¿Por qué hablar de la historia de la fabricación del coque aquí y ahora?

Nos acaban de destruir parcialmente la última batería de hornos de coque que nos queda en Euskadi, de la que se conocía su valor patrimonial y su interés histórico-tecnológico. Nos la han estado demoliendo intencionadamente. Difícil de entender que haya sido un error, que no se trate de un acto deliberado. Ya no será posible que en este país que tanto le debe al trabajo del hierro podamos volver a ver la instalación tal y como era hace tan solo unos meses, cuando perdió su función productiva. Nos han privado de la integridad de uno de los elementos tecnológicos clave de la revolución industrial -y de nuestra propia industrialización- que, junto con el horno alto de AHV en Sestao, habría permitido que no solo nosotros sino también nuestros hijos y nuestros nietos pudieran palpar con sus propias manos y ver con sus propios ojos, las grandiosas máquinas que hicieron posible la siderurgia integral moderna vasca. Y que están en el origen de la Euskadi industrial de hoy, de la que con razón nos enorgullecemos.

Pero, aún mutilados, desprovistos de parte de sus elementos constitutivos, los hornos de coque de PROFUSA deben ser testimonio permanente en el Barakaldo siderúrgico, de lo que fueron y significaron. No debemos renunciar, no renunciaremos, al mantenimiento de lo que aún queda, a la reposición de las partes extraídas y a la protección legal de este patrimonio y su muestra a todos los ciudadanos. Somos conscientes de que no todos conocerán el significado en la historia de la técnica de una batería de coque: y posiblemente, pese a los esfuerzos que hemos realizado estos últimos años para su difusión, del valor de la batería de hornos de PROFUSA. Y sabemos que ese conocimiento es fundamental para que los ciudadanos muestren interés por la conservación y la reclamen. Esa es la razón por la que abordamos aquí, en las líneas que siguen, la narración de la evolución que la técnica de la elaboración del coque ha tenido en los últimos tres siglos. Porque con ello esperamos contribuir al mejor conocimiento y valoración de nuestra última batería de hornos de coque.

Introducción.

En las operaciones de reducción de un mineral en los hornos de cuba, es indispensable el empleo de un combustible sólido, de la mayor riqueza posible en carbono.

De todos los combustibles sólidos disponibles en la naturaleza, como son las turbas, los lignitos, las hullas en sus distintas variedades, y las antracitas los únicos que han tenido una aplicación directa y sin transformación para este fin han sido las antracitas. En ciertos momentos, en algunas regiones de Gales, Inglaterra, o Pensilvania (EE UU) se pudo utilizar antracita tal y como se obtenía de las minas, por sus propiedades de dureza y resistencia; pero estas situaciones fueron siempre excepcionales. Lo habitual en la siderurgia fue siempre la utilización de combustibles carbonizados de antemano. Todavía en el siglo XX, en el País Vasco, en Bergara, Araia y Bera, se empleaban carbones de madera para la alimentación de los hornos altos, con objeto de obtener hierros excepcionalmente puros y sin ninguna traza de azufre.

El coque.

El coque (coke en inglés, cok para los ingenieros) se puede decir que es un residuo de la destilación del carbón, pero en el sentido que aquí le damos para su utilización en el proceso siderúrgico, es un producto aglomerado que tiene la propiedad de dar ciertos carbones en unas condiciones técnicas determinadas. El diccionario de la Real Academia da dos acepciones que responden al criterio anterior:
1. m. Combustible sólido, ligero y poroso que resulta de calcinar ciertas clases de carbón mineral.
2. m. Quím. Residuo que se obtiene por eliminación de las materias volátiles de un combustible sólido o líquido.
La Academia admite también el término coquería:
1. f. Fábrica donde se quema la hulla para la obtención del coque.

Coque. Foto Wikimedia Commons. Own image

La primera aplicación del coque / cok en metalurgia, parece ser muy antigua. Hacia mediados del siglo XVIII, en algunas obras técnicas se encuentran referencias de que se aplicaba el coque en la fusión del hierro, pero únicamente hacia 1730 fue cuando en Inglaterra se empezó a usar corrientemente este combustible para esta operación. Entonces el único modo de carbonización eran las pilas, tal y como se empleaban para la carbonización de la madera. Hacia 1780 se empezó a usar la carbonización entre paredes, que es un tránsito entre las pilas y los primeros hornos.

El primer horno alto al coque. Coalbrookdale, Inglaterra.

Abraham Darby (1678 – 1717) fue el primero y más conocido de tres generaciones del mismo nombre. Pertenecía a una familia de cuáqueros ingleses, que representó un papel primordial durante la revolución industrial. Desarrolló un método de producción de hierro de gran calidad en horno alto alimentado por coque en lugar de carbón, lo que supuso un gran avance en la producción de hierro como material básico para la industria. Este antiguo horno alto, que hoy se conserva parcialmente, comenzó a funcionar en 1709 en Coalbrookdale, condado de Shropshire, Inglaterra, diseñado por Darby I aunque se estima que pudo utilizar el coque como combustible para la fundición de hierro  por vez primera en 1711, una innovación que marcó el comienzo de la era industrial.

