Carbn y sus caractersticasEl carbono es un elemento qumico no metlico y slido que se halla en ciertos compuestos inorgnicos y en todos los orgnicos. El carbn es un combustible fsil. Es una roca combustible, sedimentaria y de origen orgnico, compuesta principalmente por carbono, hidrgeno y oxgeno. Se form a partir de la vegetacin, que se ha ido consolidando entre otros estratos de roca y se ha alterado por los efectos combinados de la presin y el calor a lo largo de millones de aos para acabar formando las vetas de carbn.El carbono amorfo es el carbono que no tiene una estructura cristalina. A escala macroscpica, el carbono amorfo no tiene una estructura definida, puesto que consiste en pequeos cristales irregulares, pero a escala nano microscpica, puede verse que est hecho de tomos de carbono colocados regularmente.

El carbono amorfo se encuentra con distintos grados de pureza en el carbn de lea, el carbn, el coque, el negro de carbono y el negro de humo. El negro de humo, al que a veces se denomina de forma incorrecta negro de carbono, se obtiene quemando hidrocarburos lquidos como el queroseno, con una cantidad de aire insuficiente, produciendo una llama humeante. El humo u holln se recoge en una cmara separada. Durante mucho tiempo se utiliz el negro de humo como pigmento negro en tintas y pinturas, pero ha sido sustituido por el negro de carbono, que est compuesto por partculas ms finas. El negro de carbono, llamado tambin negro de gas, se obtiene por la combustin incompleta del gas natural y se utiliza sobre todo como agente de relleno y de refuerzo en el caucho o hule.Carbones naturalesDiamante: En tiempo remoto se consider como cristal de roca; Bergman, 1777 demostr que no tena slice, quedando con ello sin autoridad las ideas antiguas; Lavoissier patentiz que el diamante era carbono y Davy, 1816 averiguo los componentes del producto de la combustin, resultando ser anhdrido carbnico en volumen igual al oxgeno consumido; en virtud de estos y otros trabajos modernos, puede considerarse como el carbono ms puro que se conoce, el cual se presenta cristalizado.Grafito: Forma alotrpica del carbono, estructurahexagonal. El grafito es de color negro con brillo metlico,refractarioy seexfoliacon facilidad. En la direccinperpendiculara las capas presenta unaconductividadde la electricidad baja y que aumenta con latemperatura, comportndose pues como unsemiconductor.Aplicaciones: Se utiliza para hacer la mina de los lpices, el grafito se emplea en ladrillos,crisoles, etc.Antracita Carbn fsil seco, poco bituminoso. Es dura, quebradiza de color negro brillante. Contiene 92% de carbono y posee un poder calorfico de 8000 Kcal/Kg Arde con dificultad.Antracita Carbn fsil seco, poco bituminoso. Es dura, quebradiza de color negro brillante. Contiene 92% de carbono y posee un poder calorfico de 8000 Kcal/Kg Arde con dificultad.LignitoEl lignito es una roca sedimentaria de origen orgnico. Contiene de un 55% a 75% de carbono. De color pardo o negro de estructura leosa. Difcil de encender, y al arder produce un olor ftido.TurbaCarbn en reciente formacin en los pantanos. Contiene de un 50% de carbono. Al arder produce humo denso. Posee un poder calorfico de 3500 Kcal/Kg.

Carbones ArtificialesCarbn de madera (vegetal o de palo)Se forma cuando la madera se calienta intensamente en ausencia de aire.El carbn adquiere una estructura muy abierta, dando una gran rea superficial por unidad de masa.Carbn activadoForma pulverizada, cuya superficie se limpia por calentamiento con vapor, son muy tiles como absorbentes y catalizadores, se usan en filtros para eliminar olores desagradables en el aire o impurezas coloreadas o de mal sabor en el agua.Carbn animalSe obtiene mediante la calcinacin de los huesos en recipientes cerrados. Se emplea para decolorar lquidos oscuros (quemando los huesos - carbn activado).

