Pio Informe Carboquimica

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

PROFESOR: Ing. Teresa Chu Esquerre

ALUMNOS:Sánchez Marcelo, Carmen.Salinas Aguilar, WilliamQuispe Villa, Ana LuzMorales Broncales, Keila

TEMA:

CARBOQUIMICA

CICLO:

VII

I. INTRODUCCIÓN II. GRAFITO

III. DIAMANTE III.1DEFINICIÓN:

En mineralogía, el diamante (del griego antiguo ADÁMAS, que significa

"propio" o "inalterable") es el alótropo del carbono donde los átomos de carbono

están dispuestos en una variante de la estructura cristalina cúbica centrada en la

cara denominada red de diamante. El diamante es la segunda forma más

estable de carbono, después del grafito; sin embargo, la tasa de

conversión de diamante a grafito es despreciable a condiciones ambientales. El

diamante tiene renombre específicamente como un material con características

físicas superlativas, muchas de las cuales derivan del fuerte enlace covalente

entre sus átomos. En particular, el diamante tiene la más alta dureza y

conductividad eléctrica de todos los materiales comunes. Estas propiedades

determinan que la aplicación industrial principal del diamante sea en

herramientas de corte, taladro y de pulido. No es de sorprender que el 80 % de

los diamantes que se extraen de las minas sean destinados para este tipo de

industria y solo el 20 % se designen para ser tratados como joyas.

Recientemente el intenso interés tecnológico en el diamante ha ocasionado que

se desarrollen numerosas técnicas para sintetizar diamantes artificiales.

El diamante se forma en el manto terrestre a una profundidad de 150-200 km.

Esta valiosa sustancia es transportada posteriormente a la superficie de la tierra

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por rocas volcánicas como la lamproita y la kimberlita. Para que se forme un

diamante se requiere una presión atmosférica de 50.000 atm, 2.400 ºC de

temperatura y un período de 3 mil millones de años. Sin esta presión extrema y

este largo período, la sustancia que se forma mediante el carbono no será sino

grafito.

A pesar de que se le pueda considerar al diamante como un material perfecto, en

realidad contiene una variedad de defectos y centros de color. Las impurezas en

los diamantes pueden alterar significativamente algunas de sus propiedades.

Algunas impurezas pueden alterar su dureza o convertirlos en semiconductores,

esto pasa por ejemplo en el caso de los diamantes azules que contienen

impurezas con boro. El cambio de color es solo estético, lo que realmente

interesa es el hecho de que muchos de estos defectos en el diamante, a los

cuales se les conoce como centros de color, están hechos de inclusiones

atómicas que muestran carácter ticas ópticas y de espín muy interesantes.

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III.2PROPIEDADES: Dureza:

El diamante tiene una dureza de 10 (la máxima dureza) en la escala de Mohs de

dureza de minerales. La dureza de los diamantes contribuye a su aptitud como

gema. Debido a que sólo pueden ser rayados por otros diamantes, mantienen su

pulido extremadamente bien

Las adaptaciones industriales comunes de esta habilidad incluyen brocas y

sierras, y el uso de polvo de diamante como un abrasivo. Los diamantes de grado

industrial menos caros, conocidos como Bort, con muchas fallas y color más pobre

que las gemas, son usados para tales propósitos.

El diamante no es apto para maquinarias de aleaciones ferrosas a altas

velocidades, puesto que el carbono es soluble en hierro a las altas temperaturas

creadas por la maquinaria de alta velocidad, conduciendo a un desgaste

incrementado en las herramientas de diamante cuando se las compara con

alternativas.

Conductividad eléctrica

Otras aplicaciones especializadas también existen o están siendo desarrolladas,

incluyendo su uso como semiconductores: algunos diamantes azules son

semiconductores naturales, en contraste a la mayoría de otros diamantes, que son

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excelentes aislantes eléctricos. La conductividad y color azul se originan de la

impureza de boro. El boro sustituye a átomos de carbono en la red de diamante,

donando un hueco en la banda de valencia.

