Heat flow modeling in the alkaline activation process of fly ash

• Mauled Yesenia Echeverri-Aguirre ^[2] ; Juan Sebastián Rudas-Flórez ^[2] ; Jarol Esneider Molina-Mosquera ^[2] ; Ary Alain Hoyos-Montilla ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Institución Universitaria Pascual Bravo
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 111, 2024, págs. 31-37
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Modelamiento del flujo de calor en el proceso de activación alcalina de la ceniza volante
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• Resumen
  • español

    La producción de cemento juega un papel importante en el fortalecimiento de la infraestructura de un país en pleno crecimiento como lo es Colombia. Sin embargo, la producción de este material tiene un alto costo energético y contribuye a la emisión de grandes cantidades de CO2. Para abordar estas preocupaciones ambientales, es esencial explorar materiales alternativos que puedan reemplazar parcial o completamente al cemento tradicional. El cemento alcalino activado (AAC) se ha convertido en un candidato prometedor en este sentido. Por ello, es necesario comprender el proceso de activación alcalina y las variables que influyen en él. En esta investigación se propone un modelo semifísico de base fenomenológica, el cual predice el desempeño de algunas variables que controlan la activación alcalina: concentración del activador (NaOH), el flujo de calor y el grado de reacción. Los resultados del modelo indican que con el incremento del activador alcalino (NaOH) el grado de reacción también se incrementa. El modelo presenta resultados precisos comparados con el desempeño del modelo propuesto por Freisleben-Hansen. En esta comparación se utilizó el criterio de error cuadrado integral (ISE).

  • English

    Cement production plays an important role in strengthening the infrastructure of growing countries such as Colombia. However, the production of this material has a high energy cost and contributes to the emission of large amounts of CO2. To address these environmental concerns, it is essential to explore alternative materials that can partially or completely replace traditional cement. Alkaline activated cement (AAC) has emerged as a promising candidate in this regard. Due to this, it is necessary to understand the process of alkaline activation and the variables that influence it. This research proposes a phenomenological-based semi-physical model, which predicts the performance of some variables that control alkaline activation: activator concentration (NaOH), heat flow, and degree of reaction. The model results show that with the increment of the activator concentration, the degree of reaction also increases. Furthermore, the model has an accurate response compared with the Freisleben-Hansen model. The integral square error criterion (ISE) was used in this comparison.