OBTENCIÓN DEL OBTENCIÓN DEL COQUE POR EL COQUE POR EL

MÉTODO MÉTODO CONVENCIONALCONVENCIONAL

Reseña históricaReseña histórica::La gran mayoría de los depósitos de carbón mineral se formaron durante el período geológico del La gran mayoría de los depósitos de carbón mineral se formaron durante el período geológico del CarboníferoCarbonífero. Otros . Otros

depósitos importantes se formaron durante el depósitos importantes se formaron durante el PérmicoPérmico. Existen también depósitos, menos abundantes pero . Existen también depósitos, menos abundantes pero significantes, formados durante el significantes, formados durante el TriásicoTriásico y el y el JurásicoJurásico y en menor cantidad en el y en menor cantidad en el CretácicoCretácico..

La carbonificación es un proceso de deshidrogenación incompleta, La carbonificación es un proceso de deshidrogenación incompleta, con una rapidez muchísimo más lenta que la de la carbonización.con una rapidez muchísimo más lenta que la de la carbonización.

En la carbonificación existen dos grandes etapas: En la carbonificación existen dos grandes etapas: ► la la diagénesisdiagénesis, en la que tiene lugar descomposición de la materia , en la que tiene lugar descomposición de la materia

orgánica por las bacterias hasta formar la turba y orgánica por las bacterias hasta formar la turba y ► el el metamorfismometamorfismo en el que se continua carbonificación por la acción del en el que se continua carbonificación por la acción del

calor y la presión.calor y la presión.► Debido al aumento de la temperatura y la presión el carbón mineral va Debido al aumento de la temperatura y la presión el carbón mineral va

evolucionando desde el evolucionando desde el lignitolignito hasta la hasta la antracitaantracita, liberándose gases, , liberándose gases, sustancias volátiles y aceites, y enriqueciéndose cada vez más en carbono sustancias volátiles y aceites, y enriqueciéndose cada vez más en carbono el carbón mineral formadoel carbón mineral formado..

Estos son los diferentes tipos de carbón.Estos son los diferentes tipos de carbón.

El rango de un carbón mineral se determina en función de su contenido El rango de un carbón mineral se determina en función de su contenido en materia volátil, contenido en carbono fijo, humedad, podercalorífico, en materia volátil, contenido en carbono fijo, humedad, podercalorífico,

etc.etc. RANGORANGO CC fijofijo

(%) (%)  HumedadHumedad

  ( %)( %)

MateriMateriaa

volatilvolatil( %)( %)

PoderPodercaloríficocalorífico (MJ/kg)(MJ/kg)

AntracitaAntracita 86 - 86 - 9898

<3<3 <5<5 23-3323-33

Bituminoso Bituminoso (hulla)(hulla)

45-8645-86 5-105-10 10-3010-30 24-3524-35

Sub-Sub-bituminosobituminoso

35-4535-45 15-3015-30 30-4030-40 20-2120-21

LignitoLignito 25-4225-42 40-6040-60 40-5040-50 10-2010-20

TurbaTurba <25<25

Los carbones bituminosos son coquizables, es decir, que mediante Los carbones bituminosos son coquizables, es decir, que mediante un proceso de destilación se elimina la materia volátil del carbón, un proceso de destilación se elimina la materia volátil del carbón, quedando un carbón de muy buena calidad que se denomina quedando un carbón de muy buena calidad que se denomina coque y que es de gran utilidad en la industria siderúrgica coque y que es de gran utilidad en la industria siderúrgica (producción de hierro y acero) y metalúrgica. (producción de hierro y acero) y metalúrgica.

El carbón se puede obtener de dos formasEl carbón se puede obtener de dos formas::

En minas de cielo abierto o de tajo y en minas subterráneas. En minas de cielo abierto o de tajo y en minas subterráneas. Uno de los grandes problemas en la extracción del carbón de las Uno de los grandes problemas en la extracción del carbón de las

minas subterráneas es que se produce un gas muy venenoso, minas subterráneas es que se produce un gas muy venenoso, conocido como gas grisú (metano) que al mezclarse con el aire en conocido como gas grisú (metano) que al mezclarse con el aire en una proporción superior a 6%una proporción superior a 6% puede explotar. puede explotar.

Otro gran problema de las minas carboníferas son las condiciones Otro gran problema de las minas carboníferas son las condiciones de trabajo a las que están expuestos los mineros, pues al inhalar de trabajo a las que están expuestos los mineros, pues al inhalar partículas de sílice (SiO2) del cuarzo cristalizado o amorfo de las partículas de sílice (SiO2) del cuarzo cristalizado o amorfo de las minas pueden contraer una enfermedad mortal llamada silicosis. minas pueden contraer una enfermedad mortal llamada silicosis.

ImportanteImportante:: Cuando se descubre una veta de carbón, se requiere conocer Cuando se descubre una veta de carbón, se requiere conocer

tanto el volumen del yacimiento como la profundidad, ya que tanto el volumen del yacimiento como la profundidad, ya que estos factores determinan el hecho de que la explotación de la estos factores determinan el hecho de que la explotación de la mina sea económicamente rentable. mina sea económicamente rentable.

Es el combustible más importante de una Es el combustible más importante de una planta siderúrgica integral.planta siderúrgica integral.

Es un combustible sólido, derivado, Es un combustible sólido, derivado, producido por la destilación de hullas producido por la destilación de hullas apropiadas o pirolisis, en vaso cerrado en apropiadas o pirolisis, en vaso cerrado en determinadas condiciones.determinadas condiciones.

