El carbón es un recurso energético no renovable porque tarda millones de años en formarse
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Formación y Tipos Minería del carbón El Carb rbó ón la la eco econo nomí mía a mun mund dia iall Prob Pr oble lema mass med medio ioam amb bie ient nta ale less
CARBOQUIMICA
En la década de los años 60´s, el carbón se constituyó en fuente energética fundamental de la industria del cemento, y a medida que aumentaba la construcción en Colombia, esta actividad económica llegó a convertirse en uno de los principales consumidores del energético. Igualmente, el gran impulso de la industria asociada a bienes intermedios como el papel, caucho caucho,, llantas y productos químicos, los cuales demandaban carbón c arbón en sus procesos de producción, impulsaron la producción de carbón.
CARBOQUIMICA
Sin embargo, hacia los últimos años de la década del 60 se observa un estancamiento en la producción de carbón por efectos del desarrollo de proyectos hidroeléctricos y la sustitución del carbón como energético del sector residencial urbano principalmente por GLP* , electricidad y cocinol.
CARBOQUIMICA
Finalmente, hacia la década de los años 70´s, la crisis petrolera mundial - ocurrida en 1973 - motiva incrementos significativos en los precios del petróleo, golpeando al país en el momento en que la producción nacional de crudo declinaba y la demanda de electricidad aumentaba. Ante esa situación aparece de nuevo el carbón como recurso energético estratégico y se establece igualmente una política carbonera que permitió al país entrar en la era de la gran minería de carbón con vocación exportadora.
La mayor parte del carbón se formó a partir de extensos bosques de helechos arborescentes que cubrieron amplias zonas costeras y lacustres hace 300-350 m.a.
COQUE
COQUIZACION
COQUIZACION
FORMACION DEL COQUE
FORMACION DEL COQUE
CARBONIZACIÓN proceso de deshidrogenación incompleta
Acumulación de materia orgánica en medio anóxico Que queda cubierta por nuevos sedimento
composición química más probable
aumento del contenido en C respecto a la materia orgánica original
es un incompleta
Procesos metamórficos asociados a la orogénia hercínica van transformando dicha materia en carbón
4 estadios turba lignito hulla antracita
Las diferencias se basan al tiempo que ha durado el proceso
La carbonización se acentúa con la profundidad debido a los efectos de la presión y temperatura.
de carbonización
1 - Turba
Material ligero en el que se observan restos de plantas Se forma en áreas pantanosas (condiciones anaeróbicas).
2- Lignito
Material blando y pardo, en general con contenidos de azufre elevados Transición entre la turba y la hulla
3 - Hulla
Material negro, algo brillante, que tizna Gran interés industrial: generación de electricidad y obtención del coque
4 - Antracita
Material negro, brillante y compacto (no tizna) Formado bajo condiciones de P/T mayores que la hulla
CARBÓN
Combustible sólido con más de un 50% en peso de carbono (70% en volumen) resultante de la descomposición lenta de grandes cantidades de materia vegetal durante las épocas geológicas pretéritas. Tipo de Carbón Turba Lignito Hulla Antracita
C%
57 72 87 96
H%
6 5 5 2
Otros%
37 23 8 2
Poder calorífico (Kcal/mol)
Materias Volátiles (%)
5400 6700 8700 8400
65 55 25 5
Revolución industrial
Entre 1750 y 1850 transición del medio rural al urbano en Gran Bretaña La sustitución del carbón vegetal por la hulla en la metalurgia del hierro, y el invento de la máquina de vapor propiciaron dicho cambio
TIPOS DE MINAS
Subterráneas
Pozos y galerías
A cielo abierto
Mina subterránea
Galería
Castillete de un pozo minero
Aspectos sociales
Condiciones de trabajo especialmente duras Accidentes
El metano asociado al carbón puede acumularse y explotar
Mina a cielo abierto Lignitos de Meirama
Principales usos.
La industria siderúrgica. Generación de energía eléctrica en centrales térmicas .
Altos hornos
Se utiliza como combustible y reductor del Fe 2O3 en el altos hornos. coque siderúrgico
Obtención del coque Calentando el carbón
100ºC:
100-300ºC
se desorben O, N, CH 4 y H2O
SH2, CO, CO2
500-600ºC
despolimerización partículas C12 coque metalúrgico
Destilación
Horno de coque
Generación de electricidad El carbón se quema para producir vapor
E. térmica => E. mecánica => E. eléctrica
¿Tiene futuro el carbón?
Reducción, a lo largo del siglo XX, del % de carbón en el mix energético mundial ¼ dela energía que consumimos proviene del carbón Las políticas actuales buscan reducir este porcentaje
Pero… ¿Qué combustible es abundante en la Tierra?
