Este documento trata sobre la geología y el control de calidad del carbón. Explica cómo se formó el carbón a partir de plantas hace millones de años y los diferentes tipos de carbón según su grado de carbonificación. También describe los procesos de muestreo y análisis del carbón, incluyendo análisis de humedad, cenizas, azufre y poder calorífico. Además, cubre las normas internacionales para la clasificación de carbones y los dos enfoques para el control de calidad del carbón: control di

1. INSTITUTO NACIONAL DE FORMACION TECNICA PROFESIONAL
GEOLOGIA Y CONTROL DE CALIDAD DEL CARBÓN
RODRIGO ANDRES MOLINA GOMEZ
FAUSTO LOLI
SAN JUAN DEL CESAR
2012

2. INTRODUCCION
El desarrollo de este trabajo estará enfocado en todo lo relacionado con el carbón
desde sus inicios y orígenes como en su parte final antes de ser comercializado,
este desarrollo tendrá una perspectiva no solo nacional si no también
internacional, se aclararán ciertos aspectos de normas y sitios geográficos en las
cuales se encuentra el carbón en países de cada uno de los continentes.

3. GEOLOGIA Y CONTROL DE CALIDAD DEL CARBÓN
Carbón, roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono, utilizada como
combustible fósil, es un combustible sólido de origen vegetal,además de carbono,
contiene hidrocarburos volátiles, azufre y nitrógeno, así como cenizas y otros
elementos en menor cantidad (potasio, calcio, sodio, magnesio, etc.).El carbón se
formó, principalmente, cuando los extensos bosques de helechos y equisetos
gigantes que poblaban la tierra hace unos 300 millones de años, en el periodo
Carbonífero de la era Paleozoica, morían y quedaban sepultados en los pantanos
en los que vivían. Al ser el terreno una mezcla de agua y barro muy pobre en
oxígeno, no se producía la putrefacción habitual y, poco a poco, se fueron
acumulando grandes cantidades de plantas muertas, con el tiempo nuevos
sedimentos cubrían la capa de plantas muertas, y por la acción combinada de la
presión y la temperatura, la materia orgánica se fue convirtiendo en carbón. Los
carbones se formaron hace millones de años por acumulación de restos vegetales
en zonas donde no se oxidan y no se alteran. Aunque realmente para que se
convierta en carbón tiene que existir una transformación lenta.
Existen diferentes tipos de carbones minerales en función del grado de
carbonificación que haya experimentado la materia vegetal que originó el carbón.
Estos van desde la turba, que es el menos evolucionado y en que la materia
vegetal muestra poca alteración, hasta la antracita que es el carbón mineral con
una mayor evolución. Esta evolución depende de la edad del carbón, así como de
la profundidad y condiciones de presión, temperatura, entorno, etc., en las que la
materia vegetal evolucionó hasta formar el carbón mineral. El rango de un carbón
mineral se determina en función de criterios tales como su contenido en materia
volátil, contenido en carbono fijo, humedad, poder calorífico, etc. Así, a mayor
rango, mayor es el contenido en carbono fijo y mayor el poder calorífico, mientras
que disminuyen su humedad natural y la cantidad de materia volátil. Existen varias
clasificaciones de los carbones según su rango. Una de las más utilizadas divide a
los carbones de mayor a menor rango en:
Antracita
Bituminoso bajo en volátiles
Bituminoso medio en volátiles
Bituminoso alto en volátiles
Sub-bituminoso
Lignito
Turba

4. CARBONES AUTOCTONOS CARBONES ALOCTONOS
 Los mantos descansan sobre arcilla
refractaria/ paleosuelo.
 Ausencia de paleosuelo
 Raíces de arboles fósiles  Ausencia de arboles “de pie”
 Fluctuaciones menores en el
contenido de ceniza en los mantos y
entre mantos.
 Contenido de ceniza relativamente
alto.
 Amplia distribución de mantos y
espesor relativamente uniforme por
largos tramos de capas individuales.
Típicamente son bandeados:
brillantes/ clivados, semiopacos,
opacos/ duros.
 Variabilidad pronunciada en la calidad
y espesor de los mantos, que pasan
lateralmente y verticalmente a lutitas
gris oscuras o negras.
 Excelente preservación de órganos
delicados de plantas (como hojas) en
lutitas de techo.
 Escasez de restos de plantas en los
techos de mantos y en las lutitas.
 Presencia de los litotipos vitreno,
clareno, dureno y fuseno, y excelente
preservación de los macerales.
 Predominan los macerales más
resistentes, como corpocolinitas con
abundante materia mineral.
El carbón es, entre las energías fósiles la más abundante en la naturaleza. Sus
reservas totalizan según el instituto alemán de ciencias naturales (BGR) de
Hanover, 736 billones de toneladas, suficientes para un consumo equivalente al
actual durante 140-150 años. Adicionalmente a la seguridad que supone la
cantidad de reservas disponibles, hay que considerar que estas reservas se
encuentran distribuidas a lo largo del planeta en múltiples regiones de diversos
regímenes políticos que permiten una razonable estabilidad de suministro. El
mapa siguiente muestra la distribución de las reservas de carbón en los distintos
continentes:

