GUIA PARA EL ALMACENAMIENTO EFICIENTE Y SEGURO DE CARBONES

GUIA

PARA EL

ALMACENAMIENTO

EFICIENTE Y SEGURO

DE CARBONES

            Noviembre de 1999

INDICE

PELIGRO DE COMBUSTION ESPONTANEA

EFECTO DE LA OXIDACION

EFECTO DE LOS FINOS

EFECTO DEL DESMENUZAMIENTO

EFECTO DEL CONTENIDO DEL AZUFRE

PERDIDA DEL VALOR CALORICO

ALMACENAJE AL AIRE LIBRE

ELIMINACION DE LA VENTILACION

INSPECCION DE PILAS

CONSIDERACION DE CIERTAS REGLAS

QUE ES LO QUE NO SE DEBE HACER

ELEMENTOS DE PROTECCION PERSONAL

ALMACENAMIENTO DE CARBONES

INTRODUCCION

Ciertas propiedades físicas y químicas de los carbones se ven afectadas al ser almacenados por períodos largos, y la intensidad de las reacciones varía de acuerdo al tipo de carbón.  Sus efectos pueden ser diferentes;  por ejemplo:

• Algunos carbones son más susceptibles a una combustión espontánea.
• Otros pierden su valor calorífico y especialmente sus propiedades, de aglomerante.
• O pueden sufrir degradación de su granulometría.

PELIGRO DE COMBUSTION ESPONTANEA

Hay ciertos tipos de carbón que son particularmente sensibles a la combustión espontánea. Pero las precauciones deben tomarse aún con carbones menos propensos, ya que por almacenamientos inadecuados, han habido incendios de carbones bituminosos y sub-bituminosos.

De acuerdo a esto, los carbones no se deben almacenar sin tomar precauciones, las que deben ser mucho más estrictas, en la medida que los carbones tengan volátiles altos. Fundamentalmente, el fenómeno químico responsable, es la absorción de oxígeno por la superficie expuesta del carbón, la cual es acompañada por liberación de calor y aumento de la temperatura.

La absorción limitada de oxígeno se presenta en mayor escala, en carbones de alto volátil, especialmente en aquellos de baja calidad.

El proceso de oxidación después de cierto tiempo termina, si el calor liberado no le permite continuar.

EFECTO DE LA OXIDACION

El período en que el carbón absorbe oxígeno es limitado, generalmente de dos a cuatro meses.

Ciertos carbones de oxidación excepcionalmente baja, tienen un límite activo de sólo tres semanas y otros de alta oxidación, un período de hasta seis meses.  Durante el período de oxidación se desprende calor.

Una forma de almacenar, es asegurar que no haya oportunidad de oxidación, y si la hay, que la pila sobrepase el período crítico de absorción de oxígeno, sin que el calor liberado se acumule hasta un nivel peligroso, generalmente entre 49 °C – 80 °C.  Al haber liberación de calor hay aumento de la temperatura, y aunque al comienzo, el calor aumenta levemente, si no se disipa el aumento de temperatura continúa y puede traer consecuencias serias.

Si las condiciones no permiten la disipación del calor y hay una corriente continua de oxígeno fresco, la temperatura se elevará.  Al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de oxidación y por lo tanto favorece la liberación de calor.  Luego el proceso sé autointensifica.  Si el calor generado es mayor que el calor que se puede disipar, el carbón alcanzará su temperatura de ignición, 371 °C y se producirá la combustión espontánea.

EFECTO DE LOS FINOS

Los finos presentan condiciones más favorables a la oxidación. No permiten la libre circulación de los gases calientes y retarda la disipación del calor por convección.  Incluso ofrecen mayor superficie fresca a la oxidación.

La segregación de un carbón en almacenamiento, favorece la oxidación, ya que las partículas permiten la admisión de aire como fuente de oxidación y los finos, dan las condiciones adecuadas para la oxidación e impiden la disipación del calor.  Por esto el carbón siempre debe almacenarse harneado.

La formación de finos puede ser causa de características físicas o químicas:

• Desmenuzamiento
• Contenido de azufre.

EFECTOS DEL DESMENUZAMIENTO

El grado de desmenuzamiento, es la propiedad de ciertos carbones de sufrir una degradación de granulometría durante su manipulación.  Los carbones de este tipo, forman una proporción indebida de finos, que favorecen la combustión espontánea, durante el almacenamiento.

