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Introducción ;Usos del carbón ;Composición y propiedades ; Parámetros tecnológicos ;Composición elemental ;Contenido en materia mineral; Contenido en gases; Precio del Carbón; Clasificación del Carbón; Tipo;Rango;Grado
Componentes macroscópicos y microscópicos
El carbón es una roca sedimentaria combustible con más del 50% en peso y más del 70% en volumen de materia carbonosa, formada por compactación y maduración de restos vegetales superiores, y que se encuentra en diferentes estados de evolución en función de los procesos de diagénesis y carbonización que ha sufrido con posterioridad a su enterramiento.
Desde el punto de vista estratigráfico, es una roca sedimentaria organo-clástica, compuesta esencialmente por restos litificados de plantas, que aparece constituyendo secuencias características que reciben el nombre de ciclotemas.
Los primeros datos sobre el empleo del carbón se deben a Marco Polo, quien comentaba el uso por parte de los chinos de «unas rocas negras con las que se hacía fuego». Al parecer, era usado por los chinos desde hace más de 2.000 años. Los indios de Arizona lo utilizaban también antes de la llegada de los españoles. En Europa, su empleo no se generaliza hasta el Siglo XVI, en el Reino Unido, y se empieza a utilizar de forma masiva a partir de comienzos del Siglo XVIII, sobre la base de las necesidades energéticas de la industria siderúrgica.
Los bajos precios del petróleo durante los años 1950-1970 hacen que el empleo de carbón sufra un importante descenso, debido a sus problemas de transporte, almacenamiento y contaminación. A partir de la Crisis Energética de comienzos de los años 70, el carbón vuelve a adquirir importancia.
Las reservas mundiales de carbón son inmensas, pudiendo llegar, con el ritmo actual de extracción, hasta el año 3.000, mientras que el techo de agotamiento calculado para el uranio y el petróleo es algo más allá del año 2.000.
El carbón tiene muchos usos importantes, aunque el más significativo es la generación de energía eléctrica. Otros campos importantes de utilización corresponden a la fabricación de acero y cemento, y los procesos industriales de calentamiento (en progresivo desuso).
En lo que se refiere a la producción de energía eléctrica, del orden del 50% de la producción mundial se dedica a este fin, y en concreto, un 40% aproximadamente de la energía eléctrica producida en el mundo se obtiene a partir de carbón.
En la fabricación de acero y cemento, el carbón se sigue empleando en muchos casos como combustible, si bien está siendo progresivamente desplazado por derivados del petróleo.
La misma tendencia se observa en la utilización del carbón como combustible de calefacción: está siendo reemplazado por alternativas menos contaminantes, fundamentalmente derivados del petróleo, o gas natural.
Dentro de la composición química del carbón se debe diferenciar entre los datos correspondientes a la estructura química del carbón, y los correspondientes a su composición elemental.
Así mismo, es necesario diferenciar aquellos datos relacionados con la medida dealgunos parámetros de importancia tecnológica.
Otros parámetros de gran importancia en la actualidad son los referidos al contenido en elementos menores que puedan liberarse durante el proceso de combustión, y que pueden tener efectos nocivos para la salud humana o del medio ambiente.
Desde el punto de vista elemental, el carbón está constituido fundamentalmente por C, H y O, con proporciones menores de N y S. Los análisis para estos elementos se realizan por metodologías diversas,
Otra forma de expresarlo es como carbón seco y libre de materia mineral (dry and mineral matter free, dmmf):
Los contenidos en carbono, como veremos luego, varían desde valores del orden del 30% en los lignitos hasta por encima del 95% en las antracitas. Por su parte, el contenido en oxígeno desciende desde valores por encima del 20% hasta prácticamente 0, y los de hidrógeno, desde 5-6 hasta 2-3%, como veremos en el tema próximo (química del proceso de coalificación).
Los parámetros tecnológicos que se utilizan para definir un carbón son: el contenido en humedad, la proporción de volátiles, el contenido en cenizas, y el poder calorífico.
Estoscontenidos constituyen el llamado análisis inmediato del Carbón.
