Antracita

La antracita , también conocida como carbón duro o carbón negro , es una variedad de carbón dura y compacta con brillo submetálico . Posee el mayor contenido de carbono , la menor cantidad de impurezas y la mayor densidad energética de todos los tipos de carbón, y ocupa el primer lugar en su clasificación .

La región carbonífera del noreste de Pensilvania, en Estados Unidos, posee los mayores depósitos conocidos de carbón de antracita del mundo, con una reserva estimada de siete mil millones de toneladas cortas (6350 millones de toneladas métricas ). ^{[ 2 ]} China concentra la mayor parte de la producción mundial; otros productores incluyen Rusia , Ucrania , Corea del Norte , Sudáfrica , Vietnam , Australia , Canadá y Estados Unidos . La producción total de antracita a nivel mundial en 2023 fue de 632 millones de toneladas cortas (573 millones de toneladas métricas). ^{[ 3 ]}

La antracita es el tipo de carbón más metamorfizado , pero aún representa un metamorfismo de bajo grado, como se encuentra en la antracita de la cuenca de Narragansett en Rhode Island que es de facies metamórfica de esquistos verdes ( subfacies de moscovita - clorita ). ^{[ 4 ]} El contenido de carbono de la antracita está entre 86% y 97%. ^{[ 1 ] [ 5 ] [ 6 ]} El término se aplica a aquellas variedades de carbón que no desprenden vapores de alquitrán u otros hidrocarburos cuando se calientan por debajo de su punto de ignición . ^{[ 7 ]} La antracita es difícil de encender y arde con una llama corta, azul y sin humo.

La antracita se clasifica en varios grados. La antracita de grado estándar se utiliza principalmente en la generación de energía , mientras que la de alto grado (HG) y la de ultra alto grado (UHG) se utilizan principalmente en el sector metalúrgico . La antracita representa aproximadamente el 1 % de las reservas mundiales de carbón ^{[ 8 ]} y se extrae en muy pocos países del mundo.

Antracita deriva del griego anthrakítēs ( ἀνθρακίτης ), literalmente "parecido al carbón". ^{[ 9 ]} Otros términos que se refieren a la antracita son carbón negro , carbón duro , carbón de piedra , ^{[ 10 ] [ 11 ]} carbón oscuro , carbón de café , carbón ciego (en Escocia), ^{[ 7 ]} carbón de Kilkenny (en Irlanda), ^{[ 10 ]} carbón de cuervo o carbón de craw , y diamante negro . "Carbón azul" es el término para una marca de antracita que alguna vez fue popular y registrada, extraída por la Glen Alden Coal Company en Pensilvania , y rociada con un tinte azul en la mina antes de enviarla a sus mercados del noreste de los EE. UU. para distinguirla de sus competidores. ^{[ 12 ]}

Culm tiene diferentes significados en inglés británico y americano . En inglés británico, culm es la antracita imperfecta, ubicada predominantemente en el norte de Devon y Cornwall , que se usaba como pigmento . El término también se usa para referirse a algunos estratos de roca carbonífera que se encuentran tanto en Gran Bretaña como en las colinas renanas , también conocidas como las Medidas de Culm . ^{[ 7 ]} En Gran Bretaña, también puede referirse al carbón exportado desde Gran Bretaña durante el siglo XIX. ^{[ 10 ]} En inglés americano, "culm" se refiere a los desechos o desperdicios de la minería de antracita, ^{[ 7 ]} principalmente polvo y pequeños trozos no aptos para su uso en hornos domésticos.

La antracita tiene un aspecto similar al del azabache mineraloide y a veces se utiliza como imitación de este.

La antracita se diferencia del carbón bituminoso común por su mayor dureza (2,75–3 en la escala de Mohs ), ^{[ 13 ]} su mayor densidad relativa de 1,3–1,4 y su brillo, que suele ser semimetálico con un ligero reflejo verde. Contiene un alto porcentaje de carbono fijo y un bajo porcentaje de materia volátil . Además, está libre de inclusiones blandas o fibrosas y no ensucia los dedos al frotarla. ^{[ 7 ]} La antracitación es la transformación del carbón bituminoso en antracita.

El contenido de humedad de la antracita recién extraída suele ser inferior al 15 por ciento. El poder calorífico de la antracita oscila entre 26 y 33 MJ/kg (22 y 28 millones de Btu / tonelada corta ) en base húmeda y libre de materia mineral. El poder calorífico del carbón de antracita consumido en Estados Unidos es, en promedio, de 29 MJ/kg (25 millones de Btu/tonelada), en base a su estado de conservación, incluyendo tanto la humedad inherente como la materia mineral.

