La antracita , también conocida como hulla y hulla , es una variedad de carbón duro y compacto que tiene un brillo submetálico . Tiene el mayor contenido de carbono , la menor cantidad de impurezas y la mayor densidad energética de todos los tipos de carbón y es el carbón de mayor clasificación .
La región carbonífera del noreste de Pensilvania en los Estados Unidos tiene los mayores depósitos conocidos de carbón de antracita en el mundo con una reserva estimada de siete mil millones de toneladas cortas. [2] China representa la mayor parte de la producción mundial; otros productores incluyen Rusia , Ucrania , Corea del Norte , Sudáfrica , Vietnam , Australia , Canadá y Estados Unidos . La producción total en 2020 fue de 615 millones de toneladas. [3]
La antracita es el tipo de carbón que más se metamorfosea , pero aún representa un metamorfismo de bajo grado, [a] en el que el contenido de carbono está entre el 86% y el 97%. [1] [5] [6] El término se aplica a aquellas variedades de carbón que no desprenden alquitrán u otros vapores de hidrocarburos cuando se calientan por debajo de su punto de ignición . [7] La antracita es difícil de encender y arde con una llama corta, azul y sin humo.
La antracita se clasifica en varios grados. El grado estándar se utiliza predominantemente en la generación de energía, y el grado alto (HG) y el grado ultra alto (UHG) se utilizan predominantemente en el sector metalúrgico . La antracita representa aproximadamente el 1% de las reservas mundiales de carbón [8] y se extrae sólo en unos pocos países del mundo.
La antracita deriva del griego anthrakítēs ( ἀνθρακίτης ), literalmente "parecido al carbón". [9] Otros términos que se refieren a la antracita son carbón negro , hulla , carbón de piedra , [10] [11] carbón oscuro , carbón de café , carbón ciego (en Escocia), [7] carbón de Kilkenny (en Irlanda), [10 ] carbón de cuervo o carbón de buey y diamante negro . "Blue Coal" es el término para una marca de antracita que alguna vez fue popular y registrada, extraída por Glen Alden Coal Company en Pensilvania y rociada con un tinte azul en la mina antes de enviarse a sus mercados del noreste de EE. UU. para distinguirla de sus competidores. . [ cita necesaria ]
Culm tiene diferentes significados en inglés británico y americano . En inglés británico, culmo es la antracita imperfecta, situada predominantemente al norte de Devon y Cornualles , que se utilizaba como pigmento . El término también se utiliza para referirse a algunos estratos de rocas carboníferas que se encuentran tanto en Gran Bretaña como en las tierras montañosas del Rin , también conocidas como Medidas Culm . [7] En Gran Bretaña, también puede referirse al carbón exportado desde Gran Bretaña durante el siglo XIX. [10] En inglés americano, "culmo" se refiere al desperdicio o sobrante de la minería de antracita, [7] principalmente polvo y piezas pequeñas no aptas para su uso en hornos domésticos.
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La antracita es similar en apariencia al chorro mineraloide y a veces se utiliza como imitación del chorro.
La antracita se diferencia del carbón bituminoso ordinario por su mayor dureza (2,75–3 en la escala de Mohs ), [12] su mayor densidad relativa de 1,3–1,4 y su brillo, que a menudo es semimetálico con un reflejo ligeramente verde. Contiene un alto porcentaje de carbono fijo y un bajo porcentaje de materia volátil . Además, no presenta muescas blandas o fibrosas y no ensucia los dedos al frotarlo. [7] La antracitación es la transformación del carbón bituminoso en antracita.
El contenido de humedad de la antracita recién extraída generalmente es inferior al 15 por ciento. El contenido de calor de la antracita oscila entre 26 y 33 MJ/kg (22 a 28 millones de Btu / tonelada corta ) en una base húmeda y libre de materia mineral. El contenido de calor del carbón de antracita consumido en los Estados Unidos tiene un promedio de 29 MJ/kg (25 millones de Btu/tonelada), tal como se recibió, y contiene tanto humedad inherente como materia mineral.