El agua se presenta en el carbón de dos formas distintas, unadenominada agua de constitución, que es aquella que está combinada químicamente con él y que se debe fundamentalmente a la que está contenida en las arcillas, uno de los componentes mayoritarios del carbón. Este agua es difícil de determinar, ya que aunque empieza a desprenderse por encima de los 275º, a esta temperatura ya se producen transformaciones químicas que hacen desprenderse de él otros elementos.
La otra forma de presentación del agua es la denominada humedad, es decir, aquella que se encuentra tanto en el exterior de los granos de carbón, como retenida en los poros o capilares.
La humedad total se determina en el laboratorio mediante el proceso expresado en la norma UNE 32001, y que consiste básicamente en el secado en estufa a 105-110º hasta que el peso de la muestra sea constante (aproximadamente 3 horas). La pérdida en peso expresada en % del peso inicial corresponderá al valor de la humedad.
La importancia de su determinación radica en que ésta característica reduce el calor utilizable en su combustión, en primer lugar porque es un residuo inerte, segundo porque su vaporización requiere calor, por lo que la energía calorífica del carbón disminuye; y tercero porque el vapor de agua que se desprende hace aumentar el volumen de humos de la combustión y por tanto disminuir el calor producido en la combustión.
Se denomina contenido en cenizas de un carbón al residuo quequeda después de su incineración. Este residuo está compuesto por materia mineral que puede tener orígenes diversos: una parte corresponden a la propia materia mineral de los vegetales que originaron el carbón, otra parte procede de los sedimentos depositados simultáneamente a los vegetales y otra fracción de las capas de roca situadas a techo o muro de las capas de carbón o rellenos de fisuras posteriores a su formación.
Esta materia mineral esta compuesta por silicatos, aluminatos, óxidos de hierro y óxidos de calcio y magnesio. Su interés práctico radica, por un lado, en una disminución de su poder calorífico, y por otro, en el hecho de que la composición de estas cenizas determina su grado de fusibilidad, parámetro éste que va a determinar el comportamiento del carbón en los hogares decombustión (adherencias y aglutinación).
El ensayo para la determinación de su contenido lo establece la norma UNE 32004 y básicamente consiste en la incineración de 1 gr. de muestra en un horno a una temperatura de 815º durante una hora. El % en cenizas de un carbón seco viene determinado por la expresión:
%Ce = 104 P. residuo / (100 – H. higroscópica) x P. muestra
Corresponde fundamentalmente a gases y vapores que seproducen en un carbón cuando se le somete a una temperatura.
Su determinación viene dada por la norma UNE 32019 y consiste básicamente en introducir una muestra de 1 gr. protegida del aire mediante una tapa, en un horno a 900º durante 7 minutos. La pérdida en peso que sufre la muestra expresada en porcentaje corresponde al valor de volátiles. Se calcula mediante la expresión:
% MV = (% pérdida en peso – H. higroscópica) x 10 / (100 – H. higroscópica)
Este contenido puede servir para definir el rango de un carbón.
El Poder Calorífico se determina por combustión dentro de un calorímetro.
Otra propiedad importante del carbón es su densidad, que se relaciona de forma directa con su contenido en cenizas. Otro factor que influye en este parámetro es la composición de la materia orgánica: cuanto más alta es la relación H/C, menor es la densidad para un mismo contenido y naturaleza de la materia mineral. Todos los procesos de lavado y concentración de carbones se basan en el aprovechamiento de esta propiedad.
Como ya hemos referido, el carbón suele aparecer mezclado con materiales inorgánicos (arcillas, granos de cuarzo, fragmentos de rocas), que constituyen las cenizas.
Son, por lo general, elementos inertes, de tipo silicato, si bien es también muy frecuente la presencia de carbonatos y sulfuros. Por su importancia, nos vamos a referir de forma especial a los sulfuros.
La sedimentación del carbón se suele producir en medios acuosos, marinos o continentales, en los que es constante la presencia de sulfatos. Estos sulfatos, en medios reductores (en presencia de materia orgánica, y bajo la acción de procesos microbiológicos) setransforman en sulfuros. Por otra parte, los metales pesados tienen una gran afinidad por la materia orgánica, movilizándose y transportándose en los medios sedimentarios en forma de complejos orgánicos (quelatos ó chelatos).
