Car Bones

CARACTERIZACION DE UN CARBON FAIN – ESME

“AÑO DE LA DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACION”

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA METALÚRGICA

LABORATORIO: PIROMETALURGIA

TEMA: CARBONES

ALUMNOS:

ALEX HUARECALLO CONDORI 2010 – 34714

EDISON ZANABRIA QUISPE 2012 – 37173

STEPHANY AGUILAR VENTURA 2012 – 37174

SANTIAGO VERA MONTES 2012 - 37163

DOCENTE:

Mgr. DANIEL ZEVALLOS

TACNA – PERU

2015


CARACTERIZACION DE UN CARBON: % DE HUMEDAD, VOLATILES, CARBON FIJO, CENIZAS

I. OBJETIVO:

Determinar mediante un proceso metalúrgico la cantidad de carbono útil existente en un combustible sólido y calcular por fórmulas teóricas el poder calorífico.

II. FUNDAMENTO TEORICO:

El carbón, debido a los diversos grados de cambios metamórficos, se conoce como una mezcla compleja de sustancias vegetales y sus estudios se la realizan de acuerdo al carbono fijo y el poder calorífico.

CARBONO FIJO

El contenido de carbono fijo de cualquier carbón se debe interpretar como un índice de su valor como combustible y reductor, porque el calor generado y la capacidad de reducir la proporciona la cantidad de carbono fijo. Un carbón común contiene, además del carbono fijo, sustancias perjudiciales que tienen que ser eliminadas y estas son; la humedad, materias volátiles, cenizas, etc.

La relación que utilizaremos para determinar el carbono fijo será:


III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

HUMEDAD:

Pesar 40 g. de carbón mineral (de antracita y bituminoso) reducir de tamaño a−20# (mallas Tyler), de estos 40 g. reducidos, pesar 2 muestras de 10 g. cada una, colocar las muestras sobre un crisol, luego introducir al horno secador el cual debe encontrarse a una temperatura de 100oC aproximadamente, durante 2 h. luego sacar las muestras y pesar. Realizar las pruebas para cada tipo de carbón.

VOLATILES:

Del proceso de secado se obtienen productos que se denominan carbón anhidro, de estas dos muestras pesar a 10 g. colocar en crisoles e introducir al horno horizontal a 700 oC durante 7minutos, luego sacar las muestras y pesar. Realizar las pruebas para cada tipo de carbón.

CENIZAS:

De los producto de secado, pesar 10 g de cada una, colocar en crisoles e introducir al horno horizontal a 850oC en un ambiente normal por el tiempo de10 minutos, luego sacar y pesar.


IV. EQUIPOS Y MATERIALES:

Horno DE MUFLA horizontal Pinzas Crisoles de cerámica Balanza de precisión Vidrio reloj Carbón mineral antracita y bituminosos

V. CUESTIONARIO:

1. Explique. ¿Qué es un carbón vegetal?

El carbón vegetal es un material combustible sólido, frágil y poroso con un alto contenido en carbono (del orden del 80 %). Se produce por calentamiento de madera y residuos vegetales, hasta temperaturas que oscilan entre 400 y 700 °C, en ausencia de aire.

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 tiene múltiples usos, entre los que están: Como combustible para estufas de cocción en hogares. Como combustible para la preparación de carnes a la parrilla donde

el carbón proporciona un sabor especial al plato. Para la fabricación de carbón activado. Como desodorante en neveras. Como sustrato para el cultivo de orquídeas

2. ¿Qué es una ceniza?

Polvo mineral de color gris claro que queda como residuo de una combustión completa.La ceniza es el producto de la combustión de algún material, compuesto por sustancias inorgánicas no combustibles, como sales minerales. Parte queda como residuo en forma de polvo depositado en el lugar donde se ha quemado el combustible (madera, basura, etc.) y parte puede ser expulsada al aire como parte del humo.

3. ¿Qué es carbón incombustible?

El carbón incombustible es una mezcla de tierra arcillosa y carbón que dan mucho más calor.

