................................................................................ 10 1.3.1 Antecedentes Generales ........................................................................ 10 1.3.2 Primera Etapa Investigacin ................................................................... 11 1.3.3 Objetivos Especficos ............................................................................. 11 1.3.4 Equipo de Activacin Fsica ................................................................... 12 1.3.5 Segunda Etapa Investigacin Adsorcin en Minicolumnas .................... 16 1.3.6 Objetivos Especficos ............................................................................. 16
1.4 Planificacin del Proyecto ............................................................................. 19 1.5 Resumen Captulo I ...................................................................................... 20 1.6 Bibliografa .................................................................................................... 21
CAPTULO II - El Carbn Activado .......................................................................... 22
2.1 El Carbn Activado ....................................................................................... 23 2.2 Versatilidad del Carbn Activado .................................................................. 27 2.3 Principales Tipos de Activacin .................................................................... 28 2.4 Tipos de Carbones Activados ....................................................................... 31
2.4.1 Clasificacin de Acuerdo al Tamao ...................................................... 32 2.4.2 Geometra del Poro ................................................................................ 34
2.5 Purificacin en Fase Lquida ......................................................................... 36 2.5.1 La Ecuacin de Freundlich ..................................................................... 36 2.5.2 Variables que Afectan la Adsorcin en Fase Lquida ............................. 39 2.5.3 Pureza de un Carbn (Cenizas) ............................................................. 40
2.6 Purificacin en Fase Gaseosa ...................................................................... 42 2.6.1 Parmetros de Trabajo en Carbones Activos en Fase Gas ................... 42 2.6.2 Aplicaciones para Fase Gaseosa ........................................................... 43
2.7 Carbn Activado de Cscaras de Nueces .................................................... 47 2.7.1 Caractersticas Generales ...................................................................... 47 2.7.2 Mercado del Carbn Activado de Cscaras de Nueces ......................... 48
2.8 Resumen Captulo II ..................................................................................... 51 2.9 Bibliografa .................................................................................................... 52
CAPTULO III - Aplicaciones del Carbn Activado ................................................ 53
3.1 Aplicacin del Carbn Activo en Industria de Alimentos y Bebidas .............. 54 3.2 Adsorbatos en Industria de Alimentos y Bebidas .......................................... 55
3.2.1 Compuestos Orgnicos .......................................................................... 55 3.2.2 Compuestos Inorgnicos ........................................................................ 57
3.3 Seleccin del Carbn Activado Granular (CAG) ........................................... 60 3.4 Modos de Operacin y Configuracin ........................................................... 62
3.4.1 Flujo Ascendente y Descendente ........................................................... 62
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NDICE GENERAL
3.4.2 Flujo Por Gravedad y Flujo a Presin ..................................................... 63 3.5 Configuracin de Adsorbedores de CAG ...................................................... 65 3.6 Cama Pulsante ............................................................................................. 68 3.7 Aplicacin del Carbn Activo en la Minera .................................................. 69 3.8 Fenmeno de Adsorcin de Cationes ........................................................... 72 3.9 Adsorcin de Oro en Carbn Activado .......................................................... 73
3.9.1 Cintica de Adsorcin ............................................................................. 73 3.9.2 Factores que Afectan la Adsorcin ......................................................... 74 3.9.3 Selectividad ............................................................................................ 76
3.10 Elucin ....................................................................................................... 77 3.11 Aspectos de Ingeniera .............................................................................. 79 3.12 Aplicacin del Carbn Activado en la Adsorcin de Oro ............................ 83 3.13 Resumen Captulo III ................................................................................. 84 3.14 Bibliografa ................................................................................................. 85
CAPTULO IV - Estimacin Materia Prima .............................................................. 86
4.1 Introduccin .................................................................................................. 87 4.2 Alcances del Estudio Econmico .................................................................. 88 4.3 Estadstica Mercado Nueces de Nogal ......................................................... 90
4.3.2 Variedades de Nueces Cultivadas en Chile ........................................... 91 4.4 Mercado Global de Nueces de Nogal Sin Cscaras ..................................... 93
4.4.1 Produccin Mundial Estimada de Nueces con Cscaras ....................... 93 4.4.2 Estimacin Oferta de Nueces Sin Cscaras ........................................... 97
4.5 Mercado Nacional Nueces de Nogal Sin Cscaras ...................................... 98 4.5.1 Produccin ............................................................................................. 98 4.5.2 Comercio Exterior ................................................................................... 99
4.6 Anlisis del Producto Nueces de Nogal Enteras Sin Cscara, Frescas o Secas ................................................................................................................... 101 4.7 Anlisis de Precios de Cscaras de Nueces ............................................... 105
4.7.1 Precio Materia Prima ............................................................................ 105 4.7.2 Informacin Empresas Proveedoras .................................................... 105
4.8 Resumen Captulo IV .................................................................................. 107 4.9 Bibliografa .................................................................................................. 108
CAPTULO V - Estudio Econmico del Carbn Activado ................................... 109
5.1 Alcances del Estudio ................................................................................... 110 5.1.1 Oportunidad de Negocio? .................................................................. 111 5.1.2 Propiedades de los Carbones Activados .............................................. 111
5.2 Competencia e Industria Internacional ........................................................ 113 5.2.1 Mercado Internacional .......................................................................... 113 5.2.2 Principales Productores y Exportadores de Carbn Activado .............. 116 5.2.3 Principales Consumidores de Carbn Activado ................................... 120 5.2.4 Principales Importadores de Carbn Activado ..................................... 122
5.3 Competencia e Industria Nacional .............................................................. 125 5.3.1 Mercado del Carbn Activo en Chile .................................................... 125 5.3.2 Productores de Carbn Activado .......................................................... 125
5.4 Anlisis de la Demanda .............................................................................. 127
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NDICE GENERAL
5.4.1 Caractersticas de los Demandantes .................................................... 127 5.4.2 Caractersticas de los Demandantes .................................................... 127
5.5 Anlisis de la Oferta .................................................................................... 137 5.5.1 Caracterizacin de los Ofertantes ........................................................ 137 5.5.2 Estimacin de la Oferta ........................................................................ 137
5.6 Anlisis de Precios ...................................................................................... 141 5.6.1 Precios del Producto en el Mercado Chileno ........................................ 141 5.6.2 Precios del Producto en el Mercado Internacional ............................... 143
5.7 Resumen Captulo V ................................................................................... 145 5.8 Bibliografa .................................................................................................. 146
CAPTULO VI - Seleccin del Mtodo de Produccin ......................................... 147
6.1 Introduccin ................................................................................................ 148 6.2 Estado del Arte ........................................................................................... 149 6.3 Tipos de Activacin ..................................................................................... 151
6.3.1 Activacin Qumica ............................................................................... 151 6.3.2 Activacin Trmica ............................................................................... 153
6.4 Seleccin del Mtodo de Produccin .......................................................... 156 6.5 Tecnologas de Carbonizacin .................................................................... 158 6.6 Procesos de Obtencin de Carbn Activado .............................................. 159
6.6.1 Memoria Descriptiva del Proceso de Activacin ................................... 163 6.6.2 Proceso Definitivo de Activacin Fsica ................................................ 165
6.7 Estudio Legal .............................................................................................. 170 6.8 Seleccin de Materia Prima ........................................................................ 174
6.8.1 Propiedades Fsico Qumicas Materia Prima .................................... 174 6.8.2 Resultados Activacin Fsica Cscaras de Nueces.............................. 179 6.8.3 Resultados Experimentales Mini Columna de Adsorcin ..................... 182
6.9 Resumen Captulo VI .................................................................................. 186 6.10 Bibliografa .................................................................................................. 187
CAPTULO VII - Balances de Materia y Energa ................................................... 189
7.1 Introduccin ................................................................................................ 190 7.2 Dimensin de la Planta ............................................................................... 191
7.2.1 Capacidad Instalada de la Planta ......................................................... 191 7.3 Diagrama Bsico del Proceso ..................................................................... 193 7.4 Balances de Materia ................................................................................... 201
