Caracterización de las cenizas de gas de las chimeneas de Tucumán, Argentina.

Trabajo presentado en el XXXII ISSCT Centennial Congress, 24 al 28 de agosto de 2025, Cali, Colombia, traducido al castellano.

Resumen

          Durante el proceso de molienda de la caña de azúcar, el bagazo se separa y quema en calderas para generar vapor. La incineración genera un residuo conocido como ceniza de bagazo, que consta de dos fracciones: ceniza de fondo, que se deposita en la base de las calderas, y ceniza volante, que es arrastrada por los gases liberados a la atmósfera a través de la chimenea después de que las partículas se filtran con lavadores de gases. Los sistemas de depuración de gases capturan la ceniza suspendida presente en los gases de combustión mediante atomización continua de agua. Una vez capturada la ceniza, el agua se envía a un sistema de decantación para separarla y reutilizarla en los lavadores de gases. Este trabajo presenta un estudio experimental en el que se analizan los parámetros físicos, químicos y energéticos de la ceniza de los gases recolectados en 26 lavadores instalados en los ingenios azucareros de Tucumán, durante las cosechas de caña de azúcar del 2022 y 2023. Las muestras líquidas se evaporaron hasta sequedad a 105°C en un horno con circulación forzada de aire, obteniéndose así las cenizas. Posteriormente, las cenizas se caracterizaron físicamente mediante análisis de tamaño y densidad de partículas, análisis proximal por termogravimetría, caracterización energética mediante la determinación del poder calorífico superior en base seca y análisis de fusibilidad. Las cenizas recuperadas de los lavadores de gases de los ingenios azucareros de Tucumán presentaron una densidad promedio de 1.664,6 kg/m³ y un tamaño de partícula medio de 0,31 mm. Su composición estuvo dominada por un elevado contenido de cenizas (71,61 %), acompañado por 17,47 % de sólidos volátiles y 10,99 % de carbono fijo. Además, se determinaron contenidos de cloro, azufre y sílice de 0,51 %, 0,64 % y 30,05 %, respectivamente. El poder calorífico superior fue de 6.585 kJ/kg. En relación con su comportamiento térmico, las cenizas mostraron temperaturas de deformación inicial de 1.043 °C en atmósfera oxidante y 1.009 °C en atmósfera reductora, mientras que la temperatura de fluidización superó los 1.500 °C en ambos casos.

ABSTRACT

Characterization of gas ashes from chimneys of Tucumán, Argentina

          During the sugarcane milling process, bagasse is separated and burnt in boilers for steam generation. The incineration generates a residue known as bagasse ash, consisting of two fractions: bottom ash, which settles at the bottom of the boilers, and fly ash, which is carried away by the gases released into the atmosphere through the chimney after the particles are filtered out with gas scrubbers. The gas scrubbing systems that capture the suspended ash present in the combustion gases using continuous water atomization. After the ash is captured, the water is sent to a decantation treatment system to separate the ash and reuse water in the gas scrubbers. This work presents an experimental study in which the physical, chemical and energetic parameters of the ash from gases collected in 26 scrubbers installed in sugar mills in Tucumán, during the 2022 and 2023 sugarcane harvests. The liquid samples were evaporated to dryness at 105°C in an oven with forced air circulation, from where the ashes were obtained. Subsequently, the ashes were physically characterized by particle size and density analysis, proximal analysis by thermogravimetry, energetic characterization by determining high calorific value on a dry basis and fusibility analysis of the ashes. The ashes recovered from the gas scrubbers of sugar mills in Tucumán had an average density of 1.664,6 kg/m³ and a mean particle size of 0,31 mm. Their composition was mainly characterized by a high ash content (71,61%), together with 17,47% volatile matter and 10,99% fixed carbon. The concentrations of chlorine, sulfur, and silica were 0,51%, 0,64%, and 30,05%, respectively. The higher heating value of the material was 6.585 kJ/kg. Thermal behavior analysis showed initial deformation temperatures of 1.043 °C under oxidizing conditions and 1.009 °C under reducing conditions. In both atmospheres, fluidization temperatures were above 1.500 °C, indicating a high resistance of the ash to melting at elevated temperatures.