Química INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA DUREZA …

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA DUREZA DEL COQUE EN LA COQUIFICACIÓN DEL CARBÓN BITUMINOSO DE LA CARBONERA SAN

DIEGO - CAJAMARCA

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO

Autores:

Br. CAVA VEJARANO CÉSAR OCTAVIO

Br. CHÁVEZ CORTAVITARTE TAYLOR ALEXANDER

Asesor:

Ing. ERNESTO SEGUNDO WONG LÓPEZ

TRUJILLO – PERÚ

2018

Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

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FIRMA DE COMPROMISO DE LOS MIEMBROS DEL JURADO

Dr. Wilson Reyes Lázaro

Presidente

Dr. Percy Aguilar Rojas

Secretario

Ing. Ernesto Wong López

Asesor



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DEDICATORIA

Dedico ésta tesis a mis padres Julio Cava Reyna y Julia Vejarano Gastañaduí que con sus esfuerzos siempre me apoyaron incondicionalmente en la parte moral y económica en mis estudios para lograr ser un profesional. A mis hermanos y demás familiares por compartir sus conocimientos y enseñanzas en el transcurso de mi carrera.

César Octavio Cava Vejarano

Dedico ésta tesis a mis padres María del Rosario Cortavitarte Salcedo y Alex Antonio Chávez Sarmiento, que siempre me dieron su apoyo incondicional en la parte moral y Económica, a mi hermana Jill Stephanie Chávez Cortavitarte por los consejos y enseñanzas que me brindo para culminar mi carrera.

Taylor Alexander Chávez Cortavitarte



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AGRADECIMIENTOS

Queremos expresar nuestro agradecimiento a nuestra alma mater, la Universidad

Nacional de Trujillo, por nuestra formación profesional en la carrera de Ingeniería

Química, así como también a los diferentes Docentes que nos brindaron sus

conocimientos y apoyo.

Así mismo, agradecemos al Ing. Ernesto Wong López, por habernos brindado su

tiempo en la asesoría de esta investigación y aportar a nuestro conocimiento. Su

enseñanza nos permitió puntualizar ideas, para la realización de esta tesis y cumplir

con los objetivos planteados.

Agradecemos al Señor Luis Ricardo Silva Santisteban Pedraza, Gerente General

de la Carbonera San Diego S.R.L, por habernos brindado su ayuda para la

extracción del carbón bituminoso usado para la realización de esta tesis.

A nuestros familiares y amigos que nos apoyan incondicionalmente durante la

culminación de esta tesis.



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RESUMEN

El presente trabajo de investigación tuvo como finalidad determinar la influencia de

la temperatura sobre la dureza del coque en el proceso de coquificación del carbón

bituminoso de la Carbonera San Diego, ubicada en el departamento de Cajamarca,

para determinar el mayor grado de dureza del coque con respecto a la temperatura

de coquificación. El proceso inició con la conminución del carbón para realizar el

análisis próximo para determinar porcentajes de humedad, materia volátil, cenizas

y carbono fijo, así como el análisis elemental y obtener el porcentaje de azufre, se

hicieron como pruebas adicionales el poder calorífico y análisis termogravimétrico

(TGA) del carbón. Se determinó la temperatura del carbón y coque usando

termocuplas y pirómetros. La dureza se determinó por el método de Brinell. Se

pulverizó el carbón hasta llegar a una granulometría de 150 µm (malla 100 ASTM),

luego se caracterizaron las muestras, obteniéndose un promedio de humedad de

5.79%, materia volátil de 12.92%, cenizas 34.60% y de carbono fijo 52.48 %. El

poder califico promedio fue de 5409.43 kcal/kg, el porcentaje promedio de azufre

de 0.80%. Se realizó la briquetización de las muestras y se llevaron al horno para

la Coquificación a temperaturas entre 800 y 1200°C. Luego se determinó la dureza

del coque, obteniéndose como resultado máximo 15.2 HB, obtenida a la

temperatura de 1200 °C, también se analizó el coque y se determinó sus

propiedades fisicoquímicas.

Palabras clave: Coque, Coquificación, Dureza, Carbón Bituminoso, TGA, ASTM.



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ABSTRACT

The purpose of this research work was to determine the influence of temperature

on the hardness of coke in the coking process of the bituminous coal of the Coalmine

San Diego, located in the department of Cajamarca, to determine the highest degree

of coke hardness with regarding the coking temperature. The process started with

the comminution of coal to perform the next analysis to determine percentages of

moisture, volatile matter, ash and fixed carbon, as well as elemental analysis and

obtain the percentage of sulfur, were made as additional tests the calorific value and

thermogravimetric analysis (TGA) of coal. The temperature of the coal and coke

was determined using thermocouples and pyrometers. The hardness was

determined by the Brinell method. The coal was pulverized until reaching a particle

size of 150 μm (100 mesh ASTM) was achieved, then the samples were

characterized, obtaining an average humidity of 5.79%, volatile matter of 12.92%,

ashes 34.60% and fixed carbon 52.48%. The average rated power was 5409.43

kcal / kg, the average sulfur percentage of 0.80%. The samples were briquetized

and taken to the coking oven at temperatures between 800 and 1200 °C. Then the

hardness of the coke was determined, obtaining as a maximum result 15.2 HB,

obtained at the temperature of 1200 °C, the coke was also analyzed and its

physicochemical properties were determined.

Keywords: Coke, Coquification, Hardness, Bituminous Coal, TGA, ASTM.



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ÍNDICE GENERAL Pág. DEDICATORIA ......................................................................................................... ii

AGRADECIMIENTOS ............................................................................................. iii

RESUMEN .............................................................................................................. iv

ABSTRACT ............................................................................................................. v

ÍNDICE GENERAL .................................................................................................. vi

ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................... ix

ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................. xi

CAPITULO I: INTRODUCCIÓN ............................................................................... 1

1.1 Realidad Problemática .................................................................................. 1

1.2 Antecedentes ................................................................................................ 3

1.3 Marco Teórico ............................................................................................... 4

1.3.1 Definición del Carbón .............................................................................. 4

1.3.2 Origen del Carbón ................................................................................... 5

1.3.3 Clasificación del carbón .......................................................................... 5

1.3.4 Proceso de coquificación del carbón ...................................................... 8

1.3.5 Definición de coque .............................................................................. 10

1.3.6 Mecanismo de la pirolisis del carbón .................................................... 11

1.3.6.1 Craqueo Térmico ........................................................................ 12

1.3.6.2 Mecanismo de Formación de Coque .......................................... 13

1.3.6.3 Reacciones Típicas. .................................................................... 15

1.4 Problema .................................................................................................... 16

1.5 Hipótesis ..................................................................................................... 16

1.6 Objetivos ..................................................................................................... 16

1.6.1 Objetivo General ................................................................................... 16

1.6.2 Objetivos Específicos ............................................................................ 17

1.7 Importancia del Problema ........................................................................... 17

CAPITULO II: MATERIALES Y MÉTODOS .......................................................... 18

2.1 Materiales, reactivos y equipos. .................................................................. 18

2.2 Objeto de Estudio ....................................................................................... 19

2.2.1 La muestra ............................................................................................ 19



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2.3 Métodos ...................................................................................................... 19

2.3.1 Parámetros para la evaluación del carbón bituminoso y coque ............ 19

2.3.1.1 Granulometría ............................................................................. 20

2.3.1.2 Análisis próximo .......................................................................... 20

2.3.1.2.1 Humedad del carbón y coque. .................................................... 20

2.3.1.2.2 Materia volátil del carbón y coque. .............................................. 21

2.3.1.2.3 Cenizas del carbón y coque. ....................................................... 22

2.3.1.2.4 Carbono fijo del carbón y coque. ................................................. 23

2.3.1.3 Azufre en el carbón y coque. ....................................................... 23

2.3.1.4 Análisis termogravimétrico (TGA) ............................................... 24

2.3.1.5 Poder calorífico ........................................................................... 25

2.3.1.6 Briquetización del carbón bituminoso .......................................... 26

2.3.1.7 Coquificación de briquetas. ......................................................... 27

2.3.1.8 Determinación de la dureza del coque. ....................................... 27

CAPITULO III: RESULTADOS Y DISCUSIONES ................................................. 28

3.1 CARBÓN BITUMINOSO ............................................................................. 28

3.1.1 Humedad .............................................................................................. 28

3.1.2 Materia Volátil ....................................................................................... 32

3.1.3 Cenizas ................................................................................................. 37

3.1.4 Carbono Fijo ......................................................................................... 42

3.1.5 Poder Calorífico .................................................................................... 46

3.1.6 Azufre.................................................................................................... 51

3.1.7 Análisis Termogravimétrico (TGA) ........................................................ 56

3.2 COQUE ....................................................................................................... 57

3.2.1 Dureza .................................................................................................. 57

3.2.2 Humedad .............................................................................................. 61

3.2.3 Materia Volátil ....................................................................................... 66

3.2.4 Cenizas ................................................................................................. 71

3.2.5 Carbono Fijo ......................................................................................... 75

3.2.6 Poder Calorífico .................................................................................... 80

3.2.7 Azufre.................................................................................................... 85



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CAPÍTULO IV: CONCLUSIONES ......................................................................... 90

CAPÍTULO V: RECOMENDACIONES .................................................................. 91

CAPÍTULO VI: REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................. 92

ANEXOS ............................................................................................................... 96

ANEXO 1: Equivalencias entre durezas Brinell, Rockwell, Vickers y Shore y la Resistencia a la tracción .................................................................................... 96

ANEXO 2: Cálculo para la dureza Brinell ........................................................... 97

ANEXO 3: Resultados de dureza del coque ...................................................... 98

ANEXO 4: Resultados de humedad del carbón bituminoso ............................. 101

ANEXO 5: Resultados de humedad del coque ................................................ 102

ANEXO 6: Resultados de materia volátil del carbón bituminoso ...................... 103

ANEXO 7: Resultados de materia volátil del coque ......................................... 104

ANEXO 8: Resultados de cenizas del carbón bituminoso ................................ 105

ANEXO 9: Resultados de cenizas coque ......................................................... 106

ANEXO 10: Resultados del porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso 107

ANEXO 11: Resultados del porcentaje de carbono fijo del coque ................... 108

ANEXO 12: Resultados del poder calorífico del carbón bituminoso ................ 109

ANEXO 13: Resultados del poder calorífico del coque .................................... 110

ANEXO 14: Resultados del porcentaje de azufre del carbón bituminoso ........ 111

ANEXO 15: Resultados del porcentaje de azufre del coque ............................ 112

ANEXO 16: Figuras del proceso de coquificación del carbón bituminoso ........ 113



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ÍNDICE DE TABLAS Pág.

Tabla 1: Producción de Carbón Bituminoso en el Perú – 2018. .............................. 1

Tabla 2: Clasificación de los carbones según su rango, ASTM D388. .................... 7

Tabla 3: Propiedades del coque siderúrgico y/o metalúrgico. ............................... 11

Tabla 4: Insumos y Reactivos para los análisis elementales del carbón. .............. 18

Tabla 5: Materiales y Equipo para el análisis y obtención del carbón y del coque. 18

Tabla 6: Resultado del análisis termogravimétrico del carbón. ............................. 56

Tabla 7: Promedio de resultados del carbón bituminoso de la carbonera San

Diego. .................................................................................................................... 57

Tabla 8: Resumen de porcentaje promedio del coque obtenido de la carbonera

San Diego.............................................................................................................. 89

Tabla 9: Resultados de dureza del coque de la Muestra N° 1 .............................. 98

Tabla 10: Resultados de dureza del coque de la Muestra N° 2 ............................ 98






Tabla 16: Resultados de dureza del coque de la Muestra N° 8 .......................... 100

Tabla 17: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso. ................................. 101

Tabla 18: Porcentaje de humedad del coque. ..................................................... 102

Tabla 19: Porcentaje de material volátil del carbón bituminoso en vía húmeda. . 103

Tabla 20: Porcentaje de material volátil en vía seca del carbón bituminoso. ...... 103

Tabla 21: Porcentaje de materia volátil del coque en vía húmeda. ..................... 104

Tabla 22: Porcentaje de materia volátil del coque en vía seca............................ 104

Tabla 23: Porcentaje de cenizas en vía húmeda del carbón bituminoso. ............ 105

Tabla 24: Porcentaje de cenizas en vía seca del carbón bituminoso. ................. 105

Tabla 25: Porcentaje de cenizas del coque en vía húmeda. ............................... 106

Tabla 26: Porcentaje de cenizas del coque en vía seca. .................................... 106

Tabla 27: Porcentaje de carbono fijo en vía húmeda del carbón bituminoso. ..... 107

Tabla 28: Porcentaje de carbono fijo en vía seca del carbón bituminoso. ........... 107



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Tabla 29: Porcentaje de carbono fijo del coque en vía húmeda. ......................... 108

Tabla 30: Porcentaje de carbono fijo del coque en vía seca. .............................. 108

Tabla 31: Poder calorífico (Kcal/ Kg) en vía húmeda del carbón bituminoso. ..... 109

Tabla 32: Poder calorífico (Kcal/Kg) en vía seca del carbón bituminoso. ............ 109

Tabla 33: Poder calorífico del coque en vía húmeda. ......................................... 110

Tabla 34: Poder calorífico del coque en vía seca. ............................................... 110

Tabla 35: Porcentaje de azufre en vía húmeda del carbón bituminoso. .............. 111

Tabla 36: Porcentaje de azufre en vía seca del carbón bituminoso. ................... 111

Tabla 37: Porcentaje de azufre del coque en vía húmeda. ................................. 112

Tabla 38: Porcentaje azufre del coque en vía seca. ............................................ 112



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ÍNDICE DE FIGURAS Pág.

Figura 1: Evolución de la temperatura en el centro del horno y transformación del carbón a coque (Díez, 1996, 2016). ...................................................................... 10 Figura 2: Mecanismo de formación de coque a partir de anillos aromáticos con cadenas parafínicas. ............................................................................................. 14 Figura 3: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso - Muestra 1 .................. 28 Figura 4: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso - Muestra 2 .................. 28 Figura 5: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso - Muestra 3 .................. 29 Figura 6: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso - Muestra 4 .................. 29 Figura 7: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso - Muestra 5 .................. 29 Figura 8: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso - Muestra 6 .................. 30 Figura 9: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso - Muestra 7 .................. 30 Figura 10: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso - Muestra 8 ................ 30 Figura 11: Promedio de los porcentajes de humedad de las muestras de carbón bituminoso ............................................................................................................. 31 Figura 12: Porcentaje de materia volátil del carbón bituminoso - Muestra 1 ......... 33 Figura 13: Porcentaje de materia volátil del carbón bituminoso - Muestra 2 ......... 33 Figura 14: Porcentaje de materia volátil del carbón bituminoso - Muestra 3 ......... 33 Figura 15: Porcentaje de materia volátil del carbón bituminoso - Muestra 4 ......... 34 Figura 16: Porcentaje de materia volátil del carbón bituminoso - Muestra 5 ......... 34 Figura 17: Porcentaje de materia volátil del carbón bituminoso - Muestra 6 ......... 34 Figura 18: Porcentaje de materia volátil del carbón bituminoso - Muestra 7 ......... 35 Figura 19: Porcentaje de materia volátil del carbón bituminoso - Muestra 8 ......... 35 Figura 20: Promedio de porcentajes de materia volátil de las muestras de carbón bituminoso ............................................................................................................. 35 Figura 21: Porcentaje de cenizas del carbón bituminoso - Muestra 1 ................... 37 Figura 22: Porcentaje de cenizas del carbón bituminoso - Muestra 2 ................... 38 Figura 23: Porcentaje de cenizas del carbón bituminoso - Muestra 3 ................... 38 Figura 24: Porcentaje de cenizas del carbón bituminoso - Muestra 4 ................... 38 Figura 25: Porcentaje de cenizas del carbón bituminoso - Muestra 5 ................... 39 Figura 26: Porcentaje de cenizas del carbón bituminoso - Muestra 6 ................... 39 Figura 27: Porcentaje de cenizas del carbón bituminoso - Muestra 7 ................... 39 Figura 28: Porcentaje de cenizas del carbón bituminoso - Muestra 8 ................... 40 Figura 29: Promedio de los porcentajes de cenizas en las muestras de carbón bituminoso ............................................................................................................. 40 Figura 30: Porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso - Muestra 1 ............. 42 Figura 31: Porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso - Muestra 2 ............. 42 Figura 32: Porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso - Muestra 3 ............. 43 Figura 33: Porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso - Muestra 4 ............. 43