7.4.1 Etapa de Pirolisis: Horno Rotatorio ....................................................... 203 7.4.2 Etapa de Pirolisis: Torre Absorcin ...................................................... 205 7.4.3 Etapa de Pirolisis: Inter. Calor .............................................................. 206 7.4.4 Etapa de Pirolisis: Consumo Combustibles .......................................... 208 7.4.5 Etapa de Pirolisis: Balance Global de Materia ...................................... 210 7.4.6 Etapa de Activacin: Horno Rotatorio ................................................... 211 7.4.7 Etapa de Activacin: Torre Absorcin .................................................. 213 7.4.8 Etapa de Activacin: Inter. Calor .......................................................... 214 7.4.9 Etapa de Activacin: Consumo Combustibles ...................................... 215 7.4.10 Etapa de Activacin: Balance Global de Materia .................................. 217
7.5 Balances de Energa ................................................................................... 220
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NDICE GENERAL
7.5.1 Etapa de Pirolisis: Horno Rotatorio ....................................................... 2217.5.2 Etapa de Pirolisis: Inter. de Calor ......................................................... 2247.5.3 Etapa de Pirolisis: Enfriador ................................................................. 2267.5.4 Etapa de Pirolisis: Torre de Absorcin ................................................. 2287.5.5 Etapa de Activacin: Horno Rotatorio ................................................... 2317.5.6 Etapa de Activacin: Inter. de Calor ..................................................... 2367.5.7 Etapa de Activacin: Enfriador ............................................................. 2387.5.8 Etapa de Activacin: Torre de Absorcin ............................................. 240
7.6 Resumen Captulo VII ................................................................................. 2437.7 Bibliografa .................................................................................................. 244
CAPTULO VIII - Seleccin y Diseo de Equipos ................................................ 246
8.1 Introduccin ................................................................................................ 2478.2 Equipos Auxiliares ...................................................................................... 248
8.2.1 Pozo Colector ........................................................................ 2488.2.2 Estanques de Procesos ........................................................................ 2518.2.3 Chancador de Mandbula ......................................................... 2608.2.4 Dosificadores ........................................................................... 2628.2.5 Molino Raymond ...................................................................... 2708.2.6 Cargador Frontal ...................................................................... 272
8.3 Bodegas, Silos y Correas transportadoras .................................................. 2748.3.1 Silo Almacenamiento Carbn Natural ................................... 2748.3.2 Silo Almacenamiento Carbn Activo ..................................... 2898.3.3 Correas Transportadoras ..................................................................... 292
8.4 Bombas de Servicio .................................................................................... 3038.4.1 Bombas ............................................................................... 303
8.5 Equipos Principales..................................................................................... 3128.5.1 Caldera .................................................................................. 3128.5.2 Horno Rotatorio ....................................................................... 3168.5.3 Intercambiador de Calor ......................................................... 3268.5.4 Torre de Absorcin ................................................................ 3378.5.5 Enfriador Productos Horno Rotatorio ..................................... 348
8.6 Resumen Captulo VIII ................................................................................ 3538.7 Bibliografa .................................................................................................. 354
CAPTULO IX - Ubicacin y Organizacin............................................................ 356
9.1 Ubicacin de la Planta ................................................................................ 3579.1.1 Factores Principales ............................................................................. 3579.1.2 Mapa Referencial Ubicacin de Planta en Buin ................................... 361
9.2 Sistema de Trabajo ..................................................................................... 3629.2.1 Divisin del Proceso Productivo ........................................................... 3629.2.2 Jornada Laboral.................................................................................... 3639.2.3 Clculo del Nmero de Operarios ........................................................ 3659.2.4 Lay - Out de la Planta ........................................................................... 3679.2.5 Superficie Total..................................................................................... 370
9.3 Lay - Out de la Planta ................................................................................. 371
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NDICE GENERAL
9.4 Resumen Captulo IX .................................................................................. 372 9.5 Bibliografa .................................................................................................. 373
CAPTULO X - Evaluacin Econmica ................................................................. 374
10.1 Introduccin ................................................................................................ 375 10.2 Desarrollo .................................................................................................... 376 10.3 Resumen Captulo X ................................................................................... 397 10.4 Bibliografa .................................................................................................. 398
CAPTULO XI - Conclusiones ................................................................................ 399
11.1 Conclusiones .............................................................................................. 400 11.1.1 Estudio Experimental ............................................................................ 400 11.1.2 Anlisis Econmico .............................................................................. 401
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 1
CAPTULO I - Alcances del Proyecto -
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 2
1.1 Objetivo General
Se busca desarrollar la FACTIBILIDAD TCNICA ECONMICA DE
UNA PLANTA DE CARBN ACTIVADO DE CSCARAS DE NUECES, PARA
APLICACIONES EN HIDROMETALURGIA, en base a este objetivo podremos dar
anlisis a las siguientes etapas de proyecto que contempla de manera especfica los
parmetros tales como:
Validacin Experimental: En este punto se validaran las propiedades fsico qumicas del carbn de cscaras de nueces, para poder comparar
sus ventajas en relacin a los carbones activos comerciales. Validar la
capacidad de adsorcin de Aurocianuro en el Carbn Activo de Cscaras
de Nueces.
Anlisis de Mercado de los Carbones Activos (Oferta y Demanda): Podremos en base a este estudio, saber la oferta internacional y la
demanda por parte de las empresas chilenas a travs del tiempo, el tipo y
formato de los carbones activos empleados en la industria minera, conocer
especialmente las ventajas comparativas con respecto a los carbones
importados para las tareas en la recuperacin de oro.
Eleccin, Disponibilidad y Costos de las Materias Primas: La obtencin del precursor en cantidades adecuadas y bajo costo es de vital importancia
para dar mayor rentabilidad al proyecto, se debe lograr un suministro
constante a travs del tiempo, contando con alternativas de abastecimiento
tanto dentro como fuera del pas. El mximo disponible de cscaras de
nueces de los productores de nueces en Chile asegura una produccin
necesaria para cubrir la demanda de carbn activo por parte de las faenas
minera, como por ejemplo procesos de flotacin de minerales, tratamiento
de aguas industriales, purificacin de electrlitos, recuperacin de metales
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 3
disueltos en soluciones acuosas, como modificador del potencial redox,
como catalizador, etc. El carbn activado se emplea adems para
recuperar el oro contenido en soluciones originadas en diversos procesos
de cianuracin, entre los que figuran actualmente el de lixiviacin en pilas,
carbn en pulpa (CIP) y carbn en lixiviacin (CIL).
Eleccin del Proceso: Seleccionar un proceso eficiente que tienda a minimizar los costos operacionales y de inversin, donde podamos analizar
los ya existente modificando y maximizando los puntos de operacin
principales.
Evaluacin Econmica del Proyecto: Los resultados finales del proyecto concluirn al determinar sus indicadores de rentabilidad, TIR y VAN
especficamente variando su sensibilidad a los costos de la materia prima,
influencias del precio del petrleo, variacin del porcentaje de
financiamiento, etc.
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 4
1.2 Alcances del Proyecto
1.2.1 Antecedentes
El presente proyecto detalla el trabajo desarrollado para determinar la
Factibilidad Tcnica Econmica de una Planta de Produccin de carbn activado,
donde la materia prima a usar sern cscaras de nueces y la aplicacin se evaluara
en el campo de la hidrometalurgia, en la extraccin de aurocianuro.
El proyecto considera establecer un mercado amplio para nuestro
producto, esto en cuanto a las distintas aplicaciones del carbn activado a nivel
nacional tales como: industria de alimentos, minera, tratamiento de aguas, siendo
estas las ms importantes.
En Chile, el mercado del carbn activado ha presentado un importante
crecimiento dada sus mltiples aplicaciones y beneficios en diferentes reas.
Actualmente en Chile no existe un gran conocimiento acerca de la fabricacin de este
producto, sin embargo la cantidad de estudios e investigaciones a nivel mundial
presenta un gran crecimiento en los ltimos aos. Actualmente existe en Chile una
empresa, la cual produce 500 toneladas anuales de carbn activado fabricado a partir
de cuescos de durazno. Esta es Petrochil S.A. y se ubica en la VI Regin. Esta
produccin representa el 33% del consumo total interno del pas, siendo el 67%
restante importado desde el exterior por Petrochil y otras empresas que comercializan
este producto.
En Latinoamrica durante el ao 2008 los niveles de importacin de
carbn activado alcanzaron las 20.000 toneladas, lo que equivale a un valor de
importaciones de aproximadamente 37,6 millones de US$ CIF, presentando un
crecimiento cercano al 13% con respecto al ao 2006. Principalmente el origen del
carbn activado importado por los principales pases de Latinoamrica es Mxico,
EE.UU., China y pases europeos. Pases como Per, donde existe un gran nivel de
actividad en la minera aurfera, representan potenciales clientes a quienes ofrecer el
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 5
carbn activado que ser producido, con quienes se deber aprovechar la ventaja
que representa la distancia entre Chile y estos pases. Por otra parte, se debern
ofrecer precios competitivos de manera de lograr entrar a los diferentes mercados.
En Chile existe materia prima disponible para la fabricacin de carbn
activado. Esta materia prima son las cscaras de nueces, las cuales se encuentran
entre la V y la VI Regin del pas. En el presente trabajo se evaluar a nivel de
prefactibilidad la instalacin de una planta de carbn activado que permita satisfacer
parte de la demanda en Chile de los consumidores que importan este producto desde
el exterior y de exportar a pases cercanos, principalmente a aquellos donde existe un
gran nivel de actividad minera de oro y plata, y un gran nivel de actividad industrial.
