Antracita - Anthracite

Carbón de antracita Carbón
negro, carbón duro, carbón de piedra, carbón ciego, carbón de Kilkenny, carbón de cuervo, carbón de arrastre, diamante negro
Roca metamórfica
Carbón de antracita
Carbón de antracita
Composición
86–98% de carbono

La antracita , también conocida como carbón duro , es una variedad de carbón duro y compacto que tiene un brillo submetálico . Tiene el mayor contenido de carbono , la menor cantidad de impurezas y la mayor densidad de energía de todos los tipos de carbón y es la clasificación más alta de carbones.

La antracita es el tipo de carbón más metamorfoseado (pero aún representa un metamorfismo de bajo grado), en el que el contenido de carbono está entre el 86% y el 98%. El término se aplica a aquellas variedades de carbón que no desprenden alquitrán u otros vapores de hidrocarburos cuando se calientan por debajo de su punto de ignición . La antracita se enciende con dificultad y arde con una llama corta, azul y sin humo.

La antracita se clasifica en grado estándar, que se utiliza principalmente en la generación de energía, y grado alto (HG) y grado ultra alto (UHG), cuyos usos principales se encuentran en el sector metalúrgico . La antracita representa aproximadamente el 1% de las reservas mundiales de carbón y solo se extrae en unos pocos países del mundo. China representa la mayor parte de la producción mundial ; otros productores son Rusia , Ucrania , Corea del Norte , Sudáfrica , Vietnam , Reino Unido , Australia , Canadá y Estados Unidos . La producción total en 2010 fue de 670 millones de toneladas.

Nombres

Una pila de culmo (antracita) en Trevorton, Pensilvania .

La antracita deriva del griego anthrakítēs ( ἀνθρακίτης ), literalmente "similar al carbón". Otros términos que se refieren a la antracita son el carbón negro , carbón , carbón de piedra , carbón oscuro , carbón de café , carbón ciega (en Escocia), el carbón Kilkenny (Irlanda), el carbón cuervo o el carbón buche , y el diamante negro . "Blue Coal" es el término para una marca de antracita que alguna vez fue popular y registrada, extraída por Glen Alden Coal Company en Pensilvania y rociada con un tinte azul en la mina antes de enviarla a los mercados del noreste de EE. UU. Para distinguirla de sus competidores. .

Culm tiene diferentes significados en inglés británico y americano . En inglés británico, "culm" es la antracita imperfecta del norte de Devon y Cornwall , que se utilizó como pigmento . El término también se usa para referirse a algunos estratos de rocas carboníferas que se encuentran tanto en Gran Bretaña como en los países montañosos del Renania (las medidas de culmos ). Por último, puede referirse al carbón exportado desde Gran Bretaña durante el siglo XIX. En inglés americano, "culm" se refiere al desperdicio o holgura de la extracción de antracita, principalmente polvo y piezas pequeñas que no son aptas para su uso en hornos domésticos.

Propiedades

Antracita (Ibbenbüren, Alemania)
Antracita (cerca de Bay City, Michigan)

La antracita es similar en apariencia al chorro de mineraloide y a veces se usa como una imitación de chorro.

La antracita se diferencia del carbón bituminoso ordinario por su mayor dureza (2,75-3 en la escala de Mohs ), su mayor densidad relativa de 1,3-1,4 y su brillo, que a menudo es semimetálico con un reflejo ligeramente marrón. Contiene un alto porcentaje de carbono fijo y un bajo porcentaje de materia volátil . También está libre de muescas blandas o fibrosas incluidas y no ensucia los dedos cuando se frota. La antracitización es la transformación del carbón bituminoso en antracita.

El contenido de humedad de la antracita recién extraída generalmente es inferior al 15 por ciento. El contenido de calor de la antracita varía de 26 a 33 MJ / kg (22 a 28 millones de Btu / tonelada corta ) sobre una base húmeda y libre de materias minerales. El contenido de calor del carbón de antracita consumido en los Estados Unidos tiene un promedio de 29 MJ / kg (25 millones de Btu / ton), según se recibe (es decir, que contiene tanto humedad inherente como materia mineral). Desde la década de 1980, los desechos de antracita o los desechos de las minas se han utilizado para la generación de energía con carbón en una forma de reciclaje . La práctica conocida como recuperación se está aplicando a los pilotes de culmos anteriores a las leyes que exigen a los propietarios de minas restaurar las tierras a su condición original aproximada.