Ello explica la presencia en el carbón de sulfuros metálicos y de cationes pesados, que constituyen, durante la combustión, una fuente potencial importante de contaminación atmosférica, además de dar lugar a problemas tecnológicos: disminución de la capacidad calorífica, aumento de volumen de las cenizas, ataque y corrosión de conducciones, etc. Así, los sulfuros al oxidarse dan lugar a SO2, constituyendo la base de los aniones SOx, que, junto con los NOx son los principales contaminantes. Y mientras que la proporción de NOx puede regularse ajustando las técnicas de combustión, sobre todo evitando el exceso de aire, dado que éstos proceden en su mayoría de la oxidación del Nitrógeno atmosférico, la disminución del porcentaje de azufre emitido es un proceso caro y complejo. Es por ello que debe tratarse de consumir carbones con contenidos bajos en azufre y elementos pesados, o de eliminarlos en el mayor porcentaje mediante tratamientos de la materia mineral previamente a la combustión. Otra posibilidad es la utilización de tecnologías específicas que minimicen el impacto de estos elementos sobre la atmósfera.
Otro parámetro importante en la composición del carbón es su contenido en gases, que es función de la profundidad a que se encuentren situadas las capas de carbón: en el diagrama adjunto observamos como en las zonas más próximas a la superficie los gases dominantes son N2 y CO2, mientras que en profundidad aumenta muy considerablemente la proporción de metano («grisú»). Las profundidades que marcan los límites de composición del gas varían extraordinariamente de unas cuencas a otras.
Este gas puede extraerse de forma análoga al gas natural, constituyendo un potencial energético importante, si bien es necesario fisurar el carbón para mejorar su permeabilidad, y permitir su desgasificación. Teniendo en cuenta que los recursos mundiales de carbón son del orden de los 10 Tm3 (Tm3 = 1012 toneladas equivalentes de carbón), las reservas de gas procedente de éste pueden alcanzar valores similares a las reservas conocidas y probadas de gas natural relacionado con petróleo.
El precio del carbón en nuestro país está en la actualidad condicionado por dos factores:
-Su calidad intrínseca, sobre la base de los parámetros que acabamos de estudiar (humedad, contenido en cenizas, poder calorífico)
-Las medidas gubernamentales de apoyo a la minería nacional del carbón
El carbón se clasifica según diversos criterios:
-Tipo: diferencias en el tipo y clase de material vegetal que contenga, sobre la base de sus componentes macroscópicos:
vitreno, fuseno, dureno, clareno.
-Rango: diferencias en el grado de evolución o carbonización que haya sufrido, debidas a las condiciones de presión y temperatura a que hayan estado sometidos. Es la evolución de turba a lignito, hulla y antracita.
-Grado: por el nivel de impurezas (cenizas) que contenga.
La clasificación más utilizada es según rango. Existe una denominación tradicional española y una denominación internacional para los distintos rangos:
La turba es un carbón poco evolucionado, cuya formación puede observarse en laactualidad. Su color es variable, del amarillo o pardo claro, cuando los restos vegetales están casi intactos, a pardo oscuro, incluso negro, si están más alterados, pudiendo ser parcialmente irreconocibles a simple vista. Su contenido en humedad puede llegar al 90% de su peso, por lo que es imprescindible su desecación, aunque, por intensa que ésta sea, la turba desecada absorberá inmediatamente un 20-30% de agua, por ser higroscópica.
El lignito es ya un carbón compacto, a veces fibroso y hojoso, en el que ya no es posiblereconocer a simple vista las estructuras vegetales. Su color varía del pardo mate (lignito pardo) a negro mate o brillante. El azabache es una variedad de lignito negro, denso y brillante, con fractura paralelepipédica o concoidea, compuesto fundamentalmente por vitreno.
La hulla es un carbón compacto, negro, de fractura brillante o mate, frecuentemente conlaminación de nivelillos mates y brillantes. Las estructuras vegetales son raramente visibles, incluso al microscopio. La denominación de hulla incluye en realidad una gama muy extensa de carbones, que puede ser subdividida en el detalle de múltiples formas.
La antracita es carbón de brillo vítreo y fractura concoide brillante, muy pobre envolátiles, que arde con llama azul pálido, sin humo, y con fuerte desprendimiento de calor.