Desde la década de 1980, los desechos de antracita o los desechos de las minas se utilizan como forma de reciclaje para la generación de energía con carbón . La práctica conocida como recuperación se está aplicando a pilotes de culmos anteriores a leyes que exigían a los propietarios de minas restaurar las tierras a su condición original aproximada.
Químicamente, la antracita puede considerarse como una etapa de transición entre el carbón bituminoso ordinario y el grafito , producida por la eliminación más o menos completa de los constituyentes volátiles del primero, y se encuentra más abundantemente en zonas que han sido sometidas a tensiones y presiones considerables. , como las laderas de grandes cadenas montañosas. [7] La antracita se asocia con rocas sedimentarias fuertemente deformadas que fueron sometidas a presiones y temperaturas más altas (pero sin condiciones metamórficas), del mismo modo que el carbón bituminoso se asocia generalmente con rocas sedimentarias menos deformadas o planas. Las capas comprimidas de antracita que se extraen en profundidad en la provincia plegada de Ridge y Valley de las Montañas Apalaches de la región del carbón del centro-este de Pensilvania son extensiones de las mismas capas de carbón bituminoso que se extraen de rocas sedimentarias generalmente planas y no deformadas. más al oeste en la meseta de Allegheny de Kentucky y Virginia Occidental , el este de Ohio y el oeste de Pensilvania .
De la misma manera, la región de antracita del sur de Gales se limita a la porción retorcida al oeste de Swansea y Llanelli , y las porciones central y oriental producen carbón térmico , carbón coquizable y carbones domésticos. [13]
La antracita muestra cierta alteración por el desarrollo de planos divisionales secundarios y fisuras, de modo que las líneas de estratificación originales no siempre se ven fácilmente. La conductividad térmica también es mayor; Un trozo de antracita se siente notablemente más frío cuando se sostiene en la mano caliente que un trozo similar de carbón bituminoso a la misma temperatura. [7]
La antracita tiene un historial de uso en altos hornos para fundición de hierro; sin embargo, carecía del espacio poroso del coque metalúrgico , que eventualmente reemplazó a la antracita. [14]
En el suroeste de Gales , la antracita se ha quemado como combustible doméstico desde al menos la época medieval, [15] cuando se extraía cerca de Saundersfoot . Más recientemente, se llevó a cabo una extracción de antracita a gran escala en la parte occidental de South Wales Coalfield hasta finales del siglo XX.
En Estados Unidos, la historia del carbón de antracita comenzó en 1790 en Pottsville, Pensilvania , con el descubrimiento de carbón realizado por el cazador Necho Allen en lo que hoy se conoce como la Región del Carbón . Cuenta la leyenda que Allen se quedó dormido en la base de Broad Mountain y se despertó al ver un gran incendio porque su fogata había encendido un afloramiento de carbón de antracita. En 1795, se había construido un horno de hierro de antracita en el río Schuylkill .
La antracita fue quemada experimentalmente por primera vez como combustible para calefacción residencial en los EE. UU. el 11 de febrero de 1808, por el juez Jesse Fell en Wilkes-Barre, Pensilvania , sobre una rejilla abierta en una chimenea. La antracita se diferencia de la madera en que necesita una corriente de aire desde abajo, y Judge Fell demostró con su diseño de parrilla que era un combustible viable para calefacción. [ cita necesaria ] En la primavera de 1808, John y Abijah Smith enviaron la primera carga de antracita extraída comercialmente por el río Susquehanna desde Plymouth, Pensilvania, lo que marcó el nacimiento de la minería comercial de antracita en los Estados Unidos. Desde esa primera mina, la producción aumentó a un máximo histórico de más de 100 millones de toneladas en 1917. [ cita necesaria ]
La dificultad para encender la antracita inhibió su uso temprano, especialmente en altos hornos para fundir hierro. Con el desarrollo de la explosión caliente en 1828, que utilizaba el calor residual para precalentar el aire de combustión, la antracita se convirtió en un combustible preferido y representó el 45% de la producción de arrabio de Estados Unidos en 15 años. [16] La fundición de hierro antracita fue posteriormente desplazada por el coque .
