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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA PROYECTO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL QUIMICO PLANTA DE PRODUCCIÓN DE CARBÓN ACTIVADO DE CÁSCARAS DE NUECES, PARA APLICACIONES EN HIDROMETALURGIA DEL ORO Marcelo Andrés León Martínez Profesores Guía Carlos Carlesi Jara María Victoria García de Pablo 2012

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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

  • 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

  • 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.

  • 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..

  • 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

  • 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.

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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

  • CAPTULO I ALCANCES DEL PROYECTO. 1

    CAPTULO I - Alcances del Proyecto -

  • 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

  • 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.

  • 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

  • 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.

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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.

  • 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.

  • 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.

  • 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

  • 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.

  • 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.

  • 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

  • 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.

  • 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

  • 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

  • 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.

  • 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.

  • 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.

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 22

    CAPTULO II

    - El Carbn Activado -

  • 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,

  • 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.

  • 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,

  • 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.

  • 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.

  • 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:

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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.

  • 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.

  • 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.

  • 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.

  • 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:

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 37

    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

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 38

    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

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 39

    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:

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 40

    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

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 41

    procesos en los que la presencia de compuestos inorgnicos, por ejemplo calcio,

    magnesio, fierro, etc., pueden ocasionar alguna reaccin indeseable.

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 42

    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.

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 43

    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:

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 44

    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

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 45

    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:

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 46

    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.

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 47

    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.

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 48

    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

  • 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.

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 50

    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.

  • CAPTULO II EL CARBN ACTIVADO. 51

    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.

  • 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.

  • CAPTULO III APLICACIONES DEL CARBN ACTIVO. 53

    CAPTULO III

    - Aplicacione