Su lugar de aplicación es el alto horno Su lugar de aplicación es el alto horno en el que cumple tres papeles en el que cumple tres papeles principales: principales:

1.1. Como combustible, proporcionando calor Como combustible, proporcionando calor para los requerimientos endotérmicos de para los requerimientos endotérmicos de las reacciones químicas, y para la fusión las reacciones químicas, y para la fusión de la escoria y del metal. Este papel ha de la escoria y del metal. Este papel ha perdido cierta importancia debido a las perdido cierta importancia debido a las adiciones de fuel y gas por las toberas y, adiciones de fuel y gas por las toberas y, recientemente, por la inyección de recientemente, por la inyección de carbón. carbón. 

2.2. Como reductor que produce y regenera Como reductor que produce y regenera los gases para la reducción de los óxidos los gases para la reducción de los óxidos de hierro. de hierro. 

3.3. Como soporte de la carga y responsable Como soporte de la carga y responsable de la permeabilidad de la misma. Este de la permeabilidad de la misma. Este papel es cada vez más importante, a papel es cada vez más importante, a medida que aumenta el tamaño de los medida que aumenta el tamaño de los hornos altos.hornos altos.

En la práctica, para la fabricación del coque, En la práctica, para la fabricación del coque, se utilizan mezclas complejas que pueden se utilizan mezclas complejas que pueden incluir más de 10 tipos diferentes de incluir más de 10 tipos diferentes de carbones minerales en carbones minerales en

distintasproporciones. distintasproporciones.

Las hullas pueden clasificarse, según su contenido en material Las hullas pueden clasificarse, según su contenido en material volátiles:volátiles:

CARBÓN EN EL ALTO CARBÓN EN EL ALTO HORNOHORNO

El de hornos de colmenaEl de hornos de colmena ( artesanal ). ( artesanal ). Se admite el paso del aire a la cámara de coquización para quemar las materias Se admite el paso del aire a la cámara de coquización para quemar las materias

volátilesvolátiles del carbón bituminoso y generar así el calor necesario al proceso de la del carbón bituminoso y generar así el calor necesario al proceso de la

destilación.destilación.

CaracterísticasCaracterísticas::► El aire ingresa en cantidades controladasEl aire ingresa en cantidades controladas► Requiere pequeñas áreas de trabajoRequiere pequeñas áreas de trabajo► Necesita temperaturas altas Necesita temperaturas altas ► No necesita controlNo necesita control► Poca inversiónPoca inversión► Costo/ Tm. de coque, es bajaCosto/ Tm. de coque, es baja► El rendimiento del coque es bajoEl rendimiento del coque es bajo► El tiempo de coquización en prolongadoEl tiempo de coquización en prolongado► Alta contaminación hacia el medio ambienteAlta contaminación hacia el medio ambiente► Aparecen zonas sin coquizarAparecen zonas sin coquizar► Requiere carbón de buena calidad.Requiere carbón de buena calidad.► Este tipo de horno no se emplea prácticamente hoy en día debido Este tipo de horno no se emplea prácticamente hoy en día debido

a las pérdidas que ocasiona y a utilizar exclusivamente hulla a las pérdidas que ocasiona y a utilizar exclusivamente hulla coquizable de muy buena calidad.coquizable de muy buena calidad.

El de hornos con recuperación de subproductos.El de hornos con recuperación de subproductos.Las cámaras de coquización son estancas al aire, y el calor necesario para la Las cámaras de coquización son estancas al aire, y el calor necesario para la

destilacióndestilación se obtiene por combustiones externas a la cámara.se obtiene por combustiones externas a la cámara.

Descripción del procesoDescripción del proceso

►El proceso se puede describir en tres El proceso se puede describir en tres etapas:etapas:

►El manipuleo y preparación de la cargaEl manipuleo y preparación de la carga►La coquización y manipuleo del coqueLa coquización y manipuleo del coque►El tratamiento del gas y obtención del El tratamiento del gas y obtención del

subproductosubproducto

Manipuleo y preparación de la Manipuleo y preparación de la cargacarga

► El manipuleo se hace por medio de El manipuleo se hace por medio de transportadores que llevan el carbón del transportadores que llevan el carbón del parque de almacenamiento para separar los parque de almacenamiento para separar los cuerpos extraños. El carbón es llevado a las cuerpos extraños. El carbón es llevado a las tolvas de distribución, clasificándolas según tolvas de distribución, clasificándolas según su calidad.su calidad.

► El carbón es extraído por dosificadores que El carbón es extraído por dosificadores que alimenta la línea de molienda, se debe una alimenta la línea de molienda, se debe una granulometría aproximada de 3mm.granulometría aproximada de 3mm.

► A continuación son llevados por fajas a los A continuación son llevados por fajas a los mezcladores donde se homogenizan y de mezcladores donde se homogenizan y de ahí la mezcla de carbón se envia a la torre ahí la mezcla de carbón se envia a la torre de carbón para la alimentaciónde carbón para la alimentación

La coquizaciónLa coquización► El proceso de pirolisis mediante el cual se obtiene el El proceso de pirolisis mediante el cual se obtiene el

coque se denomina coquización y consiste en un coque se denomina coquización y consiste en un calentamiento (entre 1000 y 1200 ºC) en ausencia de calentamiento (entre 1000 y 1200 ºC) en ausencia de oxígeno hasta eliminar la totalidad de la materia volátil oxígeno hasta eliminar la totalidad de la materia volátil del carbón, o mezcla de carbones, que se coquizan.del carbón, o mezcla de carbones, que se coquizan.

