Carbón Mineral: Origen, Tipos y Procesos Clave

Origen del Carbón

Se conoce al carbón como unas rocas muy particulares, resultantes de la descomposición lenta de grandes cantidades de materia vegetal, las cuales, por acción química y efectos de presión y temperatura (T), se transforman en distintos tipos de carbón.

Clasificación del Carbón

El carbón se clasifica en:

• Antracitas
• Hullas magras
• Hullas semimagras
• Hullas ¾ magras
• Carbones grasos

Tipos de Carbón

Los principales tipos de carbón son:

• Turbas: No suelen sedimentarse como carbones y son de escaso interés industrial. Tienen tallos, hojas, raíces y cortezas.
• Lignitos: Son de color pardo, tienen alto porcentaje de producto volátil y dan reacción ácida con H₂O.
• Hullas: Son negras y brillantes. Por destilación, dejan coque de alta calidad. Son los carbones típicos por excelencia.
• Antracitas: Son negras, brillantes y con bajo porcentaje de producto volátil.

Teorías de la Formación de Carbones

• Hickling: Existe una continuidad en la formación y las diferencias entre las distintas clases se deben al tiempo que duró el proceso de carbonización. A mayor tiempo, aumenta el contenido de C y disminuye el de H₂ y O₂.
• Mackenzie Taylor: Cada especie carbonosa es el fin de un proceso distinto según las condiciones de carbonización.

Composición del Carbón

El carbón está formado principalmente por C, H₂, O₂, N₂ y S.

Coque y Coquización

El CO reduce el óxido férrico a Fe⁰:

3CO + Fe₂O₄ → 2Fe⁰ + 3CO₂

La técnica industrial de producción del coque consiste en realizar la coquización. Comienza desde las paredes hasta el interior en contacto con las hullas. El coque puede ser utilizado como combustible, como materia prima, etc.

Horno de Coquización

Tiene una parte superior (cuba) y una inferior (etallaje). El espacio entre ambas partes se llama vientre y debajo del etallaje está el crisol. El aire se introduce a través de las toberas. En el horno se quema el coque de la parte inferior, formando CO₂, que se reduce a CO.

Hidrogenación del Carbón

Se muele el carbón para llegar al tamaño deseado. Se usa aceite como vehículo para favorecer la hidrogenación del carbón, que a su vez actúa a la temperatura de trabajo como solvente. Se usa catalizador para favorecer la reacción y contribuyen a un refinado de la estructura de los productos finales. Se hace a altas presiones (P) y temperaturas (T) para que el H₂ se disuelva en el vehículo y llegue a la molécula carbonosa a través de un catalizador. El producto se separa para tirar los residuos y almacenar el aceite, el catalizador y el coque sólido.

Gasificación de Carbón

Objetivo: Obtener el CO, que sirve como combustible y como gas de síntesis. Se usan los carbones más baratos, ya que no tienen empleo en coquerías.

Factores que Influyen en la Gasificación

• Temperatura (T)
• Reactividad
• Tamaño del gránulo
• Comburente templado
• Presión (P)

Resultados de la Gasificación según Comburente

• Con O₂: CO
• Con aire: N₂ + CO
• Con O₂ + H₂O: CO, H₂
• Con aire + H₂O: N₂, H₂, CO