Carbón
vegetal.
Producto sólido y poroso que
contiene entre 85 y 98% de carbón; se produce de materiales carbonosos como
celulosa, madera, turba y carbones bituminosos o de menor nivel.
Los carbones vegetales de
celulosa o madera son suaves y desmenuzables. Se utilizan principalmente para
decolorar soluciones de azúcar y otros alimentos, y para quitar sabores y
olores desagradables del agua. Los carbones duros y densos se obtienen de la
cascara de nuez y de la turba. Se utilizan en máscaras antigás, en la
separación de mezclas en la industria química y, también, en el tratamiento
terciario de aguas residuales, dado que adsorben en forma eficaz la materia
orgánica y mejoran la calidad del agua.
El carbón vegetal se produce
por calentamiento de residuos vegetales, hasta temperaturas que oscilan entre
400 y 700 °C, en ausencia de aire.
Se cubre totalmente enormes
pilas de leña con musgo y ramas tiernas. Luego se enciende la leña (parte
inferior), y deja que se queme durante días, posteriormente, se sube hasta la
cima de la pila y se pisa.
Cuando la capa se mantenga
estable sin tambalear, es señal de que todo esta seco y endurecido, se abre
entonces la pila y se obtiene el apreciado Combustible.
El poder calorífico del
carbón vegetal oscila entre 29.000 y 35.000 kJ/kg, y es muy superior al de la
madera, que oscila entre 12.000 y 21.000 kJ/kg.
El carbón vegetal es quizás
el primer material de carbón utilizado por el hombre y su uso data
probablemente desde el mismo momento en que se comienza a utilizar el fuego;
dado que los trozos de madera carbonizada que quedarían en algunas hogueras
pueden considerarse un carbón vegetal rudimentario. De hecho, existen pruebas
de que en muchas Pinturas rupestres de hace más de 15.000 años el carbón
vegetal se utilizaba para marcar el contorno de las figuras, además de usarse
como pigmento de color negro cuando se mezclaba con grasa, sangre o cola de
pescado.
El carbón vegetal se usa
mayoritariamente como Combustible, no solo de uso doméstico sino también
industrial, especialmente en los países en vías de desarrollo. La producción de
carbón vegetal tiene un importante impacto ambiental que es necesario
disminuir.
Forja del
hierro
Otro uso fundamental del
carbón vegetal en la historia de la humanidad es su empleo en la metalurgia. La
metalurgia el hierro, comenzada ya unos 1.200 años a.C. y que se desarrolla en
Europa durante la “edad del hierro” (700 a. C. hasta el 68 d. C.), no hubiese
sido posible sin el carbón vegetal ya que las elevadas temperaturas que se
requieren para fundir los minerales no pueden alcanzarse utilizando simplemente
madera o los combustibles de la edad del hierro.
Además, el carbono que
contiene el carbón vegetal actúa como reductor de los óxidos del metal que
forman los minerales y con la técnica apropiada parte de este carbono puede
alearse con el hierro para dar lugar al acero, mucho más duro que el hierro, lo
cual fue fundamental en el desarrollo de armas y herramientas más resistentes.
Era el Combustible utilizado en la llamada forja catalana, para la producción
de acero.
Otras aplicaciones
Otra de las aplicaciones del
carbón vegetal es la fabricación de pólvora. La pólvora negra se compone de un
75% de salitre (nitrato de potasio), un 12% de Azufre y un 13% de carbón
vegetal. Estos ingredientes al quemarse producen un gas que tiende a ocupar un
volumen 400 veces mayor que la mezcla original, produciendo una fuerte presión
en las paredes del recipiente que los contiene.
Dado que el carbón vegetal
es un material poroso, otra de sus aplicaciones es su uso como absorbente. Así,
se sabe que la madera carbonizada se usaba como absorbente médico en el antiguo
Egipto y que en el año 400 a. C. Hipócrates recomendaba filtrar con carbón el
agua para beber.
También se usa para absorber
moléculas de un tamaño relativamente grande (como los colorantes),dado que la
mayoría de la porosidad de los carbones vegetales está dentro del campo de los
macroporos (anchura del poro 50 nm). Una aplicación relativamente importante es
la clarificación de bebidas alcohólicas como el vino, cerveza, whisky, etc.
La calidad del
carbón vegetal
El mercado para el carbón
vegetal, menos exigente del punto de vista de la calidad, es el doméstico. Las
razones son que no puede medirse fácilmente su performance, es mínimo el poder
del consumidor como individuo, de especificar y de obtener carbón vegetal de
buena calidad, y hay una cierta compensación posible entre el precio y la
calidad que el consumidor familiar usa para tener resultados satisfactorios. Sin
embargo, esto no significa que no hay motivos para el control de calidad.