Desde la década de 1980, los residuos de antracita o desechos mineros se han utilizado para la generación de energía a partir del carbón, en una forma de reciclaje . Esta práctica, conocida como recuperación, se aplica a los montones de escombros, incluso antes de que entraran en vigor las leyes que obligaban a los propietarios de las minas a restaurar los terrenos a su estado original aproximado.

Químicamente, la antracita puede considerarse una etapa de transición entre el carbón bituminoso ordinario y el grafito , producida por la eliminación más o menos completa de los constituyentes volátiles del primero, y se encuentra más abundantemente en áreas que han estado sometidas a tensiones y presiones considerables, como los flancos de grandes cadenas montañosas. ^{[ 7 ]} La antracita está asociada con rocas sedimentarias fuertemente deformadas que fueron sometidas a presiones y temperaturas más altas (pero sin llegar a condiciones metamórficas) al igual que el carbón bituminoso generalmente está asociado con rocas sedimentarias menos deformadas o planas. Las capas comprimidas de antracita que se extraen a gran profundidad en la provincia plegada de Ridge and Valley de los Montes Apalaches de la Región Carbonífera del centro-este de Pensilvania son extensiones de las mismas capas de carbón bituminoso que se extraen en rocas sedimentarias generalmente planas y no deformadas más al oeste en la Meseta de Allegheny de Kentucky y Virginia Occidental , el este de Ohio y el oeste de Pensilvania .

De la misma manera, la región de antracita del sur de Gales se limita a la porción tortuosa al oeste de Swansea y Llanelli , mientras que las porciones central y oriental producen carbón de vapor , carbón coquizable y carbón doméstico. ^{[ 14 ]}

La antracita muestra cierta alteración debido al desarrollo de planos de división secundarios y fisuras, por lo que las líneas de estratificación originales no siempre son fácilmente visibles. La conductividad térmica también es mayor; un trozo de antracita se siente perceptiblemente más frío al sostenerlo en la mano caliente que un trozo similar de carbón bituminoso a la misma temperatura. ^{[ 7 ]}

La antracita tiene una historia de uso en altos hornos para la fundición de hierro; sin embargo, carecía del espacio poroso del coque metalúrgico , que finalmente reemplazó a la antracita. ^{[ 15 ]}

En el suroeste de Gales , la antracita se ha utilizado como combustible doméstico al menos desde la época medieval, ^{[ 16 ]} cuando se extraía cerca de Saundersfoot . Más recientemente, la minería de antracita a gran escala tuvo lugar en la parte occidental de la cuenca carbonífera del sur de Gales hasta finales del siglo XX.

En Estados Unidos, la historia del carbón de antracita comenzó en 1790 en Pottsville, Pensilvania , con el descubrimiento de carbón por el cazador Necho Allen en lo que hoy se conoce como la Región Carbonífera . Cuenta la leyenda que Allen se quedó dormido al pie de Broad Mountain y despertó al ver un gran fuego porque su fogata había encendido un afloramiento de carbón de antracita. ^{[ 17 ]}

A finales del siglo XVIII, en Estados Unidos ya se sabía que la antracita podía quemarse, pero se desconocían las técnicas necesarias para ello. La antracita se diferencia de la madera y el carbón bituminoso en que tiene una temperatura de ignición más alta y necesita una corriente de aire fresco desde abajo para arder. Existen varias afirmaciones sobre quién fue el primero en quemar carbón de antracita en Estados Unidos por aquella época, y todas ellas tienen su origen en Pensilvania. La ciudad de Pottsville, Pensilvania, afirma que su pueblo fue fundado alrededor de un horno de hierro alimentado con antracita comprado por John Potts en 1806, que fue construido en el río Schuylkill en 1795. ^{[ 17 ]} El pennsylvaniano Charles V. Hagner recuerda en su libro de 1869 que un empleado anónimo de Josiah White y Erskine Hazard quemó accidentalmente antracita en su laminador en las cataratas del río Schuylkill (después de muchos experimentos fallidos con la combustión de antracita) ^{[ 18 ]} en algún momento entre 1812 ^{[ 19 ]} y 1815. ^{[ 18 ]} Se afirma que el juez Jesse Fell fue la primera persona en quemar antracita para fines de calefacción residencial en los EE. UU. en Wilkes-Barre, Pensilvania, el 11 de febrero de 1808. El juez Fell usó una rejilla abierta en su chimenea para quemar antracita, como un experimento para demostrar que era un combustible viable para la calefacción residencial. ^{[ 20 ]}

En la primavera de 1808, John y Abijah Smith transportaron el primer cargamento de antracita extraída comercialmente por el río Susquehanna desde Plymouth, Pensilvania, marcando el inicio de la minería comercial de antracita en Estados Unidos. A partir de esa primera mina, la producción alcanzó un máximo histórico de más de 100 millones de toneladas en 1917.