4. ¿Qué es carbón mineral?

Carbón fósil, duro, bituminoso, de color oscuro o negro, formado en épocas geológicas pasadas por la descomposición parcial de materias vegetales, fuera del acceso del aire y bajo la acción de la humedad, y en muchos casos de un aumento de presión y temperatura.El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono y con cantidades variables de otros elementos, principalmente hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno, utilizada como combustible fósil. La mayor parte del carbón se formó durante el


período Carbonífero (hace 359 a 299 millones de años). Es un recurso no renovable.

5. ¿Cuáles son los productos de una combustión completa?

Toda combustión completa libera, como producto de la reacción, dióxido de carbono (CO2) y agua en estado de vapor (H2O); no importa cuál sea el combustible a quemar. Estas sustancias no son tóxicas, pero el dióxido de carbono es el mayor responsable del recalentamiento global.

Combustible + O2 --------------- CO2 + H2O + energía (luz y calor)

El calor de la reacción se libera, por eso se dice que es una reacción exotérmica. Esa energía calórica hace evaporar el agua, o sea los productos de una combustión completa están en estado gaseoso.La combustión completa presenta llama azul pálido, y es la que libera la mayor cantidad de calor comparada con la combustión incompleta del mismo combustible. Entonces, para hacer rendir mejor el combustible, hay que airear el lugar donde ocurre una combustión

6. ¿Cuáles son los elementos principales de un carbón?

El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono y con cantidades variables de otros elementos, principalmente hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno, utilizada como combustible fósil.

7. ¿Qué es un coque?

Combustible obtenido de la calcinación o destilación seca de carbón mineral; está compuesto de carbono y tiene un alto poder calorífico."el coque se usa en metalurgia y altos hornos y en la fabricación de abrasivos y colorantes"El coque metalúrgico es el residuo sólido que se obtiene a partir de la destilación destructiva, o pirolisis, de determinados carbones minerales, como la hulla (o carbones bituminosos) que poseen propiedades coquizantes; es decir capacidad de transformarse en coque después de haber pasado por una fase plástica. En la práctica, para la fabricación del coque metalúrgico se utilizan mezclas complejas que pueden incluir más de 10 tipos diferentes de carbones minerales en distintas proporciones. El proceso de pirólisis mediante el cual se obtiene el coque se denomina coquización y consiste en un calentamiento (entre 1000 y 1200 ºC) en ausencia de oxígeno hasta eliminar la práctica totalidad de la materia volátil del carbón, o mezcla de carbones, que se coquizan. La mayoría del coque metalúrgico se usa en los altos hornos de la industria siderúrgica para la producción del acero (coque siderúrgico). Dada el gran consumo de coque que es necesario para el funcionamiento de los altos hornos, los hornos de coquización suelen ser una instalación anexa a las industrias siderúrgicas. El coque metalúrgico también se utiliza en la industria de la fundición del hierro (coque de fundición). En general, el coque de función suele ser de un tamaño mayor que el siderúrgico.

8. ¿A que se denomina carbono fijo?

E l con t en i do de ca rb ono fi jo de cua l qu ie r ca r bón se d ebe i n t e r p r e ta r com o u n ín d i ce de su valor como combustible y


reductor, porque el calor generado y la capacidad de reducir la proporciona la cantidad de carbono fijo. Un carbón común contiene, además del carbono fijo, sustancias perjudiciales que tienen que ser eliminadas y estas son; la humedad, materias volátiles, cenizas, etc. La relación que utilizaremos para determinar el carbono fijo será:

%CF = 1 0 0 − %H2O − %MV − %CZ

9. Describa el método estándar para determinar el carbono fijo

%CF = 1 0 0 − %H2O − %MV − %CZ

Donde:%H2O: es el porcentaje de humedad.%MV: es el porcentaje de volátiles.%CZ: es el porcentaje de ceniza

10. Si se da una composición de un carbón

SOLUCION

Oxigeno libre = 6,4%Carbón incombustible = 20%Temperatura = 61°FHumedad 58%

CENIZAS = CENIZAS + CARBON INCOMBUSTIBLE

El 20% de las cenizas es carbono incombustible, entonces, el 80% es la “ceniza” que de acuerdo al análisis seria 0,033 kg. En un kilogramo de carbón.Por lo tanto, las cenizas pesan 0,033/0,80 = 0,041 kg. El carbón incombustible pesa 0,041 – 0,033 = 0,008 kg.