► Se conoce con el nombre de carbonización al proceso Se conoce con el nombre de carbonización al proceso de destilación destructiva de sustancias orgánicas en de destilación destructiva de sustancias orgánicas en ausencia de aire, para dar un producto sólido rico en ausencia de aire, para dar un producto sólido rico en carbono, además de productos líquidos y gaseosos. carbono, además de productos líquidos y gaseosos.

► La carbonización de madera y otros materiales La carbonización de madera y otros materiales vegetales produce carbón vegetal.vegetales produce carbón vegetal.

► El proceso primitivo de calentar el carbón en pilas para El proceso primitivo de calentar el carbón en pilas para producir coque permaneció como el más importante producir coque permaneció como el más importante durante aproximadamente un siglo.durante aproximadamente un siglo.

Hornos de coqueHornos de coque

► 1. Están construidos en baterías.1. Están construidos en baterías.► 2. Poseen cámaras rectangulares separadas 2. Poseen cámaras rectangulares separadas

por paredes huecas que contienen los canales por paredes huecas que contienen los canales de calentamiento, en los cuales el gas se de calentamiento, en los cuales el gas se quema para calentar el horno.quema para calentar el horno.

► 3. Son cargados por una máquina y 3. Son cargados por una máquina y descargados por una deshornadora mecánica, descargados por una deshornadora mecánica, después de la retirada de las puertas de después de la retirada de las puertas de ambos lados.ambos lados.

► 4. El gas sale del horno por el tubo montante 4. El gas sale del horno por el tubo montante y se lleva a la planta de subproductos, y se lleva a la planta de subproductos, retornando una parte del mismo a los hornos retornando una parte del mismo a los hornos para su calentamiento.para su calentamiento.

Carbón Bituminoso

Compra 37 000 t/año

Valor CIF (Miles US $) = 2,793

CF: 68,7 % ; MV: 23,5 %

ASH: 7,8 % %S: 0,9

Kcal/Kg: 8050 H2O: 6,0

Gases de Combustión

380 m3/min 305 °C

CO: 0.0 % S02: 0,5 %

CO2: 3,5 % 02 : 12,0 %

Carro cargador: 5,6 t/horno

LAVADORES DE GASES (2)

Aire Precalentado 260 m3/min 285

Coque Bruto 28 500 t/año

Rend. Bruto: 80,0 %

Balanza

Linea AltaPlanta AglomeraciónZaranda Vibratoria

Coque Fino < 3/4”

5 000 t/año

(Rend. Neto: 16,0 %)

CF: 79,2 % MV: 9,2 %

ASH: 11,6 % %S: 0,9

Kcal/Kg: 7 130 H2O: 21,0

Coque Grueso > 3/4” (A Fund. de Pb.)

23 500 t/año

(Rend. Neto: 68,0 %)

CF: 87,4 % MV: 2,1 %

ASH: 10,5 % %S: 0,9

Kcal/Kg: 7 120 H2O: 17,0

Gas Limpio de Coque (50° C)

CH4: 20 % N2: 14 %

H2 : 56 % 40 °C

C2H6: 4,0 % Vol: 16m3/min

Dens. : 0,00029 t/m3

INDICES DE GESTIÓN 2000 2001

C.Grueso, t/t Pb bullion 0,295 0,290

Kw-h/t. C.Grueso 16,42 16,50

t. CF/t. Pb Bullion 0,235 0,230

RECURSOS HUMANOS

Estándar Actual: 40 (Incluye 06 Event

PRESUP. OPERATIVO(miles US $)

2001 (proyectado) 2000 %Variac

3 887 3 336 14,18

OBJETIVOS1. SEGURIDAD: Cero Accidentes2. MEDIO AMBIENTE: Ciclo de Coquificación 24 hrs.3. PRODUCCIÓN: 23 500 t. Coque Grueso.4. CONTROL COSTOS UNITARIOS: Optimización de Costos5. CAPACITACIÓN: 50 h/percápita (talleres, seminarios, visitas)

PLANTA DE COQUE

HORNOS CURRAN KNOWLES

Tipo Solera de recuperación subproductos

Disponibilidad de Planta 97%

Altura deCarga 14”

Ciclo de Coquificación 24 Horas

Temperatura de Proceso = 1 300 °C

2 Gasómetros

10 000 pies3 c/u

(284 m3)

Requiere el uso de retortas cerradas,Requiere el uso de retortas cerradas,calentadas exteriormente.calentadas exteriormente.

El horno consta esencialmente de tres El horno consta esencialmente de tres partes fundamentales:partes fundamentales:1.1. Las retortas o cámaras de Las retortas o cámaras de

coquización.coquización.2.2. Las cámaras de combustión.Las cámaras de combustión.3.3. Las cámaras regeneradoras.Las cámaras regeneradoras.

► Todos construidos en ladrillo refractario.Todos construidos en ladrillo refractario.

son de sección son de sección rectangular, de una rectangular, de una longitud variable entre 9 longitud variable entre 9 y 13m., de una altura de y 13m., de una altura de 3 a 4.5m. y de 300 a 3 a 4.5m. y de 300 a 500mm.500mm.

De ancho, agrupándose De ancho, agrupándose en baterías de 10 a 90 en baterías de 10 a 90 hornos, en los cuales las hornos, en los cuales las cámaras de coquización cámaras de coquización alternan con las de alternan con las de combustión. combustión.

Los regeneradores van Los regeneradores van situados inmediatamente situados inmediatamente debajo de las cámaras de debajo de las cámaras de coquización, coquización,

estando apoyadas las de estando apoyadas las de combustión en los muros combustión en los muros de separación de los de separación de los regeneradores.regeneradores.

