Combustibles en la industria metalúrgica (página 2)

Las baterías modernas únicamente difieren de éstas en la escala y la sofisticación de los detalles. Una batería moderna puede estar formada por unos 70 hornos de coque. Cada horno tiene del orden de 6 m de altura, 450 mm de anchura y 16 m de longitud o fondo. Esto significa unos 37 m3 de volumen y unas 30 t de carbón por horno. El aumento de la anchura de los hornos, junto con una velocidad de coquización más baja, al utilizar cámaras más anchas, dio lugar a resultados inesperados en cuando a la ampliación de la gama de carbones que podían ser coquizados. 

 Carbón

 Es un combustible sólido de origen vegetal .Además de carbono, el carbón contiene hidrocarburos volátiles, azufre y nitrógeno, así como cenizas y otros elementos en menor cantidad (potasio, calcio, sodio, magnesio, etcétera).

ORIGEN

En eras geológicas remotas, y sobre todo en el periodo carbonífero (que comenzó hace 362,5 millones de años), grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetación abundantísima que crecía en pantanos. Al morir las plantas, quedaban sumergidas por el agua y se producía la descomposición anaeróbica de la materia orgánica.. Debido a la acción de las bacterias anaeróbicas, la materia orgánica fue ganando carbono y perdiendo oxígeno e hidrógeno, y se formaron las turberas( La formación de turba constituye la primera etapa del proceso por el que la vegetación se transforma en carbón); este proceso, unido a los incrementos de presión por las capas superiores, así como los movimientos de la corteza terrestre y, en ocasiones, el calor volcánico, comprimieron y endurecieron los depósitos con el paso del tiempo, y provocaron cambios físicos y químicos en los restos orgánicos y los transformaron en lo que hoy conocemos como carbón

TIPOS

Los diferentes tipos de carbón se clasifican según su contenido de carbono fijo. La turba, la primera etapa en la formación de carbón, tiene un bajo contenido de carbono fijo y un alto índice de humedad. El lignito, el carbón de peor calidad, tiene un contenido de carbono mayor. (Tiene una capacidad calorífica inferior a la del carbón común debido al gran contenido de agua (43,4%) y bajo de carbono (37,8%); el alto contenido de materia volátil (18,8%) provoca la desintegración rápida del lignito expuesto al aire. El calor del lignito es de 17.200 kJ por kg. ) El carbón bituminoso tiene un contenido aún mayor, por lo que su poder calorífico también es superior. La antracita(tb llamado hulla seca) es el carbón con el mayor contenido en carbono y el máximo poder calorífico. La presión y el calor adicionales pueden transformar el carbón en grafito, que es prácticamente carbono puro.

Turba: combustible fósil formado por materias vegetales más o menos carbonizadas. La turba contiene el 60% d carbono y es un combustible d poco poder calorífico que desprende mucho humo y deja como residuo cenizas.

en las turberas altas la variedad de carbón obtenido, el lignito, será más rico en carbono y más pobre en oxígeno que la turba, y por tanto de mejor calidad. Sin embargo, su poder calorífico es aún inferior al de la hulla (otra forma de carbón).

La hulla

Si el fondo de la marisma o pantano tiene una pendiente relativamente acentuada, no se formará lignito, sino hulla, otra variedad de carbón. El bosque se presenta entonces como una banda relativamente estrecha que bordea la marisma, de la cual parten a la deriva viejos troncos y ramas rotas que se empapan de agua y terminan por zozobrar.

Los restos más ligeros, como las hojas, que flotan mejor, son trasladados más lejos antes de caer al fondo. En ciertos casos se puede observar la huella de todos estos restos vegetales a lo largo de la veta de carbón: en primer lugar, los tocones de los árboles enraizados en los sedimentos depositados por los ríos; a continuación, las ramas y troncos caídos; y, por fin, las ramillas con las hojas (hullas grasas) e incluso los granos de polen. A partir de observaciones hechas en las minas se ha podido reconstruir el paisaje marismeño que acaba de ser descrito, pues no se conoce ningún ejemplo actual.

En tiempos geológicos primero se formó la turba, posteriormente el carbón café; éste se convirtió en lignito, que a su vez pasó a ser carbón subituminoso; este último se transformó en carbón bituminoso, que incluye a la hulla (el carbón que se usa para cocinar) y finalmente en antracita, que es el carbón más antiguo. Todos éstos son los diferentes tipos de carbón.

EXPLOTACIÓN

El carbón se encuentra en casi todas las regiones del mundo, pero en la actualidad los únicos depósitos de importancia comercial están en Europa, Asia, Australia, Suráfrica y América del Norte.

Cuando los expertos realizan estimaciones sobre la cantidad de carbón en el mundo, distinguen entre reservas y recursos. Se consideran reservas los depósitos de carbón que pueden ser explotados con la tecnología existente, es decir, con los métodos y equipos actuales. Los recursos son una estimación de todos los depósitos de carbón existentes en el mundo, independientemente de que sean o no accesibles desde el punto de vista comercial. Las exploraciones geológicas han permitido localizar los yacimientos de carbón más extensos del mundo

El carbón se puede obtener de dos formas: en minas de cielo abierto o de tajo y en minas subterráneas. Cuando se descubre una veta de carbón, se requiere conocer tanto el volumen del yacimiento como la profundidad, ya que estos factores determinan el hecho de que la explotación de la mina sea económicamente rentable.