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Figura 34: Porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso - Muestra 5 ............. 43 Figura 35: Porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso - Muestra 6 ............. 44 Figura 36: Porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso - Muestra 7 ............. 44 Figura 37: Porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso - Muestra 8 ............. 44 Figura 38: Promedio de porcentajes de carbono fijo en las muestras de carbón bituminoso ............................................................................................................. 45 Figura 39: Poder calorífico del carbón bituminoso - Muestra 1 ............................. 47 Figura 40: Poder calorífico del carbón bituminoso - Muestra 2 ............................. 47 Figura 41: Poder calorífico del carbón bituminoso - Muestra 3 ............................. 47 Figura 42: Poder calorífico del carbón bituminoso - Muestra 4 ............................. 48 Figura 43: Poder calorífico del carbón bituminoso - Muestra 5 ............................. 48 Figura 44: Poder calorífico del carbón bituminoso - Muestra 6 ............................ 48 Figura 45: Poder calorífico del carbón bituminoso - Muestra 7 ............................. 49 Figura 46: Poder calorífico del carbón bituminoso - Muestra 8 ............................. 49 Figura 47: Promedio del poder calorífico de las muestras de carbón bituminoso . 49 Figura 48: Porcentaje de azufre del carbón bituminoso - Muestra 1 ..................... 51 Figura 49: Porcentaje de azufre del carbón bituminoso - Muestra 2 ..................... 52 Figura 50: Porcentaje de azufre del carbón bituminoso - Muestra 3 ..................... 52 Figura 51: Porcentaje de azufre del carbón bituminoso - Muestra 4 ..................... 52 Figura 52: Porcentaje de azufre del carbón bituminoso - Muestra 5 ..................... 53 Figura 53: Porcentaje de azufre del carbón bituminoso - Muestra 6 ..................... 53 Figura 54: Porcentaje de azufre del carbón bituminoso - Muestra 7 ..................... 53 Figura 55: Porcentaje de azufre del carbón bituminoso - Muestra 8 ..................... 54 Figura 56: Promedio de los porcentajes de azufre en el carbón bituminoso ......... 54 Figura 57: Gráfica de la pérdida de masa del carbón bituminoso en función de la temperatura (TGA) ................................................................................................ 56 Figura 58: Dureza de Brinell vs Temperatura - Muestra 1 ..................................... 58 Figura 59: Dureza de Brinell vs Temperatura - Muestra 2 ..................................... 58 Figura 60: Dureza de Brinell vs Temperatura - Muestra 3 ..................................... 58 Figura 61: Dureza de Brinell vs Temperatura - Muestra 4 ..................................... 59 Figura 62: Dureza de Brinell vs Temperatura - Muestra 5 ..................................... 59 Figura 63: Dureza de Brinell vs Temperatura - Muestra 6 ..................................... 59 Figura 64: Dureza de Brinell vs Temperatura - Muestra 7 ..................................... 60 Figura 65: Dureza de Brinell vs Temperatura - Muestra 8 ..................................... 60 Figura 66: Dureza de Brinell vs Temperatura – Promedio .................................... 60 Figura 67: Porcentaje de humedad del coque - Muestra 1 .................................... 62 Figura 68: Porcentajes de humedad del coque - Muestra 2 .................................. 62 Figura 69: Porcentajes de humedad del coque - Muestra 3 .................................. 62 Figura 70: Porcentajes de humedad del coque - Muestra 4 .................................. 63 Figura 71: Porcentajes de humedad del coque - Muestra 5 .................................. 63 Figura 72: Porcentajes de humedad del coque - Muestra 6 .................................. 63



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Figura 73: Porcentajes de humedad del coque - Muestra 7 .................................. 64 Figura 74: Porcentajes de humedad del coque - Muestra 8 .................................. 64 Figura 75: Promedio de los porcentajes de humedad del coque ........................... 64 Figura 76: Porcentajes de materia volátil del coque - Muestra 1 ........................... 66 Figura 77: Porcentajes de materia volátil del coque - Muestra 2 ........................... 67 Figura 78: Porcentajes de materia volátil del coque - Muestra 3 ........................... 67 Figura 79: Porcentajes de materia volátil del coque - Muestra 4 ........................... 67 Figura 80: Porcentajes de materia volátil del coque - Muestra 5 ........................... 68 Figura 81: Porcentajes de materia volátil del coque - Muestra 6 ........................... 68 Figura 82: Porcentajes de materia volátil del coque - Muestra 7 ........................... 68 Figura 83: Porcentajes de materia volátil del coque - Muestra 8 ........................... 69 Figura 84: Promedio de los porcentajes de materia volátil del coque ................... 69 Figura 85: Porcentaje de cenizas del coque - Muestra 1 ...................................... 71 Figura 86: Porcentaje de cenizas del coque - Muestra 2 ...................................... 71 Figura 87: Porcentaje de cenizas del coque - Muestra 3 ...................................... 72 Figura 88: Porcentaje de cenizas del coque - Muestra 4 ...................................... 72 Figura 89: Porcentaje de cenizas del coque - Muestra 5 ...................................... 72 Figura 90: Porcentaje de cenizas del coque - Muestra 6 ...................................... 73 Figura 91: Porcentaje de cenizas del coque - Muestra 7 ...................................... 73 Figura 92: Porcentaje de cenizas del coque - Muestra 8 ...................................... 73 Figura 93: Promedio del porcentaje de cenizas del coque .................................... 74 Figura 94: Porcentaje de carbono fijo del coque - Muestra 1 ................................ 76 Figura 95: Porcentaje de carbono fijo del coque - Muestra 2 ................................ 76 Figura 96: Porcentaje de carbono fijo del coque - Muestra 3 ................................ 76 Figura 97: Porcentaje de carbono fijo del coque - Muestra 4 ................................ 77 Figura 98: Porcentaje de carbono fijo del coque - Muestra 5 ................................ 77 Figura 99: Porcentaje de carbono fijo del coque - Muestra 6 ................................ 77 Figura 100: Porcentaje de carbono fijo del coque - Muestra 7 .............................. 78 Figura 101: Porcentaje de carbono fijo del coque - Muestra 8 .............................. 78 Figura 102: Promedio de los porcentajes de carbono fijo del coque ..................... 78 Figura 103: Poder calorífico del coque - Muestra 1 ............................................... 80 Figura 104: Poder calorífico del coque - Muestra 2 ............................................... 81 Figura 105: Poder calorífico del coque - Muestra 3 ............................................... 81 Figura 106: Poder calorífico del coque - Muestra 4 ............................................... 81 Figura 107: Poder calorífico del coque - Muestra 5 ............................................... 82 Figura 108: Poder calorífico del coque - Muestra 6 ............................................... 82 Figura 109: Poder calorífico del coque - Muestra 7 ............................................... 82 Figura 110: Poder calorífico del coque - Muestra 8 ............................................... 83 Figura 111: Promedio del poder calorífico del coque ............................................ 83 Figura 112: Porcentaje de azufre del coque - Muestra 1 ....................................... 85 Figura 113: Porcentaje de azufre del coque - Muestra 2 ....................................... 85



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Figura 114: Porcentaje de azufre del coque - Muestra 3 ....................................... 86 Figura 115: Porcentaje de azufre del coque - Muestra 4 ....................................... 86 Figura 116: Porcentaje de azufre del coque - Muestra 5 ....................................... 86 Figura 117: Porcentaje de azufre del coque - Muestra 6 ....................................... 87 Figura 118: Porcentaje de azufre del coque - Muestra 7 ....................................... 87 Figura 119: Porcentaje de azufre del coque - Muestra 8 ....................................... 87 Figura 120: Promedio del porcentaje de azufre de las muestras de coque ........... 88 Figura 121: Indentador para determinar dureza .................................................... 97 Figura 122: Entrada a la Carbonera San Diego .................................................. 113 Figura 123: Punto de muestreo de carbón bituminoso ........................................ 113 Figura 124: Extrayendo carbón bituminoso ......................................................... 114 Figura 125: Molienda del carbón bituminoso ....................................................... 114 Figura 126: Pasado de Malla............................................................................... 115 Figura 127: Molino de bolas para el pulverizado del carbón ............................... 115 Figura 128: Prensa para briquetización ............................................................... 116 Figura 129: Briquetas de carbón bituminoso ....................................................... 116 Figura 130: Pesado de muestras para determinar humedad .............................. 117 Figura 131: Estufa para determinación de humedad ........................................... 117 Figura 132: Desecador con muestras de carbón bituminoso .............................. 118 Figura 133: Horno eléctrico a 800°C ................................................................... 118 Figura 134: Horno eléctrico a 950 °C .................................................................. 119 Figura 135: Muestras de carbón para determinar Materia Volátil ........................ 119 Figura 136: Muestras de cenizas del carbón bituminoso .................................... 120 Figura 137: Bomba calorimétrica de Fisher ......................................................... 120 Figura 138: Muestra después de obtenido el poder calorífico ............................. 121 Figura 139: Determinación de azufre (Norma Mexicana DGN-AA-31-1976) ....... 121 Figura 140: Sulfato de bario cristalizado (BaSO4 (S)) ......................................... 122 Figura 141: Inicio del proceso de coquificación ................................................... 122 Figura 142: Proceso de coquificación a 1000°C.................................................. 123 Figura 143: Sacado de muestra del horno .......................................................... 123 Figura 144: Horno de gas propano a 1200°C ...................................................... 124 Figura 145: Muestras de coque a 1200°C ........................................................... 124 Figura 146: Muestras de coque 950 -1000°C ...................................................... 125 Figura 147: Muestras de coque a 1100°C ........................................................... 125 Figura 148: Durómetro - Escuela de Materiales .................................................. 126 Figura 149: Medición de dureza de las muestras de coque ................................ 126 Figura 150: Marcas de huellas del indentador del durómetro ............................. 127 Figura 151: Equipo de análisis termogravimétrico (TGA) .................................... 127



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CAPITULO I

INTRODUCCIÓN

1.1 Realidad Problemática

El coque se consume mayormente en la industria del acero y el cemento, en el Perú

las empresas importan el coque para sus procesos debido a la baja producción del

mismo. Para la producción de coque se requieren carbones coquificables, es decir,

carbones que tienen la capacidad de transformarse térmicamente en coque

después de haber pasado por una fase plástica.

En el Perú, respecto a la producción de carbón en el año 2017, se alcanzó un total

de 301,319 toneladas, significando un incremento de 13.2% con respecto al año

anterior. Cabe resaltar que, según el tipo de carbón extraído, el 61.8% corresponde

a antracita, 38.1% a bituminoso (coquificables) y el 0.1% restante a grafito

(Ministerio de Energía y Minas, 2018).

Tabla 1: Producción de Carbón Bituminoso en el Perú – 2018.

Fuente: Ministerio de Energía y Minas, 2018

Estrato Titular Unidad Provincia Producto Enero Febrer

o Marzo

Acum. Enero - Marzo

Pequeño Productor

Minero

Corporación e Inversiones Virgen De Guadalupe

S.A.C.

Oyón 3 Oyón Carbón Bituminoso 826 466 608 1,901

Pequeño Productor

Minero

Mining Atalaya S.A.C.

Azabache I Oyón Carbón

Bituminoso - - 100 100

Pequeño Productor

Minero

Obras Civiles Y Mineras

S.A.C.

División Oyón 3 Oyón Carbón

Bituminoso 2,144 2,498 2,737 7,379

Pequeño Productor

Minero


S.A.C.


Bituminoso 2,078 2,503 2,692 7,272

Pequeño Productor

Minero


S.A.C.


Bituminoso 3,788 3,531 3,405 10,724



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El escaso interés por la exploración, desarrollo y explotación del carbón se puede

deber a alguno de los siguientes factores:

- La competencia del petróleo y sus derivados, a pesar de que la energía

producida por el carbón es por lo menos 25% más económica.

- Los precios del petróleo, que en décadas pasadas indujo a las industrias a

cambiar de carbón a hidrocarburos. Como consecuencia, se produjo una baja

en la demanda y el cierre de minas de carbón, lo cual restringió la producción

a pequeña escala.

- La infraestructura vial también influye, la cual se relaciona con la

geomorfología del yacimiento.

- La mayoría de las minas se encuentran en la sierra y los consumidores en la

costa.

- El desconocimiento de las variedades y usos específicos del carbón

determina que no se haya desarrollado un mercado de consumo.

(Carrascal, 2000).

El coque se obtiene a partir de carbón bituminoso o mezclas de carbones y de las

propiedades fisicoquímicas de estos carbones dependerán las propiedades finales

del coque. El uso de coque para la producción del acero se da en el alto horno,

como combustible que proporciona calor para los requerimientos endotérmicos de

las reacciones químicas y para la fusión de la escoria y del metal, produce y

regenera los gases para la reducción de los óxidos de hierro (Menéndez, 1994).

El coque es el soporte de la carga y el responsable de la permeabilidad, función que

cada vez toma más importancia ya que en la actualidad el tamaño de los altos

hornos es cada vez mayor, es por ello, el interés de estudiar sus propiedades

fisicoquímicas con la finalidad de conseguir el mayor grado de su dureza (Bertling,

1999).

En éste trabajo de investigación se estudia el proceso de coquificación del carbón

bituminoso de la Carbonera San Diego, para la producción de coque metalúrgico de

buena calidad, ya que en nuestro país no existe una producción de coque a nivel

industrial, por lo que las empresas solo importan éste producto que es el principal



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combustible y fundente en los altos hornos. Para lo cual se realiza pruebas de

dureza del coque obtenido a diferentes temperaturas y análisis próximo del carbón

y coque usando las normas A.S.T.M (American Society of Testing Materials) a nivel

de laboratorio.

1.2 Antecedentes

El proceso de coquificación mediante el cual se obtiene el coque consiste en un

calentamiento a temperaturas entre 1000 y 1200 ºC, generando una serie de

productos gaseosos, líquidos y sólidos, donde el rendimiento y la composición

dependen de las propiedades fisicoquímicas de las materias primas y de las

condiciones del proceso, especialmente de la temperatura. El coque tiene diferentes

usos dependiendo de su granulometría, resistencia mecánica y reactividad (Díez et.

al., 2002)

El coque de alto horno soporta una gran carga, debido al material que existe encima

y que aumentará a medida que va descendiendo hasta llegar a la zona de reacción.

Para soportar esta presión sin desmoronarse antes de llegar a reaccionar, debe

poseer una buena resistencia mecánica (Douglas et. al., 2007).

Para la producción de coque metalúrgico se seleccionan carbones y se caracteriza

por análisis próximo, análisis elemental, índice de hinchamiento libre (García, 2011).

Los carbones de bajo rango producen coques que tienen un mayor volumen de

poros y una mayor reactividad; cuando aumenta el rango del carbón, el volumen de

poros y la reactividad disminuyen. Otros factores que influyen en el desarrollo de la

textura del coque son la temperatura final de carbonización y el tiempo de

coquificación. Así, un aumento de estos dos factores conduce a una mejora en la

calidad del coque. Aunque la introducción del horno alto es atribuida a los alemanes,

el primer uso de coque en el horno alto se debió a Abraham Darby en 1709, en

Coalbrookdale (Inglaterra). Ésta es una fecha histórica, puesto que la aplicación con

éxito del coque en el horno alto fue responsable del desarrollo posterior de la

industria del hierro y del acero, y del comienzo de la Revolución Industrial. El



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proceso primitivo de calcinar el carbón en pilas para producir coque permaneció

como el más importante durante aproximadamente un siglo. No obstante, un horno

con forma de colmena fue desarrollado en 1759 en Newcastle (U.K.), siendo este

tipo de hornos usado todavía actualmente en algunas partes del mundo (Menéndez,

1994).

En el Perú el coque solo era producido por Centromin Perú, e importado por las

demás empresas y es usado como combustible en metalúrgica para la producción

de acero, reverberos de cobre y cemento. El coque producido a partir de carbón

bituminoso es mejor que el producido a partir de antracita debido a la baja

proporción en materias volátiles en la antracita (Mantilla et. al., 1988).

Los carbones aparentes para coquificación, son los que se caracterizan por sus

buenas propiedades aglutinantes, bajo contenido en cenizas, de 20 a 30% de

materias volátiles cuando se destilan a 900°C. Los carbones que no presentan señal

de intumescencia al calentarse y dejan un residuo incoherente, son los carbones

del tipo no-coquificables. Sólo los carbones que dan un coque resistente a las

presiones y sacudidas pueden ser considerados en la categoría de buenos

carbones coquificables (Carrascal, 2000).

1.3 Marco Teórico

1.3.1 Definición del Carbón

El carbón es un sólido oscuro, estratificado y combustible, resultado de la

acumulación y enterramiento de materia vegetal desde las primitivas eras

geológicas. Estos depósitos se convierten en carbón a través de unos cambios

biológicos iniciales y posteriores efectos mecánicos de presión y temperatura en

el seno de los sedimentos. El carbón se caracteriza por ser el combustible fósil

del que existe mayor cantidad de recursos, cifrándose en un 75% del total de las

reservas estimadas. Cabe resaltar su amplia distribución geográfica,



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conociéndose yacimientos explotables prácticamente en todos los países

(Cortés, 1999).

El carbón se ha utilizado principalmente como fuente de energía en el pasado y

ha contribuido en el desarrollo económico y tecnológico de muchos países. En la

actualidad, la comunidad científica tiene gran interés en estudiar procesos de

gasificación y licuefacción para la obtención de combustibles líquidos y

generación de energía eléctrica y su uso como material precursor de carbones

activados y en la obtención de coque, materia prima que es indispensable para

la industria metalúrgica, por lo que resulta común encontrar muchos autores e

investigaciones que buscan mejorar el aprovechamiento de los recursos

carboníferos del mundo (García, 2011).

