El carbón. Sus características y propiedades

El carbón es una roca sedimentaria que se forma a partir de fragmentos de plantas en descomposición Más del 70 por ciento de su volumen y más del 50 por ciento de su peso consiste en el elemento carbono. Sus características la han convertido en un pilar fundamental a lo largo de la historia para la producción de energía, esencialmente en forma de calor. La composición del carbón incluye compuestos químicos de alto peso molecular (principalmente carbono), sustancias volátiles con una pequeña parte de impurezas y agua. El valor del carbón depende de la cantidad de energía liberada durante la combustión y la ceniza resultante.

El carbón está presente en todos los continentes. Se atribuye principalmente a dos formaciones geológicas: la Terciaria, donde se produjo la mayor parte del lignito, y las minas de carbón. Además, hay incluso carbón más joven del Jurásico y Cretáceo.

Esta roca se utiliza principalmente como portador de energía fósil. En su combustión es libera energía en forma de calor. La combustión de carbón es una de las técnicas más utilizadas para producir energía eléctrica en todo el mundo. También es importante como materia prima en la producción de coque y grafito y la producción de hidrocarburos líquidos de importancia. El valor calorífico de una unidad de carbón duro sirve como punto de referencia para otros combustibles.

A continuación se detallan las principales características del carbón:

Las características del carbón están determinadas por muchos factores, en particular el lugar de extracción y la organización del almacenamiento. Por lo tanto, será correcto citar solo los parámetros promediados:

  • contenido de materiales volátiles: del 39 al 41%;
  • porcentaje de cenizas: 14-16%;
  • porcentaje de azufre: 0.5%;
  • contenido calórico: de 5400 a 7000 kcal / kg;
  • Indicador de humedad: 13-15%.

¿Por qué se utiliza el carbón?

Las ventajas de usar carbón como combustible son:

  • Alto grado de transferencia de calor;
  • Costo relativamente bajo (dependiendo del tipo de carbón);
  • Combustión completa.

Como resultado del procesamiento químico de este mineral, se producen más de 300 productos industriales.

mina de carbón

Composición del carbón

La composición de carbón depende de su edad. El carbón abarca desde el joven: lignito hasta el más viejo: antracita. A medida que el carbón envejece, su contenido de humedad, los componentes volátiles disminuyen y, por el contrario, la concentración de carbono aumenta:

En la siguiente tabla se muestra algunas características de composición de algunos tipos de carbón:

.. Componentes volátiles% C% de carbono H% de hidrógeno O oxígeno%
lignito 45-65 60-75 6,0-5,8 34-17
carbón de llama 40-45 75-82 6,0-5,8 > 9.8
carbón llama de gas 35-40 82-85 05.08 a 05.06 09.08 a 07.03
carbón de gas 28-35 85-87,5 5,6-5,0 7.3 a 4.5
carbón bituminoso 19-28 87,5-89,5 5,0-4,5 04.05 a 03.02
Esskohle 14-19 89,5-90,5 4,5-4,0 3,2-2,8
carbón magra 10-14 90,5-91,5 4,0-3,75 2.8-3.5
antracita 7-12 > 91.5 <3,75 <2,5

Usos del carbón

El carbón se usa predominantemente como combustible sólido para generar calor por combustión. Esto produce dióxido de carbono , vapor de agua y otros gases como el dióxido de azufre . Con el fin de generar energía eléctrica por medio del calor del vapor de agua generado, que a su vez mueve las turbinas. Para comparar qué cantidad de energía se puede obtener con qué carbón, generalmente se usa la unidad de carbón duro .

En 2003, el uso industrial del carbón como combustible generó en todo el mundo el 24,4% de la energía primaria y el 40,1% de la energía eléctrica. El carbón y el lignito están más o menos igualmente representados.

Las modernas centrales eléctricas de carbón utilizan una variedad de técnicas para limitar la nocividad de los productos de desecho al tiempo que aumentan la eficiencia del proceso de combustión. Sin embargo, en algunos países estas técnicas no se usan ampliamente, especialmente porque aumentan las inversiones necesarias para dicha planta de energía.

Una parte no despreciable del carbón se usa después de su coque para la reducción de minerales , principalmente mineral de hierro, en altos hornos .

A partir del siglo XIX, el carbón también se utilizó para la producción de gas urbano, que se utilizó para el alumbrado público, la cocina y la calefacción. En las fábricas de gas, el gas urbano se extraía por destilación en seco del carbón, un subproducto del coque . En el siglo XX, el gas de la ciudad fue reemplazado en gran medida por el gas natural.

En el siglo XVIII, el lignito se usaba  como pigmento de color.

Dependiendo de las propiedades, el carbón se utiliza como combustible doméstico y energético, así como materias primas para las industrias química y metalúrgica. Los elementos dispersos raros también se extraen de él. Las sustancias extraídas del carbón se utilizan en la producción de:

  • Barnices;
  • Pinturas;
  • Plasticos
  • Medicamentos, etc.

Problema ambiental durante la combustión del carbón

La combustión de carbón libera la mayor cantidad de dióxido de carbono (CO 2 ) de gases de efecto invernadero en comparación con otros combustibles fósiles ampliamente utilizados por contenido de energía utilizable . Debido a su menor eficiencia, las centrales eléctricas de lignito (aproximadamente 1080 gramos de CO 2 / kWh) son menos favorables a este respecto que las centrales térmicas de carbón (aproximadamente 800 g de CO 2 / kWh). La liberación de CO 2 es de principio y no se puede prevenir, pero sólo por una mejor eficiencia de las plantas de energía, y por lo tanto un menor consumo de carbón se puede reducir en dimensiones. Además del CO 2 emitido directamente en plantas de energía y plantas industriales, se libera más CO 2 como resultado de la extracción de carbón por incendios de carbón.

El dióxido de azufre , que es principalmente de la quema de carbón marrón se produce, es en parte responsable de la lluvia ácida . En las centrales eléctricas modernas de carbón duro y lignito, los gases de escape en las plantas de desulfuración de gases de combustión (ver también yeso REA ) se limpian de dióxido de azufre, desnitrificación catalítica (SCR) o no catalítica (SNCR) de óxidos de nitrógeno y en precipitadores eléctricos del polvo. La ceniza resultante de la combustión del carbón contiene mayores concentraciones de metales pesados como arsénico y mercurio.