Tenacidad

La tenacidad se refiere a la habilidad del material de resistir la ruptura debido a un

impacto fuerte. La tenacidad del diamante natural ha sido medida como

2,0MPa·m1/2 y el factor de intensidad de tensión crítica es 3,4 MN·m−3/2. Estos

valores son altos comparados con otras gemas, pero bajos comparados con la

mayoría de materiales de ingeniería. Como con cualquier material, la geometría

microscópica de un diamante contribuye a su resistencia a la fractura. El diamante

tiene un plano de fractura y de ahí es más frágil en algunas orientaciones que en

otras. Los cortadores de diamantes usan este atributo para quebrar algunas

piedras, como paso previo al facetado.

III.3DIAMANTE ARTIFICIAL:Los diamantes sintéticos son diamantes producidos en procesos tecnológicos,

en oposición a los diamantes naturales, que son creados en

procesos geológicos. Los diamantes sintéticos también son conocidos

como diamantes CVD, donde CVD se refiere al método de producción, que son

la síntesis de alta presión y alta temperatura (en inglés: high-pressure high-

temperature), y deposición química de vapor(en inglés: chemical vapor

deposition), respectivamente.

Las propiedades del diamante sintético dependen de los detalles de los procesos

de manufactura, y pueden ser inferiores o superiores a las de los diamantes

naturales: la dureza, conductividad térmica y movilidad electrónica son

superiores en algunos diamantes sintéticos (tanto HPHT o CVD).

Consecuentemente, los diamantes sintéticos son ampliamente usados

en abrasivos, cortado y herramientas de pulido, y en disipadores térmicos. Están

siendo desarrolladas aplicaciones electrónicas de los diamantes sintéticos,

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incluyendo interruptores de alto poder en centrales eléctricas, transistores de

efecto de campo de alta frecuencia, y LEDs. Se usan detectores de diamante

sintético de luz ultravioleta (UV) o de partículas de alta energía en centros de

investigación de alta energía, y están disponibles comercialmente. Debido a su

combinación única de estabilidad térmica y química, baja expansión térmica, y

alta transparencia óptica en un rango espectral amplio, los diamantes sintéticos

están convirtiéndose en el material más popular para la fabricación de ventanas

ópticas en láser de CO2 de alta potencia, y girotrones.

MÉTODOS DE OBTENCIÓN DEL DIAMANTE ARTIFICIAL O SINTÉTICO

a) El método de alta presión alta temperatura, HPHTEl carbono se somete durante un periodo prolongado a una alta

temperatura (1.400ºC) y una fuerte presión (58.000 ATM). A esta técnica

se la denomina HPHT, durante este proceso el carbono se mezcla con

otros metales de transición. El diamante artificial se forma por germinación

y crecimiento. Con el HPHT se obtienen diamantes artificiales de colores:

rosa, amarillo, azul y naranja.

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Fig. Prensa de Diamantes

fig. 2. Funcionamiento Prensa de Diamantes


b) Deposición química de vapor La deposición química de vapor es un método por el cual el diamante que

se crea a partir de una mezcla de gases de hidrocarburos. Desde la

década de 1980, este método ha sido objeto de intensiva investigación a

nivel mundial. Considerando que la producción en masa de cristales de

diamante de alta calidad hace que el proceso HPHT la elección más

adecuada para aplicaciones industriales, la flexibilidad y la simplicidad de

la configuración del ECV explican la popularidad de este método en los

laboratorios de investigación. Las ventajas de la ECV crecimiento del

diamante incluyen la capacidad de crecer diamantes sobre áreas grandes

y en varios sustratos, y el control preciso de las impurezas químicas y así

producido propiedades del diamante. A diferencia de HPHT, proceso CVD

no requiere altas presiones, como el crecimiento se produce normalmente

a presiones menores de 27 kPa.

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c) Detonación de explosivos Se puede formar nano cristales de diamante (5 nm de diámetro) mediante

la detonación de ciertos explosivos que contienen carbono y son

deficientes en oxígeno en una cámara de metal. Estos nanos cristales

reciben el nombre de "nano diamantes de detonación". Durante la

explosión, la presión y la temperatura en la cámara es lo suficientemente

alta como para convertir el carbono de los explosivos en diamante.