1.3.2 Origen del Carbón

Como roca sedimentaria, el carbón varía notablemente en sus propiedades

fisicoquímicas en función de su madurez y el entorno geológico en donde se

originó. Se encuentra compuesto principalmente por carbono, hidrógeno y

oxígeno y se formó a partir de biomasa que se acumuló en depósitos de lodos y

otros sedimentos sufriendo una primera transformación debido a la acción de

bacterias aerobias y anaerobias; los movimientos de la corteza terrestre

enterraron estos depósitos a grandes profundidades para que por acción de altas

presiones y temperaturas durante largos períodos de tiempo continuara la

transformación fisicoquímica de la biomasa inicial formando las vetas de carbón,

proceso que se denomina comúnmente carbonificación o metamorfismo del

carbón (Höök & Aleklett, 2009).

1.3.3 Clasificación del carbón

El carbón es una roca de fácil combustión que contiene más del 50 por ciento de

su peso en carbono fijo, y más del 70 por ciento de su volumen de material

carbonoso, incluyendo la humedad inherente, formada por la compactación y

endurecimiento de restos de plantas diversamente alteradas.



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Los carbones más importantes pueden definirse como sigue:

CARBÓN ANTRACITA.- Carbón de más elevado rango metamórfico, en

el que el contenido de carbono fijo oscila entre 92 y 98 por ciento. Es duro

y negro; tiene un lustre semimetálico, y su fractura en forma

semiconcoidal. La antracita se inflama con dificultad, y arde con una llama

corta y azul sin humo. También se le conoce como carbón duro, carbón de

piedra, carbón Kilkenny y carbón negro.

CARBÓN SEMIANTRACITA.- es un carbón que tiene un contenido de

carbono fijo entre 86 y 92 por ciento. Su rango metamórfico lo sitúa entre

el carbón bituminoso y el carbón antracita, aun cuando sus propiedades

físicas se asemejan más a la antracita.

CARBÓN SEMIBITUMINOSO (Hulla).- es un carbón que ocupa un rango

entre el bituminoso y semiantracita. Es más duro y frágil que el carbón

bituminoso; tiene una proporción más elevada de combustible, y arde sin

humo. El carbón semibituminoso se conoce como carbón metabituminoso,

se define con un contenido del 89 al 91 por ciento de carbono fijo,

analizado en seco y libre de cenizas.

CARBÓN BITUMINOSO.- este carbón ocupa un rango entre el

subituminoso y el semibituminoso, y contiene del 15 al 20 por ciento de

materia volátil. Su color va del pardo oscuro al negro, y quema con llama

humeante. El carbón bituminoso constituye el tipo más abundante del

carbón, y procede habitualmente de la era carbonífera. El sinónimo que

más se aplica es el de carbón graso.

CARBÓN SUBITUMINOSO.- carbón negro, intermedio en su rango entre

el lignito y el carbón bituminoso, y que recibe en algunas clasificaciones el



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título de lignito negro. Se distingue del lignito por un contenido más

elevado de carbono y una proporción menor de humedad.

CARBÓN LIGNITO.- carbón parduzco-negro, con un valor térmico menor

a 3500 cal/g, en estado de humedad y libre de sustancias minerales. Como

sinónimos se emplean las expresiones de lignito pardo y carbón pardo

(Torres y Plaza, 2009).

Según la norma ASTM D388, se da una clasificación de acuerdo con el rango de

los carbones dividiéndolos en clases como las antracitas, bituminosos, sub-

bituminosos y lignitos. En la tabla 2 se presenta esta clasificación de acuerdo con

su contenido de carbono fijo, materia volátil, poder calorífico y algunas

características aglomerantes que pueden presentar los carbones. (ASTM D388,

2008).

Tabla 2: Clasificación de los carbones según su rango, ASTM D388.

Clase

Grupo

% CF*

% MV*

Poder calorífico

(cal/g)

Característica

aglomerante

Antracíticos

Metaantracita

Antracita

Semiantracita

Bajo volátil

Medio volátil

≥ 98

≥ 92 < 98

≥ 86 < 92

≥ 78 < 86

≥ 69 < 78

≤ 2

> 2 ≤ 8

> 8 ≤ 14

> 14 ≤ 22

> 22 ≤ 31

No aglomerante

Comúnmente

aglomerante

Bituminosos

Alto volátil A

B

C

< 69

> 31

≥ 7778

≥ 7222 < 7778

≥ 6389 < 7222

Aglomerante

Sub-

bituminosos

Lignitos

A

B

C

A

B

≥ 5833 < 6389

≥ 5278 < 5833

≥ 4611 < 5278

≥ 3500 < 4611

< 3500

No aglomerante

No aglomerante

*Base seca libre de material mineral; CF: Carbono fijo; MV: Materia volátil



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1.3.4 Proceso de coquificación del carbón

La coquización es el proceso de carbonización a nivel industrial para obtener

coque como producto principal. La coquización del carbón se lleva a cabo en una

batería de hornos de coque o batería de coque (Guerrero, 2017).

Se conoce con el nombre de coquificación el proceso de destilación destructiva

de sustancias orgánicas en ausencia de aire, para dar un producto sólido rico en

carbono, además de productos líquidos y gaseosos. La carbonización de madera,

azúcar y materia vegetal produce carbón vegetal, mientras que cierto tipo de

carbones producen coque. El coque es utilizado como combustible y reductor en

distintas industrias, pero su principal empleo es en el alto horno

(aproximadamente el 90%). (Menéndez, 1994).

Cuando un carbón coquificable se somete a tratamiento térmico en ausencia de

oxígeno, pasa por las siguientes etapas (Fig. 1). (Guerrero, 2017).

• Etapa inicial: durante el calentamiento entre 120 a 150 °C y extendiéndose

hasta 200 °C, el carbón pierde la humedad libre o externa (etapa de secado) y

aquella que se encuentra adsorbida en el interior de los poros, junto con

pequeñas cantidades de gases ocluidos en la estructura porosa, como metano,

nitrógeno y monóxido de carbono.

• Etapa pre‐plástica: aproximadamente a partir de 200 °C continua la pérdida de

sustancias atrapadas en la red tridimensional del carbón y comienzan las

reacciones de ruptura de enlaces cruzados con el desprendimiento de

hidrocarburos parafínicos y aromáticos de alto contenido en carbono, aceites

ligeros y pesados y una pequeña cantidad de SH2. Comienza la formación de

poros.

• Etapa plástica: alrededor de los 350 °C el carbón comienza a reblandecer y se

funde; pasando por un estado plástico transitorio en el que los componentes

reactivos funden e interaccionan para dar lugar a una masa fluida. A una

temperatura alrededor de 450 °C, la fluidez del carbón pasa por un máximo,



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permitiendo la movilidad de las moléculas y facilitando las reacciones

intermoleculares de condensación aromática y el ordenamiento molecular. De

esta interacción surge una fase intermedia anisótropa denominada mesofase

(Brooks and Taylor, 1965; Taylor, 1961, citado en Guerrero, 2017). A partir de

este momento la fluidez disminuye progresivamente y comienza a formarse un

producto sólido intermedio denominado semicoque, quedando completamente

formado entre 500 a 550 °C. Esta etapa es clave en la formación del coque de

alta temperatura, ya que condiciona la formación de la estructura cristalina y la

porosidad del coque. En esta etapa, también se da el desprendimiento de

compuestos aromáticos que constituirán el alquitrán, junto con gases

combustibles ricos en hidrocarburos, y pequeñas cantidades de CO2.

• Etapa post‐plástica: por encima de la temperatura de resolidificación de la

masa fluida. Esta etapa post‐plástica o post‐fluida está dominada por reacciones

de condensación aromática, que se refleja en un aumento de la cantidad de

hidrógeno generado, por el acomodo de las unidades pregrafíticas del semicoque

y por una contracción del coque formado.

• Etapa de consolidación: a partir de los 750 a 800 °C hasta 1000 a 1100 °C

continua la compactación del material carbonoso mediante un proceso de

reordenamiento de las láminas de átomos de carbono, donde las estructuras

aromáticas se alinean tendiendo a una estructura grafítica, obteniendo un sólido

anisótropo, poroso y heterogéneo denominado coque.



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Figura 1: Evolución de la temperatura en el centro del horno y transformación del carbón a coque (Díez, 1996, 2016).

1.3.5 Definición de coque

El coque se define como el producto sólido de la carbonización a alta temperatura

de un carbón o mezcla de carbones, con o sin la adición de otros materiales

correctores, su naturaleza dependerá de las materias primas de que se parta, de

las características de los aparatos en que se realice industrialmente la

carbonización, y del modo operatorio seguido (Pintado y García, 1952).

Éste producto es poroso, duro y de color negro a gris plateado, está compuesto

principalmente por carbono entre 90 a 95% y en menor proporción de elementos

como hidrógeno, nitrógeno, azufre y oxígeno. El coque ha potenciado el

desarrollo de la industria siderúrgica y metalúrgica a nivel mundial (García, 2011).

Los parámetros de calidad establecidos por la industria siderúrgica para el coque

varían de acuerdo con la calidad y tipo de acero que se pretenda obtener y se



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refieren a su composición química y propiedades fisicoquímicas como se muestra

en la tabla 3. (Castellanos, 1999).

Dichos parámetros pueden variar de un territorio a otro o de una planta de

coquificación a otra y dependen de las exigencias del mercado y de los carbones

disponibles.

Tabla 3: Propiedades del coque siderúrgico y/o metalúrgico.

Propiedad

(Física/ Química)

Composición en el coque

Materia Volátil 1 a 2%

Cenizas < 10%

Azufre < 1%

Carbono fijo > 90%

Índice de reactividad < 30%

Índice de resistencia > 60%

Fuente: Castellanos, 1999

1.3.6 Mecanismo de la pirolisis del carbón

El mecanismo de la pirólisis del carbón ha sido estudiado por numerosos

investigadores, las reacciones de pirólisis como ya se mencionó son complejas,

simultáneas y competitivas. En términos generales involucran rompimiento de

enlaces, vaporización y condensación o entrecruzamiento de estructuras

acompañado de un cambio en la densidad de grupos alifáticos y un aumento de

la aromaticidad en el residuo carbonoso (Lewis, 1982).

Se puede decir, que la coquificación es esencialmente una reacción de tres

etapas, que consisten en craqueo térmico, polimerización y condensación. Las

reacciones de craqueo son endotérmicas, por lo cual requieren altas

temperaturas para poder llevarse a cabo, generalmente por encima de 400°C y

son favorecidas a bajas presiones (10 a 70 psi) y cortos tiempos de residencia,



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mientras que las reacciones de polimerización y condensación requieren un

tiempo de residencia mayor (Linares, 2003).

1.3.6.1 Craqueo Térmico

Las reacciones que tienen lugar en un reactor de coquificación, pueden

explicarse por el mecanismo de reacción en cadena de radicales libres. Un

radical libre es un átomo o grupo de átomos que poseen un electrón libre (no

apareado). Los radicales libres de hidrocarburo se forman por ruptura de un

enlace carbono-carbono o de un enlace carbono-hidrógeno, como se muestra

en la siguiente ecuación:

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3 𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 • + 𝐶𝐻3 •

Los radicales libres son altamente reactivos y participan en una serie de

reacciones que determinan en gran medida, la distribución de productos en el

craqueo térmico. Una característica significativa y propia de los radicales libres

de hidrocarburos, es su incapacidad de isomerizarse mediante la migración de

un grupo alquil. En consecuencia, el craqueo térmico no produce ninguna

ramificación que no esté ya presente en la alimentación. (Linares, 2003).

Un radical libre secundario, puede producir una olefina y un radical libre

primario, tal como sigue:

𝑅 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻 • − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3

𝑅 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 • + 𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3

𝑅 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 • 𝑅 − 𝐶𝐻2 • + 𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻2

El radical libre primario se degradará a su vez en etileno y otro radical libre

primario. Este tipo de ruptura de enlaces explica la gran cantidad de etileno y

olefinas producidas por el craqueo térmico de hidrocarburos parafínicos.

(Linares, 2003).



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Los radicales libres primarios que son lo suficientemente largos, pueden

enrollarse y extraer un átomo de hidrógeno para formar radicales libres

internos que son mucho más estables que los primarios, tales como:

𝐶𝐻2

• 𝐶𝐻2

𝑅 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 𝐶𝐻2 𝑅 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻 • 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻2

Una reacción probable es también la recombinación de dos radicales libres

para producir un hidrocarburo saturado, deteniendo la reacción en cadena:

𝑅 − 𝐶𝐻2 • +𝑅 − 𝐶𝐻2 • 𝑅 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝑅

Esta reacción no es muy importante, puesto que con las condiciones de

craqueo térmico hay mucho más hidrocarburos saturados que radicales libres.

Por lo tanto, la reacción con un hidrocarburo es mucho más probable que con

otro radical libre (Linares, 2003).

1.3.6.2 Mecanismo de Formación de Coque

Se presume que las moléculas de alto peso molecular (asfaltenos), contenidas

en el hidrocarburo son las responsables de los altos rendimientos de coque.

Aunque se conoce que los asfáltenos producen alto rendimiento de coque

poco se sabe actualmente de la química involucrada en la formación del

mismo. En un esquema sugerido, muy general (Fig. 2), de la química de los

asfaltenos que reaccionan para formar coque, involucra la ruptura de enlaces,

por craqueo térmico, para formar radicales libres que reaccionan entre si

formando compuestos de alto peso molecular, los cuales condensan para

formar coque.



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Figura 2: Mecanismo de formación de coque a partir de anillos aromáticos con cadenas parafínicas.

Se ha asumido que el coque se produce por la condensación de productos de

alto peso molecular, los cuales serían las especies aromáticas. La principal

reacción, en la coquificación de hidrocarburo pesado, involucra el craqueo

térmico de sistemas alquil-aromáticos para producir especies volátiles

(parafinas y olefinas) y no volátiles (aromáticos). También se piensa que las

especies nitrogenadas contribuyen a la ruptura de enlaces, debido a los

electrones desapareados que poseen; es decir, la presencia de nitrógeno en

los anillos activa el craqueo térmico de enlaces C-C y C-H. Sucesivamente,

ocurre una serie de reacciones secundarias, tales como aromatización de

especies nafténicas y condensación de los sistemas de anillos aromáticos, y

se produce la coquificación. Las especies aromáticas volátiles son eliminadas

durante la descomposición térmica, y puede suponerse que algunos de los

carbonos alifáticos juegan un papel importante en la formación de coque. Esto

se basa en que los aromáticos que poseen pocos carbonos de condensación

pueden craquear y formar compuestos volátiles, mientras que en los sistemas

alquil-aromáticos con alto contenido de carbonos de condensación se puede

producir el craqueo térmico en las ramificaciones y rearreglarse los carbonos

alifáticos para formar compuestos cíclicos y condensar junto con los

poliaromáticos, para formar finalmente coque.

También se considera muy probable que las fracciones de asfaltenos, que

contienen nitrógeno y otros heteroátomos, son los principales precursores de

coque. Estos están constituidos por sistemas poliarómaticos que contienen



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nitrógeno, azufre y oxigeno que durante el craqueo térmico, se separan de la

malla aromática y son completamente insolubles en el medio hidrocarburo,

precipitando finalmente para formar coque (Speight, 1991).

1.3.6.3 Reacciones Típicas.

Para poder predecir los productos que se obtienen a partir del craqueo térmico

de diversas alimentaciones, pueden hacerse ciertas generalizaciones. En

general, la escala de sensibilidad al craqueo térmico es:

Tipos de Componentes: Parafinas Olefinas de cadena recta Naftenos (ciclo-parafinas)

Ciclo-olefinas Decrece la Sensibilidad

Aromáticos

La sensibilidad aumenta con el peso molecular y el rango de ebullición.

Algunas reacciones de craqueo térmico típicas, son:

• Hidrocarburos saturados: la reacción esquemática general es:

Parafinas Parafinas con punto + Olefinas +Gas

de ebullición más bajo

Por ejemplo. El craqueo del pentano típicamente podría dar una mezcla de

propileno, etileno, propano e hidrógeno:

• Hidrocarburos no saturados: las reacciones esquemáticas generales, son:

No saturados Radicales libres + Olefinas con punto de + Gas

no saturados de ebullición más bajo

Radicales libres Condensación Aromáticos + Olefinas con punto de +Gas no saturados de ebullición más bajo

• Hidrocarburos aromáticos: Los aromáticos pueden seguir tanto una reacción

de craqueo término como una de condensación. Las reacciones esquemáticas

generales, son:



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Aromáticos Δ Aromáticos con punto de + Olefinas + Gas de ebullición más bajo

Aromáticos Δ Radicales libres + Olefinas + Gas aromáticos Radicales libres Condensación Aromáticos con punto de + Coque aromáticos de ebullición más bajo

• Asfáltenos: Esta fracción también puede seguir tanto una reacción de

craqueo como una de condensación:

Asfáltenos Δ Coque + Aromáticos + Olefinas + Gas

Asfáltenos Asfáltenos Coque Coque Condensados Asfáltico Carbónico (Linares, 2003).

1.4 Problema

¿Cómo influye la temperatura sobre la dureza del coque en la coquificación del

carbón bituminoso de la Carbonera San Diego?

1.5 Hipótesis

La temperatura en el proceso de coquificación del carbón bituminoso influye

directamente proporcional a la dureza del coque.

1.6 Objetivos

1.6.1 Objetivo General

Determinar la influencia de la temperatura sobre la dureza del coque en el

proceso de coquificación del carbón bituminoso.