Vista esquemática de una batería Vista esquemática de una batería de coquizaciónde coquización

Batería de hornos de coquizaciónBatería de hornos de coquización

Tolvas de hullaTolvas de hulla

Cámaras de coquizaciónCámaras de coquización

BarriletesBarriletes

Regenadores Regenadores de calorde calor

Máquina para empujar Máquina para empujar coquecoque

Cámaras de coquizaciónCámaras de coquizaciónRegenadores Regenadores de calorde calor

Zona de descargaZona de descarga

el tiempo de coquización oscila de 16 a 20 horas dependiendo del el tiempo de coquización oscila de 16 a 20 horas dependiendo del tipo de hullas, anchura del tipo de hullas, anchura del

horno, etc.horno, etc.como combustible se emplea alguna vez el gas de gasógeno, sin como combustible se emplea alguna vez el gas de gasógeno, sin

embargo hoy se utiliza, embargo hoy se utiliza, principalmente, gas de la propia batería, o gas del alto horno.principalmente, gas de la propia batería, o gas del alto horno.Los materiales de construcción utilizados en las baterías modernas Los materiales de construcción utilizados en las baterías modernas

con recuperación de con recuperación de subproductos, están en consonancia con la parte que ocupa en la subproductos, están en consonancia con la parte que ocupa en la

batería. Debemos distinguir batería. Debemos distinguir tres zonas diferentes:tres zonas diferentes:

1.1. Arriba, en las cámaras de combustión se pone ladrillo de sílice Arriba, en las cámaras de combustión se pone ladrillo de sílice (permite mayor conductividad térmica), se puede obtener mayor (permite mayor conductividad térmica), se puede obtener mayor rendimiento, pues tolera mayor temperatura.rendimiento, pues tolera mayor temperatura.

La sílice se prefiere a ala alúmina, no obstante tener una La sílice se prefiere a ala alúmina, no obstante tener una gran dilatación, pero sólo en la zona de 200-300º, es decir, gran dilatación, pero sólo en la zona de 200-300º, es decir, durante el período de puesta en marcha, hasta que se realice la durante el período de puesta en marcha, hasta que se realice la carga normal. En cuanto a su resistencia mecánica con sílice se carga normal. En cuanto a su resistencia mecánica con sílice se llega a 2 Kg/cm2.llega a 2 Kg/cm2.

1.1. En la parte de los regeneradores, el material refractario se En la parte de los regeneradores, el material refractario se confecciona con ladrillo aluminoso, que basta para calentar confecciona con ladrillo aluminoso, que basta para calentar el aire de combustión o el gas de los altos hornos; y no es el aire de combustión o el gas de los altos hornos; y no es preciso que sirva para soportar el calor desarrollado por el preciso que sirva para soportar el calor desarrollado por el gas de la batería, en caso de utilizar ésta tal combustible, gas de la batería, en caso de utilizar ésta tal combustible, porque se inyecta entonces directamente en las cámaras porque se inyecta entonces directamente en las cámaras sin pasar por los regeneradores.sin pasar por los regeneradores.

2.2. Y por último, soportando todo el peso de la batería y de su Y por último, soportando todo el peso de la batería y de su carga, tenemos la placa de hormigón que descansa sobre carga, tenemos la placa de hormigón que descansa sobre las fundaciones del conjunto, también a base de hormigón. las fundaciones del conjunto, también a base de hormigón. Aquí está precisamente el problema constructivo, que limita Aquí está precisamente el problema constructivo, que limita las dimensiones en longitud y altura de cada cámara. Por las dimensiones en longitud y altura de cada cámara. Por otro lado, el hormigón debe resistir, además del peso, el otro lado, el hormigón debe resistir, además del peso, el calor sin agrietarse.calor sin agrietarse.

La temperatura de coquización es de unos 1200ºC., y el tiempo La temperatura de coquización es de unos 1200ºC., y el tiempo depende del ancho de cámaras.depende del ancho de cámaras.

Para hacer posible tan altas temperaturas es por lo que se Para hacer posible tan altas temperaturas es por lo que se utiliza el ladrillo silicios.utiliza el ladrillo silicios.

Proceso de puesta en marcha y normal de Proceso de puesta en marcha y normal de trabajotrabajo..

Hay que seguir precauciones especiales:Hay que seguir precauciones especiales:1.1. el secado y calentado de una batería es una operación el secado y calentado de una batería es una operación

delicada, lenta y costosa. Una batería de 60 hornos, delicada, lenta y costosa. Una batería de 60 hornos, teniendo cámaras de 14 x 0.40, tiene dimensiones muy teniendo cámaras de 14 x 0.40, tiene dimensiones muy considerables, y toda ella se a construido con material considerables, y toda ella se a construido con material refractario de ladrillo de sílice en su mayor parte, que, refractario de ladrillo de sílice en su mayor parte, que, como sabemos, se transforma entre los 400 y 600ºC. como sabemos, se transforma entre los 400 y 600ºC. como la dilatación es bastante irregular, que a veces como la dilatación es bastante irregular, que a veces produce grietas, hay que marchar con precauciones produce grietas, hay que marchar con precauciones extraordinarias y lentitud enorme, sobre todo en la extraordinarias y lentitud enorme, sobre todo en la zona de transformación del cuarzo, haciendo cada día zona de transformación del cuarzo, haciendo cada día elevaciones de temperaturas pequeñas.elevaciones de temperaturas pequeñas.

2.2. el calentamiento lento de la batería debe hacerse con el calentamiento lento de la batería debe hacerse con un programa establecido y utilizando un combustible un programa establecido y utilizando un combustible como gas que permita una buena regulación de la como gas que permita una buena regulación de la temperatura.temperatura.

3.3. pueden necesitarse dos meses para el calentamiento pueden necesitarse dos meses para el calentamiento de una batería de horno de coque.de una batería de horno de coque.

