Combustibles Metalurgicos

COMBUSTIBLES METALURGICOS METALURGIA GENERAL

CONCEPTO 

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Los combustibles metalúrgicos son las sustancias que se queman para suministrar calor a niveles de temperatura utilizables para operaciones metalúrgicas en escala comercial. la industria metalúrgica depende de los combustibles y consume cantidades de los mismos que son casi proporcionales con las cantidades de metal producidas. Por ejemplo, el consumo de coque en el alto horno para hierro se acerca a una tonelada por tonelada de arrabio, y se consume combustible adicional al producir acero partiendo del arrabio

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Desde el punto de vista de la industria de los combustibles, la industria metalúrgica es uno de los consumidores más grandes.

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Las reacciones metalúrgicas requieren temperaturas elevadas, y la obtención de estas temperaturas es con frecuencia un problema de combustibles más difícil que el suministro del número correcto de Btu

Clasificación de los combustibles

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los combustibles sólidos primarios, el carbón bituminoso representa la fuente de energía simple más grande para propósitos metalúrgicos. Sin embargo, la mayor porción del carbón no, se quema directamente, sino que sirve como materia prima para fabricar los combustibles secundarios; coque, alquitrán de hulla, y gases artificiales Los otros combustibles sólidos primarios, tales como la antracita, lignito, turba y madera, se utilizan muy poco como combustible metalúrgico

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Más de 100 millones de Tn del carbón bituminoso extraído anualmente en los E.E. U.U. se emplean para hacer coque metalúrgico. se considerar al coque como un combustible de propiedades especiales hecho para propósitos metalúrgicos. Los combustibles gaseosos, tanto naturales como artificiales, se emplean mucho y poseen ciertas ventajas para el calentamiento de hornos metalúrgicos. El gas natural es un combustible económico de alta calidad que es importante en fábricas cercanas a campos petroleros o próximos a la red de distribución de gas.

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Los gases artificiales consumidos metalúrgicamente se producen, del carbón mineral y del coque. Los combustibles líquidos, o petróleos, compiten con el gas y el carbón pulverizado para el calentamiento de los hornos. La clase de petróleo que pueda ser utilizado en una instalación determinada es primordialmente una cuestión de costos y factores económicos; en algunos lugares hasta se puede emplear petróleo crudo, pero usualmente es provechoso emplear alquitranes y destilados residuales de subproductos que no son valiosos para otros propósitos.

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los principales productos combustibles empleados en los procesos metalúrgicos pueden ser clasificados de la manera siguiente: (1) Carbón mineral pulverizado (2) Coque (3) Combustibles gaseosos. (4) Petróleo

Carbón mineral  El

carbón mineral se formó en la tierra por la acción prolongada de fuerzas y condiciones geológica sobre acumulaciones de plantas y materia vegetal  El sentido cualitativo, del proceso de formación del carbón mineral, tiene varios pasos del proceso de carbonificación.  Madera — turba — lignito  Madera — carbón bituminoso (hulla)  Madera — carbón antracita — grafito

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La formación de yacimientos de turba implica una combinación de crecimiento leñoso en lugares pantanosos junto a condiciones bioquímicas favorables La materia vegetal muerta se acumula y descompone lentamente para formar la turba.

Composición y constitución 

los carbones son mezclas amorfas que contienen carbono y compuestos de carbono, especialmente hidrocarburos, compuestos de C-H-O y algunos compuestos orgánicos de N y S.

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El análisis inmediato (ASTM D-271) consiste de las siguientes: Humedad (Hu): se secado 1 gr. durante 1 hr. 105°C. Materia volátil (MV): perdida en peso en 1 gr. calentada 7 min a 950°C en ausencia de aire, menos la Hu. Ceniza (Ce): residuo después de una combustión completa en la mufla a 700-750 ºC. Carbono fijo (CF): el % de CF es 100 menos la suma de los % de humedad, materia volátil y cenizas.

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análisis inmediato del C libre de humedad: materia volátil + ceniza + carbono fijo = 100%. Análisis del C libre de cenizas y humedad: materia volátil - el carbono fijo = 100%. Análisis elemental Los principales elementos químicos en el carbón son C, H, 0, N, y S

Carbón pulverizado 

El carbón pulverizado se utiliza ampliamente para el calentamiento de hornos de fusión de todas clases en plantas metalúrgicas

Transporte

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razones para el uso del carbón pulverizado para hornos metalúrgicos. Flexibilidad y fácil ajuste a los requerimientos de los procesos, elevada eficiencia de combustión, bajo costo y adaptabilidad a las amplias variaciones en el grado y calidad del carbón. La llama del carbón en polvo consiste de una nube de partículas encendidas en movimiento

Coque  

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Es la destilación destructiva del carbón en ausencia de aire (coquización o carbonización ) Los compuestos orgánicos complejos que forman la sustancia carbonosa se descomponen en etapas, y se volatilizan muchas variedades de compuestos, produciéndose diferentes gases en diferentes etapas de pirolisis. Los compuestos volatizados van desde gases simples: CO, CO2, H2O, H2, N2. CH4. H2S y NH3, hasta varios hidrocarburos complejos y otros compuestos orgánicos, conteniendo algunos de ellos N y S. Durante la descomposición, la masa de C se funde y se vuelve plástica. Al mismo tiempo se hincha y expande, según se completa la coquificación, la masa se solidifica lentamente

Combustibles gaseosos 

Los combustibles gaseosos poseen cierto número de ventajas sobre otros combustibles: limpieza y ausencia de cenizas, facilidad de manejo, facilidad de control, flexibilidad, y buenas características de combustión.

Constituyentes de los gases Combustibles Diluyentes  Hidrógeno (H2) Nitrógeno (N2)  Monóxido de carbono (CO) Bióxido de carbono (CO2)  Metano (CH4) Agua (H2O)  Etano (C2H6)  Etileno (C2H4)  Otros hidrocarburos

Petróleo combustible  

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Los combustibles líquidos han probado ser ventajosos en muchas aplicaciones metalúrgicas. los petróleos combustibles poseen valores caloríficos más altos que cualquier quiera otras combustibles comerciales. el petróleo contiene los mismos elementos químicos que el carbón: C, H, O, y S, y a veces N. Petróleo y refinación del petróleo El petróleo se formó en la corteza de la tierra de la acumulación de materia vegetal y animal por procesos metamórficos probablemente similares en muchas maneras a los de la carbonificación.

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En cada grupo hay compuestos con varias relaciones de C a H, esto es, de diversos grados de saturación de C con H. Por ejem: los hidrocarburos de cadena abierta incluyen la parafina o hidrocarburos saturados comenzando con el metano (CH4) y teniendo la fórmula general CnH2n+2, las olefinas (CnH2n), y la Serie acetilénica (CnH2n-2). Los compuestos individuales en el petróleo, incluyen gases, líquidos, y sólidos. En general los hidrocarburos: de menor peso molecular son gases (p. ejem, metano, CH4; etano C2H6; etileno, C2H4; acetileno, C2H2), los de peso molecular intermedio son líquidos (p. ejem, octano, C8H18; octileno; benceno, C6H6), en tanto que los de peso molecular elevado son sólidos