Las reservas de carbón pueden durar cientos de años al ritmo de consumo actual Estados Unidos (26%), Rusia (27%) y China (30%) poseen las mayores reservas
PROBLEMAS AMBIENTALES EN EL TRANSPORTE DEL CARBON
Siglo XIX y principios del XX
Usado en el transporte, cocinas y calefacciones domésticas
Difusión de contaminantes
Antes
Solo se quema en centrales térmicas
Mayor control de emisión
Ahora
Pero… Múltiples impactos
Escombreras
○ 1 Tm carbón 25 Tm de
escombro
Deterioro paisaje Drenaje ácido (lavado) Polvo (molienda)
ligados a la extracción
Lluvia ácida
Sox - NOx
Efecto invernadero CO2
ligados a la combustión
Y nuevas soluciones emisión impactos
remedios
CENIZAS Problemas
Añadiendo caliza en la caldera sustituyen al cemento Ciclones Lavado del carbón Fijación del S por las cenizas Desulfurización del gas de combustión Catalizadores en chimenea
SOx
NOx CO2
respiratorios Suciedad Lluvia ácida
Smog fotoquímico Lluvia ácida Efecto invernadero
Secuestros del CO2
Combustión avanzada
Gasificación
Carbón + H2O + O2 CO + H2 + CH4 En presencia de catalizadores ○
CO + H2O CO2 + H2
El H2, se emplea en centrales de ciclo combinado CO2 resultante del proceso de gasificación
alternativas de almacenamiento secuestro del CO2
Secuestro del carbón
Almacenamiento del CO2 durante periodos muy dilatados de tiempo, mediante técnicas
biológicas geológicas
Técnicas biológicas
Fertilización del agua marina con Fe o con urea
Blooms de algas
Reforestación
Incremento de la fotosíntesis
Técnicas geológicas Inyección en yacimientos de petróleo, gas o carbón Almacenamiento en aguas oceánicas profundas Fijándolo como silicato cálcico al reaccionar con rocas ultrabásicas
Mg2SiO4 + 2CO2 = 2MgCO3 + SiO2
Gasificación subterránea
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Normas ASTM para el muestreo de carbón Normas ISO para el muestreo del carbón Organización del muestreo Métodos de muestreo para el carbón Preparación del carbón Normas ASTM para la preparación del carbón Normas ISO para la preparación del carbón Analisis del carbon.
D-2234 Y D-6883
NORMA:
NUMERO Y PESO DE LOS INCREMENTOS Top-Size del carbon Numero de incrementos
Peso de incremento
5/8 (16mm)
2”(50mm)
6”(150mm)
35
35
35
1Kilo
3 Kilos
7 Kilos
Para cantidades de carbon mayores de 1000 toneladas se debe seguir alguna de las siguientes alternativas 1. Tome muestras casa 1000 toneladas 2. Aplique la siguiente formula
NUMERO DE INCREMENTOS:
XEJM: 5000
35
Ton lote 980
980 Se le saca raíz
35
NUMERO DE INCREMENTOS PARA LA TOMA DE MUESTRAS EN: ESTADO DEL CARBON
BANDAS TRANSPORTADORAS Y SIMILARES
VAGONES, VOLQUETAS Y BARCAZAS
BODEGAS DE BUQUES
PILAS
SIN LAVAR (F)
32
48
64
64
Para cantidades de carbon mayores de 1000 toneladas según la norma iso siga cualquiera de los siguentes 2 pasos:
1. Tome muestras casa 1000 toneladas 2. Aplique la siguiente formula NUMERO DE INCREMENTOS: F
Ton Lote 980
Donde F será reemplazado por los valores de la tabla anterior
1. MUESTREO EN FUNCION DE LA MASA 2. MUESTREO EN FUNCION DEL TIEMPO
ESTOS 2 SISTEMAS SON CONOCIDOS COMO MUESTREOS SISTEMATICOS
4.1.MUESTREO MECANICO Y MANUAL 4.2. MUESTREO CONTINUO E INTERMITENTE 4.3. MUESTREO PARA GRANULOMETRIA
4.1.MUESTREO MECANICO Y MANUAL
NORMA: D2234-D2013
D 7256/D 7256M , Práctica para la Obtención Mecánica y Preparación Dentro del Sistema de una Muestra Gruesa de Carbón de Corrientes en Movimiento
“La mayor parte del comercio en carbón está gobernado por el muestreo mecánico tanto para control de calidad como pago en algún momento del proceso ” Paul Reagan
4.2. MUESTREO CONTINUO E INTERMITENTE
CONTINUO
INTERMITENTE
consiste en tomar porciones del material que se encuentra en movimiento mediante una banda transportadora. consiste en separar una porción de cada determinado numero de unidades de material, para formar una muestra
4.3. MUESTREO PARA GRANULOMETRIA NORMA ASTM D-4749 CANTIDAD DE MUESTRA BRUTA A SER COLECTADA PARA CARBONES TRITURADOS TIPO DE CARBON
PESO REQUERIDO
CARBON COMO SALE DE LA MINA
NO MENOS DE 1800 KG
CARBON TAMIZADO CON TAMAÑO LIMITE DE 100MM (4”)
NO MENOS DE 1800 KG
CARBON CON TAMAÑOS MENORES DE 100MM (4”)
NO MENOS DE 900KG
CARBON CON TAMAÑOS MENORES DE 50MM (2”)
NO MENOS DE 450 KG
CARBON CON TAMAÑO MENORES DE 25MM (1”)
NO MENOS DE 215 KG
CARBON CON TAMAÑO MENORES DE 12,5MM (1/2”)
NO MENOS DE 45KG
CARBON CON TAMAÑO MENORES DE 2,36MM (NO
NO MENOS DE 4,5KG
El análisis próximo de carbón según norma se define como la determinación de humedad, cenizas, materia volátil y carbono fijo. En nuestro medio y con fines comerciales e industriales se incluye la determinación del poder calorífico y el azufre esto equivale a los análisis próximos completos.