Químicamente, la antracita puede considerarse como una etapa de transición entre el carbón bituminoso ordinario y el grafito , producido por la eliminación más o menos completa de los constituyentes volátiles del primero, y se encuentra con mayor abundancia en áreas que han sido sometidas a tensiones y presiones considerables. , como los flancos de grandes cadenas montañosas. La antracita se asocia con rocas sedimentarias fuertemente deformadas que fueron sometidas a presiones y temperaturas más altas (pero sin condiciones metamórficas) al igual que el carbón bituminoso generalmente se asocia con rocas sedimentarias menos deformadas o planas. Por ejemplo, las capas comprimidas de antracita que se extraen en profundidad en la provincia plegada de Ridge y Valley de las Montañas Apalaches de la región del carbón de Pensilvania central-este son extensiones de las mismas capas de carbón bituminoso que se extraen en las áreas generalmente planas y planas. rocas sedimentarias no deformadas más al oeste en la meseta de Allegheny de Kentucky y West Virginia , Eastern Ohio y Western Pennsylvania. De la misma manera, la región de antracita de Gales del Sur se limita a la parte retorcida al oeste de Swansea y Llanelli , las partes central y oriental producen carbón de vapor , carbón coquizable y carbones domésticos.

Estructuralmente, la antracita muestra alguna alteración por el desarrollo de planos divisionales secundarios y fisuras, de modo que las líneas de estratificación originales no siempre se ven fácilmente. La conductividad térmica también es mayor; un trozo de antracita se siente perceptiblemente más frío cuando se sostiene en la mano caliente que un trozo similar de carbón bituminoso a la misma temperatura. La composición química de algunas antracitas típicas se da en el artículo carbón .

La antracita tiene un historial de uso en altos hornos para la fundición de hierro; sin embargo, carecía del espacio poroso del coque metalúrgico , que eventualmente reemplazó a la antracita.

Historia de la minería y el uso

Triturador de carbón antracita y edificios de la casa de máquinas, Nuevo México, circa 1935

En el suroeste de Gales , la antracita se ha quemado como combustible doméstico desde al menos la época medieval, cuando se extraía cerca de Saundersfoot . Más recientemente, la extracción de antracita a gran escala se llevó a cabo en la parte occidental del campo de carbón de Gales del Sur hasta finales del siglo XX. La minería continúa, pero ahora a menor escala.

En los Estados Unidos, la historia del carbón de antracita comenzó en 1790 en Pottsville, Pensilvania , con el descubrimiento del carbón realizado por el cazador Necho Allen en lo que ahora se conoce como la Región del Carbón . Cuenta la leyenda que Allen se durmió en la base de Broad Mountain y se despertó al ver un gran fuego porque su fogata había encendido un afloramiento de carbón antracita. En 1795, se había construido un horno de hierro de antracita en el río Schuylkill .

La antracita fue quemada experimentalmente por primera vez como combustible para calefacción residencial en los EE. UU. El 11 de febrero de 1808, por el juez Jesse Fell en Wilkes-Barre, Pensilvania , en una rejilla abierta en una chimenea. La antracita se diferencia de la madera en que necesita una corriente de aire desde la parte inferior, y el juez Fell demostró con su diseño de rejilla que era un combustible de calefacción viable.

En la primavera de 1808, John y Abijah Smith enviaron la primera carga de antracita extraída comercialmente por el río Susquehanna desde Plymouth, Pensilvania, lo que marcó el nacimiento de la minería comercial de antracita en los Estados Unidos. Desde esa primera mina, la producción aumentó a un máximo histórico de más de 100 millones de toneladas en 1917.

El uso de antracita se vio inhibido por la dificultad de encenderlo. Esta fue una preocupación particular en la fundición de hierro usando un alto horno . Con la invención de la explosión caliente en 1828, que utilizaba calor residual para precalentar el aire de combustión, la antracita se convirtió en un combustible preferido, representando el 45% de la producción de arrabio de EE. UU. En 15 años. La antracita para la fundición de hierro fue posteriormente reemplazada por el coque .