Ciclo de carga ordinaria.Ciclo de carga ordinaria.1.1. la carga de la batería. Cuando ésta está en condiciones, se hace por la carga de la batería. Cuando ésta está en condiciones, se hace por

unos orificios que hay en el techo y que están cubiertos por una tapa unos orificios que hay en el techo y que están cubiertos por una tapa de fundición.de fundición.

2.2. la operación se realiza con la máquina cargadora, que consiste en la operación se realiza con la máquina cargadora, que consiste en unos carros-tolvas especiales que se cargan en los silos de carbón y unos carros-tolvas especiales que se cargan en los silos de carbón y circulan por encima del techo de la batería hasta el punto de circulan por encima del techo de la batería hasta el punto de descarga. descarga.

3.3. Por unos embudos que tiene el carro-tolva se vierte el contenido de Por unos embudos que tiene el carro-tolva se vierte el contenido de carbón desde la tolva al horno en periodo de carga.carbón desde la tolva al horno en periodo de carga.

4.4. un horno carga hasta 20Tm. un horno carga hasta 20Tm.

Como hemos dicho, las cámaras son estrechas, porque siendo indirecta laComo hemos dicho, las cámaras son estrechas, porque siendo indirecta la calefacción, se llega así a una total coquización y un calentamiento más calefacción, se llega así a una total coquización y un calentamiento más homogéneo en toda la cámara.homogéneo en toda la cámara.

Hay en la maquina de carga toda una serie de dispositivos accesorios que Hay en la maquina de carga toda una serie de dispositivos accesorios que nos nos

hacen el trabajo completo: levantan las tapas de fundición que hay en el hacen el trabajo completo: levantan las tapas de fundición que hay en el techo, techo,

vierten el carbón a cargar y vuelven a cerrar el vaso o cámara con la vierten el carbón a cargar y vuelven a cerrar el vaso o cámara con la antedicha antedicha

tapa. La cámara estaba ya caliente de la operación anterior o de la puesta tapa. La cámara estaba ya caliente de la operación anterior o de la puesta aa

punto para la fabricación del coque.punto para la fabricación del coque.

Proceso de coquizaciónProceso de coquización

► 100ºC: Desorción de O100ºC: Desorción de O22, N, N22, CH, CH44 y H y H22O.O.

► 100-300 ºC: Desorción de SO100-300 ºC: Desorción de SO22, CO, CO, CO, CO22 y y olefinas.olefinas.

► 310ºC: Aparecen porciones líquidas.310ºC: Aparecen porciones líquidas.► 400-450 ºC: Se inicia la fusión 400-450 ºC: Se inicia la fusión ► 550 ºC: Fin de la fusión .Desprendimiento de 550 ºC: Fin de la fusión .Desprendimiento de

H2.H2.► 700-1000 ºC: Craqueo. 700-1000 ºC: Craqueo. ► >1000 ºC: Procesos de grafitización>1000 ºC: Procesos de grafitización

El empujeEl empuje

► Es conocido que al calentar los carbones Es conocido que al calentar los carbones coquizables en atmósfera inerte, pasan por coquizables en atmósfera inerte, pasan por un estado plástico en un intervalo de un estado plástico en un intervalo de temperaturas que oscila entre 350 ºC y 500 temperaturas que oscila entre 350 ºC y 500 ºC, dependiendo del tipo de carbón. Dentro ºC, dependiendo del tipo de carbón. Dentro del horno existirán, por lo tanto, dos zonas del horno existirán, por lo tanto, dos zonas plásticas que tienden a desplazarse plásticas que tienden a desplazarse perpendicularmente a la dirección de perpendicularmente a la dirección de calentamiento y hacia el centro del horno a calentamiento y hacia el centro del horno a medida que progresa la coquización. medida que progresa la coquización.

►Además, dado que tanto la solera Además, dado que tanto la solera como la bóveda del horno son como la bóveda del horno son también superficies calientes, también superficies calientes, aparecerán otras dos zonas plásticas aparecerán otras dos zonas plásticas secundarias, que se desplazan en secundarias, que se desplazan en dirección vertical.  dirección vertical. 

Evolución de la zona plástica Evolución de la zona plástica durante la coquización en un durante la coquización en un

horno de coquehorno de coque

►El proceso durante el cual se El proceso durante el cual se desarrolla el fenómeno denominado desarrolla el fenómeno denominado "empuje" se puede dividir en dos "empuje" se puede dividir en dos etapas: antes del encuentro de las dos etapas: antes del encuentro de las dos zonas plásticas, y en el momento en zonas plásticas, y en el momento en que se realiza este encuentro que se realiza este encuentro (temperatura en el centro inferior o (temperatura en el centro inferior o superior a 350 ºC, respectivamente). superior a 350 ºC, respectivamente).

►En la primera etapa, la presión En la primera etapa, la presión existente en el carbón que está existente en el carbón que está dentro de la envoltura plástica, es dentro de la envoltura plástica, es del orden de 20 a 40 mbar en el del orden de 20 a 40 mbar en el centro de la carga. Por el contrario, centro de la carga. Por el contrario, la presión en el seno de las capas la presión en el seno de las capas plásticas, es muy elevada y al plásticas, es muy elevada y al transmitirse a los pies derechos por transmitirse a los pies derechos por intermedio del semicoque y coque intermedio del semicoque y coque origina el empuje. origina el empuje.

