Peso específico del carbón mineral y sus particularidades
Los yacimientos de carbón se forman en el interior de la Tierra. Esto ocurre por la acumulación de restos vegetales sometidos a descomposición y a la presión de las rocas. El ambiente más adecuado para la acumulación de este fósil es una zona pantanosa de turba, formada durante desplazamientos de placas tectónicas. El carbón mineral sufre cambios químicos importantes en su estructura: se enriquece en carbono y pierde humedad, oxígeno y sustancias volátiles. Las impurezas minerales del carbón están representadas por formadores de carbón y neoformaciones minerales. Adoptan la forma de dispersión fina, cristalitos, intercalaciones delgadas, lentes y concreciones. Como resultado de procesos complejos se forma una roca combustible sólida de color negro.
El carbón mineral tiene una serie de particularidades físicas:
- es sólido;
- es denso;
- es mecánicamente resistente;
- los componentes gelificados y lipoides tienen la capacidad de transformarse al calentarse en una masa plástica y formar un material coquizable poroso.
| Tipo de carbón | Peso específico (g/cm³) |
| Húmico | 1,4 - 1,5 |
| Pardo hulitolítico | 1,6 - 1,8 |
| Antracita | 1,3 - 1,5 |
Los valores anteriores describen la densidad de la sustancia carbonosa o del material en trozos. Para almacenamiento, entrega y cálculo de la caja de un camión, es más importante la densidad aparente: por los huecos entre los trozos, 1 m³ de carbón mineral suele pesar menos que un cubo compacto sin vacíos. El carbón mineral es apto para uso industrial cuando su contenido de cenizas no supera el 30%.
| Material | Peso de 1 m³, kg |
| Carbón mineral común o en trozos | 700 - 900 |
| Antracita en trozos | 800 - 950 |
| Finos o polvo de carbón | 550 - 750 |
| Carbón húmedo o compactado | 900 - 1200 |
El criterio más importante para este mineral combustible es el poder calorífico. El carbón mineral se distingue por una alta emisión de calor, pero el valor depende del tipo, la humedad y el contenido de cenizas. Para la masa seca sin cenizas se suelen indicar aproximadamente 30,5 - 36,8 MJ/kg; en estado de trabajo, con humedad y cenizas, el poder calorífico real puede ser notablemente menor. La composición del carbón mineral depende del lugar de formación del yacimiento y contiene una serie de componentes complejos:
| Sustancia | Carbono | Hidrógeno | Oxígeno | Azufre | Nitrógeno | Sustancias volátiles | Agua | Ceniza |
| Fracción másica, % | 75 - 92 | 2,5 - 5,7 | 1,5 - 15 | 0,5 - 4 | 0,5 - 2 | 2 - 48 | 1 - 12 | 2 - 45 |
El contenido de los componentes mencionados varía según la marca del carbón mineral. Las impurezas minerales son peligrosas durante la combustión, y algunos compuestos poseen propiedades carcinógenas perjudiciales.
Ámbito de aplicación del carbón mineral
El carbón mineral se utiliza ampliamente en muchas esferas de producción:
- energía eléctrica;
- industria metalúrgica pesada, como coque;
- industria química;
- producción de materiales estructurales;
- hidrogenación, productos aromáticos;
- energía de combustibles: combustible sintético, gaseoso y líquido;
- producción de fertilizantes enriquecidos con nitrógeno;
- fabricación de cera y plásticos.
Cálculo de volúmenes y masa del carbón mineral
Debido al amplio uso de este mineral, existe una necesidad justificada de conocer el peso volumétrico del carbón mineral. El peso específico del carbón mineral se distingue en dos tipos:
- peso específico del carbón mineral con contenido natural de cenizas;
- peso específico de la masa sin cenizas.
Para fines industriales, esta división es extremadamente importante al calcular la necesidad del componente combustible.
El peso específico del carbón mineral se calcula mediante la siguiente fórmula:
Peso específico = peso de las partículas sólidas ⁄ volumen de las partículas sólidas
El peso específico puede variar según el tipo de roca carbonífera, el contenido de cenizas y la humedad del material.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto pesa 1 m³ de carbón mineral?
Para almacenamiento y entrega, el peso a granel de 1 m³ de carbón mineral suele ser de unos 700-900 kg para carbón ordinario o en trozos. El carbón húmedo o compactado puede pesar 900-1200 kg/m³.
¿Por qué el peso específico del carbón es mayor que el peso a granel?
El peso específico describe la densidad de la sustancia carbonosa o del material en trozos, mientras que el peso a granel incluye huecos entre piezas. Por eso un metro cúbico en un camión pesa menos que un cubo sólido sin huecos.
¿Qué influye en el peso y la calidad del carbón mineral?
Influyen la marca del carbón, fracción, humedad, contenido de cenizas, materias volátiles y compactación durante almacenamiento o transporte.