Desde finales del siglo XIX hasta la década de 1950, la antracita fue el combustible más popular para calentar hogares y otros edificios en el norte de Estados Unidos, hasta que fue suplantada por los sistemas de combustión de petróleo y, más recientemente, por los sistemas de gas natural. Muchos grandes edificios públicos, como las escuelas, se calentaron con hornos de antracita durante la década de 1980.
Durante la Guerra Civil estadounidense , los corredores del bloqueo confederados utilizaron antracita como combustible sin humo para sus calderas para evitar revelar su posición a los bloqueadores. [17]
La invención de la cámara de combustión Wootten permitió a las locomotoras quemar directamente antracita de manera eficiente, particularmente residuos de culmo. A principios del siglo XX, en EE. UU., Delaware, Lackawanna y Western Railroad comenzaron a utilizar sólo el carbón de antracita, más caro, en sus locomotoras de pasajeros, se autodenominaron "La carretera de la antracita" y anunciaron ampliamente que los viajeros de su línea podían realizar viajes en tren sin tener que preocuparse. sus ropas manchadas de hollín. Los anuncios presentaban a una mujer vestida de blanco llamada Phoebe Snow y poemas que contenían líneas como "Mi vestido permanece blanco / Desde la mañana hasta la noche / Sobre el camino de antracita". De manera similar, Great Western Railway en el Reino Unido pudo utilizar su acceso a la antracita (dominaba la región de antracita) para ganarse una reputación de eficiencia y limpieza inigualable por otras empresas del Reino Unido.
Los motores de combustión interna accionados por el llamado "gas mixto", "pobre", "semiagua" o " gas Dowson " producido por la gasificación de la antracita con aire (y una pequeña proporción de vapor) fueron en un momento los más económicos. método de obtención de energía, que requiere sólo 1 libra por caballo de fuerza-hora (0,6 kg / kWh ), o menos. Antiguamente se exportaban grandes cantidades de antracita para fines energéticos desde el sur de Gales a Francia, Suiza y partes de Alemania. [18] En abril de 2013 [actualizar], la minería comercial generalizada de antracita en Gales ha cesado, aunque quedan algunos grandes yacimientos a cielo abierto , junto con algunas operaciones mineras a la deriva relativamente pequeñas . [ cita necesaria ]
La antracita suele costar entre dos y seis veces más que el carbón normal. En junio de 2008, el coste mayorista de la antracita era de 150 dólares EE.UU./tonelada corta , [19] cayendo a 107 dólares/tonelada en 2021; Representa el 1% de la producción de carbón de Estados Unidos. [20]
El uso principal de la antracita en la actualidad es como combustible doméstico, ya sea en estufas manuales o en hornos automáticos. Proporciona mucha energía por su peso y se quema limpiamente con poco hollín, lo que lo hace ideal para este propósito. Su alto valor lo hace prohibitivamente caro para su uso en centrales eléctricas. Otros usos incluyen las partículas finas utilizadas como medio filtrante y como ingrediente en briquetas de carbón . La antracita era un combustible autorizado [21] según la Ley de Aire Limpio de 1993 del Reino Unido, lo que significa que podía usarse dentro de un área de control de humo designada, como los distritos del centro de Londres.
