¿Qué viene a su mente cuándo piensa en carbón?

¿Qué viene a su mente cuándo piensa en carbón?

¿Qué viene a
su mente
cuándo piensa
en carbón?
Gasificación Subterránea
de Carbones, Mulpún
Guillermo Alfaro Hanne (1,2)
Daniela Kunstmann Barba (2)
1.- Instituto GEA, Universidad de Concepción
2.- Minera Mulpún, Valdivia
Concepción, 2012
DIE ENTWICKLUNG DES KOHLEBERGBAUS IN DER
ZEHNTEN REGION CHILE
Die Geschichte der Entwicklung des Kohlebergbaus in der Los Lagos
Region (X Region) Chile wird zusammengefasst, mit Schwerpunkt auf der
Beteiligung deutscher Einwanderer und ihrer Nachfahren, die in der Mitte des
vergangenen
Jahrhunderts
geochemischen
Catamutún
und
und
in
die
Region
Paleo-Umweltfaktoren
Mulpún,
werden
kamen.
der
dargestellt.
Die
geologischen,
wichtigsten
Gleichzeitig
Kohlelager,
mit
der
Zweihundertjahrfeier von Humboldts Ankunft in Südamerika wurde am Anfang
1999 das neue Bergwerk Mulpún in der Nähe von Valdivia in Betrieb genommen.
Besitzer sind die Nachfahren der ersten Siedler, die in der Gegend von La Union
ansässig wurden. Dieses Bergwerk wird, zusammen mit Pecket (Punta Arenas),
die wichtigste Kohlegrube Chiles sein.
What is Coal Gasification?
Volatile matter (CxHy)
+ O2 + H2O → CO + H2
Coal
Synthetic Gas = syngas
N
Char (C)
+ O2 + H2O → CO + H2
What is Syngas used for?
• As a fuel: CO + H2 → CO2 + H2O + energy
• To convert to other fuels, for example:
CO + H2 → CH4 (synthetic natural gas=SNG)
• As feedstock for chemical processes:
CO + H2 → Acetic Anhydride, Acetic Acid, Methyl
Acetate, Methanol
Coal Gasification Technologies
• Coal gasification by a reactor.
• Underground coal gasification.
Coal Gasification by a Reactor
Coal
Air/oxygen
Water/steam
Reactor
Syngas
Underground Coal Gasification
Air
Syngas
Coal seam
UCG PRODUCTION PROCESS
Raw
Combustible
UCG Gas
Air
Ground Level
Water Table
Overburden
Coal
Oxidization
Process
Raw Gas
Residue
Underburden
Descripción del Proceso
Gasificación In - Situ
Planta
~ 100 x 50 m2
Aire
Pozo de Ignición
Gas a Turbina
Sala de Control
Vapor
>250 m. de
profundidad
Colector
de Gas
Manto de
Carbón
~8 – 10 m.
Pozo de inyección
(Aire, Vapor)
Pozo de Producción
H2, CO, CH4, CO2
Avance
CONDICIONES GEOLOGICAS PARA LA
GASIFICACION SUBTERRANEA
• ESTRATIGRAFÍA: SECUENCIA ESTRATIFICADA CON INTERCLACIONES
IMPORTANTES DE ROCAS ARCILLOSAS SOBRE LOS HORIZONTES CON CARBON
• ESTRUCTURA: CARENCIA DE FALLAMIENTO. ACTITUD
HORIZONTAL FAVORABLE PERO NO NECESARIA
•
MANTEO: 0 A 700
•
PROFUNDIDAD: 30 A 800 m
HORIZONTAL A SUB
• AGUA SUBTERRANEA: NECESARIA, EN LO POSIBLE SOBRE EL CARBON
PARA LOGRAR UN MEJOR CONTROL DEL CAUDAL
•
PODER CALORIFICO: 3800 A 7000 kcal/kg (LIGNITO A BITUMINOSO)
EL PROYECTO MULPUN
Región De Los
Ríos, Provincia
de Valdivia,
localidad de
Máfil.
39°48’54’’ 39°56’1’’
S
72°44’38’’ 72°59’55’’ W
70 m s.n.m
•
Primeros hallazgos con la
llegada
de
colonos
alemanes (mediados XIX).
