Los componentes principales del carbón son: vitreno, clareno, dureno y fuseno.
a) Vitreno:
Es la parte negra, brillante y quebradiza del carbón.
b) Clareno:
Es negro y brillante, pero en menor cantidad que el vitreno.
c) Dureno:
Es el componente mate, gris oscuro, duro y resistente.
d) Fuseno:
Es la parte negra, blanda y polvorosa que tiende a romperse. No es coquizable, por lo cual perjudica el poder aglomerante del carbón.
Contenido de Cenizas
El carbón recién extraído de la mina, se compone de una sustancia carbonosa unida a componentes inorgánicos y una cantidad variable de materias terrosas en estado libre. Es posible clasificar las impurezas en constituyentes y separables, las primeras son aquellas íntimamente mezcladas con el carbón, que pueden considerarse como formando parte de su composición, mientras que las segundas se pueden eliminar mecánicamente.
La distribución de componentes inorgánicos que no son visibles a simple vista, se localizan por medio de rayos X, pues el carbón como materia orgánica, resulta transparente a estos rayos, mientras la materia inorgánica (ceniza) resulta opaca. Estos componentes se pueden encontrar en varias formas:
a) En venas de estéril, que separan el carbón en capas, por las que se rompe con facilidad.
b) En masas de pirita formando nódulos, o bien como escamas brillantes.
c) En tabiques blancos perpendiculares al plano estratificación y que se componen de carbonatos de cal y de magnesia.
El contenido de ceniza es el material incombustible del carbón, en formas de materias minerales en el crecimiento de los vegetales iniciales, materiales extraños que penetraron en la yeta durante su formación o rocas atrapadas durante el proceso de extracción. Entre las materias minerales están las que existían en la sustancia vegetal originaria, las que fueron transportadas por las aguas en la formación e intercaladas entre la sustancia vegetal en descomposición y aquellas materias extrañas.
La ceniza es la materia inerte del carbón, cuyo exceso rebaja el poder calorífico y diminuye, por tanto, su valor.
Los constituyentes de la ceniza y sus temperaturas de fusión son de máxima importancia para el diseño de las calderas. Las temperaturas de fusión de las cenizas controlan la rapidez de combustión en el hogar y la cantidad de enfriamiento necesaria antes de que los gases entren a la zona de convección.
El análisis de la ceniza afecta las tendencias de formación de escorias, ensuciamiento y corrosión en el hogar y los conductos para gases y, por ello, tiene una gran influencia en el diseño del cargador y del hogar. El análisis de la ceniza es también un factor importante para determinar la resistividad de la ceniza volante y, por lo tanto, del tamaño del equipo para precipitación electrostática.
El tamaño, forma y composición de las partículas de ceniza volante se reflejará en el grado de erosión en los conductos para gas y, por lo tanto, influirá en la velocidad máxima de gases que se especificará y tendrá un marcado efecto en las dimensiones y costos de las calderas. Se han ideado varios índices empíricos mediante la combinación de los constituyentes de la ceniza a fin de dar una guía del comportamiento de la ceniza volante en los conductos en el hogar y para los gases.
Otros Elementos
Entre los múltiples componentes del carbón, los más incidentes en sus características y valor final son los siguientes: oxígeno, nitrógeno, azufre y gases.
Oxígeno
La cantidad de oxígeno presente en el carbón afecta sus propiedades. El aumento del tanto por ciento reduce el poder calorífico, y si se trata de carbones grasos disminuye su poder coquizante y conserva un porcentaje más elevado de humedad.
Nitrógeno
El contenido de nitrógeno en los carbones varía entre 1 y 2,5%. Si se destila o carboniza el carbón, alrededor del 15% de nitrógeno se transforma en amoníaco, y más del 50% queda retenido en el coque. En otros tiempos, cuando el método de recuperación de amoníaco tuvo importancia económica, la proporción de nitrógeno del carbón era un dato estratégico, pero hoy, al obtener la mayor parte del amoníaco por síntesis, su contenido no es de gran importancia.
El nitrógeno del carbón, junto con el nitrógeno del aire para combustión, es el causante de las emisiones de NOx. Los NOx térmicos formados por el nitrógeno del aire son una función de la temperatura de la llama. La formación de los NOx del combustible es más compleja, pero parece ser menos sensible a las condiciones de combustión. El nitrógeno del combustible es un importante contribuyente a la producción total de NOX. Las medidas requeridas para controlar los niveles de tales como combustión por etapas, pueden ser muy costosas para implementarlas.
Azufre
Se encuentra en forma de pirita, como compuestos orgánicos y como sulfatos (CaSO4). En algunos casos conviene distinguir y determinar la proporción de azufre fijo y volátil. Sin embargo el azufre total rara vez excede de 5% y, a menudo, es inferior al 0,5%. Si el carbón se destina a usos metalúrgicos, el azufre juega un papel importante, ya que se une al metal que se beneficia, afectando sus propiedades.
El azufre orgánico no se puede eliminar por procedimientos mecánicos, mientras que la pirita en láminas o escamas puede separarse, según sea el grado de trituración o del tamaño en que se encuentre el carbón. Si se trata de carbones con mucha pirita, se producen en los hogares escorias ferruginosas que se adhieren a las parrillas, perturban la buena combustión y desgastan los hogares. Cuando se destina el carbón para coque y se lleva al alto horno, se obtienen fundiciones sulfurosas, siendo el azufre difícil de eliminar en la fabricación de aceros.
