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PROCESO DE COQUIZACIÓN EN HORNOS DE SOLERA

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PROCESO DE
COQUIZACIÓN EN HORNOS DE SOLERA

PROCESO DE COQUIZACIÓN
La coquización es el proceso artificial de carbonificación del carbón y eliminación de la materia volátil por calentamiento a altas temperaturas.

100ºC – 200ºC
: Eliminación progresiva de la humedad y desprendimiento de gases.

350ºC
: Comienzo de la fusión carbonosa.

425ºC
: Fin de la fusión e inicio del hinchamiento.

450ºC
: Máximo hinchamiento y máxima presión de gases.


600ºC
: Cesión de formación del alquitrán y de gases.

625ºC
: Máximo desprendimiento de etano e inicio desprendimiento de pequeñas cantidades etileno.

650ºC
: Mayor perdida de peso.

700ºC
: Desprendimiento máximo de hidrógeno, dióxido de carbono, etileno y gases.


800ºC
: Disminución rápida de gases.


1100º C
: Gases desprendidos, monóxido de carbono e hidrógeno.
HORNOS DE SOLERA.
Son hornos de sección rectangular con bóveda cilíndrica.
La capacidad de estos hornos varía entre 5 y 6 ton. de carbón y se obtienen producciones que oscilan entre 3 y 4 ton. de coque, dependiendo de la cantidad de carbón cargado.
El rendimiento real de coque es del 78% aproximadamente.
Los hornos de solera producen buenas calidades de coques siderúrgicos: M40 entre 76 y 78 y M10 entre 8 y 10%.
La principal limitación de los hornos de solera es su baja capacidad, la cual no supera las 4 ton. por día. 
Una segunda limitación la constituye el hecho de no poder recuperar ningún subproducto del proceso de coquización.
CARBONES PARA LA PRODUCCIÓN
DE COQUE O CARBONES COQUIZABLES
GRANULOMETRIA:
Entre más fina da mejor calidad de coque, por ejemplo en Francia se emplea 65-90%<2nm, en Estados Unidos se exige entre 70%-80% <2mm. Una granulometría entre 0 y 3.15 nm da una mejor estructura y dureza del coque, excepto si el carbón es poco fusible.

DENSIDAD DE CARGA:
Es el peso del carbón por metro cubico de retorta, influye en la presión sobre las paredes de la retorta; es de orden 0.8 ton/m3 a nivel industrial; a mayor densidad se mejora la producción y se presentan tamaños más grandes, la densidad está influida por la humedad y la granulometría.
TEMPERATURA DEL PROCESO DE COQUIZACIÓN:
La temperatura de coquización es un parámetro operacional, que influye drásticamente en la calidad del coque obtenido. Es decir, que a medida que se incremente la temperatura de coquización se obtendrá un coque de mejor calidad. 

TIEMPO DE COQUIZACIÓN:
 A medida que se disminuye la velocidad de coquización y se incrementa el tiempo de coquización, se mejora la resistencia mecánica del coque obtenido (dicho tiempo es un factor determinante de la capacidad de la planta). 


HUMEDAD:
La variación de la humedad de los carbones acarrea una variación en la densidad de carga, y por consiguiente el rendimiento de producción de coque. Debido a la evaporación del agua se reduce la velocidad de calentamiento, aumentando el tiempo de coquización.


ENVEJECIMIENTO DE CARBONES DURANTE EL ALMACENAMIENTO:
El
almacenamiento de los carbones altera sus propiedades coquizantes por oxidación, presentando mayor incidencia en carbones con alto contenido en materias volátiles.

Dentro de los límites industriales la incidencia sobre la productividad de los hornos es muy pequeña.

COQUE
COQUE SIDERÚRGICO
El coque siderúrgico se utiliza en los altos hornos para producir y generar gas reductor, como soporte estructural para asegurar permeabilidad, como agente carburante y como medio filtrante de material pulverizado.
Humedad:
6% Max.
Cenizas:
12 % Max.
Carbono fijo:
87 % Min.
Materia volátil:
1.5 % Max
Fósforo:
0,030 % – 0,040%
MICUM 40:
82 % Min.
MICUM 10:
9 % Max
Poder calorífico:
6.950 Kcal/Kg Min.
Azufre:
1 % Max.
Tamaño:
30 a 80 mm: 90% Min.
> 80 mm: 5 % Max.
< 30 mm: 5 % Max.
HUMEDAD DEL COQUE
La humedad en el coque depende fundamentalmente de la manera como ha sido apagado en los hornos, seguido de la acción de los agentes atmosféricos que puedan ocurrir dentro de su almacenamiento. 