Nuestro producto abarcara los mercados de Minera en Chile que
corresponde al 23% del mercado de importaciones de CA y el de Bebidas, Cerveza y
Jugos, que corresponden al 27% de las importaciones, juntos corresponden al 50%
del mercado de importaciones de CA a nivel nacional, lo cual es ms de 673 (Ton) de
carbn activado al ao.
Para los procesos de adsorcin en la industria de alimentos y bebidas,
los estndares son altos y corresponden a carbones activados fsicamente, para los
procesos de purificacin y adsorcin de impurezas, estos carbones utilizados
presentan adsorcin en fase lquida lo cual sugiere tener filtros apropiados de CA en
Polvo. El grado de adsorcin de estos carbones se verifica de forma analtica la cual
corresponde a analizar sus capacidades de adsorcin en su estructura porosa
definitiva, esto se ha realizado a nivel de laboratorio determinando la capacidad de
adsorcin de la macroporosidad (ndice de Azul de Metileno) y mesoporosidad (ndice
de Yodo) del carbn obtenido, dando resultados comparativamente superiores o
iguales en comparacin a los carbones comerciales utilizados en esta industria
alimenticias. Estos se demuestran en los captulos posteriores donde se dar cuenta
de las metodologas experimentales as como sus resultados y su posterior
comparacin.
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 6
Para el caso de adsorcin en los procesos de hidrometalurgia,
particularmente en la extraccin de oro desde los procesos de lixiviacin, se
determina la capacidad de adsorcin del carbn con los ndices antes sealados
(ndice de Azul de Metileno y Yodo), estos sin embargo no sern suficientes para
comparar de forma cuantitativa nuestro carbn con los utilizados en la actualidad para
estas tareas, ya que los carbones comerciales en especial el de cscaras de coco
posee propiedades de adsorcin elevadas con una excelente carga de material y
elucin o recuperacin, adems de poseer excelentes propiedades mecnicas, que lo
hacen reutilizable. Se desarrollarn experiencias que impliquen el paso de una
solucin de aurocianuro a travs de un lecho de carbn activo, para determinar y
comparar la adsorcin de este y su posterior elucin.
El CA de cscaras de nueces tendr posibles ventajas comparativas con
sus smiles comerciales. En los siguientes puntos a tratar se encontrarn los
antecedentes de validacin experimental.
El proyecto en sus primeros captulos II y III, entrega los fundamentos
tericos esenciales para lograr entender de manera ms didctica los procesos de
adsorcin fase lquida y gaseosa por parte del carbn activo en general, sealando
los principales mtodos de activacin y aplicaciones ms importantes en la industria
Chilena, tomando especial importancia en el captulo III, el papel del carbn Activo en
la recuperacin de oro de las aguas lixiviadas y cianuradas de los procesos mineros
actuales de recuperacin de este valioso metal, entregando datos acerca de estudios
cinticos y cantidades aproximadas de eficiencia del carbn usado actualmente, as
tambin se darn datos esquemticos acerca de los procesos principales ocupados
actualmente en la extraccin de oro, como son los procesos de adsorcin de
Columnas y Pulpa, as como el comportamiento fsico qumico de este en el carbn
activado. El proyecto expone en sus primeros captulos un diagnostico general acerca
de los principales carbones activos presentes en estudios cientficos, con aplicaciones
especificas como en la extraccin de cationes en solucin.
En una primera parte se detalla las caractersticas generales de los
carbones activados hechos por el hombre y de los cuales el desarrollo cientfico a
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 7
caracterizado y catalogado segn su procedencia mineral o vegetal, junto con estas
descripciones generales, se detallan los datos obtenidos desde laboratorio,
correspondientes al estudio fisicoqumico de las cscaras de nueces procedentes de
nogales de produccin industrial.
Las Cscaras fueron sometidas a diferentes anlisis tales como:
pruebas de porcentaje de humedad, materia relativa fruto - cscara, calcinacin,
pirolisis, activacin fsica, junto con esto se determin la capacidad de adsorcin de
yodo y azul de metileno.
1.2.2 Datos Econmicos
La cantidad cosechada para el ao 2007 de nueces en Chile es ms 22
mil toneladas al ao (Fuente: Revista Agro Econmico), de las cuales el 10% queda
para el mercado local y el resto se exporta, la produccin Chilena de nueces inici un
crecimiento sostenido desde 2003 en adelante, duplicndose en estos ltimos 5 aos.
Esto se debera a un mejor manejo tcnico y a la plantacin de variedades con mayor
potencial productivo, como Chandler y Howard. Los incrementos en la demanda de
este producto y la oferta existente en Chile hacen estimar que para este ao 2008 la
produccin debiera ser de 26.600 toneladas y llegar a las 38.300 toneladas en el
2010.
Al tomar en cuenta que la cantidad de nueces sin cscaras exportadas
solamente, corresponden aproximadamente para el ao 2007 a ms de 7.000
toneladas y los pronsticos indican que seguir en aumento, se piensa que se tendr
una cantidad cercana a estas exportaciones, de cscaras de nueces disponibles
como materia prima, debido a la relacin de Fruto - Cscara cercana a la unidad.
En resumen se puede tener como materia prima para el proyecto una
cantidad disponible de ms de 7.000 toneladas de cscaras de nueces al ao, a
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 8
contar del 2007, donde podr ir creciendo esta cifra debido a la excelente proyeccin
que en la actualidad vive este rubro.
Demanda carbn Activo en la Minera: Ya para el ao 2002 las importaciones de carbn activo se normalizaron y en el ao 2007, las importaciones
llegaron a 1.344.621 (KN) que corresponden a compras por US$ 2.380.500, valores
(CIF).
Desde los aos 2002 hasta el 2007 la importacin de carbn activo
promedio anual ha sido de US$ 2.040.230 y de 1.336.949 (KN). Valores (CIF). De
estas importaciones el 23% se destinan a minera, entonces tenemos que:
Aproximadamente 310 (Ton) de carbn activado se adjudican a minera,
tomadas desde las importaciones de carbn activado promedio entre el
ao 2002 - 2007 y que corresponden a un 23% del total importado para
este rubro.
Aproximadamente 363 (Ton) de carbn activado se adjudican a la industria
alimenticia de bebidas, cerveza y jugos. que corresponden a un 27% de las
importaciones de CA.
Aproximadamente 677 (Ton) de carbn activado se adjudican a otras
industrias que se detallan en el Capitulo V, Estudio Econmico. Estas representan el 50% restante de las importaciones de CA.
Disponibilidad de materia prima (cscaras de nueces): A partir del 2007 se puede contar con exportaciones de nueces sin cscaras de ms de 7.056
toneladas, as mismo se podra obtener una cantidad similar de cscaras de nueces
remanentes de la industria del nogal chilena.
Se necesita contar para el primer ao con 1.350 toneladas de carbn
activado llegando a 1.807 toneladas al dcimo ao de produccin, si la tasa de
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 9
crecimiento es de 2,7% anual, tasa que representa la mitad del incremento
proyectado de las importaciones hechas a Chile entre los aos 2002 y 2007 que
arroja un 5,4%. Ver Captulo V, acerca de la conducta de las importaciones de CA. a Chile.
La planta ser calculada en base a su mxima produccin, la cual fue
estimada en 1.716 (Ton/Ao) esta cifra requiere contar con una cantidad de volumen
de cscaras de nueces de 6.452 (Ton), donde la etapa de pirolisis cuenta con una
eficiencia mnima del 28% y la de activacin por va fsica con vapor de agua con una
eficiencia mnima aproximada del 95%, esta informacin ha sido corroborada
bibliogrfica.
La planta podr abastecer los sectores de minera, Alimentos
comenzando con una produccin aproximada para el 2010 de 1.350 (Ton/Ao) la cual
al dcimo ao producir sobre las 1.716 (Ton) de carbn activado de cscaras de
nueces. As la industria de Cervezas, Jugos y Bebidas, las cuales representan cerca
del 28% de las importaciones de CA y de Minera que representan un 23% quedaran
abastecidas.
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 10
1.3 Validacin Experimental
1.3.1 Antecedentes Generales
La cintica de adsorcin de oro en carbn activado ha sido
extensamente investigada y se han propuesto numerosos modelos al respecto. La
validez de estos modelos ha sido evaluada en diversos estudios midiendo la
concentracin de oro en la solucin y en el carbn.
Los modelos cinticos generalmente pueden ser clasificados como
empricos, fenomenolgicos una combinacin de los dos. En el primer caso, se
ajustan los datos experimentales a una forma funcional simple, que no necesita tener
una base terica. Los modelos fenomenolgicos, por otro lado, toman conceptos
fisicoqumicos detallados para describir el proceso. Sin embargo, esto puede llevar a
modelos complejos que pueden ser difciles de aplicar en la prctica.