Una muestra de carbón pueda presentar aspecto homogéneo, pero en general se encuentra constituida por niveles más o menos estrechos y continuos de diferente brillo. Esta heterogeneidad en su constitución se observa mejor a lo largo del espesor de la capa de carbón, y se relaciona con variaciones de sus características que se estudian mediante el microscopio petrográfico, y producen variaciones tecnológicas apreciables. Estas variaciones están producidas por la variedad de restos vegetales que entran a formar parte de los carbones.
Las diferencias más evidentes permiten clasificar los carbones en dos grandes tipos:
Carbones brillantes, y carbones opacos.
Más precisa y universal es la subdivisión de los componentes macroscópicos de los carbones propuesta por Marie C. Stopes en los años 20. Diferencia cuatro tipos, dos brillantes y dos opacos, que reciben las denominaciones de fusita, durita, clarita y vitrita (“escuela Alemana”), o fuseno, dureno, clareno y vitreno (“escuela Americana”).
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TEMA 13.- El carbón
que la consideran formada por dureno y vitreno. Los carbones formados por clareno, con su laminación fina, son muy característicos.
En lo que se refiere a los componentes microscópicos, se estudian en lámina delgada (luz transmitida) o probeta pulida (luz reflejada). El estudio de la constitución microscópica de los carbones ha permitido identificar los tipos de restos vegetales que corresponden a cada uno de los tipos de componentes macroscópicos que acabamos de estudiar. Estos componentes microscópicos se designan con vocablos terminados en –inita, para diferenciarlos de los componentes macroscópicos.
En concreto, un carbón observado al microscopio aparece constituido por un conjunto de corpúsculos granulares, con límites más o menos difusos (cuerpos figurados), englobados en una pasta de fondo (pasta fundamental), cuyas características en detalle (color, grado de transparencia) varían en función del grado de evolución (carbonización) del carbón: en los lignitos, estos componentes son en su mayoría transparentes, y se pueden estudiar en lámina delgada, mientras que en las hullas y antracitas es necesario su estudio sobre probetas pulidas, dado que la mayor parte de los componentes son ya opacos.
Los principales componentes microscópicos de los carbones son los siguientes:
Procedente de la descomposición de la exina (membrana de las células del polen)
Formada por residuos de esporas y de polen
Procedente de la transformación de la cutícula que recubre las hojas, yemas ytejidos jóvenes de las plantas.
Se forma por la fosilización del súber (corcho) de la corteza de los árboles.
Resultado de la fosilización de colonias de algas de agua dulce.
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TEMA 13.- El carbón
Aparece bajo dos formas: conestructura homogénea, y procede entonces de laprecipitación en forma de gel de sustancias en solución coloidal producidas por la maceración de tejidos leñosos, o con estructura celular, y procede entonces directamente de fosilización de tejidos leñosos.
Formada, al igual que la vitrinita celular, a partir de tejidos vegetales leñosos, peromás envejecidos, o mediante un proceso distinto de fosilización, que da lugar a las grandes cavidades celulares reconocibles en el componente macroscópico.
Componente minoritario de algunos carbones, que se forma por la fosilizaciónde colonias de hongos de gran resistencia.
En definitiva, los componentes de tipo Vitreno y Fuseno procederían de la fosilización de tejidos leñosos (troncos, fundamentalmente), mientras que Dureno y Clareno procederían de restos menores (hojas, frutos, componentes herbáceos, esporas, algas, etc.) acumulados en el medio de depósito.
Se denomina contenido en cenizas de un carbón al residuo quequeda después de su incineración. Este residuo está compuesto por materia mineral que puede tener orígenes diversos: una parte corresponden a la propia materia mineral de los vegetales que originaron el carbón, otra parte procede de los sedimentos depositados simultáneamente a los vegetales y otra fracción de las capas de roca situadas a techo o muro de las capas de carbón o rellenos de fisuras posteriores a su formación.
Esta materia mineral esta compuesta por silicatos, aluminatos, óxidos de hierro y óxidos de calcio y magnesio. Su interés práctico radica, por un lado, en una disminución de su poder calorífico, y por otro, en el hecho de que la composición de estas cenizas determina su grado de fusibilidad, parámetro éste que va a determinar el comportamiento del carbón en los hogares decombustión (adherencias y aglutinación).