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1.6.2 Objetivos Específicos

Determinar la concentración de azufre en la muestra carbón bituminoso

y el coque.

Determinación de cenizas en la muestra carbón bituminoso y en el coque.

Determinar la humedad en la muestra carbón bituminoso y en el coque.

Determinar el porcentaje de carbono fijo en la muestra carbón bituminoso

y en el coque.

Determinar el poder calorífico del carbón bituminoso y coque.

Determinar la dureza del coque con el durómetro INDENT (Escuela de

Ingeniería de Materiales) en influencia del tratamiento térmico.

1.7 Importancia del Problema

La importancia de conocer el proceso de producción de coque a partir de carbón

bituminoso a diferentes temperaturas, nos va a permitir saber cuál es la máxima

dureza alcanzada del coque a cierto grado de temperatura, para con ello obtener un

producto de mejor calidad, y optimizar los procesos a nivel industrial con las

temperaturas halladas. La calidad del coque está en función del uso específico a

que esté destinado, el coque del alto horno va a tener que soportar una gran presión,

debido al material que existe encima de él, y que aumentará a medida que va

descendiendo en el alto horno hasta llegar a la zona de reacción. Para soportar esa

carga sin desmoronarse antes de llegar a reaccionar, tiene que poseer una buena

dureza.



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CAPITULO II MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 Materiales, reactivos y equipos.

Tabla 4: Insumos y Reactivos para los análisis elementales del carbón.

INSUMOS Y REACTIVOS DISPONIBLES CANTIDAD Carbón Bituminoso 96 kg Cloruro de Bario (BaCl2) 500 g Ácido Clorhídrico (grado reactivo) 1.0 L Solución de Bromo 500 mL Carbonato de Sodio (Na2CO3) 500 mL Oxido de magnesio (MgO) 500 g Naranja de Metilo 30 mL Agua Destilada 10 L

Tabla 5: Materiales y Equipo para el análisis y obtención del carbón bituminoso y del coque.

Materiales Disponibles Cantidad Mandil de Laboratorio 2 Unid Alambre de Nicrom # 42 8 m Bandeja grande 2 Unid Horno Eléctrico (Temp. Máx. 900 °C) Unid Horno Eléctrico (Temp. Máx. 1100 °C) Unid Horno de Gas Propano (Temp. Max. 1400 °C) Unid Pirómetro Unid Crisoles de 20 mL 40 Unid Papel filtro # 42 cualitativo 1 Caja Embudo Simple 3 Unid Soporte Universal 1 Unid



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Bureta de 50 mL 1 Unid Matraz Erlenmeyer 250 mL 2 Unid Baso de Precipitación 250 mL 2 Unid Pizeta 1 Unid Guantes de látex 2 Pares. Lentes de Seguridad 2 Unid Respirador 2 Unid Molino de Mano de 1Kg 1 Unid Malla de Granulometría de 150 µm 1 Unid Bomba Calorimétrica Unid Estufa Unid Desecador 2 Unid Balanza Electrónica (Tolerancia +- 0.1 mg) Unid Prensa de 20 Ton Unid Equipo Durómetro de Rockwell Unid

2.2 Objeto de Estudio

2.2.1 La muestra

Se usó el Carbón Bituminoso extraído de ocho puntos diferentes de la carbonera

San Diego S.R.L., ubicada en el caserío Nuevo Triunfo, Centro Poblado de

Chanta Alta, Distrito la Encañada, Provincia de Cajamarca.

2.3 Métodos

2.3.1 Parámetros para la evaluación del carbón bituminoso y coque

Para la evaluación del carbón bituminoso y del coque obtenido, se realiza

mediante la determinación de algunas de las propiedades más relevantes que

permiten obtener información acerca del comportamiento fisicoquímico y su



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posible uso en la industria. Se utilizan procedimientos de análisis basados en las

normas A.S.T.M., para así lograr mayor exactitud en los resultados.

2.3.1.1 Granulometría

Las 8 muestras de carbón bituminoso pasaron por un proceso de conminución,

que consiste en chancado del carbón y luego su pulverización hasta lograr una

granulometría se 150 µm (malla 100). Para su fácil uso en los análisis

siguientes y en la briquetización del carbón.

2.3.1.2 Análisis próximo

El análisis próximo se realizó según los parámetros de la norma ASTM D 5142,

que evalúa la distribución de los productos obtenidos por calentamiento del

material a condiciones estándar. Se determinó los contenidos de humedad,

materia volátil, cenizas y carbono fijo por diferencia del carbón bituminoso y

del coque.

2.3.1.2.1 Humedad del carbón y coque.

Se determina estableciendo la pérdida en peso de la muestra cuando se

calienta bajo condiciones rígidamente controladas de temperatura, tiempo,

atmósfera, peso de la muestra y especificaciones de los equipos. Sirve para

el cálculo de resultados analíticos en base seca, en evaluación y control de

procesos industriales y en el manejo y pulverizado del carbón (Saldarriaga,

1988).

Para hallar el porcentaje de humedad del carbón y coque, la muestra con

un peso inicial se somete a un tratamiento térmico entre 104 a 110 °C hasta

conseguir un peso constante que será el peso final (ASTM D-3173).



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Cálculos:

Se calcula el porcentaje de humedad “H”, de la muestras de carbón

bituminoso y de coque.

𝐻 = (𝑊 − 𝐵

𝑊) 𝑥100

Donde:

H: porcentaje de humedad de la muestra.

W: peso de la muestra utilizada, en g.

B: peso de la muestra después del secado, en g.

2.3.1.2.2 Materia volátil del carbón y coque.

Se determina estableciendo la pérdida en peso al calentar el carbón o

coque, bajo condiciones rígidamente controladas. La pérdida en peso que

se obtiene corregida para la humedad, representa el contenido de materia

volátil. Sirve para establecer el rango de los carbones, estimar el

rendimiento en coque y subproductos en procesos de carbonización y

selección de carbones para obtener un buen coque (Saldarriaga, 1988).

El porcentaje de materia volátil se halla mediante un tratamiento térmico de

1g de la muestra de carbón o coque a 950 °C por un tiempo de 7 minutos,

el horno debe estar en atmósfera inerte (ausencia de N2), luego se enfría

en un desecador y se pesa (ASTM D-3175).

Cálculos:

Se calculó el porcentaje de material volátil “V”, de las muestras de carbón

bituminoso y de coque.

𝑉 = ((𝑊 − 𝐺

𝑊) 𝑥100) − 𝐻

Donde:

V: porcentaje de volátiles

W: peso de la muestra utilizada, en g

G: peso final de la muestra después de desprendimiento de volátiles, en g



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H: porcentaje de humedad de la muestra

2.3.1.2.3 Cenizas del carbón y coque.

Se determinan pesando el residuo remanente después de quemado el

carbón o coque bajo condiciones rigurosamente controladas de peso de

muestra, temperatura, tiempo, atmósfera y especificaciones de los equipos.

Es fundamental en la selección adecuada de los equipos de trituración,

pulverización y combustión, en procesos de lavado y limpieza, en carbones

coquificables indica la cantidad de impurezas en el coque (Saldarriaga,

1988).

Para hallar el porcentaje de cenizas se pesa aproximadamente 1 g de

carbón o coque y se lleva al horno que caliente desde temperatura ambiente

hasta una temperatura entre 450 a 500 °C y mantener a esa temperatura

por 1 hora, luego elevar la temperatura hasta un rango entre 700 a 750°C

por 2 horas hasta que las muestras de carbón o coque alcancen un peso

constante (ASTM D-3174).

Cálculos:

Se calcula el porcentaje de cenizas “C”, de las muestras de carbón

bituminoso y de coque con la siguiente fórmula:

𝐶 = (𝑊 − 𝑆

𝑊) 𝑥100

Donde:

C: porcentaje de cenizas

W: peso de la muestra utilizada, en g

G: peso de la muestra después quemar las muestras, en g



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2.3.1.2.4 Carbono fijo del carbón y coque.

El carbono fijo es el material restante después de la determinación de la

humedad, materia volátil y cenizas. Es de hecho, la medida de la materia

combustible sólida en el carbón después de la evolución de la materia volátil

y representa el rendimiento aproximado de coque que se puede obtener en

el proceso de coquificación (Speight, 1994).

Cálculos:

𝐶𝐹 = 100 − (𝐻 + 𝑉 + 𝐶)

Donde:

CF: porcentaje de carbono fijo

H: Porcentaje de humedad del carbón o coque

V: Porcentaje de materia volátil del carbón o coque

C: Porcentaje de cenizas del carbón o coque

2.3.1.3 Azufre en el carbón y coque.

El azufre es una variable muy importante en la utilización del carbón y coque

por lo que muchos investigadores estudian técnicas y procesos que

contribuyan a disminuir su contenido. Además, los óxidos de azufre

contribuyen a la corrosión de los altos hornos y sus emisiones deben

controlarse para cumplir con las diferentes normatividades ambientales

existentes (Díez, 2002).

Para esta determinación, la muestra es la solución procedente del lavado de

la bomba calorimétrica, se agregan 10 mL de ácido clorhídrico (la

concentración no debe exceder de 0.1N. Se calienta dicha solución hasta

ebullición y se añade con pipeta, la solución de cloruro de bario, gota a gota

agitando suavemente durante la adición. Se añade un exceso de 20% sobre

el contenido de azufre estimado. Digerir calentado a ebullición en el baño de

agua durante una hora. Se retira el vaso del baño al cabo de ese tiempo y se



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deja enfriar. 1 mL de solución de cloruro de bario al 10% equivalente a 0.014

g de azufre. El líquido sobrenadante se filtra mediante papel filtro Whatman

No. 40 o similar, el precipitado se lava con agua caliente hasta que 10 mL de

líquido de lavado no dé precipitado con 0.5 ml de solución de nitrato de plata

al 1%. El crisol con precipitado se seca en la estufa a 60 a 80°C y se calcina

en mufla a 700 a 800°C. Se deja enfriar en el desecador y se pesa. La

diferencia en peso con respecto al crisol vacío, corresponde al sulfato de bario.

Cálculos:

El porcentaje de azufre, se calcula con la siguiente fórmula:

𝐒 =𝐆𝟏 ∗ 𝟎. 𝟏𝟑𝟕𝟒

𝐆 ∗ 𝟏𝟎𝟎

En donde:

S = Contenido de azufre, en %.

G1 = Masa del sulfato de bario, en g.

G = Masa de la muestra inicial empleada en la prueba del poder Calorífico, en

g.

0.1374 = Factor gravimétrico (Fg) del sulfato de bario a azufre.

𝐹𝑔 =32.064

223.404= 0.1374

32.064 = Peso atómico del azufre.

223.404 = Peso molecular del sulfato de bario.

(Norma Mexicana DGN-AA-31-1976, 1992).

2.3.1.4 Análisis termogravimétrico (TGA)

El análisis termogravimétrico es una técnica instrumental en la cual se

determinan parámetros físicos y químicos asociados con la variación de masa

de un compuesto en función de la temperatura bajo condiciones controladas

de velocidad de calentamiento, temperatura inicial, temperatura final,

atmósfera, entre otras (Skoog, 2002).



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La representación de la masa o del porcentaje de masa en función del tiempo

o de la temperatura se denomina termograma o curva de descomposición

térmica proporcionando información sobre los mecanismos de

descomposición que son característicos para cada material (García, 2011).

El análisis termogravimétrico es una de las técnicas más ampliamente

utilizadas en el estudio de carbones y mezclas de carbones y aditivos para

conocer la relación que tiene la pérdida de masa en función del tiempo y la

temperatura (Hillier et. al., 2010).

Permite obtener parámetros relacionados con la reactividad y las propiedades

termoplásticas (Guerrero et. al., 2010).

Entre otros parámetros se obtienen el rendimiento de los carbonizados,

máxima velocidad y temperatura de evolución materia volátil en condiciones

simuladas para la obtención de coque metalúrgico (García, 2011).

2.3.1.5 Poder calorífico

El poder calorífico es determinado por la quema de una muestra pesada, en

una bomba de oxígeno en un sistema adiabático calibrada bajo condiciones

controladas. El calorímetro se calibra quemando ácido benzoico. El valor

calorífico, es calculado a partir de las observaciones de temperatura hechas

antes, durante y después del ensayo, haciendo las correcciones debidas a la

generación de calor de otras fuentes, de los termómetros y termoquímicas. El

poder calorífico del carbón o coque es importante en procesos térmicos para

la evaluación de rendimientos, en cálculos para determinar con el azufre el

cumplimiento de los requerimientos para combustibles industriales y utilizados

en investigación y clasificación de carbones (Saldarriaga, 1988).

Procedimiento:

La muestra se pulveriza que pase la malla No. 60 (0,250mm) y se mezcla. Se

pesa aproximadamente 1g de muestra. Se añade a la bomba 1 cm3 de agua



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destilada antes de armarla, se conecta en las terminales los extremos del

alambre de ignición <10 cm), con suficiente curvatura de modo que permita un

buen contacto con la muestra. Para el coque es necesario usar 30 atm de

presión en la bomba. Se llena el vaso del calorímetro con una cantidad medida

de agua (2 litros).

Se coloca los agitadores, el termómetro con su lente, y la tapa en la posición

correcta; luego se pone en marcha el agitador, comienza la operación del

equipo y se anota la temperatura inicial. Luego, cuando ya no hay variación de

la temperatura, se anota la temperatura final del proceso de combustión del

carbón o coque.

Por último, se hacen los cálculos correspondientes con los incrementos de

temperatura hallados con la siguiente fórmula:

T = tf - ti Donde:

t = Incremento de temperatura.

ti = Temperatura inicial, cuando la muestra fue quemada.

tf = Temperatura final.

(ASTM D-5865).

2.3.1.6 Briquetización del carbón bituminoso

Se realizó la briquetización de las muestras de carbón bituminoso que están

con una granulometría de 150 µm (malla 100), con una prensa de 20 TM y

moldes de hierro dulce. Durante el proceso de briquetización se observaron

fenómenos que dependen de las condiciones del proceso. A humedades bajas

(menor a 3%), existe un desgaste excesivo por fricción que genera

rompimiento en las briquetas al desmoldar. Por el contrario, al trabajar con

altas humedades (mayor a 4%) se tienen las presiones de desmolde más

bajas. La baja fricción al desmoldar que se da cuando hay aglomerante

presente o alta humedad, mejora el aspecto de las briquetas (color, brillo,



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forma), a la vez que alarga la vida del molde. La cantidad de ultrafinos

producidos por rompimiento de las briquetas por compresión o impactos es

menor que el 25% en la mayoría de los casos, lo que indica un mejor manejo

del carbón dentro del proceso de coquificación.

2.3.1.7 Coquificación de briquetas.

Se realizó la coquificación en hornos de rangos de 0 a 900°C, 0 a 1100°C y de

0 a 1400°C, de las diferentes muestras de carbones y variando los rango de

temperatura cada 50 °C, desde 850°C hasta 1200°C.

2.3.1.8 Determinación de la dureza del coque.

El ensayo de dureza es, juntamente con el de tracción, uno de los más

empleados en la selección y control de calidad de los metales. Intrínsecamente

la dureza es una condición de la superficie del material y no representa

ninguna propiedad fundamental de la materia. Se evalúa convencionalmente

por dos procedimientos. Los métodos existentes para la medición de la dureza

se distinguen básicamente por la forma de la herramienta empleada

(penetrador), por las condiciones de aplicación de la carga y por la propia

forma de calcular (definir) la dureza. La elección del método para determinar

la dureza depende de factores tales como tipo, dimensiones de la muestra y

espesor de la misma (Santos et. al., 2001).

La dureza Brinell es un método de ensayo por indentación por el cual, con el

uso de una máquina calibrada, se fuerza un indentador (de acero o carburo de

tungsteno), bajo condiciones específicas contra la superficie del material a ser

ensayado, produciéndose una huella correspondiente a la porción de la esfera

que penetra y se mide bajo condiciones específicas de carga (ASTM E10,

2008).

Existen equivalencias entre los métodos de dureza y tracción de los materiales

(Anexo 1).



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CAPITULO III

RESULTADOS Y DISCUSIONES

3.1 CARBÓN BITUMINOSO

A continuación se presentan los resultados obtenidos de los análisis realizados

en las muestras de carbón bituminoso de la carbonera San Diego.

3.1.1 Humedad

En las figuras del 3 al 11, se muestran los porcentajes de humedad de las

diferentes pruebas realizadas a las muestras de carbón bituminoso, se

realizaron 10 pruebas por cada muestra.

