Espectroscopía de emisión óptica de plasma inducido por láser (LIBS) para el análisis del carbón mineral

Abstract

En el capítulo I se hace una revisión de las propiedades físicas y químicas del carbón. Se inicia con la carbogenesis del carbón, donde se hace una descripción de la formación geológica. Después se establece la clasificación del carbón desde el punto de vista físico- químico y microscópico-visual. Luego se hace una breve descripción de los ensayos normalizados establecidos mediante organizaciones reconocidas mundialmente como ASTM para el análisis del carbón. En este capítulo se explica además el concepto de poder calorífico del carbón, ya que esta propiedad es muy importante para algunos usos. También se ve la importancia que tienen las cenizas del carbón ya que estos pueden ser dañinas al medio ambiente y pueden contribuir a los gases de efecto invernadero. Como punto final de este capítulo se ve cuáles son las técnicas de análisis más usuales en el carbón, y se desarrolla un poco más a fondo la técnica EDX ya que con esta técnica se corroboraron los resultados obtenidos con la técnica LIBS. En el capítulo II se describe en forma detallada los conceptos necesarios del análisis por Espectroscopia de Plasma Inducido por Laser (LIBS). Se describe cada uno de los componentes de esta técnica, así como los parámetros a tener en cuenta en la elección del láser y los principales componentes ópticos. También se aborda brevemente los conceptos básicos de plasmas generados por láser como fuentes de emisión espectroscópica, se detalla cómo se genera las líneas espectrales y como estas líneas son características de cada elemento químico. Este capítulo estable las bases del conocimiento necesario para un adecuando manejo y entendimiento de la técnica LIBS. En el capítulo III se describe los aspectos analíticos de la técnica LIBS. Se detalla cuáles son los inconvenientes en la obtención de los espectros para analizar, que fenómenos ocurre en este proceso y que desventaja nos proporciona el equipo para la toma del espectro. Se realiza también cuales son los inconvenientes que pueden surgir en el análisis cualitativo y cuantitativo de muestras y cuál sería la manera de evitarlos. En el capítulo IV se desarrolla una descripción detallada del montaje experimental utilizado describiendo cada uno de los dispositivos y equipos utilizados. Se describe luego los protocolos para la preparación de las muestras y para su análisis con un equipo LIBS. Mostramos además el análisis de las muestras de carbón realizado con un equipo EDX, destacando la presencia de carbono y elementos minoritarios como el silicio, aluminio, azufre. Finalmente se contrasta el hallazgo EDX con la el uso de la técnica LIBS mostrando una buena correlación de los resultados. Se realizaron curvas de calibración para los siguientes elementos carbono, aluminio y silicio, notando el incremente de la intensidad con la concentración. Finalmente se establecen las discusiones necesarias en el análisis de resultados y se elaboran las conclusiones.