Estando inmersos en el agua, la cámara se enfría rápidamente después

de la explosión, y se detiene la conversión del diamante recién producido

a grafito más estable. En una variación de esta técnica, un tubo de metal

lleno de polvo de grafito se coloca en la cámara de detonación. La

explosión calienta y comprime el grafito lo suficiente para su conversión

en diamante. El producto es siempre rica en formas de carbono grafito y

otros no-diamante, requiere una prolonga permanencia en ácido nítrico

caliente (alrededor de 1 día a 250 ° C) para disolverlos. El polvo

recuperado con nano diamantes se usa principalmente en aplicaciones de

pulido. Se produce principalmente en China, Rusia y Bielorrusia, y

comenzó a llegar al mercado en grandes cantidades a principios de la

década del 2000

d) Cavitación por ultrasonido Se puede sintetizar cristales de diamante, del tamaño del micrón a partir

de una suspensión de grafito en un líquido orgánico a presión atmosférica P á g i n a 7 | 16


y temperatura ambiente utilizando cavitación por ultrasonidos. El

rendimiento del diamante es de aproximadamente 10% del peso inicial de

grafito. El coste estimado de diamante producido por este método es

comparable a la del método HPHT; la perfección cristalina del producto es

significativamente peor en este método. Esta técnica requiere un equipo

relativamente sencillo y los procedimientos, pero sólo ha sido reportado

por dos grupos de investigación, y no tiene ningún uso industrial a partir

de 2009. Numerosos parámetros de proceso, tales como la preparación

del polvo de grafito inicial, la elección de energía ultrasónica, el tiempo de

síntesis y el disolvente, todavía no se han optimizado, dejando una

ventana para la mejora del potencial de la eficiencia y la reducción del

coste de la síntesis de ultrasonidos.

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MAPA DE LA UBICACIÓN DE LAS MINAS DE

DIAMANTES MAPA DE LOS PAÍSES PRODUCTORES DE DIAMANTES

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IV. TIPOS DE CARBÓN

Las variaciones en la edad y en la historia geológica del carbón ocasionan

variaciones en el rango. La clasificación general y básica del carbón es por rango o

categoría, desde turba y lignitos en el extremo inferior de la escala, pasando por los

carbones bituminosos hasta llegar a la antracita en el extremo superior. Por lo

general, cuanto más alto sea el rango del carbón, mayor será su edad, contenido de

carbono y poder calorífico, de igual modo, más bajo será su contenido de hidrógeno

y materias volátiles.

Los distintos sistemas de clasificación de carbón se basan en distintas propiedades,

que en esencia buscan determinar el poder calorífico del carbón. De esta forma es

posible construir un rango de clasificación que permite identificar la génesis, edad,

tipo de biomasa originaria, condiciones bioquímicas y fisicoquímicas que

caracterizan el desarrollo del carbón.

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A. Normas ASTM

Las normas ASTM fijan un estándar en la clasificación de carbones. Esta norma define como carbones de bajo rango aquellos cuyo poder calorífico bruto, base húmeda sea menor a 6.390 Kcal/Kg., en este rango están los carbones denominados sub bituminosos y los lignitos. En los carbones de alto rango, con un poder calorífico mayor a 6.390 Kcal/Kg., se incluyen los carbones bituminosos y antracitas.

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FUENTE: catamutun.com

B. Carbones Térmicos y Metalúrgicos

Los consumidores de carbón exigen distintas características al mineral, según las formas y tecnologías de uso. La distinción más importante se hace entre carbón térmico y metalúrgico. El primero se utiliza en la producción de calor, básicamente en hornos, generación de vapor, y otros sistemas térmicos.

El carbón metalúrgico, se utiliza en el área siderúrgica para la producción de coque (combustible sólido obtenido de la destilación de la hulla que se fabrica a partir de carbones coquizables, los cuales tienen ciertas propiedades físicas que permiten su ablandamiento, licuefacción y Re solidificación). Esto hace que ambos tipos se carbón se transen en mercados diferentes.