CokeCarbn que contiene 90% de carbono. De color gris, muy poroso y no tizna las manos. Posee gran poder calorfico En metalurgia se usa como combustible y reductor de metales oxidados, en especial en los altos hornos de la metalurgia del hierro.El negro de humo Es el carbn obtenido por la combustin incompleta de sustancias orgnicas, esto es con insuficiente cantidad de oxgeno. En el laboratorio se obtiene haciendo arder la Trementina en una cpsula.Coque Metalrgico

Proviene de la destilacindestructiva, o pirlisis, de determinados carbonesminerales, como la hullas (o carbones bituminosos) que poseen propiedades coquizantes; elprocesode pirolisis mediante el cual se obtiene el coque se denomina coquizacin y consiste en un calentamiento (entre 1000 y 1200 C) en ausencia deoxgenohasta eliminar la prctica totalidad de lamateriavoltil del carbn, o mezcla de carbones, que se coquizan. La mayora del coque metalrgico se usa en los altos hornos de laindustriasiderrgica para laproduccindelacero(coque siderrgico).

ProduccinHay dos mtodospara producir coque con carbones:de colmena, convencional y too coque formado.

Horno de colmena:El aire se introduce a la cmara de coquizacin en cantidades controladas a fin de quemar productos voltil de C genera calor para su destilacin.Ventajas:Inversin menor, costo por ton de coque en menor, rea pequea, poco control, nomano de obra especializada, es artesanal y poca mano de obraDesventajas:Menor rendimiento de coque con respecto al carbn. R=cantidad coque /cantidad C .,< productividad ,el vol. de carga es limitado, time decoquizacin es prolongado ,producto de estructura irregular , contaminacinalta, usa carbn de alta calidad, no se recupera sub productos, la produccin de fino de coque es despreciable.

Mtodoconvencional:el aire es excluido delas cmaras de coquificacion y el calor necesario para la destilacin es suministrado por combustin externade una parte de gases desprendidosde la misma coquizacin en los hornos modernos de sub productos conveniente mente operados todos los productos liberado durante la coquizacin se recupera como gas y material qumico .Ventajas:controlar la cantidad de coque,recuperacin de gas total, costos de transformacin son bajos, operaciones son automatizadas, mayor flex de operacin.Desventajas:son = a las del H colmena.Coque formado: (antracita-lignito)(70) +(ligante+carbon coquiz)(30)Briqueta

El empujeEs conocido que al calentar los carbones coquizables en atmsfera inerte, pasan por un estado plstico en un intervalo de temperaturas que oscila entre 350 C y 500 C, dependiendo del tipo de carbn. Dentro del horno existirn, por lo tanto, dos zonas plsticas que tienden a desplazarse perpendicularmente a la direccin de calentamiento y hacia el centro del horno a medida que progresa la coquizacin. Adems, dado que tanto la solera como la bveda del horno son tambin superficies calientes, aparecern otras dos zonas plsticas secundarias, que se desplazan en direccin vertical.Evolucin de la zona plstica durante la coquizacin en un horno de coque

El proceso durante el cual se desarrolla el fenmeno denominado "empuje" se puede dividir en dos etapas: antes del encuentro de las dos zonas plsticas, y en el momento en que se realiza este encuentro (temperatura en el centro inferior o superior a 350 C, respectivamente). En la primera etapa, la presin existente en el carbn que est dentro de la envoltura plstica, es del orden de 20 a 40 mbar en el centro de la carga. Por el contrario, la presin en el seno de las capas plsticas, es muy elevada y al transmitirse a los pies derechos por intermedio del semicoque y coque origina el empuje. A lo largo de la primera etapa existe un crecimiento del empuje y de la presin interna en las zonas plsticas. Ello es debido, por una parte, a la disminucin del gradiente trmico a medida que nos aproximamos al centro del horno, lo que hace que los gases tengan que atravesar un mayor espesor de la zona plstica. Por otra parte, los vapores de aceites y alquitranes que se desprenden de las zonas plsticas se van condensando en las zonas menos calientes, con lo que resulta que el carbn estar ms impregnado de aceites y alquitranes cuanto ms nos aproximamos al centro y por tanto aumentar el desprendimiento gaseoso y en consecuencia la presin. Cuando se encuentran en el centro las dos capas plsticas forman una nica capa plstica de anchura doble, producindose una subida brusca de la presin de los gases, que ahora tienen una gran dificultad para escapar. En este momento se produce la presin y el empuje mximos. El hinchamiento o expansin de la zona plstica se corresponde con una contraccin del semicoque y con la posibilidad de compresin del carbn que an no ha entrado en la zona plstica. Se producen as dos fenmenos contrapuestos, uno de expansin o empuje hacia las paredes del horno de la fase plstica y otro de contraccin del semicoque y el carbn. La resultante de estos dos fenmenos puede dar lugar a que el empuje sobre las paredes del horno alcance valores peligrosos para la integridad del propio horno, si predomina la expansin (carbones peligrosos). Por contra, si predomina la contraccin los carbones sern no peligrosos y perfectamente coquizables.