Los modelos que podrn se evaluados sern aquellos denominados
empricos. Estos modelos estn sujetos a limitaciones ya sea considerando un
adecuado ajuste o en trminos de lapso de tiempo sobre el cual ellos describen en
forma precisa la concentracin de oro en solucin. El objetivo de considerar estos
modelos empricos ser evaluar los diferentes modelos de adsorcin existentes en la
literatura en orden a establecer las condiciones mas apropiadas para su aplicacin.
Las tecnologas relacionadas con el control de contaminantes y la
recuperacin selectiva de metales, requieren materiales adsorbentes especficos
entre los cuales los Carbones Activados son los ms verstiles por sus propiedades,
determinadas por los mtodos de activacin y la naturaleza de la materia prima, ya
que ningn carbn puede utilizarse universalmente ni es eficaz para todos los fines.
Estas aplicaciones van, desde la recuperacin de molculas grandes, contenindolas
en su interior, hasta la adsorcin y almacenamiento de gases.
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 11
El propsito de este trabajo ser obtener carbn activado a partir de
cscaras de nueces con posibilidad de usarlo en hidrometalurgia en la extraccin de
aurocianuro. Para alcanzar este fin, se analizara el precursor antes de someterlo a los
procesos de activacin por va fsica, luego se caracterizara el material obtenido y se
determinara las condiciones para lograr un producto con las mejores caractersticas
adsortivas. Finalmente se evaluara su aplicacin en un proceso de recuperacin de
oro en un ensayo de laboratorio en lecho fluidizado, cuyo propsito ser determinar la
velocidad y capacidad de adsorcin de oro a partir de una solucin artificial de
aurocianuro, proveniente de la lixiviacin de relaves de oro, obtenidos desde las
faenas mineras de minera el Indio - Chile.
1.3.2 Primera Etapa Investigacin
El objetivo general de esta primera etapa es cuantificar los fenmenos
fsico - qumicos involucrados en la pirlisis y activacin con vapor de agua de las
cscaras de nueces. Se realizar un estudio cuantitativo y bibliogrfico acerca de la
composicin elemental de las cscaras de nueces, para determinar que tipo de
elementos constituyen este desecho industrial. A su vez poder determinar la
composicin del carbn activado, productos qumicos (RILes) y gases de pirlisis y
Activacin. De esta manera de podr comparar el carbn activo de nueces, tanto con
sus homlogos comerciales, como de nuevos precursores avalados en estudios
cientficos.
1.3.3 Objetivos Especficos
1. Determinacin de la Relacin msica entre cscara fruto y estructuras
internas - fruto, de muestras de cscaras de nuez.
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 12
2. Determinacin de Humedad de las cscaras de nueces, carbn activado y
no activado de cscaras de nuez.
3. Eficiencia del carbn y del carbn activo de cscaras de nuez.
4. Estudio de Anlisis Elemental de Cscaras de Nueces, Carbn Obtenido,
RILes, Gases de Pirlisis y Activacin.
5. Determinacin de adsorcin de la superficie activada del carbn activado y
no activado, (CAP) y (CAG).
Aplicacin Nmero de Yodo: Norma ASTM D4607.
Aplicacin de ndice de Azul de Metileno.
1.3.4 Equipo de Activacin Fsica
El sistema experimental de pirlisis y activacin permite obtener el
material carbonizado y su posterior activacin por intermedio de vapor de agua, la
etapa de pirolisis se efectuara en una atmsfera inerte de Nitrgeno.
1. Seccin Experimental: Descripcin del Montaje Experimental
Un esquema de la configuracin experimental se muestra en la Figura 1.1 y 1.2. El reactor experimental es creado para la realizacin de estudios sobre la produccin de carbn activado. El reactor consistir en un cilindro de acero inoxidable
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 13
de 20 cm. de dimetro y 30 cm. de longitud. Este reactor est inmerso en otro tubo
calentado elctricamente de acero inoxidable, de dimetro 35 cm. La temperatura del
reactor experimental se puede variar de ambiente a 550 C, la cual esta dentro de los
rangos de activacin fsica industrial con vapor de agua.
El reactor estar equipado con una malla perforada de acero inoxidable
el cual servir como distribuidor de gas, el cual tendr 4 mm. de dimetro en los
agujeros, por el cual pasaran los distintos gases tanto para la generacin de la
atmsfera inerte como para el procesos de activacin y una malla superior similar
para la evacuacin de estos.
Una malla de acero inoxidable de tamao 100 micrones, para que
retenga a las partculas de carbn CAP y CAG, ser instalada dentro del reactor para
baar completamente a las muestras de carbn cargadas, producto del paso de los
gases, esta ser removible una vez finalizado el experimento, con un dimetro de 20
cm y colocada a 10 cm. del fondo y 10 cm de la salida. La parte superior del reactor
se ampliara para evitar el traslado de las partculas ms pequeas de carbn.
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 14
Diagrama del Proceso de Carbonizacin y Activacin Fsica en laboratorio:
GENERADORDE VAPOR
P
PP P
TI
REACTOR
MALLA
CHAQUETATERMICA
INTERCAMBIADORDE CALOR
CO2
COLECTORCONDENSADO
N2
SUMINISTRODE AGUA
CARCASAEXTERNA
AISLANTE
Figura 1.1 Diagrama de Flujo del Proceso de Carbonizacin y Activacin Fsica de las Cscaras de Nueces.
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 15
Seccin Experimental: Descripcin del Reactor Experimental:
Figura 1.2 Diagrama del Reactor de Activacin Fsica.
Carcasa Exterior
Aislante Trmico
Manto Calefactor
Malla Acero Inox.
Cubierta
Carcasa Exterior
Malla Acero Inox.
Manto Calefactor
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 16
1.3.5 Segunda Etapa Investigacin Adsorcin en Minicolumnas
El Objetivo general de la presente investigacin consiste en determinar
la capacidad de adsorcin de oro desde una solucin sinttica de aurocianuro sobre
el carbn activado y no activado de cscaras de nueces. Se desarrollar un set de
pruebas en minicolumnas, determinando la capacidad de adsorcin de oro.
As mismo de determinarn las propiedades qumicas y fsicas del
carbn obtenido, a travs de un equipo experimental a escala banco, el cual efectuara
las etapas de carbonizacin y activacin con vapor de agua. Con esta informacin se
comparar el carbn obtenido con sus homlogos comerciales, especficamente el
carbn de cscaras de coco. Ver figura 1.3 y 1.4.
1.3.6 Objetivos Especficos
1. Determinar la adsorcin y recuperacin de oro a travs de un lecho de
Carbn Activado y su posterior elucin en solucin alcalina.
2. Eficiencia de carga en el Carbn Activo de la solucin sinttica de
aurocianuro en la superficie porosa del carbn activo y no activo (CAP) y
(CAG), comparacin con su homlogo comercial.
3. Determinacin de la cintica de adsorcin de aurocianuro en la superficie
porosa del carbn activado y no activado, (CAP) y (CAG), comparacin
con su homlogo comercial y datos de bibliografa.
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 17
Diagrama Bloques Pruebas en Mini - Columnas
Figura 1.3 Diagrama de Flujo Pruebas Mini Columnas.
Preparacin de Solucin Madre
de Oro
Acondicionamiento del Carbn
Activado
Toma de Muestra de Solucin
Anlisis Qumico de Oro de
Muestra de Solucin
Lavado y Secado del Carbn
Activado
ETAPAS PRUEBAS MINI -
COLUMNAS
Pruebas en Mini - Columnas
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 18
Pruebas en Mini Columnas
Figura 1.4 Diagrama Pruebas Mini Columnas.
LECHO DE CARBN ACTIVADO
SOLUCIN DE AUROCIANURO
SOLUCIN POBRE EN ORO
MINICOLUMNA DE LIXIVIACIN
SOLUCIN
AUROCIANURO
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 19
1.4 Planificacin del Proyecto
A continuacin se presenta una programacin de las actividades
generales del proyecto, Ver Tabla 1.1.
PROYECTO CARBN ACTIVO Ao
Mes 1 Mes 2 Mes 3 Mes 4 Mes 5 Mes 6 ACTIVIDADES 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 ALCANCES DEL PROYECTO 2 ESTUDIO DEL ARTE CARBN ACTIVO 3 ESTUDIO Y VALIDACIN EXPERIMENTAL 4 ESTIMACIN MATERIA PRIMA 5 ESTUDIO ECONMICO 6 SELECCIN MTODO DE PRODUCCIN 7 BALANCES DE MATERIA Y ENERGA 8 DISEO MECNICO DE EQUIPOS 9 EVALUACIN ECONMICA 10 ENTREGA DE RESULTADOS 11 EVALUACIN DE RESULTADOS 12 PRESENTACIN FINAL
Tabla 1.1 Gantt Planificacin Proyecto.