Figura 3: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso - Muestra 1


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2.00

4.00

6.00

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10% D

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Muestra N°1 - HUMEDAD

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Figura 11: Promedio de los porcentajes de humedad de las muestras de carbón bituminoso

Discusión:

En la figura 3, se obtuvieron resultados de humedad de la muestra N°1, en

donde el porcentaje mínimo obtenido de humedad es de la prueba 7 (5.04%),

y el máximo porcentaje de humedad es de la prueba 1 (6.46%), la diferencia

de éstos porcentajes es debido al tiempo que se dejó enfriar la muestra antes

del pesado final. El promedio de porcentajes de humedad de la muestra N°1

es de 5.55%. En la figura 4, se muestran los resultados de los porcentajes de

humedad de la muestra N°2, hallándose el porcentaje mínimo de humedad en

la prueba 3 (5.30%), mientras que el resultado máximo obtenido fue de la

prueba 9 (6.42%) y un promedio general de porcentaje de humedad de la

muestra N°2 igual a 5.91% que es mayor al promedio de la muestra N°1. En

la figura 5, se muestra la gráfica de resultados de humedad de la muestra N°3,

da como resultado mínimo la prueba 1 (4.98%) y como resultado máximo la

prueba 6 (6.40%), la diferencia entre estos resultados se debe a que el tiempo

en que se dejó enfriar la prueba 6 fue mayor al de la prueba 1, eso originó que

la prueba 6 absorba un poco de humedad del medio ambiente y varíe en el

resultado final. El promedio de porcentajes de humedad de la muestra N°3 es

5.81%. En la figura 6, se muestra los resultados del porcentaje de humedad

de la muestra N°4, éstos resultados se encuentran entre los valores de 5.09%

y 6,26%, en promedio, la muestra N°4 tiene un porcentaje de humedad del

4.00

5.00

6.00

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1 2 3 4 5 6 7 8

% D

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UM

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MUESTRAS

Promedio Muestras - HUMEDAD



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5.84%. En la figura 7, se muestran los resultados de los porcentajes de

humedad de la muestra N°5, éstos porcentajes se encuentran entre el 5.39%

y 6.95%, con un promedio de 6.01%. En la figura 8, se muestran los resultados

de los porcentajes de humedad de la muestra N°6, éstos porcentajes se

encuentran entre el 5.02% y 6.41%, con un promedio de 5.69%. En la figura

9, se muestran los resultados de los porcentajes de humedad de la muestra

N°7, éstos porcentajes se encuentran entre el 5.23% y 6.53%, con un

promedio de 5.79%. En la figura 10, se muestran los resultados de los

porcentajes de humedad de la muestra N°8, éstos porcentajes se encuentran

entre el 5.01% y 6.43%, con un promedio de 5.69%. En la figura 11 se observa

la gráfica de los promedios de humedad de las muestras de carbón bituminoso

en donde se determina que la muestra N°1 tiene el menor porcentaje de

humedad (5.55%) y la muestra N°5 tiene el mayor porcentaje de humedad

(6.01%), éstos resultados difieren en 0.46% lo que significa que no hay mucha

variación en los porcentajes de humedad de las muestras del carbón

bituminoso.

Todos éstos resultados se hicieron según la norma ASTM D-3173 en el

laboratorio de química-física de la Universidad Nacional de Trujillo.

3.1.2 Materia Volátil

En las figuras del 12 al 20, se muestran los porcentajes de materia volátil de

las diferentes pruebas realizadas a las muestras de carbón bituminoso en vía

húmeda y vía seca respectivamente, se realizaron 10 pruebas por cada

muestra.



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Figura 12: Porcentaje de materia volátil del carbón bituminoso - Muestra 1



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Muestra N°1 - MATERIA VOLÁTIL

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VÍA HÚMEDA

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Figura 20: Promedio de porcentajes de materia volátil de las muestras de carbón bituminoso

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MUESTRAS

Promedio Muestras - MATERIA VOLATIL

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



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Discusión:

Las figuras del 12 al 20 muestran las gráficas del porcentaje de materia volátil

determinado en las muestras de carbón bituminoso, en la figura 12 se muestra

el porcentaje de materia volátil en vía húmeda y en vía seca de la muestra N°1,

el valor mínimo obtenido es de la prueba 1 (10.37% vía húmeda y 11.09% vía

seca) y el valor máximo es de la prueba 2 (13.52% vía húmeda y 14.26% vía

seca), el promedio de los porcentajes en vía húmeda y vía seca para la

muestra N°1 son 12.08% y 12.78% respectivamente, en la figura 13 se

muestran los resultados de la muestra N°2, el valor mínimo obtenido fue de

10.40% en vía húmeda y 11.11% en vía seca y el valor máximo fue 14.03% en

vía húmeda y 14.89% en vía seca, el promedio de materia volátil en la muestra

N°2 es 11.91% en vía húmeda y 12.66% en vía seca, en la figura 14 se



vía húmeda y 14,64% en vía seca, el promedio de materia volátil en la muestra



















Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

37





N°8 es 12.45% en vía húmeda y 13.20% en vía seca, la figura 20 muestra la

gráfica de los promedios de porcentaje de materia volátil; estos valores según

la clasificación del carbón en las normas ASTM D388, se encuentran en

carbones de tipo bituminoso. La razón de que este carbón tenga bajo

contenido de materia volátil se debe que la carbonera se encuentra expuesta

a la erosión, esto es un factor que afecta al carbón, ya que hay

desprendimiento de materia volátil.

3.1.3 Cenizas

En las figuras del 21 al 29, se muestran los porcentajes de cenizas de las

diferentes pruebas realizadas a las muestras de carbón bituminoso en vía

húmeda y en vía seca respectivamente, se realizaron 10 pruebas por cada

muestra.

Figura 21: Porcentaje de cenizas del carbón bituminoso - Muestra 1

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS

Muestra N°1 - CENIZAS

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

38




0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

ENIZ

AA

S

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VIA SECA



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

39




0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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e Ing

enier

ía Quím

ica

40


Figura 29: Promedio de los porcentajes de cenizas en las muestras de carbón bituminoso

Discusión:

En las figuras del 21 al 29 se muestran las gráficas del porcentaje de cenizas

del carbón bituminoso, la figura 21 muestra los resultados de la muestra N°1,

el valor mínimo obtenido fue de 26.28% en vía húmeda y 27.76% en vía seca

y el valor máximo fue 37.83% en vía húmeda y 39.91% en vía seca, el

promedio de ceniza de la muestra N°1 es 32.53% en vía húmeda y 34.43% en

vía seca, la figura 22 muestra los resultados de la muestra N°2, el valor mínimo

obtenido fue de 28.59% en vía húmeda y 30.52% en vía seca y el valor máximo

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

1 2 3 4 5 6 7 8

% D

E C

ENIZ

AS

MUESTRAS

Promedio Muestras - CENIZAS

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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e Ing

enier

ía Quím

ica

41

fue 36.76% en vía húmeda y 38.94% en vía seca, el promedio de ceniza de la

muestra N°2 es 32.89% en vía húmeda y 34.95% en vía seca, la figura 23

muestra los resultados de la muestra N°3, el valor mínimo obtenido fue de


vía húmeda y 37.19% en vía seca, el promedio de ceniza de la muestra N°3

es 32.43% en vía húmeda y 34.44% en vía seca, la figura 24 muestra los

resultados de la muestra N°4, el valor mínimo obtenido fue de 26.30% en vía

húmeda y 27.99% en vía seca y el valor máximo fue 37.42% en vía húmeda y

39.92% en vía seca, el promedio de ceniza de la muestra N°4 es 32.04% en

vía húmeda y 34.03% en vía seca, la figura 25 muestra los resultados de la

muestra N°5, el valor mínimo obtenido fue de 26.42% en vía húmeda y 28.14%

en vía seca y el valor máximo fue 36.82% en vía húmeda y 39.31% en vía

seca, el promedio de ceniza de la muestra N°5 es 32.42% en vía húmeda y

34.50% en vía seca, la figura 26 muestra los resultados de la muestra N°6, el

valor mínimo obtenido fue de 28.00% en vía húmeda y 29.68% en vía seca y

el valor máximo fue 37.40% en vía húmeda y 39.40% en vía seca, el promedio

de ceniza de la muestra N°6 es 34.31% en vía húmeda y 36.37% en vía seca,

la figura 27 muestra los resultados de la muestra N°7, el valor mínimo obtenido

fue de 26.26% en vía húmeda y 28.10% en vía seca y el valor máximo fue

35.71% en vía húmeda y 38.07% en vía seca, el promedio de ceniza de la




vía húmeda y 38.80% en vía seca, el promedio de ceniza de la muestra N°8

es 33.74% en vía húmeda y 35.78% en vía seca, la figura 29 muestra la gráfica

de los porcentajes promedios de cenizas de cada muestra. Los porcentajes de

cenizas son muy elevadas; según (Menéndez, 1994), esto perjudica al proceso

de coquificación y también perjudica la calidad del coque, ya que este se

consume más rápido en los altos hornos.



Bibliot

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e Ing

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ía Quím

ica

42

3.1.4 Carbono Fijo

En las figuras del 30 al 38, se muestran los porcentajes de carbono fijo de las


húmeda y en vía seca respectivamente, se realizaron 10 pruebas por cada

muestra.

Figura 30: Porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso - Muestra 1


0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS

Muestra N°1 - CARBONO FIJO

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDAD

VÍA SECA



Bibliot

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ica

43




0.00

20.00

40.00

60.00

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10% D

E C

AR

BO

NO

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O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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ica

44




0.00

20.00

40.00

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80.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10% D

E C

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NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E C

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NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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ica

45

Figura 38: Promedio de porcentajes de carbono fijo en las muestras de carbón bituminoso

Discusión:

En las figuras del 30 al 38 se muestran las gráficas del porcentaje de carbono

fijo del carbón bituminoso, la figura 30 muestra los resultados de la muestra

N°1, el valor mínimo obtenido fue de 43.44% en vía húmeda y 45.83% en vía

seca y el valor máximo fue 56.64% en vía húmeda y 60.55% en vía seca, el

promedio de carbono fijo de la muestra N°1 es 49.85% en vía húmeda y




de carbono fijo de la muestra N°2 es 49.30% en vía húmeda y 52.37% en vía

seca, la figura 32 muestra los resultados de la muestra N°3, el valor mínimo


fue 56.52% en vía húmeda y 59.58% en vía seca, el promedio de carbono fijo

de la muestra N°3 es 49.26% en vía húmeda y 52.29% en vía seca, la figura

33 muestra los resultados de la muestra N°4, el valor mínimo obtenido fue de


vía húmeda y 58.61% en vía seca, el promedio de carbono fijo de la muestra

N°4 es 50.29% en vía húmeda y 53.41% en vía seca, la figura 34 muestra los


0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

1 2 3 4 5 6 7 8% D

E C

AR

BO

NO

FO

JO

MUESTRAS

Promedio Muestras - CARBONO FIJO

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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enier

ía Quím

ica

46


57.72% en vía seca, el promedio de carbono fijo de la muestra N°5 es 49.11%

en vía húmeda y 52.26% en vía seca, la figura 35 muestra los resultados de la



seca, el promedio de carbono fijo de la muestra N°6 es 47.86% en vía húmeda

y 50.76% en vía seca, la figura 36 muestra los resultados de la muestra N°7,



promedio de carbono fijo de la muestra N°7 es 51.77% en vía húmeda y




de carbono fijo de la muestra N°8 es 48.12% en vía húmeda y 51.03% en vía

seca, la figura 38 muestra la gráfica de los porcentajes promedio del carbono

fijo del carbón, según la norma ASTM D388, el carbón se encuentra en la

clasificación de bituminoso, ya que su carbono fijo es menor al 69%, esto se

debe a que el porcentaje de cenizas para este carbón es bastante alta.

3.1.5 Poder Calorífico

En las figuras del 39 al 47, se muestran el poder calorífico (kcal/kg) de las


seca y en vía húmeda respectivamente, se realizaron 10 pruebas por cada

muestra.



Bibliot

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ía Quím

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47

Figura 39: Poder calorífico del carbón bituminoso - Muestra 1



0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PO

DER

CA

LOR

ÍFIC

O k

cal/

kg

PRUEBAS

Muestra N°1 - PODER CALORÍFICO kcal/kg

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PO

DER

CA

LOR

ÍFIC

O k

cal/

kg

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PO

DER

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ÍFIC

O k

cal/

kg

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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48




0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PO

DER

CA

LOR

ÍFIC

O k

cal/

kg

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PO

DER

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LOR

ÍFIC

O k

cal/

kg

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

2000.00

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PO

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CA

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O k

cal/

kg

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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49



Figura 47: Promedio del poder calorífico de las muestras de carbón bituminoso

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PO

DER

CA

LOR

ÍFIC

O k

cal/

kg

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PO

DER

CA

LOR

ÍFIC

O

kcal

/kg

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

1 2 3 4 5 6 7 8

PO

DER

CA

LOR

ÍFIC

O k

cal/

kg

MUESTRAS

Promedio Muestras - PODER CALORÍFICO kcal/kg

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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ía Quím

ica

50

Discusión:

En las figuras del 39 al 47 se muestran las gráficas del porcentaje de poder

calorífico del carbón bituminoso, la figura 39 muestra los resultados de la

muestra N°1, el valor mínimo obtenido fue de 4588.54 kcal/kg en vía húmeda

y 4847.11 kcal/kg en vía seca y el valor máximo fue 5643.18 kcal/kg en vía

húmeda y 6025.09 kcal/kg en vía seca, el promedio de poder calorífico de la

muestra N°1 es 5246.64 kcal/kg en vía húmeda y 5555.40 kcal/kg en vía seca,


fue de 4494.69 kcal/kg en vía húmeda y 4786.04 kcal/kg en vía seca y el valor

máximo fue 5671.24 kcal/kg en vía húmeda y 6018.20 kcal/kg en vía seca, el

promedio de poder calorífico de la muestra N°2 es 4950.82 kcal/kg en vía

húmeda y 5261.15 kcal/kg en vía seca, la figura 41 muestra los resultados de

la muestra N°3, el valor mínimo obtenido fue de 4521.13 kcal/kg en vía húmeda





















Bibliot

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ía Quím

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51








húmeda y 5328.14 kcal/kg en vía seca, la figura 47 muestra la gráfica de los

porcentajes promedio del poder calorífico del carbón. Los resultados se deben

a que los porcentajes de cenizas son bastante elevados y los porcentajes de

carbono fijo son bajos; esto da como consecuencia un bajo poder calorífico ya

que las cenizas interfieren en la combustión del carbón.

3.1.6 Azufre

En las figuras del 48 al 56, se muestran el porcentaje de azufre de las


seca y en vía húmeda respectivamente, se realizaron 10 pruebas por cada

muestra.

Figura 48: Porcentaje de azufre del carbón bituminoso - Muestra 1

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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E A

ZUFR

E

PRUEBAS

Muestra N°1 - AZUFRE

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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ica

52




0.00

0.20

0.40

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E A

ZUFR

E

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

0.20

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1.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E A

ZUFR

E

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

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1.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E A

ZUFR

E

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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ica

53




0.00

0.20

0.40

0.60

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1.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E A

ZUFR

E

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E A

ZUFR

E

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E A

ZUFR

E

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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54


Figura 56: Promedio de los porcentajes de azufre en el carbón bituminoso

Discusión:

En las figuras del 48 al 56 se muestran las gráficas del porcentaje de azufre

del carbón bituminoso, la figura 48 muestra los resultados de la muestra N°1,

el valor mínimo obtenido fue de 0.71% en vía húmeda y 0.76% en vía seca y


de azufre de la muestra N°1 es 0.77% en vía húmeda y 0.81% en vía seca, la

figura 49 muestra los resultados de la muestra N°2, el valor mínimo obtenido

fue de 0.71% en vía húmeda y 0.75% en vía seca y el valor máximo fue 0.78%

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

% D

E A

ZUFR

E

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1 2 3 4 5 6 7 8

% D

E A

ZUFR

E

MUESTRAS

Promedio Muestras - AZUFRE

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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ía Quím

ica

55

en vía húmeda y 0.83% en vía seca, el promedio de azufre de la muestra N°2




0.82% en vía seca, el promedio de azufre de la muestra N°3 es 0.73% en vía

húmeda y 0.78% en vía seca, la figura 51 muestra los resultados de la muestra

N°4, el valor mínimo obtenido fue de 0.70% en vía húmeda y 0.75% en vía


promedio de azufre de la muestra N°4 es 0.76% en vía húmeda y 0.80% en

vía seca, la figura 52 muestra los resultados de la muestra N°5, el valor mínimo


fue 0.79% en vía húmeda y 0.84% en vía seca, el promedio de azufre de la



0.70% en vía húmeda y 0.75% en vía seca y el valor máximo fue 0.80% en vía

húmeda y 0.85% en vía seca, el promedio de azufre de la muestra N°6 es

0.74% en vía húmeda y 0.79% en vía seca, la figura 54 muestra los resultados

de la muestra N°7, el valor mínimo obtenido fue de 0.70% en vía húmeda y

0.75% en vía seca y el valor máximo fue 0.80% en vía húmeda y 0.86% en vía

seca, el promedio de azufre de la muestra N°7 es 0.76% en vía húmeda y


valor mínimo obtenido fue de 0.70% en vía húmeda y 0.74% en vía seca y el

valor máximo fue 0.80% en vía húmeda y 0.85% en vía seca, el promedio de

azufre de la muestra N°8 es 0.75% en vía húmeda y 0.79% en vía seca, la

figura 56 muestra la gráfica de los porcentajes promedio de azufre del carbón.

Estos resultados son buenos porque según la revista del (Instituto de

investigaciones FIGMMG, 2007), el porcentaje máximo de azufre en carbón

que requieren las industrias siderúrgicas y cementeras debe ser de 1.5%

debido a la contaminación ambiental que resulta de las reacciones del azufre

en procesos de combustión.



