Usos del Carbón

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2018

El Carbón es un material constituido principalmente por el elemento químico Carbono. En su estado natural, se encuentra en varias formas, que tendrán un porcentaje diferente del elemento Carbono. El resto de su composición está acompañada generalmente por otros elementos como Fósforo, Azufre, Potasio o Calcio.

Al porcentaje de Carbono presente en el Carbón se le llama Pureza. Así, la forma llamada Negro de Humo, con 98.6% de Carbono y un 1.4% de Hidrógeno, es una de las variedades más puras de Carbón.

Sus usos serán diferentes de acuerdo con la variedad de que se trate. Las variedades del Carbón son: Hulla, Cok, Carbón vegetal, Carbón animal, Negro de Humo.

Características y Propiedades del Carbón

Hulla

La Hulla es una materia vegetal fósil que se desarrolló durante el periodo carbonífero y quedó enterrada bajo agua y yacimientos térreos que la protegieron de la putrefacción. Se produjo una descomposición lenta, resultado de la cual es la formación de la Turba, primera etapa de la metamorfosis del tejido vegetal en Carbón.

Durante este primer proceso se formaron y desprendieron Dióxido de Carbono CO2, Metano CH4 y Agua. Más tarde, cuando el yacimiento llegó a cubrirse del todo y se interrumpió el acceso de aire, los gases desprendidos permanecieron aprisionados en el carbón. Estas bolsas de gas, que se encuentran con frecuencia en las minas de hulla, son causa de explosiones de gas grisú.

Durante las fases sucesivas de la metamorfosis, el contenido en Carbono aumenta del 40% en la madera original al 60% en la Turba, 70% en el Lignito, 78% en la Hulla Bituminosa, 83% en la Hulla Semibituminosa, y, por último, a un 90% en la Antracita.

En ningún caso se produce Carbono puro, pues la materia mineral (ceniza) permanece en el depósito residual de carbón.

La hulla se somete a destilación seca calentando los hornos con parte del gas obtenido en el proceso como subproducto. Los componentes volátiles se tratan para separar el Amoniaco NH3, el Benceno C6H6, el Alquitrán, etc, dejando gas de hulla, que se usa como Combustible. El Benceno y el Alquitrán son importantes materias primas para fabricar Colorantes, drogas, sustancias plásticas, explosivos y otros importantes productos.

Muestra de Carbón en la forma Hulla

Cok

Si se calienta en ausencia de aire (destilación seca, destructiva), hulla bituminosa, se desprenden varios productos volátiles, por ejemplo, gas de hulla, amoniaco, fenol, benceno y alquitrán, y queda un residuo que contiene toda la materia mineral de la Hulla, pero compuesto principalmente de carbono libre. Este residuo se llama Cok.

Antes de 1915, el Cok solamente se obtenía en hornos de colmena. Se llenaba de hulla bituminosa un horno de cúpula con respiradero en la parte superior y con una abertura lateral. Se encendía el carbón, pero la  entrada de aire se regulaba de modo que la combustión fuese incompleta y se quemase únicamente parte de aquél.

El calor desarrollado durante la combustión descomponía la hulla, separándose por destilación los productos volátiles, que ardían en el aire o escapaban por el respiradero. Hoy se obtiene Cok en hornos de recuperación de subproductos.

Muestra de Carbón en la forma Cok

Carbón Vegetal

La clase de Carbón conocida como carbón vegetal se obtiene por destilación seca de la madera. Los vapores desprendidos en el curso del proceso contienen Ácido Acético CH3COOH, Alcohol Metilico CH3OH, Acetona CH3COCH3, Cresol y otros productos valiosos, que se recuperan.

El carbón vegetal es muy poroso, y por esta circunstancia flota en el Agua; su peso específico es de 1.5 aproximadamente. El carbón de madera es químicamente inerte. Resiste la acción del aire y la humedad, y por este motivo los extremos de los palos de empalizadas y otros objetos de madera que han de enterrarse son chamuscados previamente.