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 20
1.5 Resumen Captulo I
En el presente capitulo hemos estudiado los alcances generales y
especficos de nuestro proyecto, encontrando algunas alternativas de anlisis fsico
qumicos que puedan entregarnos mayores antecedentes tcnicos acerca del carbn
activo de cscaras de nueces. As tambin resumir la economa del negocio que se
pretende instalar como una planta de produccin de carbn activo y finalmente
desarrollando una planificacin simple de las etapas ms importantes de proyecto. En
relacin al captulo II, encontraremos antecedentes importantes acerca de que es el
carbn activo, explicando algunas de sus caractersticas ms importantes y
entregando una visin cualitativa acerca de la aplicacin buscada para nuestro
producto, la cual se encuentra en la absorcin de aurocianuro, para ver su
competencia relativa a otros carbones comerciales, en el campo de la
hidrometalurgia.
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CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 21
1.6 Bibliografa 1. Sitio Web: www.aduana.cl. Servicio Nacional de Aduanas - Gobierno de
Chile. Estadsticas, Estudios y Publicaciones.
2. Fernando Guzmn Ramrez Jorge Larrondo Vliz. Evaluacin de
Bioslidos como Precursores en la Elaboracin de carbn Activado, Revista:
Triloga, Ciencia Tcnica Espritu, Sitio Web: www.utem.cl/trilogia ; Ediciones
Universidad Tecnolgica Metropolitana. 2004-2005-2006.
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 22
CAPTULO II
- El Carbn Activado -
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 23
2.1 El Carbn Activado
Los primeros usos de materiales a base de carbn fueron en
aplicaciones mdicas. Para ello usaban carbn vegetal como adsorbente preparado a
partir de madera carbonizada, as lo describen los griegos en un papiro encontrado en
Tebas que data de 1550 a.c. Posteriormente, los griegos amplan su uso para filtrar el
agua, con el fin de eliminar malos olores y sabores y prevenir enfermedades.
De igual forma, se sabe que los barcos fenicios almacenaban el agua
para beber en barriles de madera parcialmente quemados en su interior. Sin
embargo, la primera aplicacin documentada del uso de carbn activo en fase gas, se
da en 1793 por el Dr. D. M. Kehl quien usa carbn vegetal para eliminar olores
emanados por la gangrena. El mismo doctor lo usaba tambin para filtrar el agua para
beber [Oviedo, 2006].
La primera aplicacin industrial del Carbn Activado tuvo lugar en
Inglaterra, en 1794, donde se us como decolorante en la industria del azcar, an
cuando la patente se publica hasta 1812. En 1854 tiene lugar su primera aplicacin a
gran escala cuando un alcalde de Inglaterra ordena instalar filtros de carbn vegetal
en los sistemas de ventilacin de los drenajes. En 1872, aparecen las primeras
mscaras con filtros de Carbn Activado usadas en la industria qumica para evitar la
inhalacin de vapores de mercurio. No es sino hasta 1881, cuando Kayser introduce
el trmino adsorcin para describir como los materiales carbonizados atrapaban a los
gases. En fechas cercanas, Von Raphael Ostrejko, quien se considera como el
inventor del Carbn Activado, desarroll varios mtodos para producir Carbn
Activado tal y como se conoce hoy en da. En 1901 patent dos de sus mtodos.
Durante la Primera Guerra Mundial el uso de agentes qumicos trajo
como consecuencia la necesidad de desarrollar filtros de Carbn Activado para
mscaras de gas. Este fue el punto de partida para el desarrollo de la industria de
Carbn Activado que se expandi hacia otros usos. En los aos 60 varias plantas de
aguas empezaron a usar Carbn Activado en forma de polvo o granular. Actualmente,
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 24
el Carbn Activado tiene cientos de aplicaciones diferentes, tanto en sistemas de
vapor, como en fase lquida. El mayor consumo a nivel mundial es para aplicaciones
en fase lquida siendo ste de hasta un 80%.
Entre sus variados usos podemos mencionar: para purificar agua,
desodorizar, adsorber gases, decolorar, o ionizar. Dadas sus caractersticas muy
verstiles, los hacen valiosos en las industrias de minera, vitivinicultura, de alimentos,
cigarreras, farmacuticas, fabricacin de filtros para control de emisiones, cosmticas
y muchsimas otras reas. En los ltimos aos, la creciente demanda de nuevos
sistemas de almacenamiento de energa ha impulsado la utilizacin de los carbones
activados en electrodos de condensadores elctricos de doble capa, tambin
llamados sper-condensadores. Estos dispositivos son usados en sistemas de copias
de seguridad para computadoras, telefona mvil, sistemas de potencia no-
interrumpida, escner, etc.
El Carbn Activado, o Carbn Activo, es un material de Carbn poroso.
Un material carbonizado que se ha sometido, a reaccin con gases oxidantes (como
2CO o aire), o con vapor de agua; o bien a un tratamiento con adicin de productos
qumicos como el 43POH , durante (o despus) de un proceso de carbonizacin, con
el objeto de aumentar su porosidad. Los carbones Activados poseen una capacidad
de adsorcin elevada y se utilizan para la purificacin de lquidos y gases. Mediante el
control adecuado de los procesos de carbonizacin y activacin se puede obtener
una gran variedad de carbones Activados que posean diferentes distribuciones de
tamao de poros.
Los carbones Activos se utilizan para purificar, decolorar y desodorizar
agua; recuperar solventes, purificar el aire viciado en espacios cerrados y purificar
productos qumicos o alimentos. Su uso ya comprobado en campo de la
hidrometalurgia, en la recuperacin de oro y plata le han dado al Carbn Activo
caractersticas muy preciadas de adsorcin selectiva de cationes, los cuales se
estudiarn ms adelante en captulos posteriores.
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 25
El trmino Carbn Activado, incluye variedades de materiales de Carbn
no cristalino que presentan un alto grado de porosidad, que es lo que se busca en
este tipo de especies adsorbentes, donde el rea especifica de estos es extensa y
alta en comparacin a otros agentes adsorbentes similares. El Carbn Activado es
obtenido por combustin total o parcial de diversas sustancias que contengan
carbono. Dependiendo del material de origen (precursor) varan las caractersticas del
Carbn Activo. El Carbn Activado es un material de Carbn que se prepara en la
industria para que tenga una elevada superficie interna y as poder adsorber (retener
sobre su superficie) una gran cantidad de compuestos muy diversos, tanto en fase
gaseosa como en disolucin.
Son dos las caractersticas fundamentales en las que se basan las
aplicaciones del Carbn Activado: elevada capacidad y baja selectividad de retencin.
La elevada capacidad de eliminacin de sustancias se debe a la alta superficie
interna que posee, si bien porosidad y distribucin de tamao de poros juegan un
papel importante. En general, los microporos (tamao inferior a 2 nm) le confieren la
elevada superficie y capacidad de retencin, mientras que los mesoporos (tamao
comprendido entre 2 50 nm) y macroporos (tamao > 50 nm) son necesarios para
retener molculas de gran tamao, como pueden ser colorantes o coloides, y para
favorecer el acceso y la rpida difusin de las molculas a la superficie interna del
slido. Por otra parte, el Carbn Activado tiene escasa especificidad ante un proceso
de retencin, es un adsorbente universal.
No obstante, por su naturaleza apolar y por el tipo de fuerzas implicadas
en el proceso de adsorcin, retendr preferentemente molculas apolares y de alto
volumen molecular (hidrocarburos, fenoles, colorantes, etc.), mientras que sustancias
como el nitrgeno, oxgeno y agua prcticamente no se retienen por el Carbn a
temperatura ambiente. Las propiedades adsorbentes de un Carbn Activado no
dependen nicamente de la superficie y porosidad. En particular, las sustancias
polares se retienen dbilmente sobre la superficie (apolar) del Carbn. En estos
casos, la fijacin al carbono de heterotomos, principalmente oxgeno e hidrgeno,
formando estructuras o grupos funcionales tipo cido carboxlico, lactonas, carbonilo,
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 26
etc., eleva la afinidad de las sustancias polares por la superficie del adsorbente,
pudiendo imprimir un carcter cido-base al Carbn.
Finalmente, cuando la sustancia a eliminar tiene una polaridad
apreciable, bajo volumen molecular y est muy diluida en aire la retencin a
temperatura ambiente por el Carbn slo es efectiva si se impregna con reactivos
especficos o se aprovechan las propiedades catalticas del Carbn. De esta manera,
tras la adsorcin se producen unas reacciones qumicas que transforman los
productos txicos en inertes que se desorben o quedan retenidos en la porosidad del
Carbn.
