El carbón
Ponentes: Wendy Flores Correa
Dinis Zequeira Mieles
Rocas Sedimentarias
Las Rocas Sedimentarias son rocas compuestas
por materiales:
ígneos,
sedimentarios
o
metamórficos
preexistentes, transformados en la superficie de
la corteza terrestre a condiciones de presión y
temperatura.
Están formadas por la acumulación y
consolidación de sedimentos, depositados por
la acción del agua, el viento o del hielo glaciar.
La mayoría de las rocas
sedimentarias
se
caracterizan por presentar
capas (estratos, láminas)
paralelos o discordantes
que reflejan cambios en la
velocidad de sedimentación
o en la naturaleza de la
materia depositada. La
presencia de este rasgo
característico, es una de las
principales características
distintivas de las rocas
sedimentarias.
Características
Las rocas sedimentarias se caracterizan por
dos rasgos esenciales:
• Presentan una estructura estratificada, con
capas producidas por el carácter a la vez
progresivo y discontinuo del proceso de
sedimentación. Se llaman estratos a esas
capas.
• Contienen generalmente fósiles, cuando no
están directamente formadas por fósiles. Los
procesos magmaticos destruyen los restos de
los seres vivos, lo mismo que los procesos
metamórficos, salvo los más suaves.
Además las rocas sedimentarias suelen ser más
o menos permeables, sobre todo las detríticas,
lo que favorece la circulación o depósito de
agua subterránea y otros fluidos, como los
hidrocarburos.
Qué es un Sedimento?
Es un material sólido, acumulado sobre la
superficie terrestre derivado de las acciones
de fenómenos y procesos que actúan en la
atmosfera, en la hidrosfera y en la biosfera
(vientos,
variaciones
de
temperatura,
precipitaciones meteorológicas, circulación de
aguas
superficiales
o
subterráneas,
desplazamiento de masas de agua en ambiente
marino o lacustre, acciones de agentes
químicos, acciones de organismos vivos).
Proceso de Sedimentación
La sedimentación es el
proceso por el cual el
material
sólido,
transportado por una
corriente de agua, se
deposita en el fondo de
un rio, embalse, canal
artificial, o dispositivo
construido
especialmente para tal
fin.
Qué es el Carbón?
El carbón es una roca
sedimentaria
organoclástica de grano
fino,
compuesta
esencialmente por restos
carbonizados de plantas.
Estas
rocas
organoclásticas
suelen
constituir
secuencias
estratigráficas
características
que
reciben el nombre de
ciclotema, es decir, una
secuencia litológica que se
repite en el tiempo.
Petrología del Carbón
La petrología se ocupa del estudio de los
compuestos minerales individuales de una
masa mineral (roca o carbón) por medios
visuales.
Formación del Carbón
El carbón se origina por la descomposición de
vegetales terrestres, hojas, maderas, cortezas, y
esporas, que se acumulan en zonas pantanosas,
lagunares o marinas, de poca profundidad. Los
vegetales muertos se van acumulando en el
fondo de una cuenca. Quedan cubiertos de agua
y, por lo tanto, protegidos del aire que los
destruiría. Comienza una lenta transformación
por la acción de bacterias anaerobias, un tipo de
microorganismos que no pueden vivir en
presencia de oxígeno.
Con el tiempo se produce un progresivo
enriquecimiento en carbono. Posteriormente
pueden cubrirse con depósitos arcillosos, lo
que contribuirá al mantenimiento del
ambiente anaerobio, adecuado para que
continúe el proceso de car bonificación. Los
geólogos estiman que una capa de carbón de
un metro de espesor proviene de la
transformación por el proceso de diagénesis
de más de diez metros de limos carbonosos.
Litotipos
Litotipos: Componentes
macroscópicos
del
carbón.
Es
el
equivalente
al
componente bandeado.
macerales
Son los constituyentes
químicos individuales
de la roca, que son
identificados
por
medios microscópicos o
químico
como
componentes de un
litotipo.