La dificultad de encender la antracita limitó su uso inicial, especialmente en altos hornos para la fundición de hierro. Con el desarrollo del aire caliente en 1828, que utilizaba el calor residual para precalentar el aire de combustión, la antracita se convirtió en un combustible preferido, representando el 45% de la producción de arrabio de EE. UU. en 15 años. ^{[ 21 ]} La fundición de hierro con antracita fue posteriormente reemplazada por el coque .

Desde finales del siglo XIX hasta la década de 1950, la antracita fue el combustible más utilizado para calentar hogares y otros edificios en el norte de Estados Unidos, hasta que fue reemplazada por sistemas de calefacción a base de petróleo y, más recientemente, de gas natural. Muchos edificios públicos de gran tamaño, como las escuelas, se calentaron con hornos de antracita hasta la década de 1980.

Durante la Guerra Civil Estadounidense , los barcos confederados que burlaban el bloqueo utilizaban antracita como combustible sin humo para sus calderas para evitar revelar su posición a los bloqueadores. ^{[ 22 ]}

La invención del hogar Wootten permitió a las locomotoras quemar antracita directamente y de forma eficiente, especialmente la ceniza residual. A principios del siglo XX en Estados Unidos, el ferrocarril Delaware, Lackawanna and Western comenzó a utilizar únicamente el carbón de antracita, más caro, en sus locomotoras de pasajeros, autodenominándose "El Camino de la Antracita", y anunciaba ampliamente que los viajeros podían realizar sus viajes en tren sin mancharse la ropa de hollín. Los anuncios presentaban a una mujer vestida de blanco llamada Phoebe Snow y poemas con versos como "Mi vestido permanece blanco / De la mañana a la noche / En el camino de la antracita". De manera similar, el Great Western Railway en el Reino Unido supo aprovechar su acceso a la antracita (dominaba la región productora de antracita) para ganarse una reputación de eficiencia y limpieza sin parangón entre las demás compañías británicas.

Los motores de combustión interna impulsados ​​por el llamado gas "mixto", "pobre", "semiacuoso" o " gas Dowson ", producido por la gasificación de antracita con aire (y una pequeña proporción de vapor), fueron en su momento el método más económico para obtener energía, requiriendo solo 1 libra por caballo de fuerza-hora (0,6 kg / kWh ) o menos. Antiguamente, se exportaban grandes cantidades de antracita para fines energéticos desde el sur de Gales a Francia, Suiza y algunas partes de Alemania. ^{[ 23 ]} 

La extracción comercial de antracita en Gales cesó en 2013, aunque aún quedan algunos yacimientos a cielo abierto de gran tamaño , junto con algunas explotaciones mineras de galería relativamente pequeñas . La extracción comercial de antracita continúa en Pensilvania; el estado produjo un total de 4.614.391 toneladas de carbón [de antracita], principalmente de minas de carbón a cielo abierto ^{[ 24 ]} en 2015.

La antracita generalmente cuesta entre dos y seis veces más que el carbón común. En junio de 2008, el precio mayorista de la antracita era de 150 dólares estadounidenses por tonelada corta , ^{[ 25 ]} bajando a 107 dólares estadounidenses por tonelada en 2021; representa el 1% de la producción de carbón de EE. UU. ^{[ 26 ]}

El principal uso actual de la antracita es como combustible doméstico en estufas manuales o hornos de alimentación automática. Ofrece una alta energía por peso y arde limpiamente con poco hollín, lo que la hace ideal para este fin. Su alto valor la hace prohibitivamente cara para su uso en centrales eléctricas. Otros usos incluyen las partículas finas utilizadas como material filtrante y como ingrediente en briquetas de carbón vegetal . La antracita era un combustible autorizado ^{[ 27 ]} en virtud de la Ley de Aire Limpio de 1993 del Reino Unido , lo que significa que podía utilizarse dentro de una Zona de Control de Humo designada, como los distritos centrales de Londres.

La antracita se procesa en diferentes tamaños mediante un proceso comúnmente conocido como trituradora . El carbón grueso se extrae de la mina y se pasa a través de trituradoras con rodillos dentados para reducir los terrones a trozos más pequeños. Estos trozos más pequeños se separan en diferentes tamaños mediante un sistema de tamices graduados, colocados en orden descendente. ^{[ 23 ]} El dimensionamiento es necesario para diferentes tipos de estufas y hornos.