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 27
2.2 Versatilidad del Carbn Activado
Es conveniente analizar primero el proceso de adsorcin, para as
comprender mejor como es que el Carbn Activado realiza su funcin. La adsorcin
es un proceso por el cual los tomos en la superficie de un slido, atraen y retienen
molculas de otros compuestos. Estas fuerzas de atraccin son conocidas como "
fuerzas de Van Der Waals". Por lo tanto al ser un fenmeno que ocurre en la
superficie mientras mayor rea superficial disponible tenga un slido, mejor
adsorbente podr ser.
El Carbn Activado es un producto que posee una estructura cristalina
reticular similar a la del grafito; es extremadamente poroso y puede llegar a
desarrollar reas superficiales del orden de 1.500 metros cuadrados ms, por
gramo de Carbn.
Todos los tomos de Carbn en la superficie de un cristal son capaces
de atraer molculas de compuestos que causan color, olor o sabor indeseables; la
diferencia con un Carbn Activado consiste en la cantidad de tomos en la superficie
disponibles para realizar la adsorcin. En otras palabras, la activacin de cualquier
Carbn consiste en " multiplicar" el rea superficial creando una estructura porosa. Es
importante mencionar que el rea superficial del Carbn Activado es interna. Para
darnos una idea ms clara de la magnitud de la misma, imaginemos un gramo de
Carbn en trozo el cual moleremos muy fino para incrementar su superficie, como
resultado obtendremos un rea aproximada de 3 a 4 metros cuadrados, en cambio, al
activar el Carbn logramos multiplicar de 200 a 300 veces este valor.
Por todo ello, cuando se desea remover Una impureza orgnica que
causa color, olor o sabor indeseable, normalmente la adsorcin con Carbn Activado
suele ser la tcnica ms econmica y sencilla.
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 28
2.3 Principales Tipos de Activacin
Dentro de los tipos de activacin se encuentra la activacin por va
fsica, ver Figura 2.1, donde un determinado precursor es llevado a altas temperaturas en presencia de un agente activante, los cuales pueden variar
dependiendo el Carbn Activo requerido, entre estos pueden estar vapor de agua,
CO2, etc. Tambin el precursor puede ser Activado por un agente qumico, ver Figura 2.2, como el cloruro de zinc (ZnCl2), el cido fosfrico (H3PO4) y el hidrxido de potasio (KOH), etc.
Ambos tipos de activacin se utilizan para dar mejores propiedades al
Carbn en cuanto a su capacidad de adsorcin y selectividad en procesos
industriales, para el tratamiento de algn efluente en particular, dependiendo del tipo
de activacin que sufra el Carbn Activo podremos saber el tipo superficie que este
tenga, en cuanto a su geometra de poro, tamao de los poros y ramificaciones, etc. A
continuacin se muestran los procesos de activacin de manera esquemtica:
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 29
Proceso de Activacin Trmica (Fsica)
Figura 2.1 Diagrama del Proceso de Activacin Fsica.
Precursor (Cscaras de Nuez)
Molienda y Clasificacin
Pirolisis (Carbonizacin)
Activacin con Vapor de Agua
Molienda y Clasificacin
(CAG) y Acondicionamiento
(CAP) y Acondicionamiento
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 30
Proceso de Activacin Qumica
Figura 2.2 Diagrama del Proceso de Activacin Qumica.
Precursor
Molienda
Impregnacin
Tratamiento Trmico
Lavado del C. A.
Recup. Activante
Secado, Molienda
CAG y CAP
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 31
2.4 Tipos de Carbones Activados
En trminos generales los carbones Activados se clasifican en dos
grandes grupos:
Carbones para purificacin en FASE LIQUIDA.
Carbones para purificacin en FASE GASEOSA.
Las propiedades ms importantes a considerar al seleccionar un Carbn
son el dimetro de los poros y las caracter sticas de los mismos. Los poros de un
Carbn Activado se clasifican en tres, de acuerdo a su tama o:
Microporos.
Poros Medios.
Macroporos.
Los Microporos son poros con un radio De 20 A menos y son los
que ms rea proporcionan. Son tiles para adsorber molculas muy peque as, que
generalmente se encuentran presentes en purificaciones de gases.
Los Poros Medios est n en el rango de 20 - 500 A y aunque su
contribucin al rea total es menor que los microporos, su tamao les permite
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 32
adsorber molculas grandes que por lo general estn presentes en purificaciones de
lquidos.
Los Macroporos casi no contribuyen al rea total de un Carbn pero su Importancia radica en que actan como Vas de acceso a los poros medios y
microporos, afectando la velocidad de Difusin de las impurezas en el Carbn.
Desafortunadamente el rea total y el tamao de los poros no son fciles de medir, y
en consecuencia se suelen utilizar algunos ndices como:
El ndice de Yodo.
El ndice de Melaza.
El ndice de Azul de Metileno.
El ndice de Tetracloruro de Carbono.
El ndice de Butano.
Estos ndices nos dan una idea de que tan fcil se adsorben las
molculas de distintos tamaos, por lo que podemos darnos una idea del tipo de
poros que tiene un Carbn. Normalmente es difcil que un Carbn tenga poros de un
solo tamao, lo que Tiene es una determinada distribucin.
2.4.1 Clasificacin de Acuerdo al Tamao
Los carbones Activos pueden clasificarse atendiendo al tamao de las
partculas en Carbn Activado en Polvo (CAP) y Carbn Activado Granular (CAG), ver
Figura 2.3.
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 33
Los CAP presentan tamaos menores de 100 nm. Los CAG presentan
un tamao medio de partcula entre 1 y 5 mm. Los CAG pueden dividirse en dos
categoras:
Carbn Activado Troceado (o sin forma).
Carbn Activado Conformado (o con una forma especfica, cilindros,
discos, etc.).
Los carbones Activados troceados se obtienen por molienda, tamizado y
clasificacin de briquetas de Carbn o de trozos ms grandes. Los carbones
conformados pueden obtenerse por peletizacin o por extrusin de Carbn en polvo
mezclado con distintos tipos de aglomerantes. Existen adems otras formas de
adsorbentes de Carbn, como las fibras de Carbn activadas, las telas y los filtros de
carbones Activados, las estructuras monolticas, las membranas de Carbn, etc. Los
carbones Activados, pueden presentar elevadas superficies especficas, del orden de
1000 gm2 e incluso llegar a los 3000 g
m2 . Los elevados valores de superficie
especfica se deben en gran medida a la porosidad que presentan los materiales
carbonosos, siendo los microporos los que mayor contribucin tienen en la superficie
especfica.
En principio, cabra pensar que a mayor superficie especfica mejores
sern las caractersticas como adsorberte del Carbn Activado, puesto que tambin
deberamos tener un mayor nmero de centros para adsorber el adsorbato. Sin
embargo, esto no siempre es cierto, ya que hemos de tener en cuenta el posible
efecto de tamiz molecular. As, dependiendo del tamao de las molculas del
adsorbato, puede suceder que stas sean mayores que algunos de los poros y por
tanto no toda la superficie sea accesible a dichas molculas, ver Figura 2.4.
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 34
Representacin Esquemtica del Sistema Poroso de un Carbn
Figura 2.3 Esquema del sistema poroso de un Carbn y clasificacin de los poros segn su tamao (d = dimensin caracterstica del poro). Los crculos representan las molculas
del adsorbato.
Estructura y Morfologa de un Carbn
Figura 2.4 Estructura y morfologa de materiales de Carbn poroso.
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 35
2.4.2 Geometra del Poro
Por otro lado tambin hay que tener en cuenta tanto la geometra del
poro como la del adsorbato. As, por ejemplo, determinadas molculas pueden
penetrar en poros con geometra del tipo rendija y no hacerlo en poros de
dimensiones similares y geometra cilndrica, ver Figura 2.5. En numerosas ocasiones tambin se ha observado que determinados compuestos se adsorben muy
bien en un cierto Carbn Activado, mientas que la adsorcin es mucho menor en
otros carbones Activados, a pesar de poseer stos una textura porosa, i.e., una
distribucin de tamaos de poros y superficie especfica, muy similar.
Esto se debe al importante hecho de que: Una elevada superficie especfica, con una buena distribucin de tamaos de poros que la hagan fcilmente accesible al adsorbato, es una condicin necesaria, pero no suficiente, para optimizar la preparacin de un Carbn Activado
Aspectos Geomtricos de los Poros
Figura 2.5 Ejemplo de como el tamao y a geometra del poro puede influir en la adsorcin de distintos adsorbatos.
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 36
2.5 Purificacin en Fase Lquida
La adsorcin con Carbn en fase lquida es til para remover
compuestos orgnicos que causan color, olor y sabor indeseables. Esta tcnica es en
la mayora de los casos, la opcin ms sencilla y econmica comparada con otras
tcnicas, por ejemplo: destilacin cristalizacin, etc.
Aunque la mayor parte de los compuestos que adsorbe el Carbn
Activado son de naturaleza orgnica, existen algunas importantes excepciones
inorgnicas. La adsorcin en la fase lquida es resultado de dos fenmenos:
Adsorcin Fsica: debida a las fuerzas de Van Der Waals.