Desde finales del siglo XIX hasta la década de 1950, la antracita fue el combustible más popular para calentar hogares y otros edificios en el norte de los EE. UU., Hasta que fue reemplazado por los sistemas de combustión de petróleo y, más recientemente, los sistemas de gas natural. Muchos edificios públicos grandes, como escuelas, se calentaron con hornos de antracita durante la década de 1980.

La antracita es un "combustible de combate" , póster de la Segunda Guerra Mundial

Durante la Guerra Civil estadounidense , los corredores de bloqueo confederados utilizaron antracita como combustible sin humo para sus calderas para evitar revelar su posición a los bloqueadores.

La invención de la cámara de combustión Wootten permitió a las locomotoras quemar directamente la antracita de manera eficiente, en particular los residuos. A principios del siglo XX, los ferrocarriles de Delaware, Lackawanna y Western Railroad comenzaron a usar solo el carbón de antracita más caro en sus locomotoras de pasajeros, se autodenominaron "El camino de la antracita" y anunciaron ampliamente que los viajeros de su línea podían hacer viajes en tren sin obtener sus ropas manchadas de hollín. Los anuncios mostraban a una mujer vestida de blanco llamada Phoebe Snow y poemas que contenían líneas como "Mi vestido permanece blanco / De la mañana a la noche / En el camino de Antracita". De manera similar, el Great Western Railway en el Reino Unido pudo utilizar su acceso a la antracita (dominaba la región de la antracita) para ganarse una reputación de eficiencia y limpieza incomparable con otras empresas del Reino Unido.

Los motores de combustión interna accionados por el llamado gas "mixto", "pobre", "semi-agua" o " Dowson " producido por la gasificación de antracita con aire (y una pequeña proporción de vapor) fueron en un momento los más económicos método de obtención de energía, que requiere sólo 1 libra por caballo de fuerza-hora (0,6  kg / kWh ), o menos. Antiguamente se exportaban grandes cantidades de antracita para fines energéticos desde el sur de Gales a Francia, Suiza y partes de Alemania. En abril de 2013, la extracción comercial de antracita generalizada en Gales ha cesado, aunque quedan algunos sitios grandes a cielo abierto , junto con algunas operaciones mineras a la deriva relativamente pequeñas .

Antracita hoy

Trofeo de fútbol americano hecho a medida en antracita.

Por lo general, la antracita cuesta entre dos y tres veces más que el carbón normal. En junio de 2008, el costo al por mayor de la antracita era de 150 dólares EE.UU. por tonelada corta .

El uso principal de la antracita en la actualidad es como combustible doméstico, ya sea en estufas de fuego manual o en hornos de combustión automática. Proporciona alta energía por su peso y se quema limpiamente con poco hollín, lo que lo hace ideal para este propósito. Su alto valor lo hace prohibitivamente caro para su uso en centrales eléctricas. Otros usos incluyen las partículas finas utilizadas como medio filtrante y como ingrediente en las briquetas de carbón . La antracita era un combustible autorizado en términos de la Ley de Aire Limpio del Reino Unido de 1993 , lo que significa que podría usarse dentro de un Área de Control de Humo designada como los distritos centrales de Londres.

Minería

En la actualidad, China extrae, con mucho, la mayor parte de la producción mundial de antracita, y representa más de las tres cuartas partes de la producción mundial. La mayor parte de la producción china es de antracita de grado estándar, que se utiliza en la generación de energía. El aumento de la demanda en China ha convertido a ese país en un importador neto de combustible, principalmente de Vietnam, otro importante productor de antracita para la generación de energía, aunque el aumento del consumo interno en Vietnam significa que las exportaciones pueden reducirse.

La producción actual de antracita en los Estados Unidos promedia alrededor de cinco millones de toneladas por año. De eso, alrededor de 1,8 millones de toneladas se extrajeron en el estado de Pensilvania. La extracción de carbón de antracita continúa hasta el día de hoy en el este de Pensilvania y contribuye hasta el 1% del producto estatal bruto. Más de 2.000 personas estaban empleadas en la extracción de carbón de antracita en 1995. La mayor parte de la extracción a esa fecha consistía en recuperar carbón de montones de escoria (pilas de desechos de la extracción de carbón pasada) en minas cerradas cercanas. También se está extrayendo algo de carbón de antracita subterráneo.