En el mercado de los productos energéticos, el carbón térmico debe competir con sustitutos, tales como el petróleo, la leña, la electricidad, el gas natural y otros. Sus características físicas son relevantes sólo en la medida que ellas puedan afectar la combustión en los quemadores. Por esta razón, más que referirse a un carbón de “buena” o “mala” calidad, lo que cabe es considerar su aptitud para ser usado en un determinado sistema térmico y, obviamente, sus costos y eficiencia de uso.

A diferencia del carbón térmico, en que importa principalmente el contenido energético, en el carbón metalúrgico se destaca fundamentalmente su propiedad coquizable, interesando en mucho mayor grado sus propiedades físicas y los elementos químicos que lo integran. Los carbones coquizables deben tener bajos contenidos de azufre y fósforo, y al ser relativamente escasos, generalmente son más caros que los carbones térmicos.

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CLASIFICACIÓN SEGÚN SU PODER CALORIFICO:

El carbón se clasifica en función de su poder calorífico (poder para producir combustiones o quemar). Cuanta más proporción tienen de carbono mejor será. Según esto tenemos:

o Turba: Es el de peor calidad y por tanto el que menos proporción de carbono tiene (apenas el 55%). Es el primer carbón que se forma tiene un color verde parduzco y el en momento de su extracción todavía contiene mucho agua, por eso debe ser secado antes de usarse como combustible. Cuando arde desprende mucho humo y cenizas. Se usa como combustible de baja calidad, en jardinería para mejorar los suelos por su alta capacidad de retener el agua e incluso para pintar.

o Lignito: Cuando la turba se va comprimiendo se va formando el lignito. Es de color negro y suele tener una textura similar a la de la madera de la que procede. Tiene un porcentaje en carbono entre el 60% y el 75%. Es un combustible de calidad media. Es un carbón formado hace unas cuantas decenas de millones de años. Se usa como combustible para generar electricidad.

o Hulla: La hulla contiene entre el 75% y el 85% en carbono y es duro, negro, opaco y graso. Se forma cuando se comprimen las capas de lignito en la era primaria y es el tipo de carbón más abundante y el llamado carbón de piedra más utilizado. Posee un alto poder calorífico y es por eso que se utiliza principalmente para las Centrales Térmicas en la producción de electricidad. También se usa para producir carbón de coque usado en los altos hornos. La elaboración de coque genera a su vez muchos derivados que se utilizan en la industria química; benceno, naftaleno, fenoles, etc.

o Antracita: Procede de la transformación de la hulla. Es el mejor de todos los tipos de carbones con un porcentaje en carbono que puede llegar incluso al 95%. Es el menos contaminante (desprende poco humo) y el que tiene mayor poder calorífico. Es negro, brillante y muy duro (difícil de rayar). Se usa en las calderas de calefacción para las viviendas y para generar electricidad, pero debido a su coste está siendo desplazado por el gas natural. Su uso principal hoy en día es para producir coque.

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V. LÍNEAS IMPORTANTES DE PRODUCCIÓN DEL CARBÓNVI. PRINCIPALES TRATAMIENTOS DEL CARBÓN VII. USOS DEL CARBÓN

VIII. CARBÓN EN EL PERÚ IX. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICA

http://www.ige.org/gemologia/diamantes/diamantes-sinteticos/ http://gemologiamllopis.com/diamantes-sinteticos-fabricados-por-

hpht-sabes-como-los-hacen/ https://www.youtube.com/watch?v=mIqCVJjpXx0 https://books.google.com.pe/books?

id=ZzOM6ODbe34C&pg=PR8&dq=tipos+de+diamantes&hl=es-419&sa=X&ei=1PyHVfDBC4j3-QGksYFY&ved=0CBsQ6AEwAA#v=onepage&q=tipos%20de%20diamantes&f=false

http://www.catamutun.com/produc/carbon/compo.html

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https://www.youtube.com/watch?v=mIqCVJjpXx0

http://gemologiamllopis.com/diamantes-sinteticos-fabricados-por-hpht-sabes-como-los-hacen/

http://gemologiamllopis.com/diamantes-sinteticos-fabricados-por-hpht-sabes-como-los-hacen/

http://www.ige.org/gemologia/diamantes/diamantes-sinteticos/

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