Adsorcin Qumica: debida a la formacin de enlaces qumicos.
Es importante mencionar que la adsorcin en fase lquida es el resultado de un equilibrio entre la adsorcin y desorcin, en consecuencia, es un
fenmeno complejo que puede verse influenciado por muchas variables.
2.5.1 La Ecuacin de Freundlich
Existe una ecuacin emprica que ha demostrado ser til para predecir
el comportamiento del Carbn Activado en la mayora de las aplicaciones en fase
lquida:
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1. Ecuaci n de Freundlich.
nCKMX 1
2. A temperatura constante:
X = Cantidad de impureza adsorbida.
M = Dosis de Carbn.
C = Concentracin residual de la Impureza.
K, n = Constantes.
3. Al graficar esta ecuacin, se obtiene una recta, ver Figura 2.6.
Figura 2.6 Isoterma de Freundlich
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Esta grfica es conocida como Isoterma de Freundlich, es de mucha utilidad al evaluar el comportamiento de un Carbn Activado para determinada
aplicacin, y encontrar la dosis adecuada. Resulta interesante recalcar que si se
graficaran para una determinada aplicacin los datos de dosis del Carbn (v/s) el
porcentaje de impureza removida, se obtendra una grfica similar a la Figura 2.7.
Figura 2.7 Representacin Grfica del % de Purificacin vs Dosis de Carbn Activado.
Donde se observa que existe un rango en el cual el Carbn Activado es
eficiente, pero llega el momento en que aunque se agregue ms Carbn, la ganancia
En remocin es cada vez menor. Un Carbn Activado normalmente adsorbe entre un
10% y un 60% de su peso en impurezas. Desafortunadamente en fase lquida es
comn que la impureza a remover sea en realidad una mezcla de compuestos, y rara
vez se conoce su composicin exacta. Por esto, la realizacin de las Isotermas tiene
una gran importancia. Cabe aclarar que por lo mismo, la isoterma ser slo aplicable
a las condiciones bajo las cuales se realiz, y al cambiar cualquiera de ellas, la
isoterma puede cambiar significativamente.
Resulta obvio que para que un compuesto sea adsorbido por el Carbn
Activado sus molculas deben penetrar los poros del mismo, en consecuencia, los
poros del Carbn deben tener un dimetro mayor que el de las molculas de la
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impureza. Se ha visto que en fase lquida la mayora de las impurezas son molculas
medianas y grandes que a su vez requieren de carbones con una gran cantidad de
poros medios.
Al ser la adsorcin un proceso en equilibrio, cualquier impureza que
tenga afinidad con el producto en el que este presente, dificultar la adsorcin. Por
ejemplo: un contaminante altamente soluble en el medio que se encuentra ser ms
difcil de adsorber que uno de solubilidad media o baja. Dentro del proceso de
adsorcin uno de los pasos normalmente ms crticos es la difusin de las impurezas
a remover hacia la superficie externa del Carbn, por esta razn cualquier variable
que afecte la difusividad, puede tambin tener un efecto sobre la adsorcin.
2.5.2 Variables que Afectan la Adsorcin en Fase Lquida
En trminos generales las variables ms importantes que afectan la
adsorcin son: Temperatura, pH y tamao de partcula.
Temperatura: Una mayor temperatura generalmente permite llegar al equilibrio ms rpidamente; sin embargo, la cantidad de impureza adsorbida es
menor. Esto quiere decir que si el tiempo no fuera Importante, se podra lograr una
mayor adsorcin a menor temperatura; lo cual rara vez es prctico a nivel industrial,
por lo que aumentar la temperatura - cuando es posible - normalmente resulta
benfico.
pH: Muchos compuestos que provocan color, varan su estructura y su color al cambiar el pH. En la mayora de los casos la decoloracin a pH ms bajos es
ms eficiente por 2 razones:
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Los compuestos que generan color normalmente tiene una alta
dependencia con el pH, siendo menos intenso a pH menor.
Posiblemente la adsorcin es ms eficiente a pH ms bajo. Cuando se
tiene certeza del comportamiento, es mejor no modificar el pH y buscar un
Carbn Activado con pH cercano al proceso.
Tamao de Partcula del Carbn: Como ya se mencion, el rea del Carbn es interna y en consecuencia el tamao de la partcula no tiene efecto sobre
la capacidad adsortiva del Carbn. Sin embargo, s tiene efecto sobre la velocidad
para alcanzar el equilibrio. Por Ejemplo: En una aplicacin determinada probablemente se requerirn varias horas de contacto usando Carbn granular, para
obtener el mismo resultado que se tendra usando Carbn pulverizado y 30 minutos
de contacto. Las desventajas De una menor partcula son:
En el caso de carbones granulares: Mayor cada de presin
En el caso de carbones pulverizados: Menor Filtrabilidad
2.5.3 Pureza de un Carbn (Cenizas)
Las cenizas son compuestos inorgnicos presentes en la materia prima de la cual se parti para elaborar el Carbn Activado y que no alcanzan a volatilizarse
durante la activacin. El contenido de cenizas suele asociarse con la calidad de un
Carbn; sin embrago, esto no es del todo cierto ya que en realidad lo importante es la
parte de las cenizas que es soluble en el producto que se esta purificando. En
muchas aplicaciones las cenizas no son importantes; sin embargo existen algunos
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procesos en los que la presencia de compuestos inorgnicos, por ejemplo calcio,
magnesio, fierro, etc., pueden ocasionar alguna reaccin indeseable.
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2.6 Purificacin en Fase Gaseosa
Los carbones Activados para aplicaciones en fase gaseosa son usados
en gran escala, en la purificacin de aire, purificacin de gases de proceso,
recuperacin de solventes, proteccin ambiental y como catalizador.
La naturaleza y concentracin del contaminante, junto con las
condiciones especficas del proceso determinan que tipo de Carbn debe utilizarse,
generalmente debido a que el tamao de las molculas de los vapores es
relativamente pequeo, se requiere del uso de carbones microscpicos. En algunas
aplicaciones, la actividad del Carbn es mejorada impregnndolo con agentes
catalticos. La adsorcin en fase gas, se lleva a cabo por condensacin del vapor,
como resultado de la interaccin entre la superficie del Carbn y el vapor, siendo sta
una reaccin exotrmica. El proceso de adsorcin en fase gas, puede describirse por
ecuaciones empricas especiales tales como la Teora BET o las ecuaciones de
DUBININ.
La ecuacin de DUBININ relaciona la capacidad de adsorcin en
equilibrio para un cierto tipo de Carbn a una determinada temperatura, con la
concentracin de vapor existente en la corriente de gas que requiere ser purificada.
2.6.1 Parmetros de Trabajo en Carbones Activos en Fase Gas
1. Concentracin del Adsorbato: Solo cuando la corriente de vapor a tratar est completamente saturada, todos los poros del Carbn se llenarn con
el adsorbato. Entre ms baja sea la concentracin del adsorbato solo los
microporos ms pequeos poseen la energa de adsorcin suficiente para
adsorberlo.
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2. Temperatura de Adsorcin: En trminos generales a mayor temperatura se reduce la capacidad de adsorcin debido a:
Contenido de Energa: A mayor temperatura se incrementa el contenido de energa, por lo que el adsorbato requiere de mayor energa para
mantenerse en estado lquido, lo que influir de manera directa en
equilibrio de adsorcin.
Presin de Vapor Saturado: A mayor temperatura se incrementa la presin de vapor por lo que es ms difcil mantener al adsorbato en estado
lquido.
Densidad del Adsorbato: La densidad del adsorbato disminuye al aumentar la temperatura
3. Naturaleza del Adsorbato: Mientras ms compleja sea la mezcla de adsorbato a tratar con mayor facilidad ser adsorbida.
4. Punto de Ebullicin del Adsorbato: Entre ms alto es el punto de ebullicin del adsorbato se requiere de un Carbn con mayor grado de
actividad.
5. Humedad Relativa del Carbn: Una alta humedad relativa conduce a un alto contenido de humedad en el Carbn lo que inhibe fuertemente su
capacidad de adsorcin.
2.6.2 Aplicaciones para Fase Gaseosa
Las aplicaciones para fase gaseosa pueden dividirse en varios grupos:
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1. Purificacin de Gases de Proceso: El Carbn Activado es particularmente efectivo para adsorber impurezas presentes en concentraciones de
ppm. a estos niveles normalmente cualquier otra tcnica resulta ms costosa. El
Carbn Activado puede adsorber casi cualquier contaminante orgnico. Las
impurezas con temperatura de ebullicin ms alta, son ms fcilmente adsorbibles
con Carbn Activado si la impureza tiene un punto de ebullicin bajo, es posible usar
algn Carbn Impregnado para mejorar la eficiencia. Algunos ejemplos de este tipo
de Aplicacin son:
Remocin de contaminantes cidos como: 2SO , 2NO , HCL , HF , 2CL .