•
Actividad minera se inicia
a fines del siglo XIX.
•
Abastecían
principalmente
a
Ferrocarriles del Estado y
a la Compañía Austral de
Electricidad.
Área
proyecto
Complejo
Metamórfico
Bahía Mansa
Granodiorita
Oncol y
Chaihuín
3
Área
Proyecto
2
6
5
1
4
(mod. Elgueta, 2008)
Km 817,150, Ruta 5 Sur entre Máfil y Los Lagos
(mod. Melnick, 2007)
La Cuenca Valdivia cubre una
superficie aproximada de
9.000 km2 .
En su parte continental
incluye
una
serie
de
depocentros desarrollados a
partir
de
paleovalles
estrechos separados por
altos del Basamento.
Reservas: 150 mill. Ton.
Área: 15 km2
Área
Proyecto
Depósito Carbonífero:
- Potencia 7 m
- Dividido en Manto Inferior
y Manto Superior por capa
de Tonstein.
Formación Santo Domingo
Estratos de Pupunahue
Estructuras sedimentarias
y fósiles
Foraminíferos
Pelecípodos
Gastrópodos
Conglomerados, areniscas
y fangolitas interestratificadas
Bioturbaciones
- Bioturbaciones
Láminas carbonosas
- Arenas de playa, material
fino con restos de materia
Improntas fósiles
orgánica
Formación Santo Domingo
Estratos de Pupunahue
Fangolitas con improntas
de hojas fósiles
Estructuras sedimentarias
y fósiles
- Fragmentos de materia orgánica e improntas de hojas
Foraminíferos
Pelecípodos
Litofacies del evento carbogénico
Gastrópodos
- Manto Inferior – Tonstein
– Manto Superior
Bioturbaciones
Láminas carbonosas
Improntas fósiles
Formación Santo Domingo
Areniscas epiclásticas fosilíferas
Areniscas cuarzo – micáceas
Fangolitas y areniscas interlaminadas
Areniscas cuarzo - micáceas
Estratos de Pupunahue
Fangolitas y areniscas muy finas interlaminadas
Estructuras sedimentarias
y fósiles
Foraminíferos
Pelecípodos
Gastrópodos
Bioturbaciones
Láminas carbonosas
Improntas fósiles
Estratos de Pupunahue
Formación Santo Domingo
Fangolitas fosilíferas con micro y macrofauna
Estructuras sedimentarias
y fósiles
Foraminíferos
Pelecípodos
Gastrópodos
Bioturbaciones
Láminas carbonosas
Improntas fósiles
Lagoon
Área
proyecto
Mod. Alfaro y Elgueta, 2008
220 -
240 -
2
1
260 -
Madera
Raíces
Carbón
Corteza
Vitrinita
¿Qué hay en
el carbón?
Cutícula de hojas
Liptinita
Esporas
Inertinita
Sedimentos
Minerales
Ceniza
VITRINITA
INERTINITA
LIPTINITA o EXINITA
Rango
11,00
44,00
Volátil %
Medición de laMateria
reflectancia
de la vitrinita
BASE SECA
•
Cenizas %
C. Fijo %
44,80
C%
67,60
H%
5,00
N%
1,40
Análisis inmediato (% humedad, volátiles, ceniza, carbono fijo)
•
P.C.Sup.
Análisis elemental
(H,(kcal/kg)