Tipos de macerales
En un primer momento se consideraba que existían 3
tipos de macerales, que eran: vitrinita, exinita o
liptinita, inertinita. Sin embargo, se encontraron que
existían distintos grupos de macerales, ya que para
poder explicar lo que ocurría experimentalmente era
necesario admitir que había grupos de macerales
constituidos por macerales. Se intentaba encontrar la
estructura del carbón, pero esto no fue posible, por lo
que se llegó a la conclusión de que no había una
estructura química definida para el carbón; esto es así
porque el carbón es químicamente heterogéneo.
Clasificación del Carbón
Para poder clasificar los carbones necesitamos
saber ciertas variables que estos presentan
como son:
Porcentaje de carbono fijo.
Porcentaje de volátiles.
Poder calorífico.
Contenido de humedad.
Porcentaje de azufre.
Según lo anterior podemos clasificar los
carbones en:
Antracita: O carbón duro, con alto contenido de
carbono (86% al 98%), bajo contenido de materia
volátil y poder calorífico superior a 14.000 BTU/lb
(7780 Cal/gr). Usado como combustible en
generación de calor o vapor en la industria térmica
y siderúrgica, también se usa en la fabricación de
goma sintética, colorantes y purificación de agua
para consumo humano (filtros).
Carbones bituminosos: Variedad de carbón
cuya constitución y propiedades son
intermedias entre la antracita y el lignito. Su
composición de carbono está entre 45% y
86%. Tiene un elevado contenido de material
volátil.
Carbones sub- bituminosos: Con menor poder
calorífico que los carbones bituminosos, su
composición en carbono está entre 35% y
45%, tiene un elevado contenido de material
volátil, algunos con poder coquizable. Es
empleado en la generación de energía
eléctrica y en procesos industriales.
Lignito y turba: Son carbones con alta
humedad y alto contenido de ceniza y de
material volátil, lo cual hace que posean un
bajo poder calorífico. Es empleado para la
generación de calórica (calefacción), energía
eléctrica, para algunos procesos industriales
en donde se requiere generar vapor y más
recientemente se han fabricado briquetas de
turba y lignito para quemarlas en hornos.
Clasificación
Tipo
Carbono fijo
(%)
Material
volátil (%)
Contenido
humedad (%)
Poder
calorífico
(Btu/lb)
Poder
calorífico
(Cal/gr)
Antracita
86 - 98
1
< 15
> 14000
>7780
Bituminoso
45 - 86
32
15 - 20
10500 14000
5800 - 7780
Subbituminoso
35 - 45
50
20 - 30
7800 - 10500
4300 – 5800
Lignito y turba
25 - 35
96
>30
4000 - 7800
2200 - 4300
Clasificación carbones
%carbon fijo Vs. %volátiles
98
Antracita
86
Bituminoso
14
45
Sub-bituminoso
55
35
Turbas y lignito
Madera
1
25
65
75
Propiedades del carbón
El carbón se evalúa de acuerdo con ciertas
propiedades. Las más importantes son:
• Poder calorífico: Es el más importante, ya que
el poder calorífico es la mercancía objeto de
compraventa. Depende de la cantidad de
humedad y de cenizas, así como de la
composición de la materia orgánica.
• Humedad: Componente no combustible que
aumenta el peso muerto del carbón, consume
calor de la parte combustible y debilita su
estructura física.
• Ceniza: Materia mineral inorgánica que
queda como residuo de la combustión. En la
mayoría de las minas de carbón funcionan
plantas de lavado para la separación de la
materia inútil.
• Azufre: Impureza inorgánica del carbón. Es
perjudicial ya que en la combustión se forman
ácidos corrosivos.
• Temperatura de fusión de las cenizas: Los
carbones pobres producen cenizas fundidas
que ocasionan graves averías al obstruir los
pasos de aire de las parrillas.
• Tamaño: Determinado por el grado de rotura
que sufre en la manipulación, pero regulado
por la trituración que se realiza durante el
proceso.