Los países que producen antracita HG y UHG incluyen Rusia y Sudáfrica. La antracita HG y UHG se utilizan como coque o sustituto del carbón en diversas aplicaciones de carbón metalúrgico ( sinterización , PCI , carga directa de BF , peletización ). Desempeña un papel importante en la reducción de costes en el proceso de fabricación de acero y también se utiliza en la producción de ferroaleaciones , silicomanganeso , carburo de calcio y carburo de silicio . Sudáfrica exporta antracita de menor calidad y mayor contenido de cenizas a Brasil para su uso en la fabricación de acero.

Dimensionamiento y clasificación

La antracita se procesa en diferentes tamaños mediante lo que comúnmente se conoce como un rompedor . El carbón grande se saca de la mina y se pasa a través de rompedores con rodillos dentados para reducir los grumos a trozos más pequeños. Las piezas más pequeñas se separan en diferentes tamaños mediante un sistema de tamices graduados, colocados en orden descendente. El dimensionamiento es necesario para diferentes tipos de estufas y hornos.

La antracita se clasifica en tres grados, según su contenido de carbono. El grado estándar se utiliza como combustible doméstico y en la generación de energía industrial. Los grados más raros de antracita son más puros, es decir, tienen un mayor contenido de carbono, y se utilizan en la fabricación de acero y otros segmentos de las industrias metalúrgicas. Las características técnicas de los distintos grados de antracita son las siguientes:

Antracita de grado estándar Antracita de alto grado Antracita de grado ultra alto Coca
Humedad (máxima) 15% 15% 13% 5%
Ceniza (máximo) 20% 15% 12% 14%
Volátiles (máximo) 10% 10% 5% 2%
Carbono fijo (mínimo) 73% 80% 85% 84%
Azufre (máximo) 1% 1% 0,6% 0,8%
Grupo de chicos rompedores , de una fotografía de 1910 de Lewis Hine

La antracita se divide por tamaño principalmente en aplicaciones que necesitan grumos (típicamente mayores de 10 mm) - varios procesos industriales donde reemplaza el coque metalúrgico y el combustible doméstico - y aquellas que necesitan finos (menos de 10 mm), como sinterización y peletización.

La clasificación estadounidense común por tamaño es la siguiente:

Carbones de bulto, de vapor, de huevo y de estufa, estos últimos en dos o tres tamaños, los tres por encima de 1+ Tamaño de 12 pulg. (38 mm) en pantallas de orificios redondos.

Alto grado

La antracita de alto grado (HG) y ultra alto grado (UHG) son los grados más altos de carbón de antracita. Son las formas más puras de carbón, tienen el mayor grado de coalificación , el mayor recuento de carbono y el contenido de energía y la menor cantidad de impurezas (humedad, cenizas y volátiles).

La antracita de grado alto y ultra alto son más duras que la antracita de grado estándar y tienen una densidad relativa más alta. Un ejemplo de fórmula química para la antracita de alto grado sería C 240 H 90 O 4 NS, que representa el 94% de carbono. La antracita UHG normalmente tiene un contenido mínimo de carbono del 95%.

También difieren en el uso de la antracita de calidad estándar (utilizada principalmente para la generación de energía), y se emplean principalmente en metalurgia como un sustituto rentable del coque en procesos como la sinterización y la granulación , así como la inyección de carbón pulverizado (PCI) y la inyección directa. en altos hornos . También se pueden utilizar en la purificación de agua y a nivel nacional como combustible sin humo .

La antracita HG y UHG representan un pequeño porcentaje del mercado total de antracita. Los principales países productores son Rusia, Ucrania, Vietnam, Sudáfrica y Estados Unidos.

Clasificaciones estándar por tamaño
Nombre Imperial (pulgadas) Métrico (mm)
castaña 78 - 1+12  pulg. 22–38 mm
Guisante 916 - 78 14-22
Alforfón 38 - 916 9,5–14,3
Arroz 316 - 38 4,8–9,5
Cebada 332 - 316 2.4–4.8

Los tamaños principales utilizados en los Estados Unidos para la calefacción doméstica son el castaño, el guisante, el trigo sarraceno y el arroz, siendo el castaño y el arroz los más populares. El castaño y el guisante se utilizan en hornos de fuego manual, mientras que el arroz y el trigo sarraceno más pequeños se utilizan en hornos de fogonero automático. El arroz es actualmente el tamaño más buscado debido a la facilidad de uso y la popularidad de ese tipo de horno.