La antracita se clasifica en tres grados, según su contenido de carbono. El grado estándar se utiliza como combustible doméstico y en la generación de energía industrial. Los grados superiores, más escasos, son más puros (es decir, tienen un mayor contenido de carbono) y se utilizan en la siderurgia y otros sectores de la industria metalúrgica. Las características técnicas de los distintos grados de antracita son las siguientes:

La antracita se divide por tamaño principalmente en aplicaciones que necesitan terrones (normalmente mayores de 10  mm) –diversos procesos industriales donde sustituye al coque metalúrgico y combustible doméstico– y aquellas que necesitan finos (menores de 10  mm), como la sinterización y la peletización. ^{[ 28 ]}

La clasificación estadounidense común por tamaño es la siguiente:

Carbón en trozos, carbón para olla de vapor, carbón de huevo y carbón para estufa, este último en dos o tres tamaños, los tres de más de 1 + 1 1/2 pulgadas  (38  mm) en rejillas de agujeros redondos.

Históricamente, de vez en cuando, se han producido incendios en vetas subterráneas de carbón, a menudo debido a actividades mineras negligentes o desafortunadas. El carbón incendiado recibe oxígeno a través de conductos de ventilación aún no descubiertos, que pueden arder durante años. Generalmente, los conductos de ventilación en zonas pobladas se detectan rápidamente y se sellan, mientras que los de zonas deshabitadas permanecen sin descubrir. En ocasiones, se descubren conductos de ventilación gracias a los humos percibidos por los transeúntes, a menudo en zonas boscosas. Los intentos por extinguir los focos restantes a veces han sido infructuosos, y hoy en día existen varias zonas de combustión subterráneas. La existencia de un foco de combustión subterráneo a veces se puede identificar en invierno, cuando se observa que la nieve caída se derrite por el calor que emana del subsuelo. Las propuestas para aprovechar este calor como energía geotérmica no han tenido éxito.

Una veta de antracita que se incendió en Centralia, Pensilvania , en 1962 ha estado ardiendo desde entonces, convirtiendo el otrora próspero municipio en un pueblo fantasma . ^{[ 33 ]}

Geológicamente, el yacimiento de antracita más grande y concentrado del mundo se encuentra en la mina de carbón de Lackawanna , en el noreste de Pensilvania, Estados Unidos ^, en Scranton y sus alrededores . Conocida localmente como la Región del Carbón , el yacimiento contiene 1200 km² de roca carbonífera que originalmente contenía 20 680 millones de toneladas cortas de antracita. ^{[ 34 ]} La región geográfica tiene aproximadamente 161 km de largo y 48 km de ancho. Debido a la minería histórica y al desarrollo de las tierras que cubren el carbón, se estima que quedan 6300 millones de toneladas cortas de reservas explotables. Otras áreas de Estados Unidos también contienen varios yacimientos más pequeños de antracita, como los que se explotaron históricamente en Crested Butte, Colorado .   

Entre los productores actuales, Rusia, China, Polonia y Ucrania poseen las mayores reservas recuperables estimadas de antracita. Otros países con reservas sustanciales incluyen Vietnam y Corea del Norte. ^{[ 35 ]}

El yacimiento de antracita Groundhog en la Columbia Británica , Canadá, es el yacimiento de antracita sin explotar más grande del mundo. Es propiedad de la empresa australiana Atrum Coal, que cotiza en bolsa, y contiene 1.570 millones de toneladas de antracita de alta calidad. ^{[ 36 ]}

Se encuentran antracitas de edad terciaria o cretácica más reciente en la parte de Crowsnest Pass de las Montañas Rocosas en Canadá y en varios lugares de los Andes en Perú. ^{[ 23 ]}

• Antratsyt – Ciudad en el óblast de Luhansk, Ucrania , nombrada así por una gran reserva de antracita encontrada allí. 
• Carbón bituminoso : término colectivo para el carbón de mayor calidad , un carbón más blando. 
• Historia de los mineros del carbón
• Historia de la minería del carbón

• "Antracita"  . Encyclopædia Britannica . Vol. 2 (9.ª ed.). 1878. pág. 106.

• Chandler, Alfred D. (1972). " El carbón de antracita y los comienzos de la revolución industrial en los Estados Unidos". Business History Review . 46 (2): 141– 181. doi : 10.2307/3113503 . JSTOR 3113503. S2CID 154542035 .  
• Hudson Coal Company (1932). La historia de la antracita . Nueva York. pág.  425.{{cite book}}CS1 maint: falta el editor de ubicación ( enlace ) – Descripción general útil de la industria en el siglo XX; imparcial desde la perspectiva de los operadores.

• Bauerman, Hilary (1911). "Antracita"  . En Chisholm, Hugh (ed.). Encyclopædia Britannica . Vol.  2 (11.ª  ed.). Cambridge University Press. pp. 105–106 . 
• "¿Cuáles son los tipos de carbón?" en el Servicio Geológico de Estados Unidos.
• Museo del Antracita de Pensilvania en Scranton, Pensilvania