CONCEPTOS 1. INCREMENTO: Una porcion de carbon tomada en una operación de muestreo con un instrumento de muestreo de forma manual o automatica, dependiendo su tamaño del TopSize del carbón. 2. MUESTREO: Es el proceso de colección de un numero de incrementos en un lote de carbon para formar una muestra bruta que representa todo el lote o sublote, esta operación puede ser realizada en forma manual o automatica, es una parte muy importante dentro de un proceso de certificacion. 3. INCREMENTO PRIMARIO: Es el incremento tomado en la primera etapa del muestreo antes de cualquier division o reduccion 4. MUESTRA BRUTA: Una cantidad definida de incrementos que representa un lote o sublote tomada con un instrumento de muestre esta es representativa
5. LOTE: Una cantidad discreta de carbon la cual sera muestreada para determinar su calidad con una adecuada presicion, el tamaño del lote sera acordado por las partes interesadas. 6. PREPARACION DE LA MUESTRA: Es un proceso que se efectua sobre la muestra bruta para levarla a una condicion requerida para analisis y que mantenga su representacion del lote . 7. TOP-SIZE: Al realizar el analisis de granulometria de un carbon, es el tamaño de la malla, de una serie de ellas, en la cual es retenido no mas del 5% de la muestra bruta, este concepto es muy importante por su aplicación en muchos aspectos de los procesos de muestreo, preparacion de muestras y analisis 8. ANALISIS GRANULOMETRICO: Es el proceso a traves del cual la muestra bruta es pasado por una serie de tamices para determinar el perfil de tamaños que tiene un
La preparación del carbón consiste en toda una serie de operaciones que son necesarias efectuar con el carbón desde que se extrae hasta ser usado en proceso tecnológico.
preparación
El carbón obtenido tiene tamaños muy heterogéneos, dependiendo esto de muchos factores. Este carbón es necesario clasificarlo por calidades y tamaños. Habrá que definir muy bien los límites de las calidades y los tamaños requeridos para la aplicación a la que se va a destinar ese carbón.
El proceso de preparación del carbón incluye 7 etapas:
Separación de los tipos del carbón por el aspecto del mismo. Tamizado o clasificación por tamaño de partícula. Escogido a mano. Trituración y quebrantamiento. Lavado Mecánico. Secado. Mezclado de carbones.
1. Separación por aspecto
Es aplicable siempre que existan vetas bien definidas en la veta carbonífera. El picador es el que selecciona para que se pueda efectuar de este modo la separación.
2. Tamizado
Se usan tamices para poder clasificar los carbones por tamaño de partícula. Los tamices son placas cuadradas con cuadrículas de diferentes tamaños (luz de malla). Esto es lo que hace posible seleccionar los tamaños.
3. Escogido a mano
Se aplica a trozos de carbón de gran tamaño. En una cinta de escogido con 6 hombres se separan los estériles que a simple vista puedan ser detectados. La cinta deberá tener movimiento lento.
4.Trituración y quebrantamiento
Se trata de reducir el tamaño para mejor manejo y salida comercial. Las acciones mecánicas que se van a efectuar son: Compresión Rodadura Impacto Flexión Desgaste o rozamiento En los equipos industriales suele predominar una de estas acciones, o bien se combinan varias. Según la máquina y el equipo que se use, se obtendrán diferentes tamaños.
5. Lavado Mecánico
Se trata de reducir las cenizas que nos va a dar el producto en el proceso de combustión. Se abarata así el coste del proceso industrial de eliminación de cenizas posterior a la combustión. Se deben tener en cuenta características como tamaño, forma, elasticidad, conductividad, humidictividad, densidad.
6.Secado el secado solar del carbón a la intemperie, previo al secado convencional en el horno de cilindro o tambor rotatorio. Esto ha llevado a un aumento de la eficiencia de secado en el proceso productivo, y conlleva paralelamente una disminución del volumen de los gases productos de la combustión, máximos propulsores del efecto invernadero, las lluvias ácidas y la desertificación de los suelos.
7.Mezclado de Carbones El mezclado de carbones es un proceso auxiliar dentro de la preparación. Los procesos auxiliares pueden ayudar a completar la preparación global del carbón. Estos procesos auxiliares son:
Floculación Desaguado Mezclado
CONTROL
DE CALIDAD DEL CARBON
ANALISIS DEL CARBON
ANALISIS DEL CARBON
ANALISIS DEL CARBON
ANALISIS DEL CARBON
ANALISIS DEL CARBON
Análisis del carbón
Analisis del carbon
