Water-repellent coal combustion products (CCPs) : interactions with water

Autor: Rodríguez Guevara, Carlos Mauricio
Přispěvatelé: Larrahondo Cruz, Joan Manuel, Pando López, Miguel Ángel
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Repositorio Universidad Javeriana
Pontificia Universidad Javeriana
instacron:Pontificia Universidad Javeriana
Popis: En muchos países del mundo es común el uso del carbón en plantas térmicas como generador de electricidad. La combustión del carbón genera productos denominados CCPs, en su mayoría ceniza, la cual es divida en tres categorías, volante, de fondo y yeso y lignito, usualmente en proporciones de 70%, 25% y 5% respectivamente. En 2014, 880 millones de toneladas fueron producidas en todo el mundo. Los países que más produjeron fueron, Estados Unidos de América, China e India con un promedio de 120 millones de toneladas. En América Latina el problema no es la cantidad de productos generados ya que dicha producción está disminuyendo. Por ejemplo, en Colombia 800 toneladas fueron producidas en el año 2015. Estas fueron dispuestas en embalses de disposición, y en muchos de los casos el material no fue compactado, generando contaminación por infiltraciones y transporte eólico. La producción en Colombia no es muy alta comparada con otros países dado que la producción de energía en plantas de electricidad tan solo representa el 5% del total de la energía producida y funciona como un remplazo de las centrales hidroeléctricas. Diferente a la situación que se presenta en Estados Unidos en donde la producción de energía en plantas de carbón representa el 40% del total, produciendo cerca de 120 millones de CCPs, de los cuales el 47.5% fueron reutilizados en 2014. Usualmente, los CCPs son dispuestos en embalses que regularmente son regulados por la EPA. Esta agencia definió que los embalses deben estar protegidos en su interior por una capa que prevenga el paso de lixiviados al exterior. Los requerimientos mínimos para esta capa son: (1) una capa constituida por dos membranas de suelo impermeable, materiales que en muchos casos son complicados de conseguir en el sitio de construcción del embalse (2) una geomembrana y una capa de drenaje. Sin embargo, los CCPs pueden ser reutilizados con otros materiales como concreto, cemento, pavimentos y rellenos. Considerando que la cantidad de CCPs reutilizados sigue siendo aproximadamente el 50% de la producida anualmente, en la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte (UNCC), se ha venido mezclando con químicos llamados organsilanos (OS), para medir sus propiedades y dar nuevos reúsos. En el pasado, los organosilanos han sido utilizados con materiales granulares consiguiendo suelos hidrofóbicos. En el caso de esta investigación se realizó la mezcla siguiendo un protocolo de rociado y se definieron las dosis de acuerdo a los resultados de los ensayos de tiempo de penetración de una gota de agua, ángulo de contacto y presión de ruptura. Estos tres ensayos también se realizaron para diferentes humedades de la dosis escogida. In many countries in the world it is common to use coal to generate electricity via power plants. Coal combustion generates products denominated CCPs, mainly ash, which is divided in three categories: fly-, bottom-, and gypsum/lignite-ash, usually in proportions of 70%, 25%, and 5%, respectively. In 2014, 880 million tons of CCPs where produced worldwide. The countries which produced the most were EEUU, China and India with an average of 120 million tons each. In South America, the problem is not the quantity of generated products because it is constantly decreasing. For instance, in Colombia 800 tons were produced in 2015. They were disposed in embankments, and in many cases the product was not compacted, generating possible environmental issues due to infiltrations and aeolian transport. Production in Colombia is not high compared to other countries given that coal-fired power plants generate just 5% of the total energy of the country and they usually work as backups to hydropower plants. In contrast, in the USA thermal energy generation takes approximately 40% of the total, and produces near 120 million tons of ash, of which 47.5% were reused in 2014. Usually, CCPs are disposed in impoundments regulated by EPA. This agency stated that reservoirs must be protected in its bottom by a layer that prevent the leached to go through the exterior. The minimal requirements for this layer are: (1) a layer of double membrane constituted by a layer of impermeable soils, which in many cases is hard to find in the reservoirs construction area and (2) a geomembrane and a drainage layer. However, CCPs can be reused with other materials in concrete, cement, pavements and fillers. Considering that the portion reused of CCPs continues being under half of the material annually produced, at the University of North Carolina in Charlotte (UNCC), this product is being reacted with organic chemicals called Organosilanes (OS), to measure the mixture properties and give it potential new uses. The OS has been used in the past in granular soils aiming to get hydrophobic soils. But in most recent researches at UNCC the O.S has been mixed with CCPs. Because of this, this experimental research is based in the sprayed addition of OS to CCPs samples. The CCPs samples used for this study were previously compacted to optimal water contents, according to Proctor curves developed for this material. The O.S amount was defined considering tests of penetration time of a water drop, contact angle and breakthrough pressures. In addition to that, OS profiles in CCPs samples and dried curves where developed to implement all the tests whit different water content. In the CCPs chemical and physical classification tests were done and used to compare to the same results in the literature. The results of this research were compared with those results found in literature to verify its reliability. Magíster en Ingeniería Civil Maestría
Databáze: OpenAIRE
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