Por lo tanto, los carbones quebradizos no son adecuados para almacenarlos.

Sin embargo, debemos recordar que los carbones de alta calidad son los más quebradizos, y al mismo tiempo menos propensos a la oxidación que los carbones de baja calidad con alto contenido de volátil. Luego, la tendencia de los carbones quebradizos a la degradación de tamaño, que crea condiciones favorables para la combustión espontánea, es contrarrestada en parte por la tendencia relativamente menor a oxidarse, que los carbones de más baja calidad y que son menos quebradizos.

Por lo tanto, para el almacenamiento, estos factores deben balancearse.

El mínimo de manipulación posible junto con la baja tendencia a la oxidación de una carbón quebradizo, puede favorecer su almacenamiento en condiciones adecuadas.

Los carbones de alta humedad inherente no forman finos por degradación en la manipulación, pero sí, forman una cantidad de finos exagerada por desintegración y resquebrajadura. La desintegración se produce por la generación de tensiones superficiales del carbón por secado y humedecimiento alternados de la superficie.

La tendencia de estos carbones a producir finos debido a los cambios climáticos y por el hecho de ser, generalmente, de más baja calidad con alto volátil, los hace menos adecuados para almacenarlos, que los carbones quebradizos.  Están más expuestos a una oxidación ya que los finos de estos carbones producen calor en forma más rápida que los finos de los carbones quebradizos, y por su alto volátil son más reactivos con el oxígeno.

Por esto los carbones sub-bituminosos y lignitos en su mayoría, son usados por la localidad y se trata de no almacenarlos o transportarlos por mucho tiempo.

EFECTO DEL CONTENIDO DE AZUFRE

Los carbones de alto contenido de azufre son particularmente sensibles a la oxidación.  El azufre, como pirita, en presencia de humedad y oxígeno forma sulfato de Fe.

Algunos opinan que el calor generado en el proceso es responsable de la oxidación inicial de carbones e hidrocarbones.

Otro punto de vista más razonable es que, al formarse los óxidos de azufre, quiebran el carbón debido a que su volumen es mayor que el de la pirita inicial,  lo que origina desde luego la producción de finos y de mayor superficie expuesta.

El hecho que el Azufre sea una de las causas de la combustión espontánea del carbón, es lamentable, ya que no está directamente relacionado con otras propiedades del carbón y por esto, puede excluir muchos tipos de carbón, no quebradizo, sin humedad inherente y de alta calidad, que de otro modo, serían excelentes para almacenar.

PERDIDA DEL VALOR CALORIFICO

La avidez de las superficies frescas del carbón por el oxígeno, baja su valor calorífico.  Los carbones sub-bituminosos de baja calidad pueden perder hasta un 5 % de su valor calorífico al almacenarlos durante 3 años.  Más de la mitad de esta pérdida ocurre  en los tres primeros meses.  Para otros carbones bituminosos de alta calidad la pérdida fue menos del 1% en un año y no subió después, de 2%.

Hay razón para creer que la pérdida del valor calorífico en carbones almacenados se debe más al escape de hidrocarbones volátiles, que a una oxidación  lenta.

Se probó que un pie3 de carbón bituminoso de alto volátil, chancado, libera ¾ pie3 de metano en la primera semana después de ser extraído de la mina, y 1.75 pie3, a los cinco meses después.

Como el volumen es mayor que el ocupado por el carbón mismo, el gas debe estar bajo presión.  Por lo tanto es inevitable que se origine una pérdida de hidrocarbones de alto valor calorífico a lo largo de las líneas de fractura del carbón.

De todas las propiedades afectadas por el almacenaje, la más importante es la de aglomerante.  La propiedad aglomerante del carbón, disminuye rápidamente en los primeros meses.  Si originalmente esta propiedad es leve en un carbón, por almacenamiento inadecuado puede ser reducido a cero.

Esto es muy importante en aquellos carbones destinados a la producción de coke.

ALMACENAJE AL AIRE LIBRE

Es importante la elección del sitio de almacenaje. Este debe estar limpio, sin materias vegetales y desechos orgánicos que puedan contribuir a iniciar un incendio.

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