• Triturabilidad: Propiedad de interés principal
para la fabricación de cemento y de las
instalaciones que utilicen carbón en polvo. Los
carbones se diferencian en su dureza, pero la
pizarra o pirita (minerales duros), aumenta la
dificultad de trituración.
• Desmenuzamiento: Propiedad parecida a la
triturabilidad, pero perjudicial para los
carbones destinados a usos domésticos.
Yacimientos de Carbón en el mundo
El carbón se encuentra en casi todas las
regiones del mundo, pero en la actualidad los
únicos depósitos de importancia comercial
están en Europa, Asia, Australia y América del
Norte.
Producción mundial del carbón (2003).
Consumo mundial de energía primaria por tipo de combustible (2003).
Reservas y tipo de carbón de toda
Colombia
Zonas
carboníferas
Recursos reservas
Tipos de carbón
Método de
explotación
Medidas
indicadas
Antioquia
90
225
Térmico
Subterránea
Boyacá
170.4
682.7
Subterránea
Cauca
16.4
66.8
Térmico y
coquizable
Térmico
Cesar
1933
589
térmico
Córdoba
381
257
Térmico
Cielo abierto
subterránea
Subterránea
Cundinamarca
241.9
538.7
Subterráneo
Guajira
3933
Térmico y
coquizable
Térmico
Nd Santander
68
101
Subterráneo
Santander
57.1
114
Valle d cauca
20.1
22.4
Térmico y
coquizable
Térmico y
coquizable
Térmico
Total ´país
6648
2322
Subterránea
Cielo abierto
Subterráneo
Subterráneo
minería del carbón por regiones en
Colombia
 En el interior del país: Las reservas medidas de carbón en
el interior del país son de 713,8 Mt y se encuentran
principalmente en siete departamentos: Antioquia, Valle
del Cauca, Cauca, Boyacá, Cundinamarca, Santander y
Norte de Santander. Los carbones de Norte de Santander
bituminosos y antracíticos, se caracterizan por tener
altos volátiles, comúnmente aglomerantes, de buena
calidad para uso térmico y metalúrgico.
Las zonas de Cundinamarca y Boyacá tienen carbones
bituminosos y antracíticos en menor medida, los
primeros tienen porcentajes variados de volátiles y son
de excelente calidad para uso térmico y metalúrgico.
• Antioquia: Las áreas carboníferas de este
departamento se localizan en los municipios de
Amagá, Ángelopolis; Venecia, Fredonia y Titiribí;
el carbón de esta zona es de tipo térmico.
El área de Amagá - Ángelopolis, se encuentra al
sur oeste del departamento, cuenta con unas
reservas medidas de 11,84 Mt, mientras que el
área de Venecia – Bolombolo ubicada en la
misma región, cuenta con reservas medidas de
57,95 Mt y el área de Titiribí con 11,33 Mts.
Gran parte de la minería en Antioquia es de
subsistencia.
 Boyacá: El área carbonífera en Boyacá va desde el
municipio de Jericó, al norte, hasta los límites
con el departamento de Cundinamarca; la
principal área minera se encuentra entre los
municipios de Sogamoso y Jericó la cual cuenta
con carbones tipo bituminosos y reservas
medidas de 102.84
Mt, otras áreas de
importancia son: Tunja - Paipa - Duitama con
24,03 Mt, Suesca - Albarracín con 7,81 Mt y
Chequa - Lenguazaque con 35,69 Mt,
compartida con Cundinamarca. La minería de
esta región es poco tecnificada y de subsistencia.