El Carbón Vegetal puede usarse como Combustible, pero se emplea en la actualidad extensamente como Adsorbente de vapores y de colorantes coloidales; en este último caso, por ejemplo, sirve para decolorar disoluciones de azúcar sin refinar.

Las propiedades adsorbentes del carbón vegetal se explican por el hecho de que la estructura celular de la madera original se vuelve muy porosa por descomposición, y en su virtud la superficie aumenta considerablemente, y con ella la adsorción.

La adsorción es una propiedad selectiva: el Carbón vegetal adsorbe la materia colorante del azúcar no refinado, pero no el mismo azúcar.

Muchas sustancias en estado gaseoso son fácilmente adsorbidas. En general, cuanto más elevada es la temperatura critica del gas, tanto más fácilmente se licúa y tanto más fácilmente puede ser adsorbido. Esto se aprovecha en las Caretas Antigás. Los gases tóxicos usados en la guerra suelen ser líquidos o gases de temperatura crítica muy alta; por eso pueden condensarse y ser fácilmente adsorbidos por el carbón vegetal.

Muestra de Carbón Vegetal

Carbón animal

Cuando los huesos se someten a la destilación seca, se obtiene un residuo negro, que contiene aproximadamente un 10% de Carbono muy finamente dividido entre los poros de Fosfato Cálcico Ca3(PO4)2. Esta variedad de Carbón, llamada Carbón animal o Carbón de huesos (negro animal) se prefiere al vegetal como adsorbente para separar la materia coloidal colorante de las disoluciones de azúcar.

Muestra de Carbón Animal

Negro de Humo

La variedad de carbón conocida como negro de humo se obtiene al quemar el gas natural con una cantidad limitada de aire, de modo que produzca la máxima cantidad de humo. El gas se quema debajo de una placa de hierro giratoria y refrigerada con agua, de la que se rasca el hollín depositado.

También se produce negro de humo quemando trementina, petróleo, alquitrán y aceites grasos, y haciendo pasar el humo por cámaras donde se deposita el hollín  en las paredes y en las telas suspendidas con este objeto.

El negro de humo es una de las variedades más puras de Carbón Amorfo, con un 98.6% de Carbono y un 1.4% de Hidrógeno. Se usa para Fabricar tintas de imprenta, Betunes, Pinturas y esmaltes negros, objetos de Caucho.

También se utiliza en Tratamiento de Aguas Residuales, específicamente en el Tratamiento Terciario o Desinfección. Se coloca en una cama ancha y compacta. Dado que sus partículas son muy pequeñas, son capaces de retener entre si las impurezas del agua que vaya filtrándose a través de la cama. Como resultado, se tiene un agua más purificada. Los equipos utilizados para este fin se llaman Filtros de Carbón Activado.

Muestra de Carbón Negro de Humo

Ejemplos de Usos del Carbón

En la forma Hulla, como Combustible

En la forma Turba, como Combustible

En la forma Lignito, como Combustible

En la forma Antracita, como Combustible

En la forma Carbón Vegetal, como Combustible

En la forma Carbón Vegetal, como Adsorbente

En la forma Carbón Vegetal, para Decolorar disoluciones de azúcar sin refinar

En la forma Carbón Animal, como Combustible

En la forma Carbón Animal, como adsorbente para separar la materia coloidal colorante de las disoluciones de azúcar

En la forma Negro de Humo, como Carbón Activado para purificación de agua potable

En la forma Negro de Humo, para Fabricar Tintas de imprenta

En la forma Negro de Humo, para Fabricar Pinturas y Esmaltes Negros

En la forma Negro de Humo, para Fabricar Objetos de Caucho

Citado APA: (A. 2018,02. Usos del Carbón. Revista Ejemplode.com. Obtenido 02, 2018, de http://www.ejemplode.com/38-quimica/4905-usos_del_carbon.html)

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2018

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