Obtención del coque metalúrgico

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Obtención del coque metalúrgico.
La coquización del carbón corresponde a un proceso de descomposición térmica que genera una serie de productos gaseosos, líquidos y sólidos. El rendimiento y la composición de estos productos dependen de las propiedades de la materia prima y de las condiciones del proceso, especialmente de la temperatura a la que se obtengan. La pirólisis de los carbones hasido estudiada a partir de compuestos modelo, esto es, polímeros de características previamente conocidas, sometidos a procesos controlados de pirólisis a diferentes temperaturas; también se han realizado estudios directamente con carbones. A partir de la información obtenida, se han hecho inferencias acerca de la relación entre las transformaciones químicas y físicas que se presentan en el carbóndurante la coquización (Nomura, 1996).
Desde el punto de vista químico, a una temperatura ligeramente inferior a los 200 ºC, predomina la eliminación de agua, óxidos de carbono y sulfuro de hidrógeno, como resultado de la descomposición térmica de los grupos térmicamente inestables. Por encima de 200 ºC comienza la isomerización del carbono, evidenciada por las pequeñas cantidades dealquil-bencenos. Entre los 300 – 500 ºC, comienza la descomposición térmica activa del carbón, caracterizada por el incremento en la pérdida de peso, debido a que en este rango se elimina aproximadamente el 75% de la materia volátil. La máxima evolución de material alquitranoso, hidrocarburos y gases combustibles se presenta en el rango de 450-500 ºC, mientras el sulfuro de hidrógeno es eliminado entre250-500 ºC y el amoniaco a temperaturas por encima de 500 ºC.
Hacia los 550 ºC, se completan virtualmente los cambios visibles del carbón y se obtiene un semicoque.
Por encima de los 800-850ºC, se completa la eliminación de materia volátil (metano, hidrógeno, y trazas de monóxido y dióxido de carbono); el semicoque mantiene sus propiedades visco-elásticas hasta 700 ºC y se transforma en coqueal elevar la temperatura hasta 1000 ºC. Este proceso es acompañado por la eliminación de hidrógeno, el crecimiento y expansión de las lamelas aromáticas y la resolidificación del semicoque. El producto gaseoso predominante, el hidrógeno, probablemente se obtiene de las reacciones de condensación intermolecular e intramolecular de los sistemas aromáticos, que finalmente conducen a las extensasestructuras aromáticas en el coque.
Algunos autores identifican en la ocurrencia simultánea o no, de las reacciones de condensación y la primera pérdida de materia volátil, la diferencia en comportamiento entre los carbones que llegan a formar coque y los carbones que no lo forman, es decir, los carbones que presentan un rango plástico bien definido con posterior resolidificación (cambios físicos)y aquellos que solamente presentan cambios químicos (Henao, 1982). Cuando un carbón no coquizable es calentado, se obtiene un residuo pulverulento y no compacto; en cambio, un carbón coquizable produce un residuo coherente, con grados variables de friabilidad e hinchamiento. Los cambios físicos que presentan los carbones coquizables hacen referencia al ablandamiento, fusión, hinchamiento yresolidificación dentro de un rango de temperatura característico de cada carbón, denominado “rango plástico”, comprendido entre 350- 500 ºC. La viscosidad y velocidad de desvolatilización de la masa plástica son tales que minimizan el hinchamiento intergranular, pero facilitan la adhesión entre las partículas vecinas de carbón. El coque así formado tiene poros bastante uniformes de diámetro pequeño,rodeados de paredes relativamente gruesas, asegurando, por lo tanto, buena resistencia a la abrasión.
Este comportamiento ideal es más frecuente en los carbones de 20 a 32% de materia volátil. Los carbones cuyo contenido de materia volátil se encuentra fuera de este rango, experimentan la descomposición antes y durante el rango plástico, como se observa en la Figura N.° 2 (Speight, 1994).
La...
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