C, N, S, O) 6413
•
B. C.
RECIBIDA
•
Análisis
Azufre %
Humedad Residual
%
termoquímico
Reflectancia
Vitrinita (Ro)
0,35
9,11
0,41
O%
14,60
Etapas
de
maduración
%
Reflectividad
en vitrinita
Rango
del
carbón
0.2
%
Volátiles
%
Carbono
%
Humedad
kcal/kg
Poder
calorífico
68
Turba
Diagénesis
64
0.3
% Ro = 0,4
ca. 60
ca. 75
60
Lignito
ca. 35
4000
ca. 71
ca. 25
5500
ca. 77
ca. 8-10
7000
56
C
SubB
bituminoso
0.4
0.5
C
A
0.6
0.7
B
Bituminoso
alto
volátil
A
Catagénesis
± 0,04
52
48
44
Sub - Bituminoso
40
0.8
0.9
36
1.0
32
1.2
28
Bituminoso
medio
volátil
ca. 87
8650
ca. 91
8650
24
1.5
20
Bituminoso
bajo
volátil
16
Metagénesis
2.0
Semi- antracita
Metamorfismo
2.5
3.0
Antracita
Meta- antracita
12
4.0
5.0
8
4
Clasificación del carbón de acuerdo al rango, basado en sus propiedades
químicas y físicas (modificado de Teichmüller y Teichmüller, 1982)
Tipo
•
Identificación y cuantificación de macerales
% Vitrinitas = 57, 7 ± 8,01
“Telovitrinitas > Detrovitrinitas”
(polen)
% Liptinitas = 30,39 ± 9,39
% Inertinitas = 10,18 ± 5,23
( alga)
( resina)
Vitrinita
Composición
Grupo Mace ral
Microlitotipos
Vitrita
Microlitotipos
Grupo Monomaceral
Vitrita
Vitrinitas = 58 %
Liptita
L > 95 %
7
Inertita
Liptinitas = 30 %
V > 95 %
80
6
Inertinitas = 10 %
Clarita
L4
50
I > 95 %
8
9
Clarita V
2
5
10
Grupo Bimaceral
54 % liptinitas
(18 % esporinita)
V + L > 95
%
50
Trimacerita V
1
11
Durita3 L
Materia Mineral = 2 %
L + I > 95 %
Durita I
Vitroinertita V
V + I > 95 %
Vitroinertita I
Trimacerita L
Trimacerita I
Grupo Trimaceral
20
Clarita v
Trimacerita v
Liptita
Liptinita
80
Trimacerita V
19,5 % liptinitas
> % de V(2 % esporinita)
Trimacerita L
> % de L
Trimacerita I (L)
80
Carbominerita
Durita
50
(I)
> % de I
Macerales 20
+
minerales
Inertita
Inertinita
Carbones de Arauco (VIII Región); Alf aro y otros, 2000
> 60 % minerales * o
Minerita
Carbones de la X Región; Alf aro y otros,
2000
> 20
% pirita
(mod. Taylor y otros, 1998)
(mod. Villablanca, 2001)
V
= vitrinita;
= liptinita;
I =MU-03
inertinita
Carbones
minaLMulpún,
sondaje
y PU-03; Villablanca, 2001
* (arcillas, carbonatos, cuarzo)
Carbones de sondajes H-1, H-2, H-3, H-4, H-5 y H-6
Ambiente de depositación
IPT = Índice de Preservación del Tejido (relación macerales enteros y fragmentados)
IG = Índice de Gelificación (persistencia de las condiciones de humedad)
>1
>1
(4,7)
(8,7)
Microlitotipo (clarita) + IPT + IG 
-
Durante
la
turbidización
predomina un ambiente húmedo.
- Tejidos
vegetales
bien
estructurados pertenecientes a
bosques altos, sometidos a
incendios muy esporádicos.
• Análisis de difracción de rayos x
Esmectitas, illita, muscovita, caolinita, y subordinadamente clorita, cuarzo, plagioclasa y siderita.
1000 °C (deshidroxilación)
resistentes
Mullita, corindón, tridimita, cristobalita, cordierita y enstatita (porcelanita).
Roca dura, refractaria y prácticamente
insoluble, la que aislará y sellará el reactor
natural de gasificación.
silicatados
hidrófobos
REFLECTIVIDAD
Alfaro y Elgueta, 2008
Profundidad
Volumen
Características geológicas
Potencia
Ausencia fallas
Sello refractario
Materia volátil
Características petrográficas y
geoquímicas del carbón
Macerales
S
El yacimiento es favorable al proceso UCG!
APLICACIONES DEL PROCESO
UCG
Cogeneración Invernaderos
Syngas
Captura del CO2 & Aprovechamiento del
Calor
Captura CO2
CO2
Calor
Iluminación
Energía
5 MW permiten instalar 10 Ha de invernaderos
Invernaderos
Proyecto de Socio
UCG Australia
• Planta piloto
• Dimensiones 100 x 50 m
•
Transporte de gas de síntesis en
el área del proyecto
•
Es de fácil
– Construcción
– Movilización
¡El carbón no
es hoy día lo
que usted
piensa!
Fin
EL PROYECTO UCG MULPUN