Remocin de compuestos sulfurosos tales como: SH2 , mercaptanos y
otros presentes en corrientes de : 2CO , 2H , 4CH , 2N .
Eliminacin de residuos de aceite lubricante presentes en aire o gases
comprimidos.
Remocin de trazas de vapores de mercurio presentes en combustibles
gaseosos.
En todas estas aplicaciones normalmente unos cuantos segundos son
suficientes para lograr la adsorcin.
2. Purificacin de Aire: El Carbn Activado normalmente es el medio ms eficiente para controlar las emisiones peligrosas o de malos olores de una gran
variedad de industriales, principalmente cuando el contaminante este presente en una
concentracin mxima de cientos de (ppm). Al igual que en el caso anterior, mientras
ms alto sea el punto de ebullicin de la impureza, ms eficiente ser la adsorcin.
Dependiendo de la eficiencia de remocin requerida, el tiempo de contacto necesario
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podr ser de fracciones de segundo. Los flujos de aire oscilan entre 0.05 y 0.4 sm ,
un valor comn es de 0.25 sm .
3. Recuperacin de Solventes: En muchos procesos industriales que utilizan solventes orgnicos se tienen prdidas por evaporacin de los mismos. El uso
de sistemas con Carbn Activado permite su recuperacin a un costo que en muchos
casos resulta menor que el costo del solvente recuperado. Estos sistemas consisten
de dos etapas:
En una primer etapa, la corriente de gas y solvente pasa a travs de una
cama de Carbn. El Carbn adsorbe los vapores hasta saturarse.
En una segunda etapa, el adsorbedor sale de operacin y se somete a un
proceso de "desorcin" para lo cual se pasa a travs de la cama de Carbn
una corriente de vapor de baja presin o un gas inerte caliente. Una vez
completado el ciclo de "desorcin" el adsorbedor vuelve a entrar en
operacin. Por su parte el solvente es recuperado de los condensados o
del gas inerte por alguna tcnica de separacin apropiada.
En este tipo de aplicaciones es recomendable manejar una temperatura lo
ms baja posible (menos de 50 C) y se requiere que la humedad relativa
del aire sea menor a 70% (mientras ms baja mejor). El tiempo de contacto
normalmente oscila entre 2 y 4 segundos. y la altura de Carbn entre 50 y
150 cm.
4. Otras: Existen algunas otras aplicaciones de Carbn Activado en fase gaseosa entre las que destacan:
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Mascarillas industriales y respiradores como proteccin contra gases txicos.
Mascarillas para uso militar.
Como catalizador o soporte de catalizador, por ejemplo en el proceso "Merox" de endulzado de gasolinas.
En todos los casos anteriores, se recomienda el uso de carbones
Activados granulares o peletizados que proporcionen una alta dureza y un adecuado
comportamiento de flujo y cada de presin. Los carbones para fase gaseosa se
caracterizan por tener una gran cantidad de microporos. Como se mencion
anteriormente los factores que afectan la longitud de la zona de transferencia de
masa y cada de presin en la fase lquida, tambin aplican en este caso; sin
embargo existen algunos factores adicionales que se deben considerar al disear un
sistema de fase gaseosa, como es la humedad relativa. En estos casos es
conveniente realizar evaluaciones a nivel piloto.
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2.7 Carbn Activado de Cscaras de Nueces
2.7.1 Caractersticas Generales
El Carbn Activado proveniente de la cscara de Nuez tiene
caractersticas superiores a los carbones Activados provenientes de otros materiales.
Es utilizado en remediacin ambiental, operaciones de purificacin y recuperacin
qumica, as como en el tratamiento de aguas. Por sus caractersticas, el Carbn
Activado de la cscara de Nuez puede tambin ser utilizado para adsorber sustancias
tales como desperdicios nucleares, metales pesados y explosivos. El Carbn
Activado de Cscaras de Nuez se utiliza hoy en da en diversos tipos de empresas
qumicas, metalrgicas, alimentos o plantas de tratamiento de agua, cuyos usos
pueden variar en:
1. Adsorcin de Fase Gaseosa
Purificacin de Gases: 2SO , 2NO , HCL , HF , 2CL , 2CO , 2H , 4CH , 2N ,
SH2 ; Residuos de aceites lubricantes.
Purificacin de Aire y recuperacin de solventes.
Otras aplicaciones: Mascarillas y respiradores industriales; Catalizador
o Soporte de Catalizador.
2. Adsorcin de Fase Lquida
Refinacin de Azcar.
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Aceites y Grasas Comestibles.
Productos Comestibles.
Bebidas Alcohlicas.
Productos Qumicos y Farmacuticos.
Recuperacin de Disolventes.
Abastecimiento de Agua Potable.
Catlisis.
Los antecedentes nos demuestran que el sector de Carbn Activado es
de un enorme requerimiento industrial por sus diversas aplicaciones en distintas
reas, esto nos permite decir que el estudio de las caractersticas fsico qumicas
del Carbn Activado de Cscaras de Nueces, puede ofrecer una alternativa ventajosa
en algunos procesos especficos, en particular si hoy en da se le trata como desecho
industrial y su aplicacin es solamente como combustible.
2.7.2 Mercado del Carbn Activado de Cscaras de Nueces
El mercado para este producto es considerado como de especialidad
qumica, por lo que este Carbn Activado presenta un alto valor comercial. Tan slo
en el mercado estadounidense se consumen al ao alrededor de 300 millones de
libras de Carbn Activado, cerca del 50% del mercado mundial.
Actualmente existe una iniciativa de negocio en Chihuahua en la cual se
ha desarrollado un proceso muy eficiente de activacin y produccin que permite
obtener un rendimiento cercano al 40% de Carbn Activado con gran capacidad de
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 49
adsorcin, que junto al bajo costo de produccin lo hace ser un producto altamente
competitivo en los mercados internacionales.
Tomando como resea una media en cuanto a las distintas reas de
proceso en las que puede estar presente el Carbn Activado, se desprenden las
siguientes comparaciones en base a sus aplicaciones y caractersticas tcnicas. Ver
Tabla 2.1 y 2.2.
Aplicaciones mas Importantes Caractersticas N Yodo
Decolorante
El Carbn Activado Granular (CAG) es usado para Desodorizacin y Decloracin en tratamiento de aguas potables en ciudades o purificaciones tales como las requeridas por las industrias de aguas minerales y de bebidas refrescantes. Generalmente presenta las siguientes caractersticas.
750 900
Uso Industrial
El Carbn Activado Polvo (CAP) es usado las industrias de alimentos y bebidas refrescantes. Generalmente presenta las siguientes caractersticas.
750 1200
Filtros
El Carbn Activado Granular (CAG) y el Carbn Activado Polvo (CAP) en filtros diversos, que generalmente presenta las siguientes caractersticas.
700
Tabla 2.1 Comparacin Entre Aplicaciones y N de Yodo del Carbn Activado.
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Origen Carbn Activo Tipo de Activacin ndice N Yodo ndice Azul de Metileno
Eucalyptus Qumica 345 0,43 Pino Radiata Qumica 567 0,325
Carbn Mineral Natural 237 0,5 Carbn Mineral Qumica 331,44 4,2
Norit A Fsica 450,65 5 Darco G-60 Fsica 439,7 5
Coco Fsica 1100 11 Tabla 2.2 Comparacin Entre ndice de Azul de Metileno y N de Yodo de Distintos Carbones
Activados.
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2.8 Resumen Captulo II
En el presente capitulo hemos estudiado antecedentes importantes
acerca de que es el carbn activo y sus principales precursores, explicando algunas
de sus caractersticas ms importantes y entregando una visin cualitativa acerca de
la aplicacin buscada para nuestro producto, la cual se encuentra en la absorcin de
aurocianuro, para ver su competencia relativa a otros carbones comerciales, en el
campo de la hidrometalurgia. Para el siguiente captulo III, se ahondara en la
direccin de las aplicaciones del carbn activo de diferentes precursores, aportando
datos acerca de sus usos por industria, capacidad de absorcin comparativa entre
variadas fuentes o precursores, identificando algunos equipos y sistemas empleados
en la industria para la implementacin de este tipo de absorbente. Adems se
encuentra una explicacin breve, acerca de la absorcin de oro en absorbentes de
carbn activo, entregando grficas de cinticas conocidas de adsorcin y elucin.
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CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 52
2.9 Bibliografa
1. www.aguapedia.net. Manual de carbn Activo. Mster en
ingeniera del Agua. E.U. Politcnica. U. Sevilla, Espaa.
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CAPTULO III APLICACIONES DEL CARBN ACTIVO. 53
CAPTULO III
- Aplicacione