►A lo largo de la primera etapa existe A lo largo de la primera etapa existe un crecimiento del empuje y de la un crecimiento del empuje y de la presión interna en las zonas presión interna en las zonas plásticas. Ello es debido, por una plásticas. Ello es debido, por una parte, a la disminución del gradiente parte, a la disminución del gradiente térmico a medida que nos térmico a medida que nos aproximamos al centro del horno, lo aproximamos al centro del horno, lo que hace que los gases tengan que que hace que los gases tengan que atravesar un mayor espesor de la atravesar un mayor espesor de la zona plástica.zona plástica.

►Por otra parte, los vapores de aceites y Por otra parte, los vapores de aceites y alquitranes que se desprenden de las alquitranes que se desprenden de las zonas plásticas se van condensando zonas plásticas se van condensando en las zonas menos calientes, con lo en las zonas menos calientes, con lo que resulta que el carbón estará más que resulta que el carbón estará más impregnado de aceites y alquitranes impregnado de aceites y alquitranes cuanto más nos aproximamos al cuanto más nos aproximamos al centro y por tanto aumentará el centro y por tanto aumentará el desprendimiento gaseoso y en desprendimiento gaseoso y en consecuencia la presión. consecuencia la presión.

►Cuando se encuentran en el centro Cuando se encuentran en el centro las dos capas plásticas forman una las dos capas plásticas forman una única capa plástica de anchura única capa plástica de anchura doble, produciéndose una subida doble, produciéndose una subida brusca de la presión de los gases, brusca de la presión de los gases, que ahora tienen una gran dificultad que ahora tienen una gran dificultad para escapar. En este momento se para escapar. En este momento se produce la presión y el empuje produce la presión y el empuje máximos. máximos.

►El hinchamiento o expansión de la El hinchamiento o expansión de la zona plástica se corresponde con una zona plástica se corresponde con una contracción del semicoque y con la contracción del semicoque y con la posibilidad de compresión del carbón posibilidad de compresión del carbón que aún no ha entrado en la zona que aún no ha entrado en la zona plástica. Se producen así dos plástica. Se producen así dos fenómenos contrapuestos, uno de fenómenos contrapuestos, uno de expansión o empuje hacia las paredes expansión o empuje hacia las paredes del horno de la fase plástica y otro de del horno de la fase plástica y otro de contracción del semicoque y el carbón. contracción del semicoque y el carbón.

►La resultante de estos dos La resultante de estos dos fenómenos puede dar lugar a que el fenómenos puede dar lugar a que el empuje sobre las paredes del horno empuje sobre las paredes del horno alcance valores peligrosos para la alcance valores peligrosos para la integridad del propio horno, si integridad del propio horno, si predomina la expansión (carbones predomina la expansión (carbones peligrosos). Por contra, si predomina peligrosos). Por contra, si predomina la contracción los carbones serán no la contracción los carbones serán no peligrosos y perfectamente peligrosos y perfectamente coquizables.  coquizables. 

Fuerzas que se desarrollan Fuerzas que se desarrollan durante la coquizacióndurante la coquización

La deshornadora.La deshornadora. Es otra maquina auxiliar, que Es otra maquina auxiliar, que

vava instalada a uno de los lados instalada a uno de los lados

de la batería, en el lado de la batería, en el lado opuesto de donde está el opuesto de donde está el carro de apagado, realiza las carro de apagado, realiza las operaciones siguientes:operaciones siguientes:

Se abre un orificio de la Se abre un orificio de la puerta lateral de ese lado, se puerta lateral de ese lado, se introduce un rastrillo para introduce un rastrillo para igualar la carga y, igualar la carga y, conseguido esto, vuelve a conseguido esto, vuelve a cerrar dicha puerta. Estas cerrar dicha puerta. Estas puertas están, en su puertas están, en su mayoría, patentadas, porque mayoría, patentadas, porque tienen dispositivos para tienen dispositivos para conseguir un cierre conseguir un cierre totalmente hermético, cosa totalmente hermético, cosa muy necesaria para tener muy necesaria para tener buen rendimiento.buen rendimiento.

CalentamientoCalentamiento..

► Una vez realizadas las anteriores Una vez realizadas las anteriores operaciones, se deja que prosiga el operaciones, se deja que prosiga el calentamiento de la carga que se ha puesto, calentamiento de la carga que se ha puesto, hasta que se coquice por completo.hasta que se coquice por completo.

► El final del periodo de coquización dura, El final del periodo de coquización dura, unas 16-20 horas y unas 16-20 horas y

► Consume 530.000 Kcal./ Tm. hulla.Consume 530.000 Kcal./ Tm. hulla.

Descarga de la batería.Descarga de la batería.

Cuando se ha terminado la Cuando se ha terminado la operación, se realiza con la operación, se realiza con la

ayuda de las máquinas ayuda de las máquinas auxiliares: auxiliares:

la deshornadota y el llamado la deshornadota y el llamado carro de apagado. Elegida una carro de apagado. Elegida una cámara con una carga ya cámara con una carga ya coquizada, se colocan las dos coquizada, se colocan las dos maquinas, una es la pared maquinas, una es la pared lateral anterior y la otra en la lateral anterior y la otra en la pared posterior, pared posterior, respectivamente; se levantan respectivamente; se levantan entonces las dos puertas entonces las dos puertas laterales, y la deshornadota laterales, y la deshornadota mete un escudo, cuyo mete un escudo, cuyo recorrido es igual a la longitud recorrido es igual a la longitud de la cámara, y empieza a de la cámara, y empieza a empujar a la torta de coque, empujar a la torta de coque, que sale por la puerta opuesta que sale por la puerta opuesta guiada por un dispositivo guiada por un dispositivo especial para caer en el carro especial para caer en el carro de apagado, que la llevará a la de apagado, que la llevará a la torre de apagado, donde el torre de apagado, donde el coque se apagará.coque se apagará.