Por otra parte, los grandes
usuarios, como es el caso de la industria siderúrgico conocen por su propia
experiencia e investigación, las propiedades que buscan en el carbón vegetal, y
tienen los medios, con su poder adquisitivo concentrado y el control por lo
menos parte, de su propia producción de carbón vegetal, de asegurarse que el
carbón por ellos empleado se ajusta a sus especificaciones y produce el hierro
fundido con costos globales mínimos.
Debe tenerse en cuenta esta
situación puesto que los requisitos industriales y domésticos no son siempre
los mismos y una inteligente evaluación de los reales requisitos de calidad del
mercado, pueden permitir surtir carbón vegetal más barato o en mayores
cantidades, beneficiando sea al comprador como al vendedor.
La calidad del carbón
vegetal se define según algunas de sus propiedades y, si bien todas en cierto
modo están interrelacionadas, se miden y se valúan por separado.
Propiedades físicas
Las propiedades descritas
hasta ahora son consideradas como propiedades químicas, pero las propiedades
físicas, especialmente para el carbón vegetal industrial, no son menos
importantes. Y es en la industria del carbón para la fundación del hierro donde
las propiedades físicas tienen mucha importancia.
En la carga de un horno de
fundición el carbón vegetal es la materia prima más cara. Las propiedades
físicas del carbón vegetal influyen sobre la producción del alto horno,
mientras que las propiedades químicas se relacionan más a la cantidad de carbón
necesario por cada tonelada de hierro y a la composición del hierro o del acero
final (1).
La capacidad de resistir el
fraccionamiento, en el manipuleo, es importante para mantener una permeabilidad
constante de la carga del horno al impacto del aire, que es vital para
conservar la productividad y la uniformidad de las operaciones del horno.
Poder
calorífico
La unidad que se emplea para
medir la cantidad de calor desarrollada en la combustión se la denomina poder
calorífico.
Se entiende por poder
calorífico de un combustible, la cantidad de calor producida por la combustión
completa de un kilogramo de esa sustancia. Tal unidad se la mide en cal/kg de
combustible.
Clasificación
de los combustibles
Carbón vegetal o de leña:provienen
de la carbonización de la madera . NS = 6000 a 7000 cal / Kg., no contiene
azufre.
Antracita: son los carbones
más antiguos. Tienen gran contenido de carbono y pocos materiales volátiles y
oxígeno. (NS = 7800 a 8600 cal /kg).
Hulla: son los carbones más
utilizados en la industria, se distingue tres tipos: hulla seca, hulla grasa y
la hulla magra.
Hulla seca: hornos de
arrabio y en la producción de coque metalúrgico. (NS = 7500 cal / kg.
Hulla grasa: en la
producción de gas alumbrado y coque. (NS = 8300 a 8600 cal / kg.)
Hulla magra: desprende
pocas materias volátiles. (NS = 7900 a 8370 cal / kg.).
Todas las hullas son de
color negro o gris oscuro.
Lignito: son combustibles
que proceden de la carbonización natural de la madera. Al quemarse desprende el
azufre provocando mal olor y daños en metales y estructuras. Hay dos tipos
distintos:
Lignitos perfectos: más
antiguos (poder calorífico = 6000 cal / Kg.)
Lignitos leñosos: más
jóvenes. (poder calorífico = 5000 a 5700 cal /Kg.)
Turba:son carbones de menor
calidad. De 3200 a 4000 cal / Kg. = NS.
Almacenamiento del carbón
El almacenamiento del carbón
es un aspecto importante por varios motivos. El carbón se almacena en grandes
cantidades y durante periodos largos debido a su uso industrial. Los grandes
almacenamientos de carbón se llaman parques y se suelen situar al aire libre,
estando por ello expuestos a las inclemencias meteorológicas, influyendo en las
propiedades del carbón.
El tamaño que vaya a tener
el parque va a depender de:
Situación geográfica del
mismo (proximidad de la fuente productora del carbón
Medio de transporte
utilizado
Clima (este factor también
puede afectar al transporte
Proceso de producción y
fabricación al que se destina, debido a las puntas de demanda que pueda
presentar el proceso para el que es necesario el carbón.
Condiciones óptima para el
almacenamiento del carbón
Lugar: El suelo debe
estar bien nivelado, firme, sin grietas y bien drenado
Humedad: No apilar
carbón húmedo con seco
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