El ensayo para la determinación de su contenido lo establece la norma UNE 32004 y básicamente consiste en la incineración de 1 gr. de muestra en un horno a una temperatura de 815º durante una hora. El % en cenizas de un carbón seco viene determinado por la expresión:
%Ce = 104 P. residuo / (100 – H. higroscópica) x P. muestra
Corresponde fundamentalmente a gases y vapores que seproducen en un carbón cuando se le somete a una temperatura.
Su determinación viene dada por la norma UNE 32019 y consiste básicamente en introducir una muestra de 1 gr. protegida del aire mediante una tapa, en un horno a 900º durante 7 minutos. La pérdida en peso que sufre la muestra expresada en porcentaje corresponde al valor de volátiles. Se calcula mediante la expresión:
% MV = (% pérdida en peso – H. higroscópica) x 10 / (100 – H. higroscópica)
Este contenido puede servir para definir el rango de un carbón.
El Poder Calorífico se determina por combustión dentro de un calorímetro.
Otra propiedad importante del carbón es su densidad, que se relaciona de forma directa con su contenido en cenizas. Otro factor que influye en este parámetro es la composición de la materia orgánica: cuanto más alta es la relación H/C, menor es la densidad para un mismo contenido y naturaleza de la materia mineral. Todos los procesos de lavado y concentración de carbones se basan en el aprovechamiento de esta propiedad.
Como ya hemos referido, el carbón suele aparecer mezclado con materiales inorgánicos (arcillas, granos de cuarzo, fragmentos de rocas), que constituyen las cenizas.
Son, por lo general, elementos inertes, de tipo silicato, si bien es también muy frecuente la presencia de carbonatos y sulfuros. Por su importancia, nos vamos a referir de forma especial a los sulfuros.
La sedimentación del carbón se suele producir en medios acuosos, marinos o continentales, en los que es constante la presencia de sulfatos. Estos sulfatos, en medios reductores (en presencia de materia orgánica, y bajo la acción de procesos microbiológicos) setransforman en sulfuros. Por otra parte, los metales pesados tienen una gran afinidad por la materia orgánica, movilizándose y transportándose en los medios sedimentarios en forma de complejos orgánicos (quelatos ó chelatos).
Ello explica la presencia en el carbón de sulfuros metálicos y de cationes pesados, que constituyen, durante la combustión, una fuente potencial importante de contaminación atmosférica, además de dar lugar a problemas tecnológicos: disminución de la capacidad calorífica, aumento de volumen de las cenizas, ataque y corrosión de conducciones, etc. Así, los sulfuros al oxidarse dan lugar a SO2, constituyendo la base de los aniones SOx, que, junto con los NOx son los principales contaminantes. Y mientras que la proporción de NOx puede regularse ajustando las técnicas de combustión, sobre todo evitando el exceso de aire, dado que éstos proceden en su mayoría de la oxidación del Nitrógeno atmosférico, la disminución del porcentaje de azufre emitido es un proceso caro y complejo. Es por ello que debe tratarse de consumir carbones con contenidos bajos en azufre y elementos pesados, o de eliminarlos en el mayor porcentaje mediante tratamientos de la materia mineral previamente a la combustión. Otra posibilidad es la utilización de tecnologías específicas que minimicen el impacto de estos elementos sobre la atmósfera.
Otro parámetro importante en la composición del carbón es su contenido en gases, que es función de la profundidad a que se encuentren situadas las capas de carbón: en el diagrama adjunto observamos como en las zonas más próximas a la superficie los gases dominantes son N2 y CO2, mientras que en profundidad aumenta muy considerablemente la proporción de metano («grisú»). Las profundidades que marcan los límites de composición del gas varían extraordinariamente de unas cuencas a otras.
Este gas puede extraerse de forma análoga al gas natural, constituyendo un potencial energético importante, si bien es necesario fisurar el carbón para mejorar su permeabilidad, y permitir su desgasificación. Teniendo en cuenta que los recursos mundiales de carbón son del orden de los 10 Tm3 (Tm3 = 1012 toneladas equivalentes de carbón), las reservas de gas procedente de éste pueden alcanzar valores similares a las reservas conocidas y probadas de gas natural relacionado con petróleo.
