Variación de las temperaturas de fusión de cenizas de bagazo y residuos de cosecha de la caña de azúcar de Tucumán, Argentina en función de sus componentes mayoritarios

Resultados parciales del trabajo de tesis de maestría del Ing. Marcos A. Golato.

Resumen

          El proceso de formación de los residuos inorgánicos depende principalmente del tipo de combustible, la composición química, la temperatura del hogar de la caldera, el tipo de atmósfera, el tamaño y forma de las partículas, etc. Las propiedades físicas resultantes de las cenizas establecen si las mismas se adherirán a las superficies de transferencia de calor o serán arrastradas por el interior de la caldera hasta su descarga por la chimenea. Además, la aerodinámica del horno puede desempeñar un papel en el proceso de deposición de estos residuos, independientemente del tipo de calentamiento que se esté produciendo. En estudios previos se procesaron 30 muestras de bagazo provenientes de ingenios azucareros y 30 muestras de RAC recolectadas de campos cañeros de la provincia de Tucumán, Argentina, para la variedad de caña LCP 85-384, durante las zafras azucareras de 2016 a 2019, en ellos se determinaron los componentes mayoritarios encontrados en las cenizas de estas biomasas (Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, SiO₂, Al₂O₃, TiO2 y SO₃). En el presente estudio se analizó la fusibilidad de estas cenizas, según ASTM D1865, en función de los elementos mayoritarios encontrados. Además, se determinaron los componentes ácidos (CA) y básicos (CB) en cenizas, y se obtuvieron correlaciones para la temperatura de fusión inicial (DT) para diferentes concentraciones de los elementos químicos presentes en ellas. En cenizas de bagazo se obtuvo en promedio 86,7% de CA y 13,3% de CB, alcanzando una DT mínima de 979ºC. Para el caso del RAC, la DT mínima fue de 962ºC para una proporción promedio de 67,8% de CA y 32,2% de CB. Se obtuvieron curvas de correlación para la fusibilidad de ceniza de bagazo y RAC de caña de azúcar, que podrían ser útiles para mejorar la regulación y control de los generadores de vapor de la industria azucarera, considerando la calidad de las cenizas del combustible utilizado.

ABSTRACT

Variation of melting temperatures of sugarcane bagasse and agricultural harvest residue ashes from tucumán, argentina, based on their major components

          The formation process of inorganic residues mainly depends on the type of fuel, chemical composition, boiler furnace temperature, type of atmosphere, composition, size, and shape of the particles, etc. The resulting physical properties of the ashes determine whether they will adhere to heat transfer surfaces or be carried through the interior of the boiler until they are discharged through the chimney. Additionally, the furnace’s aerodynamics can play a role in the deposition process of these residues, regardless of the type of heating taking place. This paper provides information on the fusibility characteristics of bagasse ashes and sugarcane harvest residues (SCR) based on their elemental chemical composition for efficient management in steam boilers. In previous studies, 30 bagasse samples from sugar mills and 30 SCR samples collected from sugarcane fields in the province of Tucumán, Argentina, were processed during the 2016 to 2019 sugar harvests. All analyzed samples belonged to the LCP 85-384 cane varieties. Ash fusibility studies were conducted according to ASTM D1865, based on the major elemental components found in them (Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, and SO₃). Additionally, acidic (AC) and basic (BC) components in the ashes were determined, and correlations were obtained for the initial fusion temperature (DT) for different concentrations of the chemical elements in them. Bagasse ash gave an average of 86.7% CA and 13.3% CB, reaching a minimum DT of 979ºC. For RAC, the minimum DT was 962ºC, with an average ratio of 67.8% CA and 32.2% CB. Correlation curves were obtained for the ash fusibility of bagasse and sugarcane RAC, which could help improve regulation and control of steam generators in the sugar industry, by considering the quality of ash from the fuel used.