Extracción del coqueExtracción del coque

Apagado de coque.Apagado de coque.

Se realiza, llevando el coque que sale del horno, en un carro Se realiza, llevando el coque que sale del horno, en un carro especial, a una torre de apagado, donde hay un riego de agua que especial, a una torre de apagado, donde hay un riego de agua que extingue el coque; el coque apagado se vierte en una rampa, al extingue el coque; el coque apagado se vierte en una rampa, al pie de la cual hay una cinta transportadora que lo lleva al pie de la cual hay una cinta transportadora que lo lleva al cribadero, en donde se hace la clasificación oportuna.cribadero, en donde se hace la clasificación oportuna.

Características de un buen coque siderúrgicoCaracterísticas de un buen coque siderúrgico::

Características químicasCaracterísticas químicas::

► El contenido en cenizas, que dependen exclusivamente del contenido en estériles El contenido en cenizas, que dependen exclusivamente del contenido en estériles de las hullas de partida.de las hullas de partida.

► Cuando más bajo es en cenizas, mejor es la calidad del coque.Cuando más bajo es en cenizas, mejor es la calidad del coque.► El contenido de humedad debe ser lo más bajo posible; en general no pasa del 2 al El contenido de humedad debe ser lo más bajo posible; en general no pasa del 2 al

3%, pero depende de la forma del apagado del coque, y es independiente de la 3%, pero depende de la forma del apagado del coque, y es independiente de la calidad de las hullas.calidad de las hullas.

► El contenido en azufre debe ser lo menor posible y, en general, no debe exceder El contenido en azufre debe ser lo menor posible y, en general, no debe exceder del 1%.del 1%.

Características físicasCaracterísticas físicas::

► Dimensiones del coque. Para la buena marcha del alto horno conviene tamaños Dimensiones del coque. Para la buena marcha del alto horno conviene tamaños regulares y bastantes grandes. regulares y bastantes grandes.

► Con las cargas previamente preparadas de minerales se ha podido reducir el Con las cargas previamente preparadas de minerales se ha podido reducir el tamaño mínimo admisible en el alto horno. Hoy se admite que no debe ser inferior tamaño mínimo admisible en el alto horno. Hoy se admite que no debe ser inferior a 40mm., y, como venimos diciendo, conviene una gran regularidad de tamaños, a 40mm., y, como venimos diciendo, conviene una gran regularidad de tamaños, con lo que aumentan los huecos en la carga. con lo que aumentan los huecos en la carga.

► Conviene, por tanto, que las mezclas de hulla sean capaces de producir un Conviene, por tanto, que las mezclas de hulla sean capaces de producir un porcentaje importante de tamaño de coque utilizable en el alto horno y un porcentaje importante de tamaño de coque utilizable en el alto horno y un porcentaje mínimo de tamaños inferiores.porcentaje mínimo de tamaños inferiores.

► Solidez y resistencia a la abrasión. El coque debe ser duro, resistente a la Solidez y resistencia a la abrasión. El coque debe ser duro, resistente a la compresión de la carga y al rozamiento con otros materiales de la carga o con las compresión de la carga y al rozamiento con otros materiales de la carga o con las paredes del horno.paredes del horno.

► Aparte de la influencia que las condiciones de fabricación puedan tener sobre estas Aparte de la influencia que las condiciones de fabricación puedan tener sobre estas propiedades, influye de un modo decisivo la calidad de la mezcla de hullas propiedades, influye de un modo decisivo la calidad de la mezcla de hullas preparadas.preparadas.

Influencia del proceso de coquización en la calidad Influencia del proceso de coquización en la calidad del coquedel coque

► Durante el tiempo que la pasta de hulla se encuentra Durante el tiempo que la pasta de hulla se encuentra en el horno o cámara de coquización, ocurre varios en el horno o cámara de coquización, ocurre varios fenómenos, consecuencia de la elevación de fenómenos, consecuencia de la elevación de temperatura que en ella se produce.temperatura que en ella se produce.

► Aparte de la influencia de la temperatura (1400ºC) de Aparte de la influencia de la temperatura (1400ºC) de la pared y de la calidad de estas paredes (sílice), que la pared y de la calidad de estas paredes (sílice), que influyen en la velocidad de calentamiento, y por tanto influyen en la velocidad de calentamiento, y por tanto en el tiempo necesario a la coquización, es el ancho de en el tiempo necesario a la coquización, es el ancho de cámara de coquización.cámara de coquización.

► La velocidad de coquización esta en función de la La velocidad de coquización esta en función de la temperatura, que va de 1.88- 3.20 Cm/Hr de temperatura, que va de 1.88- 3.20 Cm/Hr de coquización.coquización.

Producción = capacid c/ horno x Nº días de trbjo x 24H x Nº Producción = capacid c/ horno x Nº días de trbjo x 24H x Nº

cmrs.cmrs.de coque anual tiempo (horas)de coque anual tiempo (horas)

PLANTA DE COQUE

ALTOHORNO

C

D

E

F G B

A

RENDIMIENTO DEL PROCESO DE RENDIMIENTO DEL PROCESO DE CAMARAS HORIZONTALESCAMARAS HORIZONTALES

FLUJOFLUJO DESCRIPCIÓNDESCRIPCIÓN CARBONCARBON COQUECOQUE

AA Mezcla seca de Mezcla seca de carbonescarbones

100100 00

B+CB+C Coque bruto seco totalCoque bruto seco total 78.378.3 100100

CC Coque metalúrgico Coque metalúrgico seco totalseco total

72.772.7 92.892.8

C-DC-D Coque neto empleado Coque neto empleado en el alto hornoen el alto horno

67.367.3 8686

EE Total finos de coqueTotal finos de coque 1111 1414

BB Finos de la planta de Finos de la planta de coquecoque

5.65.6 7.27.2

DD Finos del transporte Finos del transporte hacia el alto hornohacia el alto horno