El precio del carbón en nuestro país está en la actualidad condicionado por dos factores:
-Su calidad intrínseca, sobre la base de los parámetros que acabamos de estudiar (humedad, contenido en cenizas, poder calorífico)
-Las medidas gubernamentales de apoyo a la minería nacional del carbón
El carbón se clasifica según diversos criterios:
-Tipo: diferencias en el tipo y clase de material vegetal que contenga, sobre la base de sus componentes macroscópicos: vitreno, fuseno, dureno, clareno.
-Rango: diferencias en el grado de evolución o carbonización que haya sufrido, debidas a las condiciones de presión y temperatura a que hayan estado sometidos. Es la evolución de turba a lignito, hulla y antracita.
-Grado: por el nivel de impurezas (cenizas) que contenga.
La clasificación más utilizada es según rango. Existe una denominación tradicional española y una denominación internacional para los distintos rangos:
La turba es un carbón poco evolucionado, cuya formación puede observarse en laactualidad. Su color es variable, del amarillo o pardo claro, cuando los restos vegetales están casi intactos, a pardo oscuro, incluso negro, si están más alterados, pudiendo ser parcialmente irreconocibles a simple vista. Su contenido en humedad puede llegar al 90% de su peso, por lo que es imprescindible su desecación, aunque, por intensa que ésta sea, la turba desecada absorberá inmediatamente un 20-30% de agua, por ser higroscópica.
El lignito es ya un carbón compacto, a veces fibroso y hojoso, en el que ya no es posiblereconocer a simple vista las estructuras vegetales. Su color varía del pardo mate (lignito pardo) a negro mate o brillante. El azabache es una variedad de lignito negro, denso y brillante, con fractura paralelepipédica o concoidea, compuesto fundamentalmente por vitreno.
La hulla es un carbón compacto, negro, de fractura brillante o mate, frecuentemente conlaminación de nivelillos mates y brillantes. Las estructuras vegetales son raramente visibles, incluso al microscopio. La denominación de hulla incluye en realidad una gama muy extensa de carbones, que puede ser subdividida en el detalle de múltiples formas.
La antracita es carbón de brillo vítreo y fractura concoide brillante, muy pobre envolátiles, que arde con llama azul pálido, sin humo, y con fuerte desprendimiento de calor.
Una muestra de carbón pueda presentar aspecto homogéneo, pero en general se encuentra constituida por niveles más o menos estrechos y continuos de diferente brillo. Esta heterogeneidad en su constitución se observa mejor a lo largo del espesor de la capa de carbón, y se relaciona con variaciones de sus características que se estudian mediante el microscopio petrográfico, y producen variaciones tecnológicas apreciables. Estas variaciones están producidas por la variedad de restos vegetales que entran a formar parte de los carbones.
Las diferencias más evidentes permiten clasificar los carbones en dos grandes tipos:
Carbones brillantes, y carbones opacos.
Más precisa y universal es la subdivisión de los componentes macroscópicos de los carbones propuesta por Marie C. Stopes en los años 20. Diferencia cuatro tipos, dos brillantes y dos opacos, que reciben las denominaciones de fusita, durita, clarita y vitrita (“escuela Alemana”), o fuseno, dureno, clareno y vitreno (“escuela Americana”).
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TEMA 13.- El carbón
que la consideran formada por dureno y vitreno. Los carbones formados por clareno, con su laminación fina, son muy característicos.
En lo que se refiere a los componentes microscópicos, se estudian en lámina delgada (luz transmitida) o probeta pulida (luz reflejada). El estudio de la constitución microscópica de los carbones ha permitido identificar los tipos de restos vegetales que corresponden a cada uno de los tipos de componentes macroscópicos que acabamos de estudiar. Estos componentes microscópicos se designan con vocablos terminados en –inita, para diferenciarlos de los componentes macroscópicos.
En concreto, un carbón observado al microscopio aparece constituido por un conjunto de corpúsculos granulares, con límites más o menos difusos (cuerpos figurados), englobados en una pasta de fondo (pasta fundamental), cuyas características en detalle (color, grado de transparencia) varían en función del grado de evolución (carbonización) del carbón: en los lignitos, estos componentes son en su mayoría transparentes, y se pueden estudiar en lámina delgada, mientras que en las hullas y antracitas es necesario su estudio sobre probetas pulidas, dado que la mayor parte de los componentes son ya opacos.