Bibliot

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ía Quím

ica

56

3.1.7 Análisis Termogravimétrico (TGA)

Se realizó un ensayo de análisis termogravimétrico de las mezclas de

carbón bituminoso de las 8 muestras para determinar la pérdida de masa

del carbón en función de la temperatura y tiempo, dicho análisis se hizo

en el equipo TGA de marca SETARAM, con serial Nº LCT28967-02 de la

escuela de Ingeniería de Materiales de la Universidad Nacional de Trujillo.

Tabla 6: Resultado del análisis termogravimétrico del carbón.

Masa Inicial (mg)

Masa Final (mg)

Temperatura (°C)

Tiempo (h)

32.7 15.5 0-1200 2

Figura 57: Gráfica de la pérdida de masa del carbón bituminoso en función de la temperatura (TGA)



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

57

Discusión:

En este análisis se determinó la pérdida de masa del carbón con respecto a la

temperatura, se obtuvo como resultado que la pérdida de masa es 52.6% en

peso, en un tiempo de 2 horas y a una temperatura máxima de 1200 °C. En la

gráfica observamos que hay dos cambios bruscos, el primer cambio entre 100

a 150°C se pierde totalmente la humedad, en el segundo cambio entre 150 a

450°C, se disipa la materia volátil y de 450 a 1200°C el carbón va perdiendo

su masa debido al aumento de temperatura progresivo consumiéndose.

Tabla 7: Promedio de resultados del carbón bituminoso de la carbonera San

Diego.

Vía Húmeda Vía

Seca

% H 5.79

% MV 12.17 12.92

% C 32.60 34.60

% CF 49.44 52.48

PC (Kcal/Kg) 5091.03 5409.43

% S 0.75 0.80

3.2 COQUE

A continuación se presentan los resultados de los análisis realizados a las

muestras de coque obtenido del proceso de coquificación del carbón

bituminoso.

3.2.1 Dureza

Resultados de dureza del coque por cada muestra ensayada, se realizaron

3 pruebas por cada muestra en escala de dureza Brinell (HBW/1/5/20).



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

58

Figura 58: Dureza de Brinell vs Temperatura - Muestra 1



0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

DU

REZ

A D

E B

RIN

ELL

(HB

)

TEMPERATURA (°C)

DUREZA VS TEMPERATURA - Muestra N°1

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250

DU

REZ

A D

E B

RIN

ELL

(HB

)

TEMPERATURA (°C)


0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250

DU

REZ

A D

E B

RIN

EL (

HB

)

TEMPERATURA (°C)

DUREZA VS TEMPERATURA -Muestra N°3



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

59




0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250

DU

REZ

A D

E B

RIN

ELL

(HB

)

TEMPERATURA (°C)


0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250

DU

REZ

A D

E B

RIN

ELL

(HB

)

TEMPERATURA (°C)


0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250

DU

REZ

A D

E B

RIN

ELL

(HB

)

TEMPERATURA (°C)




Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

60



Figura 66: Dureza de Brinell vs Temperatura – Promedio

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250

DU

REZ

A D

E B

RIN

EL (

HB

)

TEMPERATURA (°C)


0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250

DU

REZ

A D

E B

RIN

EL (

HB

)

TEMPERATURA (°C)


0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250DU

REZ

AD

E B

RIN

ELL

(HB

)

TEMPERATURA (°C)

DUREZA VS TEMPERATURA - PROMEDIO



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

61

Discusión:

En las figuras del 58 al 65 se muestran las gráficas de los resultados de la

dureza del coque con respecto a la temperatura, el mínimo valor de dureza

obtenido fue de la muestra N°8 (figura 65) igual a 4.2 HBW (Dureza de

Brinell) a temperatura de 800 °C según (Díez, 1996, 2016) en la gráfica de

transformación de carbón a coque, a menos de 800 °C (etapa post-plástica)

existe todavía desprendimiento de pequeñas moléculas del carbón y sigue

el proceso de contracción/reorganización (semi-coque) por lo que la dureza

del coque es baja, el máximo valor de dureza obtenido fue de la muestra

N°5 (figura 62) igual a 15.2 HBW a la temperatura de 1200 °C. El promedio

de dureza a 800 °C es de 4.4 HBW; en la graficas se observa una tendencia

de aumento de dureza con respecto al aumento de temperatura; de 800 a

900°C hay un aumento progresivo de dureza pero el aumento más brusco

se da entre las temperaturas 900 a 950°C, donde la variación es la más alta,

luego entre las temperaturas de 950 a 1100°C existe un ligero incremento

de la dureza; a partir de 1100°C el coque mantiene una dureza constante

pese al aumento de temperatura. Los valores obtenidos en este proceso no

pueden ser comparados con otros resultados ya que no hay referencias de

dureza del coque.

3.2.2 Humedad

Se realizó 3 ensayos por cada muestra para determinar el porcentaje

de humedad del coque obtenido del proceso de coquificación (Figuras

del 67 al 75).



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

62

Figura 67: Porcentaje de humedad del coque - Muestra 1

Figura 68: Porcentajes de humedad del coque - Muestra 2


0.0000

0.5000

1.0000

1 2 3

% D

E H

UM

EDA

D

PRUEBAS


0.0000

0.5000

1.0000

1 2 3

% D

E H

UM

EDA

D

PRUEBAS


0.0000

0.5000

1.0000

1 2 3% D

E H

UM

EDA

D

PRUEBAS




Bibliot

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e Ing

enier

ía Quím

ica

63




0.0000

0.5000

1.0000

1 2 3

% D

E H

UM

EDA

D

PRUEBAS

Muestra N°4 - HUEMDAD

0.0000

0.5000

1.0000

1 2 3

% D

E H

UM

EDA

D

PRUEBAS


0.0000

0.5000

1.0000

1 2 3

% D

E H

UM

EDA

D

PRUEBAS




Bibliot

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ía Quím

ica

64



Figura 75: Promedio de los porcentajes de humedad del coque

0.0000

0.5000

1.0000

1 2 3

% D

E H

UM

EDA

D

PRUEBAS


0.0000

0.5000

1.0000

1 2 3

% D

E H

UM

EDA

D

PRUEBAS


0.00

0.50

1.00

1 2 3 4 5 6 7 8% D

E H

UM

EDA

D

MUESTRAS

Promedio - HUMEDAD



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

65

Discusión:

En la figura 67, se obtuvieron resultados de humedad de la muestra N°1, en

donde el porcentaje mínimo obtenido de humedad es de la prueba 1

(0.73%), y el máximo porcentaje de humedad es de la prueba 2 (0.91%), la

diferencia de éstos porcentajes es baja ya que en el proceso de

coquificación ha perdido casi toda la humedad. El promedio de porcentajes

de humedad de la muestra N°1 es de 0.83%. En la figura 68, se muestran

los resultados de los porcentajes de humedad de la muestra N°2,

hallándose el porcentaje mínimo de humedad en la prueba 1 (0.69%),

mientras que el resultado máximo obtenido fue de la prueba 3 (0.80%) y un

promedio general de porcentaje de humedad de la muestra N°2 igual a

0.76%. En la figura 69, se muestra la gráfica de resultados de humedad de

la muestra N°3, da como resultado mínimo la prueba 2 (0.82%) y como

resultado máximo la prueba 1 (0.98%).El promedio de porcentajes de

humedad de la muestra N°3 es 0.93%. En la figura 70, se muestra los

resultados del porcentaje de humedad de la muestra N°4, éstos resultados

se encuentran entre los valores de 0.62% y 0.69%, en promedio, la muestra

N°4 tiene un porcentaje de humedad del 0.65%. En la figura 71, se muestran

los resultados de los porcentajes de humedad de la muestra N°5, éstos

porcentajes se encuentran entre el 0.70% y 0.86%, con un promedio de


humedad de la muestra N°6, éstos porcentajes se encuentran entre el

0.63% y 0.80%, con un promedio de 0.70%. En la figura 73, se muestran

los resultados de los porcentajes de humedad de la muestra N°7, éstos

porcentajes se encuentran entre el 0.89% y 0.90%, con un promedio de


humedad de la muestra N°8, éstos porcentajes se encuentran entre el

0.64% y 0.71%, con un promedio de 0.68%. En la figura 75 se observa la

gráfica de los promedios de humedad de las muestras de carbón bituminoso

en donde se determina que la muestra N°4 tiene el menor porcentaje de

humedad (0.65%) y la muestra N°3 tiene el mayor porcentaje de humedad



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

66

(0.93%), éstos resultados difieren en 0.28 lo que significa que no hay mucha

variación en los porcentajes de humedad de las muestras del coque

obtenido, según García Contreras, los coques con elevado porcentaje de

humedad resultan inadecuados para la industria, ya que presentan un gasto

mayor de energía; podemos decir que el coque producido en nuestra

investigación se encuentra en un rango aceptable, ya que los valores

obtenidos no superan el 1%, y esto es favorable si se quiere producir en

masa.

3.2.3 Materia Volátil

Se realizó 3 ensayos por cada muestra para determinar el porcentaje de

materia volátil del coque obtenido del proceso de coquificación en vía húmeda

y vía seca respectivamente.

Figura 76: Porcentajes de materia volátil del coque - Muestra 1

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

1 2 3% D

E M

ATE

RIA

VO

LÁTI

L

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

67




0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

1 2 3% D

E M

ATE

RIA

VO

LÁTI

L

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

1 2 3

% D

E M

ATE

RIA

VO

LÁTI

L

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

1 2 3

% D

E M

ATE

RIA

VO

LÁTI

L

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

eca d

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enier

ía Quím

ica

68




0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

1 2 3

% D

E M

ATE

RIA

VO

LÁTI

L

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

1 2 3% D

E M

ATE

RIA

VO

LÁTI

L

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

1 2 3

% D

E M

ATE

RIA

VO

LÁTI

L

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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e Ing

enier

ía Quím

ica

69


Figura 84: Promedio de los porcentajes de materia volátil del coque

Discusión:

Las figuras del 76 al 84 muestran las gráficas del porcentaje de materia

volátil determinado en las muestras de carbón bituminoso, en la figura 76

se muestra el porcentaje de materia volátil en vía húmeda y en vía seca de

la muestra N°1, el valor mínimo obtenido es de la prueba 1 (2.58% vía

húmeda y 2.60% vía seca) y el valor máximo es de la prueba 2 (3.37% vía

húmeda y 3.40% vía seca), el promedio de los porcentajes en vía húmeda

y vía seca para la muestra N°1 son 2.98% y 3.00% respectivamente, en la

figura 77 se muestran los resultados de la muestra N°3, el valor mínimo

obtenido fue de 2.76% en vía húmeda y 2.78% en vía seca y en la prueba

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

1 2 3

% D

E M

ATE

RIA

VO

LÁTI

L

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

1 2 3 4 5 6 7 8

% D

E M

ATE

RIA

VO

LÁTI

L

MUESTRAS

Promedio - MATERIA VOLÁTIL

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

70

2 el valor máximo que se obtuvo fue 3.37% en vía húmeda y 3.40% en vía

seca, el promedio de materia volátil en la muestra N°2 es 3.09% en vía

húmeda y 3.11% en vía seca, en la figura 78 se muestran los resultados de

la muestra N°3, el valor mínimo obtenido fue de 2.71% en vía húmeda y

2.73% en vía seca y el valor máximo fue 3.44% en vía húmeda y 3.47% en

vía seca, el promedio de materia volátil en la muestra N°3 es 3.11% en vía





















húmeda y 3.26% en vía seca, la figura 84 muestra la gráfica de los

promedios de porcentaje de materia volátil. Los porcentajes de material son

bajos porque durante el proceso de coquificación el carbón pierde casi toda

la materia volátil por efecto de la temperatura y el reordenamiento molecular

que sufre el carbón, esto da como consecuencia que el coque sea ligero ya



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

71

que queda bastantes poros en su estructura. Según (Castellanos, 1999) la

materia volátil en el coque metalúrgico no deben superar el 2%.

3.2.4 Cenizas


de cenizas del coque obtenido del proceso de coquificación en vía

húmeda y vía seca respectivamente (Figuras del 85 al 93).

Figura 85: Porcentaje de cenizas del coque - Muestra 1


0.00

10.00

20.00

30.00

1 2 3

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

10.00

20.00

30.00

1 2 3

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

72




0.00

10.00

20.00

30.00

1 2 3

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÁ HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

10.00

20.00

30.00

1 2 3

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

10.00

20.00

30.00

1 2 3

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS

Muestras N°5 - CENIZAS

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

73




0.00

10.00

20.00

30.00

1 2 3

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

10.00

20.00

30.00

1 2 3

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

10.00

20.00

30.00

1 2 3

% D

E C

ENIZ

AS

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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ía Quím

ica

74

Figura 93: Promedio del porcentaje de cenizas del coque

Discusión:

En las figuras del 85 al 93 se muestran las gráficas del porcentaje de cenizas

del carbón bituminoso, la figura 85 muestra los resultados de la muestra

N°1, el valor mínimo obtenido fue de 19.32% en vía húmeda y 17.46% en

vía seca y el valor máximo fue 27.54% en vía húmeda y 27.80% en vía seca,

el promedio de ceniza de la muestra N°1 es 22.70% en vía húmeda y

22.90% en vía seca, la figura 86 muestra los resultados de la muestra N°2,

el valor mínimo obtenido fue de 22.34% en vía húmeda y 22.52% en vía


promedio de ceniza de la muestra N°2 es 23.90% en vía húmeda y 24.08%

en vía seca, la figura 87 muestra los resultados de la muestra N°3, el valor

mínimo obtenido fue de 21.26% en vía húmeda y 21.47% en vía seca y el

valor máximo fue 25.73% en vía húmeda y 25.99% en vía seca, el promedio

de ceniza de la muestra N°3 es 23.36% en vía húmeda y 23.58% en vía

seca, la figura 88 muestra los resultados de la muestra N°4, el valor mínimo

obtenido fue de 19.15% en vía húmeda y 19.27% en vía seca y el valor

máximo fue 26.98% en vía húmeda y 27.14% en vía seca, el promedio de

ceniza de la muestra N°4 es 23.22% en vía húmeda y 23.37% en vía seca,

la figura 89 muestra los resultados de la muestra N°5, el valor mínimo


0.00

10.00

20.00

30.00

1 2 3 4 5 6 7 8

% D

E C

ENIZ

AS

MUESTRAS

Porcentaje - CENIZAS

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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e Ing

enier

ía Quím

ica

75















la figura 93 muestra la gráfica de los porcentajes promedios de cenizas de

cada muestra. Este coque tiene un alto porcentaje de cenizas, esto se debe

a que el carbón utilizado para la producción de este coque tiene muchas

impurezas y sus porcentajes de cenizas también son elevados. Los coques

con altos porcentajes de cenizas no son aptos para la industria, ya que se

consumen muy rápido.

3.2.5 Carbono Fijo

Se calculó el porcentaje de carbono fijo del coque obtenido, por

diferencia con los porcentajes hallados anteriormente de humedad,

materia volátil y cenizas, en vía húmeda y vía seca respectivamente.



Bibliot

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ía Quím

ica

76

Figura 94: Porcentaje de carbono fijo del coque - Muestra 1



0.00

50.00

100.00

1 2 3

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS

Muestra N°1 - POCARBONO FIJO

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

50.00

100.00

1 2 3

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

50.00

100.00

1 2 3

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

eca d

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enier

ía Quím

ica

77




0.00

50.00

100.00

1 2 3

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

50.00

100.00

1 2 3

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

50.00

100.00

1 2 3

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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enier

ía Quím

ica

78



Figura 102: Promedio de los porcentajes de carbono fijo del coque

0.00

50.00

100.00

1 2 3

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

50.00

100.00

1 2 3

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

PRUEBAS


VÍA HÚMEDA

VÍA SECA

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

1 2 3 4 5 6 7 8

% D

E C

AR

BO

NO

FIJ

O

MUESTRAS

Porcentaje - CARBONO FIJO

VÍA HÚMEDA

VÍA SECA



Bibliot

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ica

79

Discusión:

En las figuras del 94 al 102 se muestran las gráficas del porcentaje de

carbono fijo del carbón bituminoso, la figura 94 muestra los resultados de la

muestra N°1, el valor mínimo obtenido fue de 68.18% en vía húmeda y

68.80% en vía seca y el valor máximo fue 77.37% en vía húmeda y 77.94%

en vía seca, el promedio de carbono fijo de la muestra N°1 es 73.48% en





















vía húmeda y 73.91% en vía seca, la figura 100 muestra los resultados de




vía húmeda y 74.70% en vía seca, la figura 101 muestra los resultados de



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

80




vía húmeda y 72.08% en vía seca, la figura 102 muestra la gráfica de los

porcentajes promedio del carbono fijo del carbón. Como se puede observar

el porcentaje de carbono fijo aumenta en el coque en comparación con el

carbón bituminoso; esto es porque existe una destilación del carbón en el

proceso de coquificación, donde se elimina parte de la materia volátil,

humedad, azufre y cenizas.

3.2.6 Poder Calorífico

Se realizó 3 ensayos por cada muestra para determinar el poder

calorífico (kcal/kg) del coque obtenido del proceso de coquificación en

vía húmeda y vía seca respectivamente (Figuras del 103 al 111).

