Sensibilidad de los componentes mayoritarios en la fusibilidad de cenizas de bagazo y RAC de caña de azúcar de Tucumán, Argentina

Abstract

La calidad del bagazo y de los residuos de cosecha de la caña de azúcar (RAC) como combustibles para calderas de vapor dependen de diferentes factores, entre ellos la variedad de caña, el tipo de suelo y cosecha, la época del año y las condiciones climáticas, entre otros. Estos parámetros infieren comportamientos diferentes en el hogar de un generador de vapor a lo largo de la zafra. El objetivo del presente trabajo es mostrar los resultados de un estudio de sensibilidad de los componentes mayoritarios encontrados en cenizas de bagazo y RAC, provenientes de ingenios azucareros y campos cañeros de Tucumán, Argentina. Se procesaron 30 muestras de bagazo y 30 muestras de RAC de la variedad de caña LCP 85-384, durante las zafras de 2016 a 2019. Se analizó la fusibilidad de las cenizas según ASTM D-1857 y se determinaron los contenidos de metales mayoritarios, según ASTM D 3682-01, SMWW Part 4500-P-C (2017) y ASTM D 3177-02 modificado. El estudio de sensibilidad de los elementos químicos se realizó fortificando muestras de cenizas de bagazo y RAC, utilizando óxidos comerciales puros. Los resultados de composición de cenizas se correlacionaron con las temperaturas de fusión de las mismas. Las cenizas de bagazo en atmósfera oxidante (AO) presentaron una correlación negativa entre DT y %SiO2; el incremento de %K2O provocó un aumento en la temperatura de inicio de fusión (DT) hasta el 5,4%; luego disminuyó. En atmósfera reductora (AR), la correlación fue negativa entre DT y %SiO2; no se observó influencia del %K2O en el rango evaluado. Las cenizas fortificadas de RAC mostraron correlaciones positivas entre DT y %Al2O3, %SiO2 y %TiO2, En RAC fortificado bajo AR, el %CaO, %SO3 y %K2O influyeron negativamente en DT. Estos hallazgos resaltan el impacto de los componentes de las cenizas en las propiedades de fusibilidad de las mismas, destacando la importancia de controlar la cantidad de material inorgánico en el combustible y las temperaturas de combustión en el interior del hogar de las calderas de vapor.

The quality of bagasse and sugarcane harvest residues (AHR) as fuels for steam boilers depends on various factors, such as cane variety, soil type, harvest method, time of year, weather conditions, and more. These parameters influence different behaviors in a steam generator’s furnace throughout the harvest season. The objective of this study is to present the results of a sensitivity analysis of the major components found in bagasse and AHR ashes from sugar mills and cane fields in Tucumán, Argentina. Thirty samples of bagasse and thirty samples of AHR from the LCP85-384 cane variety were processed during the 2016 to 2019 harvest seasons. The fusibility of the ashes was analyzed according to ASTM D-1857, and the major metal contents were determined according to ASTM D 3682-01, SMWW Part 4500-P-C (2017), and modified ASTM D 3177-02. The sensitivity analysis of the chemical elements was performed by fortifying bagasse and AHR ash samples with pure commercial oxides. The ash composition results were correlated with their fusion temperatures. Bagasse ashes in an oxidizing atmosphere (OA) showed a negative correlation between DT and %SiO2; an increase in %K2O led to a rise in the initial fusion temperature (DT) up to 5.4%, after which it decreased. In a reducing atmosphere (RA), there was a negative correlation between DT and %SiO2, with no influence of %K2O observed within the evaluated range. Fortified AHR ashes showed positive correlations between DT and %Al2O3, %SiO2, and %TiO2. In AHR fortified under RA, %CaO, %SO3, and %K2O negatively affected DT. These findings highlight the impact of ash components on fusibility properties, emphasizing the importance of controlling the amount of inorganic material in the fuel and the combustion temperatures within the steam boiler furnaces.