Los principales componentes microscópicos de los carbones son los siguientes:
Procedente de la descomposición de la exina (membrana de las células del polen)
Formada por residuos de esporas y de polen
Procedente de la transformación de la cutícula que recubre las hojas, yemas ytejidos jóvenes de las plantas.
Se forma por la fosilización del súber (corcho) de la corteza de los árboles.
Resultado de la fosilización de colonias de algas de agua dulce.
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TEMA 13.- El carbón
Aparece bajo dos formas: conestructura homogénea, y procede entonces de laprecipitación en forma de gel de sustancias en solución coloidal producidas por la maceración de tejidos leñosos, o con estructura celular, y procede entonces directamente de fosilización de tejidos leñosos.
Formada, al igual que la vitrinita celular, a partir de tejidos vegetales leñosos, peromás envejecidos, o mediante un proceso distinto de fosilización, que da lugar a las grandes cavidades celulares reconocibles en el componente macroscópico.
Componente minoritario de algunos carbones, que se forma por la fosilizaciónde colonias de hongos de gran resistencia.
En definitiva, los componentes de tipo Vitreno y Fuseno procederían de la fosilización de tejidos leñosos (troncos, fundamentalmente), mientras que Dureno y Clareno procederían de restos menores (hojas, frutos, componentes herbáceos, esporas, algas, etc.) acumulados en el medio de depósito.
El carbón se clasifica según diversos criterios:
-Tipo: diferencias en el tipo y clase de material vegetal que contenga, sobre la base de sus componentes macroscópicos: vitreno, fuseno, dureno, clareno.
-Rango: diferencias en el grado de evolución o carbonización que haya sufrido, debidas a las condiciones de presión y temperatura a que hayan estado sometidos. Es la evolución de turba a lignito, hulla y antracita.
-Grado: por el nivel de impurezas (cenizas) que contenga.
La clasificación más utilizada es según rango. Existe una denominación tradicional española y una denominación internacional para los distintos rangos:
La turba es un carbón poco evolucionado, cuya formación puede observarse en laactualidad. Su color es variable, del amarillo o pardo claro, cuando los restos vegetales están casi intactos, a pardo oscuro, incluso negro, si están más alterados, pudiendo ser parcialmente irreconocibles a simple vista. Su contenido en humedad puede llegar al 90% de su peso, por lo que es imprescindible su desecación, aunque, por intensa que ésta sea, la turba desecada absorberá inmediatamente un 20-30% de agua, por ser higroscópica.
El lignito es ya un carbón compacto, a veces fibroso y hojoso, en el que ya no es posiblereconocer a simple vista las estructuras vegetales. Su color varía del pardo mate (lignito pardo) a negro mate o brillante. El azabache es una variedad de lignito negro, denso y brillante, con fractura paralelepipédica o concoidea, compuesto fundamentalmente por vitreno.
La hulla es un carbón compacto, negro, de fractura brillante o mate, frecuentemente conlaminación de nivelillos mates y brillantes. Las estructuras vegetales son raramente visibles, incluso al microscopio. La denominación de hulla incluye en realidad una gama muy extensa de carbones, que puede ser subdividida en el detalle de múltiples formas.
La antracita es carbón de brillo vítreo y fractura concoide brillante, muy pobre envolátiles, que arde con llama azul pálido, sin humo, y con fuerte desprendimiento de calor.
Una muestra de carbón pueda presentar aspecto homogéneo, pero en general se encuentra constituida por niveles más o menos estrechos y continuos de diferente brillo. Esta heterogeneidad en su constitución se observa mejor a lo largo del espesor de la capa de carbón, y se relaciona con variaciones de sus características que se estudian mediante el microscopio petrográfico, y producen variaciones tecnológicas apreciables. Estas variaciones están producidas por la variedad de restos vegetales que entran a formar parte de los carbones.
Las diferencias más evidentes permiten clasificar los carbones en dos grandes tipos:
Carbones brillantes, y carbones opacos.