Figura 103: Poder calorífico del coque - Muestra 1

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

1 2 3

PO

DER

CLA

OR

ÍFIC

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Muestra N°1 - PODER CALORÍFICO

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Figura 111: Promedio del poder calorífico del coque

Discusión:


poder calorífico del coque, la figura 103 muestra los resultados de la

muestra N°1, el valor mínimo obtenido fue de 6384.87 kcal/kg en vía

húmeda y 6443.51 kcal/kg en vía seca y el valor máximo fue 6775.78 kcal/kg

en vía húmeda y 6825.30 kcal/kg en vía seca, el promedio de poder

calorífico de la muestra N°1 es 6628.01 kcal/kg en vía húmeda y 6683.67

kcal/kg en vía seca, la figura 104 muestra los resultados de la muestra N°2,

el valor mínimo obtenido fue de 5537.89 kcal/kg en vía húmeda y 5576.50

0.00

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MUESTRAS

Promedio - PODER CALORIFÍCO

VÍA HÚMEDA

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kcal/kg en vía seca y el valor máximo fue 6987.52 kcal/kg en vía húmeda y

7042.77 kcal/kg en vía seca, el promedio de poder calorífico de la muestra

N°2 es 6367.29 kcal/kg en vía húmeda y 6416.27 kcal/kg en vía seca, la

figura 105 muestra los resultados de la muestra N°3, el valor mínimo

obtenido fue de 5570.47 kcal/kg en vía húmeda y 5625.87 kcal/kg en vía

seca y el valor máximo fue 6710.62 kcal/kg en vía húmeda y 6765.87 kcal/kg

en vía seca, el promedio de poder calorífico de la muestra N°3 es 6123.22

kcal/kg en vía húmeda y 6180.07 kcal/kg en vía seca, la figura 106 muestra

los resultados de la muestra N°4, el valor mínimo obtenido fue de 6205.70

kcal/kg en vía húmeda y 6245.53 kcal/kg en vía seca y el valor máximo fue

6336.00 kcal/kg en vía húmeda y 6380.05 kcal/kg en vía seca, el promedio

de poder calorífico de la muestra N°4 es 6251.78 kcal/kg en vía húmeda y

6292.61 kcal/kg en vía seca, la figura 107 muestra los resultados de la

muestra N°5, el valor mínimo obtenido fue de 6498.88 kcal/kg en vía

húmeda y 6544.63 kcal/kg en vía seca y el valor máximo fue 6869.57 kcal/kg

en vía húmeda y 6926.42 kcal/kg en vía seca, el promedio de poder

calorífico de la muestra N°5 es 6714.74 kcal/kg en vía húmeda y 6768.44

kcal/kg en vía seca, la figura 108 muestra los resultados de la muestra N°6,

el valor mínimo obtenido fue de 5552.51 kcal/kg en vía húmeda y 5590.14

kcal/kg en vía seca y el valor máximo fue 6542.77 kcal/kg en vía húmeda y

6584.55 kcal/kg en vía seca, el promedio de poder calorífico de la muestra

N°6 es 6100.33 kcal/kg en vía húmeda y 6143.41 kcal/kg en vía seca, la


obtenido fue de 6002.73 kcal/kg en vía húmeda y 6057.21 kcal/kg en vía

seca y el valor máximo fue 6789.68 kcal/kg en vía húmeda y 6850.43 kcal/kg

en vía seca, el promedio de poder calorífico de la muestra N°7 es 6463.87

kcal/kg en vía húmeda y 6532.12 kcal/kg en vía seca, la figura 110 muestra

los resultados de la muestra N°8, el valor mínimo obtenido fue de 5749.64

kcal/kg en vía húmeda y 5786.72 kcal/kg en vía seca y el valor máximo fue

6831.50 kcal/kg en vía húmeda y 7878.59 kcal/kg en vía seca, el promedio

de poder calorífico de la muestra N°8 es 6197.57 kcal/kg en vía húmeda y



Bibliot

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85

6239.97 kcal/kg en vía seca, la figura 111 muestra la gráfica de los

porcentajes promedio del poder calorífico del coque. En relación del carbón

bituminoso hay un aumento del poder calorífico porque existe una mayor

concentración del carbono fijo en el coque.

3.2.7 Azufre


de azufre del coque en vía húmeda y vía seca respectivamente.

Figura 112: Porcentaje de azufre del coque - Muestra 1


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Muecstra N°4 - AZUFRE

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Muestras N°6 - AZUFRE

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Figura 120: Promedio del porcentaje de azufre de las muestras de coque

Discusión:


azufre del coque, la figura 112 muestra los resultados de la muestra N°1, el



de azufre de la muestra N°1 es 0.38% en vía húmeda y 0.38% en vía seca,







vía húmeda y 0.39% en vía seca, el promedio de azufre de la muestra N°3




0.40% en vía seca, el promedio de azufre de la muestra N°4 es 0.38% en




0.00

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MUESTRAS

Porcentaje - AZUFRE

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seca, el promedio de azufre de la muestra N°5 es 0.39% en vía húmeda y

0.39% en vía seca, la figura 117 muestra los resultados de la muestra N°6,



promedio de azufre de la muestra N°6 es 0.35% en vía húmeda y 0.36% en

vía seca, la figura 118 muestra los resultados de la muestra N°7, el valor

mínimo obtenido fue de 0.38% en vía húmeda y 0.38% en vía seca y el valor


azufre de la muestra N°7 es 0.39% en vía húmeda y 0.39% en vía seca, la




muestra N°8 es 0.37% en vía húmeda y en vía seca, la figura 120 muestra

la gráfica de los porcentajes promedio de azufre del coque. Estos valores

han disminuido con respecto a los del carbón bituminoso, ya que la mayor

parte se ha desprendido junto al material volátil del carbón. Esto beneficia

al coque producido porque disminuirá la contaminación en los usos que se

le dé.

Tabla 8: Resumen de porcentaje promedio del coque obtenido de la carbonera

San Diego.

Vía Húmeda Vía Seca

% H 0.78

% MV 3.13 3.15

% C 23.15 23.33

% CF 72.94 73.51

PC (Kcal/Kg) 6357.10 6407.07

% S 0.38 0.38



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CAPÍTULO IV

CONCLUSIONES

La temperatura si influye directamente proporcional sobre la dureza del

coque en el proceso de coquificación del carbón bituminoso, hasta

alcanzar una temperatura de 1100 °C (para el carbón de la carbonera San

Diego), luego de ésta temperatura, la dureza se mantiene constante (ver

Fig. 66).

Los cálculos para determinar la dureza del coque se han hecho en escala

de dureza Brinell con el durómetro INDENT (HBW/1/5/20), que usa

indentador de carburo de tungsteno de 1mm de diámetro, 5kgf y con 20

segundos de penetración al coque, porque en la escala de dureza de

Rockwell (HR) que es la más aceptada, se usa materiales con mayor

dureza y no se puede determinar dureza del coque por ser de bajo rango.

El porcentaje de azufre en el coque producido es mínimo, por lo que no

habría problemas en el alto horno en cuanto a la corrosión de las paredes

del horno por acción del azufre.

El coque obtenido de la carbonera San Diego es de baja calidad debido al

alto porcentaje de cenizas que presenta el carbón bituminoso, al bajo

poder calorífico y el poco porcentaje de material volátil.

La humedad promedio hallada del carbón bituminoso es 5.79% y para el

coque 0.78%, con estos valores se determina el factor para resultados de

los análisis en vía seca. La humedad del coque es menor al1%, lo que

generaría menos gasto energético si se quiere producir a nivel industrial.

En la caracterización del carbón bituminoso de la carbonera San Diego da

como resultado un carbón del tipo bituminoso grupo C, porque contiene un

carbono fijo de 52.48% inferior al 69%. Después del proceso de

coquificación, el porcentaje de carbono fijo aumenta.

El poder calorífico del coque es mayor al del carbón bituminoso porque

tiene más carbono fijo.



Bibliot

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CAPÍTULO V

RECOMENDACIONES Antes de producir coque del carbón bituminoso, hacer un lavado de la

muestra para eliminar el porcentaje de cenizas que interfieren en el proceso.

Se emiten muchos gases en el proceso de coquificación, por lo que se

pueden emplear tecnologías limpias para absorber los gases que contaminan

el medio ambiente.

Evitar la presencia de aire dentro del horno en el proceso de coquificación

para evitar la combustión del carbón.

Una vez coquificado el carbón bituminoso, no dejar mucho tiempo dentro del

horno porque empieza a consumirse.



Bibliot

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92

CAPÍTULO VI

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ANEXOS ANEXO 1: Equivalencias entre durezas Brinell, Rockwell, Vickers y Shore y la

Resistencia a la tracción

NOTA: Si los valores no se encuentran en la presente tabla, se interpola y se obtienen los valores que se necesiten.



Bibliot

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ANEXO 2: Cálculo para la dureza Brinell

Figura 121: Indentador para determinar dureza

La dureza Brinell (HB) viene definida por la siguiente expresión:

𝐻𝐵 = 𝑃

𝑆

S: superficie de huella que queda sobre el material ensayado, mm2.

P: fuerza que ejerce el indentador, kp (kilopondios).

La dureza Brinell también puede expresarse de la siguiente manera:

𝐻𝐵 = 2𝑃

𝜋𝐷(𝐷 − √𝐷² − 𝑑²)

P: Carga a utilizar en el ensayo, kp

D: Diámetro de la bola (indentador), mm

d: Diámetro medio de la huella en superficie de material ensayado, mm



Bibliot

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ANEXO 3: Resultados de dureza del coque

Tabla 9: Resultados de dureza del coque de la Muestra N° 1

Temperatura (°C)

800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

DUREZA (HB)

4.6 5.3 7.2 10.6 12.3 13.8 14.7 14.7 14.7 4.2 5.4 7.6 10.5 12.1 13.4 14.8 14.8 14.7 4.4 5.6 7.5 10.8 12.3 13.9 14.7 14.8 14.7

PROMEDIO (HB)

4.4 5.4 7.4 10.6 12.2 13.7 14.7 14.8 14.7


Temperatura (°C)

800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

DUREZA (HB)

4.9 6.9 7.6 10.8 12.3 14.0 14.9 15.0 14.9 4.7 7.0 7.8 10.9 12.7 13.9 15.2 15.3 15.0 4.5 7.3 8.0 11.0 12.6 14.2 14.8 15.1 14.9

PROMEDIO (HB)

4.7 7.1 7.8 10.9 12.5 14.0 15.0 15.1 14.9


Temperatura (°C)

800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

DUREZA (HB)

4.5 6.0 7.6 10.1 12.4 13.9 14.9 14.8 14.7 4.3 5.9 7.7 9.9 12.6 13.8 15.0 14.9 14,7 4.2 5.8 7.6 10.0 12.0 13.5 14.8 14.9 14.6

PROMEDIO (HB)

4.3 5.9 7.6 10.0 12.3 13.7 14.9 14.9 14.7



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Temperatura (°C)

800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

DUREZA (HB)

4.1 5.4 7.3 10.7 12.0 14.0 14.9 14.5 15.0 4,4 5.5 7.7 10.4 12.4 14..1 14.7 14.6 14.6 4.6 5.4 7.4 10.9 12.1 13.9 15.0 14.9 14.5

PROMEDIO (HB)

4.4 5.4 7.5 10.7 12.2 14.0 14.9 14.7 14.7


Temperatura (°C)

800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

DUREZA (HB)

4.4 5.5 7.7 10.3 11.8 14.1 15.0 14.9 15.3 4.5 5.8 7.6 10.8 12.0 13.8 14.9 14.9 14.7 4.4 5.1 7.3 10.6 12.2 13.9 15.0 15.0 15.5

PROMEDIO (HB)

4.4 5.5 7.5 10.6 12.0 13.9 15.0 14.9 15.2


Temperatura (°C)

800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

DUREZA (HB)

4.3 5.6 7.6 9.3 12.6 13.1 14.9 14.9 14.8 4.1 5.1 7.4 9.1 12.7 14.2 14.6 14.7 14.5 4.5 5.6 7.1 9.2 12.1 12.8 14.6 14.6 14.5

PROMEDIO (HB)

4.3 5.4 7.4 9.2 12.5 13.4 14.7 14.7 14.6


Temperatura (°C)

800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

DUREZA (HB)

4.7 5.8 7.3 10.1 12.2 13.6 14.9 14.3 14.8 4.1 5.1 7.5 10.6 12.4 13.8 14.7 14.9 14.8 4.5 5.0 7.1 10.8 12.0 13.8 14.5 14.7 14.4

PROMEDIO (HB)

4.4 5.3 7.3 10.5 12.2 13.7 14.7 14.6 14.7



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

100


Temperatura (°C)

800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

DUREZA (HB)

4.1 5.2 7.2 10.6 11.9 13.5 14.8 14.8 14.7 4.2 5.2 7.6 10.8 12.0 12.9 14.6 14.8 14.4 4.4 5.3 7.2 10.7 12.1 13,5 14.6 14.9 14.9

PROMEDIO (HB)

4.2 5.2 7.3 10.7 12.0 13.2 14.7 14.8 14.7



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

101

ANEXO 4: Resultados de humedad del carbón bituminoso

Tabla 17: Porcentaje de humedad del carbón bituminoso.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 6.4568 5.2169 5.9230 5.4344 5.3346 5.1010 5.0350 5.2960 6.3386 5.3221 5.5458

2 6.0876 5.7652 5.3015 5.5902 6.3211 6.2514 5.3977 6.3440 6.4217 5.5875 5.9068

3 4.9775 5.5700 6.2632 5.1400 5.2498 6.3950 6.3635 6.1564 5.9105 6.1028 5.8129

4 6.0382 5.8771 5.4927 6.2630 6.2546 5.8420 6.1306 5.0933 5.3371 6.1038 5.8432

5 6.1100 6.9500 5.3863 5.5319 5.5843 6.3291 6.2507 6.2600 5.8743 5.8126 6.0089

6 5.8953 6.2500 5.3506 6.4104 5.6361 5.4912 5.0197 5.0777 6.2536 5.5092 5.6894

7 5.2263 6.5348 6.1379 6.2086 5.2660 5.8884 5.9484 6.0082 5.3024 5.3877 5.7909

8 5.3300 6.0382 5.0115 6.2070 5.7690 5.7411 5.3995 5.9247 6.4287 5.0097 5.6859



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

102

ANEXO 5: Resultados de humedad del coque

Tabla 18: Porcentaje de humedad del coque.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 0.7256 0.9102 0.8673 0.8344

2 0.6923 0.7845 0.8003 0.7590

3 0.9847 0.8165 0.9743 0.9252

4 0.6378 0.6904 0.6178 0.6487

5 0.8559 0.6991 0.8207 0.7919

6 0.7965 0.6732 0.6345 0.7014

7 0.8901 0.8867 0.8994 0.8921

8 0.6409 0.7104 0.6845 0.6786



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

103

ANEXO 6: Resultados de materia volátil del carbón bituminoso

Tabla 19: Porcentaje de material volátil del carbón bituminoso en vía húmeda.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 10.3699 13.5175 10.6751 11.7575 12.3574 13.1149 12.5267 13.5042 11.7992 11.1380 12.0760

2 12.0952 14.0308 10.7925 12.6146 11.9649 12.0412 13.2472 10.4032 10.7691 11.1407 11.9099

3 12.7425 13.8222 13.6930 11.4850 13.6696 11.4675 10.3851 12.6249 11.8714 13.2755 12.5037

4 12.7518 13.2829 11.7438 10.8048 12.8614 10.3816 11.3173 10.7472 12.8379 11.5180 11.8247

5 13.2742 12.2523 11.2741 12.7653 12.3768 11.1993 12.7924 12.8526 13.2690 12.5546 12.4611

6 12.2111 12.1445 13.2029 10.4823 11.4258 13.5954 13.5317 10.6622 13.4552 10.6856 12.1397

7 12.6047 12.6775 12.5531 11.7761 10.8936 13.4972 10.8145 10.4414 11.1114 13.8208 12.0190

8 13.4781 12.7504 13.6734 11.4199 11.7599 10.7691 12.1600 12.7952 13.1468 12.5104 12.4463

Tabla 20: Porcentaje de material volátil en vía seca del carbón bituminoso.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 11.0856 14.2615 11.3472 12.4332 13.0538 13.8199 13.1909 14.2594 12.5977 11.7641 12.7813

2 12.8792 14.8892 11.3967 13.3615 12.7722 12.8441 14.0030 11.1079 11.5081 11.8000 12.6562

3 13.4100 14.6376 14.6079 12.1073 14.4270 12.2509 11.0909 13.4531 12.6171 14.1383 13.2740

4 13.5713 14.1123 12.4263 11.5267 13.7195 11.0257 12.0564 11.3240 13.5617 12.2667 12.5591

5 14.1380 13.1675 11.9159 13.5128 13.1088 11.9560 13.6453 13.7109 14.0971 13.3294 13.2582

6 12.9761 12.9541 13.9493 11.2003 12.1082 14.3853 14.2468 11.2326 14.3528 11.3086 12.8714

7 13.2998 13.5639 13.3740 12.5556 11.4991 14.3417 11.4985 11.1088 11.7336 14.6075 12.7583