Hoy en día, China extrae, con diferencia, la mayor parte de la producción mundial de antracita, representando más de las tres cuartas partes de la producción mundial. [3] La mayor parte de la producción china es de antracita de grado estándar, que se utiliza en la generación de energía. [ cita necesaria ] El aumento de la demanda en China ha convertido a ese país en un importador neto del combustible, principalmente de Vietnam, otro importante productor de antracita para la generación de energía, aunque el aumento del consumo interno en Vietnam significa que las exportaciones pueden reducirse. [22]
La producción actual de antracita en Estados Unidos promedia alrededor de cinco millones de toneladas por año. De esa cantidad, alrededor de 1,8 millones de toneladas se extrajeron en el estado de Pensilvania. [23] La minería de carbón de antracita continúa hasta el día de hoy en el este de Pensilvania y contribuye hasta el 1% del producto bruto del estado. En 1995, más de 2.000 personas trabajaban en la extracción de carbón de antracita. La mayor parte de la extracción hasta esa fecha consistía en recuperar carbón de montones de escoria (montones de desechos de minas de carbón anteriores) en minas cerradas cercanas. También se extrae algo de carbón de antracita subterráneo.
Los países que producen antracita HG y UHG incluyen Rusia y Sudáfrica. La antracita HG y UHG se utilizan como coque o sustituto del carbón en diversas aplicaciones metalúrgicas del carbón ( sinterización , PCI , carga directa de BF , peletización ). Desempeña un papel importante en la reducción de costos en el proceso de fabricación de acero y también se utiliza en la producción de ferroaleaciones , silicomanganeso, carburo de calcio y carburo de silicio . Sudáfrica exporta antracita de menor calidad y mayor contenido de cenizas a Brasil para utilizarla en la fabricación de acero. [ cita necesaria ]
La antracita se procesa en diferentes tamaños mediante lo que comúnmente se conoce como triturador . El carbón grande se saca de la mina y se pasa a través de trituradoras con rodillos dentados para reducir los trozos a pedazos más pequeños. Los trozos más pequeños se separan en diferentes tamaños mediante un sistema de tamices graduados, colocados en orden descendente. [18] El dimensionamiento es necesario para diferentes tipos de estufas y hornos.
La antracita se clasifica en tres grados, según su contenido de carbono. El grado estándar se utiliza como combustible doméstico y en la generación de energía industrial. Los grados más raros de antracita son más puros (es decir, tienen un mayor contenido de carbono) y se utilizan en la fabricación de acero y otros segmentos de las industrias metalúrgicas. Las características técnicas de los distintos grados de antracita son las siguientes: [ cita necesaria ]
La antracita se divide por tamaño principalmente en aplicaciones que necesitan grumos (normalmente mayores de 10 mm) (diversos procesos industriales en los que reemplaza al coque metalúrgico y al combustible doméstico) y aquellas que necesitan finos (menos de 10 mm), como la sinterización y la peletización. [22]
La clasificación estadounidense común por tamaño es la siguiente: [ cita necesaria ]
Carbones en trozos, para barcos de vapor, para huevos y para estufa, estos últimos en dos o tres tamaños, siendo los tres superiores a 1+Tamaño de 1 ⁄ 2 pulgadas (38 mm) en mallas con orificios redondos.
La antracita de alta calidad (HG) y la de calidad ultra alta (UHG) son las calidades más altas de carbón de antracita. Son las formas más puras de carbón, tienen el mayor grado de carbonificación, el mayor contenido de carbono y energía y la menor cantidad de impurezas (humedad, cenizas y volátiles).
La antracita de grado alto y ultra alto es más dura que la antracita de grado estándar y tiene una densidad relativa más alta. Un ejemplo de fórmula química para antracita de alta calidad sería C 240 H 90 O 4 NS, [24] que representa 94% de carbono. [25] La antracita UHG suele tener un contenido mínimo de carbono del 95%.
También difieren en su uso de la antracita de grado estándar (utilizada principalmente para la generación de energía), y se emplean principalmente en metalurgia como un sustituto rentable del coque en procesos como la sinterización y la peletización , así como en la inyección de carbón pulverizado (PCI) y la inyección directa. en altos hornos . También se pueden utilizar en la purificación del agua y en el ámbito doméstico como combustible sin humo .
La antracita HG y UHG representan un pequeño porcentaje del mercado total de antracita. Los principales países productores son Rusia, Ucrania, Vietnam, Sudáfrica y Estados Unidos.