El peso de carbono quemado por kilogramo de carbón es entonces 0,79 – 0,008 = 0,782 kg.

C + O2 = CO2 ----------- O2 = 0,782 * (22,4 / 12) = 1,459 m3

2H2 + O2 = 2H2O ------ O2 = 0,069 * (22,4 / 4) = 0,386 m3

S + O2 = SO2 ----------- O2 = 0,009 * (22,4 / 32) = 0,006 m3


TOTAL DE O2 REQUERIDO: 1,851 m3

O2 presente en el carbón = 0,066 * (22,4 / 32) = 0,046 m3

O2 tomado del aire = 1,851 – 0,046 = 1,805 m3

AIRE TEORICAMENTE REQUERIDO: 1,805 / 0,21 = 8,60 m3 / kg de carbón

VI. RESULTADOS Y CALCULOS:

HUMEDAD:

Pesar 40 g. de carbón mineral (de antracita y bituminoso) reducir de tamaño a−20# (mallas Tyler), de estos 40 g. reducidos, pesar 2 muestras de 10 g. cada una, colocar las muestras sobre un crisol, luego introducir al horno secador el cual debe encontrarse a una temperatura de 120oC aproximadamente, durante 1 h. luego sacar las muestras y pesar. Realizar las pruebas para cada tipo de carbón.

B = BITUMINOSO

A = ANTRASITA

B1F = 9,354 gr. A1F = 9,817 gr.

B2F = 9,2950 gr. A2F = 9,7911 gr.

PROMEDIO 9,3245 gr. 9,80405 gr.

Para bituminoso: Para la antrasita:

Pi = 10,0023 gr. Pi = 10,0036 gr.

Pf = 9,3245 Pf = 9,80405 gr.

Hu = 6,776 % Hu = 1,995 %

B1 = 10,0005 gr. A1 = 10,0066 gr.

B2 = 10,0041 gr. A2 = 10,0006 gr.


VOLATILES

Del proceso de secado se obtienen productos que se denominan carbón anhidro, de estas dos muestras pesar a 10 g. colocar en crisoles e introducir al horno horizontal a 700 oC durante 7minutos, luego sacar las muestras y pesar. Realizar las pruebas para cada tipo de carbón.

CENIZAS

De los producto de secado, pesar 10 g de cada una, colocar en crisoles e introducir al horno horizontal a 850oC en un ambiente normal por el tiempo de10 minutos, luego sacar y pesar.

PESO DE LA PROBETA EN VACIO

A1 64,5999 gr.

A2 83,8591 gr.

B1 76,2867 gr.

B2 71,7935 gr.

PESO DE LA PROBETA CON MINERAL

A1 72,0378 gr.

A2 88,1687 gr.

B1 79,6875 gr.

B2 74,9999 gr.

PESO DEL MINERAL

A1 72,00378 – 64,5999 gr. 7,40388 gr.5,85674 gr.

A2 88,1687 – 83,8591 gr. 4,3096 gr.

B1 79,6875 – 76,2867 gr. 3,4008 gr.3,3036 gr.

B2 74,9999 – 71,7935 gr. 3,2064 gr.


VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Hemos logrado calcular el porcentaje de humedad, los volátiles, carbono fijo y cenizas de un carbón; así también gracias a repasar las formulas logramos poder realizar ejercicios con todos los procedimientos necesarios.

VIII. BIBLIOGRAFIA:

file:///C:/Users/DELL/Downloads/pyro20082.pdf

http://cybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/739/1/quiroz_br.pdf

IX. ANEXOS:

CARBON PULVERIZADO CARBON EN GRANO

CARBON EN CRISOL

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