En Gales del Sur se adopta una clasificación menos elaborada, pero se tiene mucho cuidado al recolectar a mano y limpiar el carbón de las partículas de pirita en las calidades superiores conocidas como mejores carbones de malta, que se utilizan para secar la malta en el horno.

El polvo de antracita se puede convertir en briquetas y se vende en el Reino Unido con nombres comerciales como Phurnacite , Ancit y Taybrite.

Incendios subterráneos

1908 postal de quema de vertedero de culmos de relaves de antracita cerca de Scranton, Pensilvania

Históricamente, de vez en cuando, las vetas subterráneas de carbón se han incendiado, a menudo por actividades mineras descuidadas o desafortunadas. La bolsa de carbón encendido se alimenta de oxígeno a través de vías de ventilación que aún no se han descubierto. Estos pueden arder durante años. Comúnmente, los conductos de ventilación en áreas pobladas se detectan pronto y se sellan, mientras que los conductos de ventilación en áreas deshabitadas permanecen sin descubrir. Ocasionalmente, los conductos de ventilación se descubren a través de los humos detectados por los transeúntes, a menudo en áreas boscosas. Los intentos de extinguir a los que quedan han sido en ocasiones inútiles, y en la actualidad existen varias áreas de combustión de este tipo. La existencia de un sitio de combustión subterráneo a veces se puede identificar en el invierno, donde la nieve caída se ve derretida por el calor conducido desde abajo. Las propuestas para aprovechar este calor como energía geotérmica no han tenido éxito.

Una veta de antracita que se incendió en Centralia, Pensilvania , en 1962, ha estado ardiendo desde entonces, convirtiendo al otrora próspero distrito en un pueblo fantasma .

Grandes reservas

Entre los productores actuales, Rusia, China y Ucrania tienen las mayores reservas recuperables estimadas de antracita. Otros países con reservas sustanciales incluyen Vietnam y Corea del Norte.

Geológicamente, el depósito de antracita más concentrado del mundo se encuentra en la mina de carbón Lackawanna en el noreste de Pensilvania , Estados Unidos, en Scranton , Pensilvania y sus alrededores . Localmente llamado Región del Carbón , el depósito contiene 480 millas cuadradas (1200 km 2 ) de roca carbonífera que originalmente contenía 22,8 mil millones de toneladas cortas (20,68 mil millones de toneladas) de antracita. La región geográfica tiene aproximadamente 161 km de largo y 48 km de ancho. Debido a la extracción histórica y al desarrollo de las tierras que cubren el carbón, se estima que quedan 7 mil millones de toneladas cortas (6,3 mil millones de toneladas) de reservas extraíbles. Los Estados Unidos también contienen varios depósitos más pequeños de antracita, como los históricamente extraídos en Crested Butte, Colorado .

El depósito de antracita Groundhog, ubicado en Columbia Británica , Canadá, es el depósito de antracita no desarrollado más grande del mundo. Es propiedad de la empresa australiana que cotiza en bolsa, Atrum Coal y tiene 1.570 millones de toneladas de antracita de alto grado.

Las antracitas del Terciario o Cretácico más reciente se encuentran en la parte de Crowsnest Pass de las Montañas Rocosas en Canadá y en varios lugares de los Andes en Perú.

Ver también

Notas

Referencias

Atribución:

Otras lecturas

  • Chandler, Alfred D. (1972). "El carbón de antracita y los inicios de la revolución industrial en Estados Unidos". Revisión del historial empresarial . 46 (2): 141-181. doi : 10.2307 / 3113503 . JSTOR  3113503 .
  • Compañía de carbón de Hudson (1932). La historia de la antracita . Nueva York. pag. 425.- Visión general útil de la industria en el siglo XX; imparcial con la perspectiva de un operador

Fuentes primarias

  • Informe de la comisión del carbón de los Estados Unidos ... (5 vol en 3; 1925) Investigación oficial del gobierno de los Estados Unidos. en línea vol 1-2
    • Tryon, Frederick Gale y Joseph Henry Willits, eds. Lo que encontró la Comisión del Carbón: Un resumen autorizado por el personal (1925).
  • Comité de políticas generales de operadores de antracita. La huelga del carbón de antracita de 1922: una declaración de sus causas y propósitos subyacentes (1923); Declaración oficial de los operadores. en línea

enlaces externos