 Cundinamarca: Esta área se encuentra ubicada en el
centro del país, la formación carbonífera en la región
va desde el municipio de Zipaquirá hasta los límites
con el departamento de Boyacá. El carbón es del tipo
bituminoso y cuenta con las siguientes zonas mineras:
Chequa - Lenguazaque, San Francisco - Subachoque La Pradera con 11,35 Mt, Tabio - Río Frío – Carmen de
Carupa con 19,43 Mt, Zipaquirá - Neusa con 1,64 Mt,
Guatavita - Sesquilé - Chocontá con 21,90 Mt, Suesca
- Albarracín con 32,92 Mt y Chequa - Lenguazaque
con 140,42 Mt, en total se calculan unas reservas
medidas de 236,23 Mts. La clase de explotación está
asociada a la minería poco tecnificada y de
subsistencia.
 Norte de Santander: El departamento de Norte de
Santander está localizado en los límites con
Venezuela y sus principales zonas mineras están
en Catatumbo y Tasajero, otras zonas
carboníferas con menor grado de potencial son
Zulia -Chinácota, Pamplona - La Don Juana,
Salazar y Toledo. Posee reservas medidas de
119,69 Mt y se caracteriza por predominar la
minería poco tecnificada. Además, debido a su
ubicación geográfica gran parte de la
producción se destina a la exportación a través
del puerto de Maracaibo, en Venezuela.
Localización en el
departamento del Cesar
El área de influencia directa de los proyectos
carboníferos del Departamento del Cesar está
constituido por once centros poblados de la
región Central del departamento, localizados
en los municipios de La Jagua de Ibiríco,
Chiriguaná, El Paso, Becerril, Bosconia y
Valledupar.
El área está localizada geográficamente dentro
de la conocida cuenca sedimentaria Cesar –
Ranchería que se encuentra enmarcada entre
la Sierra Nevada de Santa Marta y la Serranía
de Perijá.
En su contexto geológico regional esta cuenca
está limitada al Norte por la Falla de Oca, al
W por la Falla de Santa Marta - Bucaramanga
y al E por la Falla de Perijá.
Identificación y evaluación del recurso
 La Jagua de Ibirico: Estructura sinclinal
asimétrico. 13 mantos con espesor acumulado
de 26.0 mts en el miembro medio de la
formación cuervos. Reservas medidas de 197
millones de toneladas.
 Área
Central:
Estructuras
sinclinales
asimétricas.
30 mantos con espesor
acumulado de 56 mts. Reservas medidas de
más de 1.600 millones de toneladas.
 Reservas de Carbón: Las reservas medidas de
carbón del Cesar alcanzan la cifra de 1933
millones de toneladas y se localizan y
clasifican como lo muestran los siguientes
cuadros:
Reservas en el departamento del Cesar
RESERVAS GEOLÓGICAS
ÁREAS/SECTOR
RESERVAS EXPLOTADAS
HASTA DIC. 2004
MEDIDAS
INDICADAS
- EL DESCANSO
- LA LOMA – CALENTURITAS
- LA LOMA – SIMINERA
- LA LOMA – EL HATILLO
- LA LOMA – BOQUERON
- LA JAGUA DE IBIRICO
- CERROLARGO
1105
102
50
57
361
197
61
300
71
52
166
-
0.00
0.05
0.18
0.00
110.0
20.0
1.17
TOTAL
1933
589
130.0
El cesar cuenta con Carbón tipo térmico
RESERVAS GEOLÓGICAS
ÁREAS/SECTOR
RESERVAS EXPLOTADAS
HASTA DIC. 2006
MEDIDAS
INDICADAS
- EL DESCANSO
- LA LOMA – CALENTURITAS
- LA LOMA – SIMINERA
- LA LOMA – EL HATILLO
- LA LOMA – BOQUERÓN
- LA JAGUA DE IBIRICO
- CERRO LARGO
1.105
102
50
57
361
197
61
300
71
52
166
-
0.00
2.8
0.18
0.00
145.0
26.0
7.17
TOTAL
1.933
589
181.9
Calidad
El Cesar cuenta con carbones de tipo térmico.
En la siguiente tabla se observa la variación de
los diferentes parámetros fisicoquímicos que
definen la calidad de los carbones.