8 14.2369 13.5698 14.3948 12.1756 12.4799 11.4250 12.8541 13.6010 14.0500 13.1702 13.1957



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

104

ANEXO 7: Resultados de materia volátil del coque

Tabla 21: Porcentaje de materia volátil del coque en vía húmeda.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 2.5840 3.3684 2.9809 2.9778

2 3.0139 3.4963 2.7602 3.0901

3 3.1753 3.4443 2.7106 3.1101

4 3.1776 3.3099 3.3055 3.2643

5 3.3077 3.0531 3.3847 3.2485

6 3.0428 3.0262 3.3507 3.1399

7 3.1409 3.1591 2.6089 2.9696

8 3.3586 3.1772 3.1847 3.2402

Tabla 22: Porcentaje de materia volátil del coque en vía seca.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 2.6029 3.3993 3.0069 3.0031

2 3.0350 3.5239 2.7825 3.1138

3 3.2068 3.4727 2.7373 3.1389

4 3.1980 3.3329 3.3260 3.2856

5 3.3363 3.0746 3.4128 3.2746

6 3.0673 3.0467 3.3721 3.1620

7 3.1691 3.1873 2.6326 2.9963

8 3.3802 3.2000 3.2067 3.2623



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

105

ANEXO 8: Resultados de cenizas del carbón bituminoso

Tabla 23: Porcentaje de cenizas en vía húmeda del carbón bituminoso.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 26.5300 37.8300 27.6789 34.4053 30.8240 33.9149 36.1808 36.6918 34.9950 26.2785 32.5329

2 36.3282 31.4604 33.0024 32.5563 28.5870 30.4294 31.5934 33.0804 35.0705 36.7635 32.8872

3 35.3417 31.7041 34.0082 26.8599 29.6445 33.4632 33.4251 30.0230 35.3025 34.5031 32.4275

4 26.3021 32.3238 32.8330 32.7256 37.4247 28.5900 32.0324 35.5847 27.4321 35.1795 32.0428

5 26.4189 33.0902 32.6224 31.4337 33.9873 36.8224 32.3201 31.3627 36.4554 29.6951 32.4208

6 34.8830 29.4171 36.6444 32.4534 28.0046 37.0207 36.6317 37.3950 36.5540 34.0834 34.3087

7 31.6400 26.2600 28.2438 35.7055 29.4322 33.9323 29.3895 33.0202 28.8105 27.7323 30.4166

8 32.3500 31.4586 32.3604 26.5208 36.3210 35.3447 34.9667 36.4998 35.3611 36.2555 33.7439

Tabla 24: Porcentaje de cenizas en vía seca del carbón bituminoso.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 28.3612 39.9122 29.4215 36.3825 32.5610 35.7379 38.0991 38.7437 37.3633 27.7557 34.4338

2 38.6831 33.3851 34.8500 34.4840 30.5159 32.4585 33.3960 35.3212 37.4772 38.9392 34.9510

3 37.1930 33.5742 36.2805 28.3153 31.2870 35.7494 35.6967 31.9926 37.5201 36.7456 34.4354

4 27.9923 34.3421 34.7412 34.9121 39.9216 30.3639 34.1244 37.4944 28.9787 37.4664 34.0337

5 28.1381 35.5618 34.4796 33.2744 35.9975 39.3104 34.4750 33.4571 38.7305 31.5277 34.4952

6 37.0683 31.3782 38.7159 34.6763 29.6772 39.1717 38.5677 39.3954 38.9924 36.0706 36.3714

7 33.3848 28.0960 30.0907 38.0691 31.0683 36.0554 31.2483 35.1309 30.4237 29.3115 32.2879

8 34.1713 33.4802 34.0677 28.2759 38.5446 37.4975 36.9625 38.7985 37.7905 38.1676 35.7756



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

106

ANEXO 9: Resultados de cenizas coque

Tabla 25: Porcentaje de cenizas del coque en vía húmeda.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 19.3170 27.5447 21.2499 22.7039

2 26.4512 22.9069 22.3370 23.8984

3 25.7329 23.0844 21.2626 23.3600

4 19.1510 23.5356 26.9763 23.2209

5 19.2360 24.0936 24.6069 22.6455

6 25.3989 21.4191 21.4689 22.7623

7 23.0376 19.1204 24.1700 22.1093

8 23.5546 22.9056 27.0245 24.4949

Tabla 26: Porcentaje de cenizas del coque en vía seca.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 19.4582 27.7977 21.4358 22.8972

2 26.6356 23.0880 22.5172 24.0803

3 25.9889 23.2744 21.4718 23.5784

4 19.2740 23.6992 27.1439 23.3724

5 19.4021 24.2632 24.8105 22.8253

6 25.6029 21.5643 21.6060 22.9244

7 23.2445 19.2914 24.3894 22.3084

8 23.7065 23.0695 27.2108 24.6623



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

107

ANEXO 10: Resultados del porcentaje de carbono fijo del carbón bituminoso

Tabla 27: Porcentaje de carbono fijo en vía húmeda del carbón bituminoso.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 56.6433 43.4356 55.7230 48.4028 51.4840 47.8692 46.2575 44.5080 46.8672 57.2614 49.8452

2 45.4891 48.7436 50.9036 49.2389 53.1270 51.2780 49.7617 50.1724 47.7387 46.5083 49.2961

3 46.9383 48.9036 46.0356 56.5151 51.4361 48.6743 49.8263 51.1957 46.9156 46.1186 49.2559

4 54.9079 48.5162 49.9305 50.2066 43.4593 55.1864 50.5197 48.5748 54.3929 47.1987 50.2893

5 54.1970 47.7075 50.7172 50.2691 48.0516 45.6492 48.6368 49.5247 44.4013 51.9377 49.1092

6 47.0106 52.1885 44.8021 50.6539 54.9335 43.8927 44.8169 46.8651 43.7372 49.7218 47.8622

7 50.5289 54.5277 53.0652 46.3098 54.4082 46.6821 53.8474 50.5302 54.7757 53.0592 51.7734

8 48.8419 49.7528 48.9547 55.8523 46.1501 48.1451 47.4738 44.7803 45.0634 46.2244 48.1239

Tabla 28: Porcentaje de carbono fijo en vía seca del carbón bituminoso.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 60.5531 45.8263 59.2313 51.1844 54.3852 50.4423 48.7101 46.9970 50.0390 60.4802 52.7849

2 48.4377 51.7256 53.7533 52.1544 56.5118 54.6974 52.6009 53.5709 51.0147 49.2607 52.3727

3 49.3970 51.7882 49.1116 59.5774 54.2860 51.9997 53.2125 54.5543 49.8627 49.1161 52.2906

4 58.4364 51.5455 52.8324 53.5611 46.3589 58.6104 53.8191 51.1816 57.4596 50.2669 53.4072

5 57.7239 51.2708 53.6045 53.2128 50.8937 48.7336 51.8796 52.8320 47.1723 55.1429 52.2566

6 49.9556 55.6677 47.3348 54.1234 58.2145 46.4430 47.1855 49.3721 46.6548 52.6208 50.7572

7 53.3154 58.3401 56.5353 49.3753 57.4326 49.6029 57.2532 53.7602 57.8428 56.0807 54.9539

8 51.5917 52.9500 51.5375 59.5485 48.9755 51.0775 50.1835 47.6005 48.1594 48.6622 51.0286



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

108

ANEXO 11: Resultados del porcentaje de carbono fijo del coque

Tabla 29: Porcentaje de carbono fijo del coque en vía húmeda.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 77.3734 68.1767 74.9019 73.4840268

2 69.8425 72.8123 74.1025 72.2524726

3 70.1071 72.6548 75.0524 72.6047957

4 77.0336 72.4641 69.1005 72.8660598

5 76.6003 72.1542 71.1877 73.3140675

6 70.7617 74.8815 74.5459 73.3963678

7 72.9313 76.8339 72.3217 74.0289573

8 72.4459 73.2068 69.1063 71.5863222

Tabla 30: Porcentaje de carbono fijo del coque en vía seca.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 77.9389 68.8030 75.5572 74.0997

2 70.3294 73.3881 74.7004 72.8060

3 70.8043 73.2529 75.7909 73.2827

4 77.5281 72.9679 69.5300 73.3420

5 77.2616 72.6622 71.7767 73.9002

6 71.3299 75.3890 75.0219 73.9136

7 73.5863 77.5212 72.9780 74.6952

8 72.9132 73.7306 69.5825 72.0754



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

109

ANEXO 12: Resultados del poder calorífico del carbón bituminoso

Tabla 31: Poder calorífico (Kcal/ Kg) en vía húmeda del carbón bituminoso.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 5499.38 5182.11 5036.96 5263.87 4588.54 5165.40 5530.49 5408.42 5643.18 5148.03 5246.64

2 4494.69 5671.24 5234.72 4613.03 5063.35 4785.93 5398.56 5099.07 4573.88 4573.73 4950.82

3 4521.13 5446.50 5271.81 4758.92 5162.47 5548.21 5540.58 5227.28 5294.74 4501.65 5127.33

4 5036.69 5142.45 5411.07 4700.52 5542.13 5646.17 4907.68 55.85.73 4541.34 5621.16 5172.13

5 5499.38 5274.65 5325.48 4539.99 5338.32 5497.53 5471.01 5053.83 4565.09 5347.30 5191.26

6 5036.69 5661.14 4950.87 4904.13 5328.63 4783.81 4643.96 4977.37 4896.06 4878.88 5006.15

7 5380.40 5041.51 4523.37 5462.24 5444.84 4842.23 4850.32 4608.22 4768.78 5162.38 5008.43

8 4666.54 5521.52 4964.34 4760.21 4851.13 4940.60 5581.52 4784.73 4832.47 5351.74 5025.48

Tabla 32: Poder calorífico (Kcal/Kg) en vía seca del carbón bituminoso.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 5878.97 5467.33 5354.08 5566.37 4847.11 5443.05 5823.71 5710.87 6025.09 5437.41 5555.40

2 4786.04 6018.20 5527.77 4886.18 5405.01 5105.07 5706.58 5444.47 4887.76 4844.41 5261.15

3 4757.95 5767.77 5624.06 5016.78 5448.51 5927.26 5917.12 5570.20 5627.34 4794.23 5445.12

4 5360.36 5463.55 5725.56 5014.58 5911.90 5996.48 5228.20 5885.50 4797.38 5986.57 5537.01

5 5857.26 5668.62 5628.66 4805.84 5654.06 5868.98 5835.79 5391.33 4849.99 5677.30 5523.78

6 5352.22 6038.55 5230.75 5240.04 5646.89 5061.76 4889.39 5243.63 5222.66 5163.34 5308.92

7 5677.11 5394.00 4819.17 5823.82 5747.50 5145.20 5157.09 4902.79 5035.80 5456.35 5315.88

8 4929.27 5876.34 5226.25 5075.23 5148.13 5241.52 5900.10 5086.06 5164.48 5633.99 5328.14



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

110

ANEXO 13: Resultados del poder calorífico del coque

Tabla 33: Poder calorífico del coque en vía húmeda.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 6775.7752 6384.8651 6723.3848 6628.0084

2 5537.8932 6987.5182 6576.4695 6367.2936

3 5570.4691 6710.6235 6088.5711 6123.2212

4 6205.6980 6336.0014 6213.6290 6251.7761

5 6775.7752 6498.8806 6869.5732 6714.7430

6 6205.6980 5552.5100 6542.7716 6100.3265

7 6629.1839 6789.6840 6002.7308 6473.8662

8 5749.6362 6011.5773 6831.5014 6197.5716

Tabla 34: Poder calorífico del coque en vía seca.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 6825.2996 6443.5140 6782.2069 6683.6735

2 5576.4993 7042.7687 6629.5256 6416.2645

3 5625.8670 6765.8668 6148.4757 6180.0698

4 6245.5320 6380.0492 6252.2554 6292.6122

5 6834.2697 6544.6341 6926.4183 6768.4407

6 6255.5232 5590.1428 6584.5506 6143.4055

7 6688.7202 6850.4267 6057.2094 6532.1188

8 5786.7233 6054.5891 6878.5853 6239.9659



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

111

ANEXO 14: Resultados del porcentaje de azufre del carbón bituminoso

Tabla 35: Porcentaje de azufre en vía húmeda del carbón bituminoso.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 0.76 0.78 0.75 0.79 0.75 0.74 0.73 0.78 0.76 0.80 0.76

2 0.75 0.78 0.73 0.74 0.79 0.74 0.73 0.78 0.80 0.71 0.76

3 0.74 0.77 0.72 0.72 0.74 0.75 0.77 0.79 0.77 0.76 0.75

4 0.80 0.74 0.80 0.79 0.70 0.80 0.73 0.79 0.74 0.80 0.77

5 0.77 0.77 0.77 0.78 0.78 0.79 0.77 0.80 0.76 0.70 0.77

6 0.72 0.70 0.72 0.78 0.71 0.79 0.78 0.73 0.73 0.75 0.74

7 0.76 0.80 0.70 0.79 0.72 0.74 0.74 0.74 0.72 0.71 0.74

8 0.74 0.72 0.71 0.72 0.73 0.79 0.74 0.77 0.72 0.73 0.74

Tabla 36: Porcentaje de azufre en vía seca del carbón bituminoso.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PROMEDIO

1 0.81 0.82 0.80 0.84 0.79 0.78 0.78 0.82 0.80 0.85 0.81

2 0.80 0.83 0.78 0.79 0.84 0.79 0.78 0.82 0.85 0.76 0.80

3 0.78 0.82 0.76 0.76 0.79 0.80 0.82 0.84 0.82 0.80 0.80

4 0.85 0.79 0.85 0.84 0.74 0.85 0.78 0.83 0.79 0.85 0.82

5 0.82 0.83 0.81 0.83 0.83 0.83 0.82 0.85 0.80 0.74 0.82

6 0.77 0.75 0.76 0.83 0.76 0.84 0.83 0.77 0.77 0.79 0.79

7 0.80 0.86 0.75 0.84 0.77 0.79 0.79 0.79 0.76 0.75 0.79

8 0.78 0.77 0.76 0.76 0.77 0.83 0.78 0.82 0.76 0.77 0.78



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

112

ANEXO 15: Resultados del porcentaje de azufre del coque

Tabla 37: Porcentaje de azufre del coque en vía húmeda.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 0.3800 0.3900 0.3550 0.38

2 0.3750 0.3900 0.3550 0.37

3 0.3700 0.3850 0.3800 0.38

4 0.4000 0.3700 0.3550 0.38

5 0.3850 0.3850 0.4000 0.39

6 0.3600 0.3500 0.3500 0.35

7 0.3800 0.4000 0.3850 0.39

8 0.3700 0.3500 0.3900 0.37

Tabla 38: Porcentaje azufre del coque en vía seca.

PRUEBA MUESTRA

1 2 3 PROMEDIO

1 0.3828 0.3936 0.3581 0.38

2 0.3776 0.3931 0.3579 0.38

3 0.3737 0.3882 0.3837 0.38

4 0.4026 0.3726 0.3572 0.38

5 0.3883 0.3877 0.4033 0.39

6 0.3629 0.3524 0.3522 0.36

7 0.3834 0.4036 0.3885 0.39

8 0.3724 0.3525 0.3927 0.37



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

113

ANEXO 16: Figuras del proceso de coquificación del carbón bituminoso

Figura 122: Entrada a la Carbonera San Diego

Figura 123: Punto de muestreo de carbón bituminoso



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

114

Figura 124: Extrayendo carbón bituminoso

Figura 125: Molienda del carbón bituminoso



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

115

Figura 126: Pasado de Malla

Figura 127: Molino de bolas para el pulverizado del carbón



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

116

Figura 128: Prensa para briquetización

Figura 129: Briquetas de carbón bituminoso



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

117

Figura 130: Pesado de muestras para determinar humedad

Figura 131: Estufa para determinación de humedad



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

118

Figura 132: Desecador con muestras de carbón bituminoso

Figura 133: Horno eléctrico a 800°C



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

119

Figura 134: Horno eléctrico a 950 °C

Figura 135: Muestras de carbón para determinar Materia Volátil



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

120

Figura 136: Muestras de cenizas del carbón bituminoso

Figura 137: Bomba calorimétrica de Fisher



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

121

Figura 138: Muestra después de obtenido el poder calorífico

Figura 139: Determinación de azufre (Norma Mexicana DGN-AA-31-1976)



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

122

Figura 140: Sulfato de bario cristalizado (BaSO4 (S))

Figura 141: Inicio del proceso de coquificación



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

123

Figura 142: Proceso de coquificación a 1000°C

Figura 143: Sacado de muestra del horno



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

124

Figura 144: Horno de gas propano a 1200°C

Figura 145: Muestras de coque a 1200°C



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

125

Figura 146: Muestras de coque 950 -1000°C

Figura 147: Muestras de coque a 1100°C



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

126

Figura 148: Durómetro - Escuela de Materiales

Figura 149: Medición de dureza de las muestras de coque



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

127

Figura 150: Marcas de huellas del indentador del durómetro

Figura 151: Equipo de análisis termogravimétrico (TGA)



Bibliot

eca d

e Ing

enier

ía Quím

ica

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