Los tamaños principales utilizados en los Estados Unidos para la calefacción doméstica son el castaño, el guisante, el trigo sarraceno y el arroz, siendo el castaño y el arroz los más populares. La castaña y el guisante se utilizan en hornos manuales, mientras que el arroz y el trigo sarraceno, más pequeños, se utilizan en hornos automáticos. El arroz es actualmente el tamaño más buscado debido a la facilidad de uso y popularidad de ese tipo de horno.
En Gales del Sur , se adopta una clasificación menos elaborada, pero se tiene mucho cuidado al recoger a mano y limpiar el carbón de partículas de pirita en las calidades superiores conocidas como mejores carbones de malta, que se utilizan para secar la malta en hornos. [18]
El polvo de antracita se puede convertir en briquetas y se vende en el Reino Unido con nombres comerciales como Phurnacite , Ancit y Taybrite.
En el extremo opuesto del carbón de antracita de alta calidad, el carbón de semiantracita se define como un carbón intermedio entre el carbón de antracita y el carbón bituminoso, y particularmente un carbón que se aproxima a la antracita en su carácter no volátil. [26]
Históricamente, de vez en cuando, las vetas subterráneas de carbón se han incendiado, a menudo debido a actividades mineras descuidadas o desafortunadas. La bolsa de carbón encendido recibe oxígeno a través de conductos de ventilación que aún no se han descubierto. Estos pueden arder durante años. Por lo general, los respiraderos de escape en áreas pobladas pronto se detectan y se sellan, mientras que los respiraderos en áreas deshabitadas permanecen sin descubrir. En ocasiones, los respiraderos se descubren a través de los humos detectados por los transeúntes, a menudo en zonas boscosas. Los intentos de extinguir los que quedan han sido en ocasiones inútiles, y hoy en día existen varias zonas de combustión de este tipo. En ocasiones, en invierno, se puede identificar la existencia de un lugar de combustión subterráneo, donde la nieve caída se derrite gracias al calor conducido desde abajo. Las propuestas para aprovechar este calor como energía geotérmica no han tenido éxito.
Una veta de antracita que se incendió en Centralia, Pensilvania , en 1962 ha estado ardiendo desde entonces, convirtiendo el alguna vez próspero distrito en una ciudad fantasma . [27]
Geológicamente, el depósito de antracita más grande y concentrado del mundo se encuentra en la mina de carbón Lackawanna en el noreste de Pensilvania , Estados Unidos, en y alrededor de Scranton , Pensilvania. Llamado localmente Región del Carbón , el depósito contiene 480 millas cuadradas (1200 km 2 ) de roca carbonífera que originalmente contenía 22,8 mil millones de toneladas cortas (20,68 mil millones de toneladas) de antracita. [28] La región geográfica tiene aproximadamente 100 millas (161 km) de largo y 30 millas (48 km) de ancho. Debido a la minería histórica y al desarrollo de las tierras que cubren el carbón, se estima que quedan 7 mil millones de toneladas cortas (6,3 mil millones de toneladas) de reservas explotables. Estados Unidos también contiene varios depósitos más pequeños de antracita, como los históricamente extraídos en Crested Butte, Colorado .
Entre los productores actuales, Rusia, China, Polonia y Ucrania tienen las mayores reservas recuperables estimadas de antracita. Otros países con reservas sustanciales incluyen Vietnam y Corea del Norte. [29]
El depósito de antracita Groundhog en Columbia Británica , Canadá, es el depósito de antracita sin explotar más grande del mundo. Es propiedad de la empresa australiana Atrum Coal, que cotiza en bolsa, y tiene 1.570 millones de toneladas de antracita de alta calidad. [30]
Las antracitas de la era terciaria o cretácica más reciente se encuentran en la parte de Crowsnest Pass de las Montañas Rocosas en Canadá y en varios lugares de los Andes en Perú. [18]
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