55 6.86.8

FF AlquitránAlquitrán 33 2.82.8

GG Gas de coqueriaGas de coqueria 18151815 14201420

Ciclo de la recuperación de Ciclo de la recuperación de subproductossubproductos

► En las plantas siderúrgicas no es normal que En las plantas siderúrgicas no es normal que esta recuperación se lleve hasta la infinidad esta recuperación se lleve hasta la infinidad de complejos compuestos que contienen, de complejos compuestos que contienen, pero si es normal que se recuperen por lo pero si es normal que se recuperen por lo menos cuatro grandes grupos de menos cuatro grandes grupos de compuestos, como son:compuestos, como son:

-Gas depurado en mayor o menor grado, -Gas depurado en mayor o menor grado, según sus aplicacionessegún sus aplicaciones

-Sulfato amónico de las aguas amoniacales, y -Sulfato amónico de las aguas amoniacales, y vapores de amoníacovapores de amoníaco

-Alquitrán en bruto o varias de sus -Alquitrán en bruto o varias de sus fracciones si se monta también una fracciones si se monta también una destilación de alquitranesdestilación de alquitranes

-Aceites ligeros en bruto o sus fracciones -Aceites ligeros en bruto o sus fracciones más importantes. Según se disponga o más importantes. Según se disponga o no de la instalación adecuada.no de la instalación adecuada.

►En algunas plantas también se recupera En algunas plantas también se recupera especialmente la naftalina no sólo por especialmente la naftalina no sólo por su valor, sino también por evitar los su valor, sino también por evitar los perjuicios que una condensación perjuicios que una condensación incontrolada de la misma en llaves y incontrolada de la misma en llaves y tuberías puede ocasionar.tuberías puede ocasionar.

►La cantidad de subproductos que se La cantidad de subproductos que se producen varía principalmente con el producen varía principalmente con el contenido de materias volátiles de la contenido de materias volátiles de la misma y también con la temperatura misma y también con la temperatura de coquización, con la que alcancen de coquización, con la que alcancen las materias volátiles propiamente las materias volátiles propiamente dichas, o sea con el tipo de horno y el dichas, o sea con el tipo de horno y el proceso de fabricación.proceso de fabricación.

►Como valores medios de cada uno de Como valores medios de cada uno de los grandes grupos de subproductos los grandes grupos de subproductos pueden tomarse:pueden tomarse:

-Gas depurado, de 300 a 350 Nm-Gas depurado, de 300 a 350 Nm33/Tn. De /Tn. De hullahulla

-Amoníaco, de 2.5 a 3 Kg/Tn de hulla-Amoníaco, de 2.5 a 3 Kg/Tn de hulla

-Alquitrán, de 30 a 40 Kg/Tn de hulla-Alquitrán, de 30 a 40 Kg/Tn de hulla

-Aceites ligeros, de 10 a 40 Kg/Tn de hulla-Aceites ligeros, de 10 a 40 Kg/Tn de hulla

Composición del gas de Composición del gas de coqueriacoqueria

► CO(7.5%)CO(7.5%)► Hidrocarburos pesados(3.6%)Hidrocarburos pesados(3.6%)► COCO22 (2.3%) (2.3%)► HH22(53.6%)(53.6%)► Metano (29.3)Metano (29.3)► NN22(3.5%)(3.5%)► HH22S(1.5 gr/Nm3)S(1.5 gr/Nm3)► Amoniaco(0.2gr/Nm3)Amoniaco(0.2gr/Nm3)► Naftalina(15gr/Nm3)Naftalina(15gr/Nm3)

►El amoniaco, el cual por reacción con El amoniaco, el cual por reacción con el ácido sulfúrico se transforma en la el ácido sulfúrico se transforma en la misma planta en sulfato de amonio (se misma planta en sulfato de amonio (se vende como fertilizante)vende como fertilizante)

►El ácido sulfhídrico (H2S), el cual en El ácido sulfhídrico (H2S), el cual en una pequeña planta se transforma en una pequeña planta se transforma en ácido sulfúrico (H2SO4)ácido sulfúrico (H2SO4)

►La naftalina, la cual se vende a otras La naftalina, la cual se vende a otras empresas donde se somete a un empresas donde se somete a un proceso de purificación.proceso de purificación.

ejemplo:ejemplo:► Cual será la cantidad de carbón que requiere Cual será la cantidad de carbón que requiere

una coquería de 30 cámaras de carga y que una coquería de 30 cámaras de carga y que cada cámara contiene 30 Tn. de carbón y cada cámara contiene 30 Tn. de carbón y trabaja con una velocidad de coquización de 2 trabaja con una velocidad de coquización de 2 Cm/Hr y trabaja 345 días al año, el ancho de Cm/Hr y trabaja 345 días al año, el ancho de la cámara es de 80 Cm.la cámara es de 80 Cm.

E = v x t , reemplazando: 80/2 = 2 x tE = v x t , reemplazando: 80/2 = 2 x t Entonces: t = 20 Horas.Entonces: t = 20 Horas.

► Capacidad = 30 Tn x 345 días x 24 Hr x 30 Capacidad = 30 Tn x 345 días x 24 Hr x 30 cámaras cámaras

20 Hr.20 Hr.

► Capacidad = 372 600 Tn / año.Capacidad = 372 600 Tn / año.