Una vez que se obtiene el carbón, se lava para quitarle el azufre 0(en las centrales carboeléctricas puede utilizarse sin lavar), después se pulveriza en un molino y se transporta en ferrocarril o en tuberías, suspendido en agua y posteriormente se recupera por centrifugación.

UTILIDAD

La diversidad y abundancia de las reservas de carbón a nivel mundial, significan que el carbón puede afrontar el desafío estratégico de contar con energía segura., Se pronostica que una vez las reservas económicas de petróleo y gas se hayan agotado, habrá todavía muchas reservas de carbón ampliamente disponibles para satisfacer las necesidades de energía del mundo. El carbón puede también atender el desafío económico de producir energía para las industrias y hogares a un costo razonable y con la debida atención al medio ambiente.

¿Por qué es el carbón tan importante para la vida diaria en el mundo entero?

El carbón es el combustible fósil más abundante, seguro y de suministro garantizado en el mundo. Puede utilizarse en forma limpia y económicamente.

– Abundante: Las reservas de carbón son extensas y están presentes en muchos países; en la actualidad el carbón se explota en más de 50 países.

– Seguro: El carbón es estable y por tanto es el combustible fósil más seguro desde los puntos de vista de su transporte, almacenamiento y utilización.

– Suministro Garantizado: La abundancia de las reservas significa que a los usuarios de carbón se les puede garantizar la seguridad de los suministros del recurso y ello a su vez, a precios competitivos, asegura el suministro de la electricidad necesaria para los usos industriales y domésticos.

– Limpio: Usando tecnologías disponibles, puede ahora quemarse el carbón limpiamente en todo el mundo.

– Económico: A nivel mundial, el carbón es un combustible competitivo para la generación de electricidad, sin la cual la vida en el mundo moderno sería virtualmente imposible. Es la principal fuente de energía para la generación eléctrica en el mundo entero.

Usos del Carbón

El carbón tiene muchos usos importantes, aunque los más significativos son la generación eléctrica, la fabricación de acero y cemento y los procesos industriales de calentamiento. En el mundo en desarrollo es también importante el uso doméstico del carbón para calefacción y cocción.

El carbón es la mayor fuente de combustible usada para la generación de energía eléctrica. Más de la mitad de la producción total de carbón a nivel mundial, provee actualmente cerca del 40% de la electricidad producida mundialmente. Muchos países son altamente dependientes del carbón para su electricidad; el mismo es también indispensable para la producción de hierro y acero; casi el 70% de la producción de acero proviene de hierro hecho en altos hornos, los cuales utilizan carbón y coque. La mayoría de las plantas de cemento del mundo son alimentadas con carbón

El carbón se utiliza en la industria siderúrgica, como coque, la industria metalúrgica, los sistemas de calefacción central, la producción de gas y otros combustibles sintéticos y en las centrales carboeléctricas.

Los carbones bituminosos son coquizables, es decir, que mediante un proceso de destilación se elimina la materia volátil del carbón, quedando un carbón de muy buena calidad que se denomina coque y que es de gran utilidad en la industria siderúrgica (producción de hierro y acero, este último es precisamente una aleación de hierro y carbono) y metalúrgica.

Los carbones subituminosos, llamados de flama larga por la forma en que se realiza la combustión, no se pueden transformar en coque y se utilizan en las centrales carboeléctricas

Todos los tipos de carbón tienen alguna utilidad. La turba se utiliza desde hace siglos como combustible para fuegos abiertos, y más recientemente se han fabricado briquetas de turba y lignito para quemarlas en hornos. La siderurgia emplea carbón metalúrgico o coque, un combustible destilado que es casi carbono puro. El proceso de producción de coque proporciona muchos productos químicos secundarios, como el alquitrán de hulla, que se emplean para fabricar otros productos. El carbón también se utilizó desde principios del siglo XIX hasta la II Guerra Mundial para producir combustibles gaseosos, o para fabricar productos petroleros mediante licuefacción. La fabricación de combustibles gaseosos y otros productos a partir del carbón disminuyó al crecer la disponibilidad del gas natural. En la década de 1980, sin embargo, las naciones industrializadas volvieron a interesarse por la gasificación y por nuevas tecnologías limpias de carbón. La licuefacción del carbón cubre todas las necesidades de petróleo de Suráfrica.

Ciertos productos de la combustión del carbón pueden tener efectos perjudiciales sobre el medio ambiente. Al quemar carbón se produce dióxido de carbono entre otros compuestos. Muchos científicos creen que debido al uso extendido del carbón y otros combustibles fósiles (como el petróleo) la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre podría aumentar hasta el punto de provocar cambios en el clima de la Tierra (véase Calentamiento global; Efecto invernadero). Por otra parte, el azufre y el nitrógeno del carbón forman óxidos durante la combustión que pueden contribuir a la formación de lluvia ácida.

Autor:

Ignacio Mamani Suca

CURSO:   PIROMETALURGIA

VIII SEMESTRE

AREQUIPA – PERÚ

2008