PARAMETROS
HUMEDAD
%
CENIZAS
MATERIAL
VOLATIL
%
AZUFRE
%
PODER
CALORÍFICO
BTU/Lb
LA LOMA
10.3
5.6
36.8
0.6
11616
LA JAGUA
7.1
5.3
35.7
0.6
12606
CALENTURITAS
12.0
5.3
35.0
0.8
11431
EL DESCANSO
13.6
10.6
32.3
0.6
10374
Desarrollo minero
El sistema de mayor utilización para la
extracción carbonífera ha sido el de cielo
abierto.
El sistema de cargue utiliza palas desde 14 a 46
yd3 y el transporte en camiones de 35 hasta
270 toneladas de capacidad.
La operación Drummond cuenta además, con el
uso de una dragalina, capaz de remover hasta
88 M3 por movimiento, tal vez es el equipo
móvil más grande en operación minera en
Latinoamérica.
Cuenta además con un sistema de bandas
transportadoras de hasta 5 kmts de longitud.
El sistema de explotación subterráneo ha sido
aplicado en menor proporción y solamente en
el sector de La Jagua de Ibiríco. Se aplican los
métodos de cámaras, pilares y el de tajo largo,
éste totalmente mecanizado y cuenta con la
ayuda de una rozadora para las labores de
explotación.
1
1.5
1.6
1,986
1,987
1,988
1,989
1,990
1,991
1,992
1,993
1,994
9.7
1,999
27.7
31.1
33.57
25
2,009
15
33.67
20
2,008
21.1
25
33.18
16.3
15.3
35
2,007
2,006
12
30
2,005
2,004
2,003
2,002
2,001
2,000
9.3
8.5
1,998
6.5
10
1,997
1,996
3.8
5
1,995
0.3
1.3
1.9
0.2
0.5
1.8
0.1
0
1,985
PRODUCCIÓN CARBONÍFERA DEL CESAR
40
A partir del año 2004, el Cesar se convierte en
el primer productor de carbón del país, con 25
millones de toneladas seguido por la Guajira
con 24.5 millones de toneladas.
Para el año 2006,. se mantiene esta tendencia
con 31.1 millones de toneladas para el Cesar y
29.0 millones de toneladas para La Guajira.
Localización en la Guajira
El área de estudio esta
localizada en la esquina
Nororiental del territorio
Colombiano, limita al Este
por la Serranía de Perijá, al
W por la Sierra Nevada de
Santa Marta, al Norte por la
Falla de Oca; al Sur por los
Valles de los Ríos Cesar y
Marquezote, hace parte del
Valle del Río Ranchería y
Valle Superior del Río
Cesar.
Identificación y evaluación del recurso
La formación Cerrejón contiene numerosos
mantos de carbón distribuidos regularmente a
lo largo de ella.
Se han identificado por lo menos 55 mantos
mayores de un metro, distribuidos en una
inmensa estructura sinclinal y anticlinal,
generalmente cubierta por una espesa
cobertura aluvional.
Recursos y reservas- Guajira
Calidad
Bibliografía
 Boletinsgm.igeolcu.unam.mx/epoca04/5801/(
5)Corona.pdf.
 www.encolombia.com/economia/Elcarbon/Elc
arbonencolombia.htm
 www.interamericancoal.com/carboncol.htm
 INGEOMINAS. Recursos minerales de
Colombia, Tomo II. Segunda edición.
Publicaciones geológicas especiales del
Ingeominas.
 http://gea.ciens.ucv.ve/slomonac/veranoguias/
guiatema1ver08.pdf
 http://www.upme.gov.co/Docs/Cadena_carbo
n.pdf
 http://www.proexport.com.co/VBeContent/Ver
Imp.asp?ID=5712&IDCompany=16
 Diapositivas generadas por los Geólogos
Calixto Ortega y Elías Rojas en su estudio del
Cesar carbonífero. [email protected]
[email protected]
 Diapositivas de ZONAS CARBONÍFERAS DE
LA GUAJIRA por Geólogo Calixto Ortega
[email protected]
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El carbón - yacimientos minerales