5. Producción mundial de carbón
10 países mayores productores de carbón bituminoso y antracita en 2007.
DIN es el acrónimo de Deutsches Institut für Normung (Instituto Alemán de
Normalización), esta entidad es la que se encarga de verificar la calidad y el
control en Alemania, en la siguiente tabla observamos la clasificación alemana de
los carbones:

6. La AFN contiene las normas de calidad en Francia. Informa, además, sobre las
actividades de la Asociación en materia de Normalización y Metrología.
La ASTM está entre los mayores contribuyentes técnicos del ISO, y mantiene un
sólido liderazgo en la definición de los materiales y métodos de prueba en casi
todas las industrias, con un casi monopolio en las industrias petrolera y
petroquímica.
CLASIFICACION SIMPLIFICADA DE LOS CARBONES POR RANGO (ASTM
D-388)
clase ASTM grupo ASTM CF
(a)
MV
(a)
PC BTU/L (b) (
c)
MJ/KG
LIGNITO lignito B <6300 <14.6
lignito A 6300 - 8300 14.6 - 19.3
SUB-
BITUMINOSO
3C 8300 - 9500 19.3 - 22.1
2B 9500 - 10500 22.1 - 24.4
1A 10500 - 11500 24.4 - 26.7
BITUMINOSO alto volátil C <69 >31 11500 - 13000 26.7 - 30.2
alto volátil B <69 >31 13000 - 14000 30.2 - 32.5
alto volátil A <69 >31 >14000 >30.2
medio volátil 69-
78
22-
31
>14000 >30.2
bajo volátil 78-
86
14-
22
>14000 >30.2
ANTRACITA semi-
antracita
86-
92
8 -14 >14000 >30.2
antracita 92-
98
2 - 8 >14000 >30.2
meta-
antracita
>98 <2 >14000 >30.2

7. El carbón consta de unas propiedades importantes en todo aspecto y vida de éste,
desde su formación hasta su uso, entre las propiedades mecánicas están dureza,
abrasividad, resistencia mecánica cohesión, friabilidad, fragilidad, Triturabilidad;
entre las térmicas están conductibilidad Térmica, calor específico, dilatación; entre
las eléctricas están conductividad Eléctrica, constante dieléctrica; entre las físicas
están densidad peso específico y contenido en agua. El muestreo es el
procedimiento mediante el cual se obtiene una muestra bruta del material insitu o
ya explotado para ser analizado posteriormente en el laboratorio, el primer paso
en el procedimiento de muestreo es seleccionar una gran porción de carbón,
llamada muestra gruesa, la cual, aunque no es homogénea, representa la
composición promedio de toda la masa. El tamaño de la muestra necesaria
depende de factores como son el tamaño y la homogeneidad de las partículas, la
cantidad inicial de la muestra debe ser de 10 Kg y seguir el procedimiento como se
muestra en la siguiente ilustración:

8. Los análisis que estudiaremos son el análisis próximo que determina la humedad,
cenizas, azufre, poder calorífico, materia volátil y carbono fijo; para la temperatura
de fusión de las cenizas del carbón se tiene en cuenta la atmosfera reductora y la
atmosfera oxidante; el análisis de finos de carbón se encarga del estudio de
espumas de flotación, porcentaje de sólidos, análisis de la magnetita por ciento de
tamizado en húmedo a malla 400; el análisis ultimo determina el porcentaje de
carbono, hidrogeno, nitrógeno, cloro y oxigeno por diferencia; el análisis mineral
de cenizas determina la cantidad de pentoxido de fosforo, dióxido de sílice, oxido
férrico, oxido de aluminio, dióxido de titanio, oxido de calcio, trióxido de azufre,
oxido de potasio y oxido de sodio. Además de estos también se realizan análisis
como humedad de equilibrio, índice de hinchamiento libre, preparación del carbón
que es la densidad ensu lugar, la densidad aparente, capacidad de molienda
Hardgrove, los estudios de lavabilidad, el análisis de la pantalla, secado al aire la
pérdida de humedad y el muestreo.
Esencialmente existen dos fases del control de calidad, una se aplica diariamente
en operaciones mineras a cielo abierto y en subterráneo, para obtener uno o mas
productos de diferente destinación comercial; la otra se aplica en mayor escala a
despachos marítimos (naves, gabarras…) y terrestres (trenes…) bajo estrictos
parámetros cualitativos sometidos a formulas de premio y castigo (“bonus and
penalty”) fijadas en contratos entre proveedor/ vendedor/ procurador y comprador/
usuario, la primera se conduce en el campo de operaciones geo- mineras dirigidas
por un geólogo o técnico especializado, que a través de operaciones de muestreo
representativo y análisis pueden diferenciar intervalos de alta, media y baja calidad
y estériles,esta evaluación cualitativa primaria (ceniza, azufre, poder calorífico…)
es la base para programar el plan minero, producción, preparación de los
carbones y mezclas comerciales con diferente peso cualitativo.

9. CONCLUSIÓN
Hemos concluido que el conocimiento acerca de la geología y el control y calidad
del carbón ha sido afianzado de una manera mas practica y resumida, se habló de
temas que destacan desde los inicios y origen del carbón hasta el más mínimo
detalle que se le hace antes de su comercialización, además también citamos las
normas nacionales e internacionales que rigen la calidad del carbón, procesos que
se llevan a cabo durante el muestreo así como también incluimos las diferentes
formas de transporte del material, distribución geográfica, entre otros.