La variación de la humedad de los carbones acarrea una variación en la densidad de carga, y por consiguiente el rendimiento de producción de coque disminuye la velocidad de calentamiento y aumenta el tiempo de coquización.
CENIZAS DEL COQUE
Las cenizas son originadas por las materias inorgánicas presentes en el carbón o carbones de origen. La destilación tiene el efecto de concentrar las impurezas y por lo tanto, la ceniza en el coque se encuentra en un porcentaje mayor que en el carbón, teniendo como consecuencia una disminución en el poder calorífico y en el contenido porcentual del carbono fijo.
AZUFRE DEL COQUE
El tenor de azufre del coque es un índice de calidad muy importante, pues tiene un efecto de deterioro en el alto horno, disminuye el poder calorífico y el poder reductor del coque, sustituye el carbono y además es absorbido por el arrabio.
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS
El coque desarrolla un papel preponderante en la permeabilidad del alto horno, siendo de gran importancia la granulometría y solidez. 
Las pruebas que determinan la resistencia mecánica, abrasividad y estabilidad del coque son:
Micum 40 y Micum 10 según norma ASTM D 3402, respectivamente.
La clasificación de calidad del coque con base a los valores normales de M40 y M10 se presenta así:
Buitrago F. Laura C.
Fernandez G. Alejandro
Sarmiento S. Laura T.
Velásquez G. Luz A.

¿QUÉ ES CARBÓN?
El carbón es una roca sedimentaria formada por acumulación de restos de vegetales en zonas con grandes cantidades de agua estancada. Es un combustible fósil, de color negro y rico en carbono, siendo el más abundante de la tierra.
Entre los diferentes tipos de carbón, se encuentran: turba, lignito, hulla y antracita.
Alto volátil
Medio volátil
Bajo volátil
Extraído de: Báez, I (2009) Propuesta de clasificación de los carbones coquizables, Manual de carbones pp. (178).Boyacá, Colombia: UPTC Sogamoso[3].
VARIABLES DEL PROCESO DE COQUIZACIÓN
PROPIEDADES DE LOS CARBONES COQUIZABLES
Báez, I (2009) Propiedades de carbonos coquizables, Manual de carbones pp. (178).Boyacá, Colombia: UPTC Sogamoso [3].
TECNOLOGÍA DE COQUIZACIÓN
Extraído de: http://www.areaciencias.com/geologia/carbon.html (2009) [2].
Báez, I (2009) Tecnologías de producción de coque, Manual de carbones pp. (191) Boyacá, Colombia: UPTC Sogamoso [3].
Imagen, Diagrama de flujo de proceso de coquización Archivo de Acerías Paz del Rio, Colombia. [1]
sun.coke productions (2011) cokemaking: the sun coke way 3:13- [Youtube] de www.youtube.com/watch?v=_rIQxXp2IQg [4]
El coque se define como el producto solido de la destilación a altas temperaturas de un carbón o mezcla de carbones generalmente bituminosos, al cual se le elimina el contenido de materias volátiles, incrementando el carbono fijo, con o sin la adición de otros materiales correctores; su naturaleza depende de las materias primas de partida, de las características de los hornos y el modo operativo que se sigue.
PROPIEDADES DEL COQUE SIDERÚRGICO
MATERIAS VOLÁTILES
DEL COQUE
Son los productos, excluyendo la humedad, que son liberados durante el calentamiento en forma de gases y vapores.
Su determinación se hace según la norma ASTMD 3175
Báez, I (2009) Clasificacion de la calidad del coque con base a los valores normales de M40 y M10 , Manual de carbones pp(196). Boyacá, Colombia: UPTC Sogamoso[3]
En la actualidad, la eficiencia promedio en hornos de solera es del 78 % aproximadamente; estudiando los principales factores que afectan de manera directa el resultado del proceso a trabajar y sobre los cuales se enfocó la innovación de este proyecto se encontraron:
Tamaño de la materia prima: De acuerdo al previo estudio, se propone un tamaño de materia prima de aproximadamente 1mm.
Envejecimiento de carbones en almacenamiento: Se plantea un sistema regulador que controle la duración de cada tipo de carbón en el patio, evitando su envejecimiento y asegurando una utilización oportuna de cada carbón.
Densidad de carga: Se concluye que la adición de un aglomerante como el ACPM junto con la mezcla de carbones a los hornos de solera, mejora la densidad de carga y a su vez disminuye el porcentaje de humedad presente en los carbones, lo cual aumentará la producción.
Temperatura de coquización: Teniendo en cuenta la importancia de este factor, se estima que la temperatura ideal a la que se debe realizar el proceso varía de 1100 a 1200 ° C.
Adicional a lo anterior, cabe resaltar la importancia de la retorta en este proceso, por lo cual es necesario la dosificación correcta de cada tipo de carbón constituyente de la mezcla, así como la homogenización de la misma.
CONCLUSIONES
REFERENCIAS
[1] Imagen, Diagrama de flujo de proceso de coquización Archivo de Acerías Paz del Rio, Colombia.
[2] http://www.areaciencias.com/geologia/carbon.html (2009).
[3] Báez, I (2009), Manual de carbones Boyacá, Colombia: UPTC Sogamoso
[4] sun.coke productions (2011) cokemaking: the sun coke way 3:13- [Youtube] de www.youtube.com/watch?v=_rIQxXp2IQg
GRACIAS.
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