Más precisa y universal es la subdivisión de los componentes macroscópicos de los carbones propuesta por Marie C. Stopes en los años 20. Diferencia cuatro tipos, dos brillantes y dos opacos, que reciben las denominaciones de fusita, durita, clarita y vitrita (“escuela Alemana”), o fuseno, dureno, clareno y vitreno (“escuela Americana”).
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El Fuseno o Carbón fibroso se encuentra en muchos carbones en forma de lentejones deunos pocos milímetros de espesor, y algunos centímetros cuadrados de extensión. Corresponde a carbón fisible a lo largo de estas superficies, como planos de estratificación interna, en los que aparecen inclusiones de material fibroso, que se prolongan a veces en diferentes direcciones. Este componente es frágil y pulverulento, y tizna los dedos. Es muy similar en su aspecto general al carbón artificial de leña.
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El Dureno o Carbón opaco constituye bandas homogéneas que se extiendenhorizontalmente, con superficie de fractura irregular. Su dureza es superior a la del resto de componentes del carbón.
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El Clareno o Carbón semibrillante constituye también nivelillos que se prolonganlateralmente, pero su aspecto no es homogéneo, sino que se presenta formada por laminillas brillantes que alternan con otras más abundantes de aspecto menos brillante, semejantes al Dureno. Por esta razón, algunos especialistas no la consideran un componente distinto, sino que la consideran formada por dureno y vitreno. Los carbones formados por clareno, con su laminación fina, son muy característicos.
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El Vitreno o Carbón brillante forma niveles lenticulares de gran continuidad lateral (aveces superior a 1 m.), y espesor que puede alcanzar varios centímetros. Es un componente de naturaleza homogénea, con fractura concoide, brillo vítreo, y a menudo está atravesada por fracturillas perpendiculares a la estratificación, abiertas o rellenas por minerales secundarios (calcita, p.ej.).
En lo que se refiere a los componentes microscópicos, se estudian en lámina delgada (luz transmitida) o probeta pulida (luz reflejada). El estudio de la constitución microscópica de los carbones ha permitido identificar los tipos de restos vegetales que corresponden a cada uno de los tipos de componentes macroscópicos que acabamos de estudiar. Estos componentes microscópicos se designan con vocablos terminados en –inita, para diferenciarlos de los componentes macroscópicos.
En concreto, un carbón observado al microscopio aparece constituido por un conjunto de corpúsculos granulares, con límites más o menos difusos (cuerpos figurados), englobados en una pasta de fondo (pasta fundamental), cuyas características en detalle (color, grado de transparencia) varían en función del grado de evolución (carbonización) del carbón: en los lignitos, estos componentes son en su mayoría transparentes, y se pueden estudiar en lámina delgada, mientras que en las hullas y antracitas es necesario su estudio sobre probetas pulidas, dado que la mayor parte de los componentes son ya opacos.
Los principales componentes microscópicos de los carbones son los siguientes:
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Procedente de la descomposición de la exina (membrana de las células del polen)
Formada por residuos de esporas y de polen
Procedente de la transformación de la cutícula que recubre las hojas, yemas ytejidos jóvenes de las plantas.
Se forma por la fosilización del súber (corcho) de la corteza de los árboles.
Resultado de la fosilización de colonias de algas de agua dulce.
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TEMA 13.- El carbón
Aparece bajo dos formas: conestructura homogénea, y procede entonces de laprecipitación en forma de gel de sustancias en solución coloidal producidas por la maceración de tejidos leñosos, o con estructura celular, y procede entonces directamente de fosilización de tejidos leñosos.
Formada, al igual que la vitrinita celular, a partir de tejidos vegetales leñosos, peromás envejecidos, o mediante un proceso distinto de fosilización, que da lugar a las grandes cavidades celulares reconocibles en el componente macroscópico.
Componente minoritario de algunos carbones, que se forma por la fosilizaciónde colonias de hongos de gran resistencia.
En definitiva, los componentes de tipo Vitreno y Fuseno procederían de la fosilización de tejidos leñosos (troncos, fundamentalmente), mientras que Dureno y Clareno procederían de restos menores (hojas, frutos, componentes herbáceos, esporas, algas, etc.) acumulados en el medio de depósito.