Calidad del coque metalrgicoLa calidad del coque est en funcin del uso especfico a que est destinado. As, por ejemplo, el coque de horno alto va a tener que soportar una gran carga, debido al material que existe encima de l, y que aumentar a medida que va descendiendo en el horno alto hasta llegar a la zona de reaccin. Para soportar esa presin sin desmoronarse antes de llegar a reaccionar, ha de poseer una buena resistencia mecnica. Por otro lado, los trozos de coque, a medida que descienden en el horno alto, se van a ver sometidos a una accin continua de los gases oxidantes que se desprenden en la zona de reaccin y que ascienden por el horno hasta salir por su parte superior. En estas circunstancias, el coque necesita presentar una reactividad moderada frente a los gases desprendidos para poder llegar, lo ms ntegramente posible, a la zona de reaccin con el mineral de hierro. Para conseguir esto, se requiere un coque con una textura porosa adecuada, que hagan que su reactividad sea lo ms idnea posible.

Fuerzas que se desarrollan durante la coquizacin

CARACTERSTICAS DEL COQUE PARA ALTO HORNO.Caractersticas qumicas:Carbn fijo. Deber ser lo ms elevado y constante posible, ya que as durante su combustin frente a las toberas se tendr la mayor capacidad y la mnima variacin trmica por unidad en peso.Contenido de cenizas.En contra-posicin al carbn fijo, deber ser lo ms bajo posible. Fusin es la de formar escoria mediante su neutralizacin con fundentes y cualquier aumento y variacin en su contenido repercutir directamente en los volmenes de escoria producida, as como en el ndice de basicidad de la misma, puesto que las cenizas estn constituidas principalmente por compuestos de carcter cido como son: SiO2 y Al2O3.Azufre.Por lo general un 80% mnimo del azufre de entrada al alto horno proviene del coque; de ah la importancia que este elemento alcance una baja concentracin en el combustible pues su presencia afecta directamente la calidad del arrabio y la necesidad de su eliminacin determinada por el volumen de escoria lo que su vez influye en la productividad del horno y en el rendimiento trmico del mismo.Reactividad.Afinidad que presenta el coque para combinarse con el oxgeno y bixido de carbono. En el caso del alto horno es comn hablar de un buen coque a este respecto, cuando su reactividad es relativamente baja o sea que la reactividad deber ser suficiente para que el coque se combustiona bien al contacto con el oxgeno del aire frente a las toberas, pero que no sea tan alta como para que entre fcilmente en reaccin con el oxgeno de los xidos ferrosos, antes de que alcance el nivel de toberas, lo que finalmente se traduce en un aumento del consumo de combustible.Caractersticas fsicas.Granulometra. El tamao del coque estar en parte influenciado por el tamao del resto de los componentes de la carga; sin embargo, se considera como aceptable el comprendido entre el rango de 16 a 19 mm como mnimo y 64 a 75 mm como mximo. La importancia de un buen control en el tamao del coque cargado al alto horno se reflejar principalmente en la permeabilidad de la columna de carga.ndice de estabilidad.Constituye un ensayo fsico que determina la resistencia del coque a la degradacin o la prdida de tamao del mismo, por el efecto combinado de la abrasin (desgaste por roce) y la cada. Este es uno de los indicadores a los que se les presta mayor atencin ya que es un reflejo fiel de lo que ser el comportamiento del coque en el interior del horno, por ejemplo: si se tiene un coque de baja estabilidad crear problemas al ser cargado al horno, ya que perder su tamao inicial tendiendo a pulverizarse lo que afectar la permeabilidad de la columna de carga dando un descenso irregular de la misma, favoreciendo la formacin de incrustaciones sobre las paredes, disminuyendo la produccin de arrabio y su calidad, as como aumentando el consumo de combustibleHumedad del coque.Su determinacin es importante y debe efectuarse con la regularidad necesaria, ya que el peso del coque efectivamente cargado al horno deber ajustarse en base seca (eliminando la humedad) para descontar las variaciones en el peso debidas a la humedad involucrada, mismas que se reflejaran en el balance trmico dentro del horno.