El horno alto de Darby, que ahora forma parte del Coalbrookdale Museum of Iron. Helen Simonsson, Wikimedia Commons

El Horno antiguo fue reconocido como la cuna de la revolución industrial con un prestigioso premio otorgado por la Institution of Mechanical Engineers en 2014. Foto: Institution of Mechanical Engineers

En Francia, el primer horno alto para consumir coque se construyó en 1872 en Le Creusot por el inglés William Wilkinson (1744-1808), procedente de una familia ligada a la elaboración del hierro y el coque,  y en vista de los buenos resultados obtenidos con ese horno, dos años después se construyó otro horno del mismo tipo. En aquella época, y hasta 1820 todo el coque / cok producido lo era al aire libre, procedimiento rudimentario y de escaso rendimiento, que poco más tarde fue sustituido por la carbonización en hornos de los llamados panaderos, que son los famosos beehive ovens ingleses. Estos hornos marcan el primer escalón en la construcción de los hornos de coque y de ellos hablaremos en una próxima entrada del Blog.

Métodos de carbonización. Carbonización al aire libre.

Cuando se pensó en carbonizar el carbón mineral surgió naturalmente, la idea de aplicarle el mismo tratamiento que se aplicaba a la madera. Por lo tanto, los primeros procedimientos empleados fueron una carbonización al aire libre y, las primeras pilas fueron, en un todo, semejantes a las pilas de carbón de madera. Sin embargo, el procedimiento no era tan fácil y exigía precauciones especiales tanto en la construcción de las pilas como en la conducción del calentamiento. Los ingleses, después de numerosos ensayos, llegaron a reducir todos los inconvenientes, habiendo logrado por operaciones sencillas, vencer todas las dificultades para quitar al carbón todos los elementos nocivos para la fundición de los metales.

«Txondarra» (pira de carbón vegetal) en el caserío Lore-Toki de Berastegi (Gipuzkoa). Fot. Iñaki Linazasoro, 1978. Auñamendi Eusko Entziklopedia. Voz: Ferrería

El procedimiento consistía en levantar en medio de una era plana una pequeña chimenea de ladrillo, un poco cónica y con un gran número de aberturas. Los ladrillos eran colocados de canto y las aberturas eran mayores en la base que en la parte superior. Esta chimenea tenía cerca de 1,50 metros de altura y los trozos mayores del carbón a tratar se colocaban alrededor de la chimenea y los restantes, por capas sucesivas inclinadas hacia el interior para facilitar la circulación de los gases. Para evitar que la combustión fuese demasiado rápida se recubría toda la pila con carbón menudo a excepción de la parte inferior y en una altura de 30 cm.

En un momento dado de la operación se terminaba de cubrir la parte inferior con menudo, se hacían aberturas que se tapaban o destapaban de manera que retardasen o acelerasen la operación. Las dimensiones de las pilas eran, generalmente, de 4 a 5 metros de diámetro y tenían aproximadamente unas 12 toneladas de carbón. La carbonización duraba dos días y medio a tres días, el enfriamiento otros cuatro días. El rendimiento variaba entre 40 y 60%, según la naturaleza de la hulla.

Carbonización al aire libre. Pilas.

Características de la carbonización al aire libre.

La carbonización al aire libre da una pérdida muy importante, ya que la destilación únicamente puede ser completa gracias a una combustión más o menos considerable del carbón tratado.
El calor de los humos se pierde totalmente en la atmósfera.
La intemperie estropea a menudo las pilas
Únicamente puede realizarse la carbonización con un cuidad y un trabajo muy penoso; por consiguiente, el costo de la mano de obra es elevado.
Algunas clases de carbón no se prestan a este procedimiento.
El tiempo requerido por esta operación es largo.

Métodos de carbonización. Carbonización entre paredes.

Un primer perfeccionamiento a las pilas fue la construcción de hornos rectangulares abiertos en la parte superior y cuyas paredes laterales, en material refractario, tenían la forma de murallas verticales con una serie de aberturas que servían para la puesta en marcha y para el tiro.

Carbonización entre paredes.

Este método fue empleado en Francia en el año 1825. Estos hornos fueron usados hasta los años veinte del siglo XX en Silesia y en Rusia donde se conocían con el nombre de hornos Schaumburg. Consistían en dos paredes altas, de 1,60 m por 13 a 18 m de largo y distantes entre sí 2,50 m. A 0,50 o 0,60 de la suela se hacía una serie de agujeros distantes entre sí 0,65 m. A estos agujeros correspondían unas chimeneas verticales.

El rendimiento variaba entre 55 a 58%. La operación duraba unos ocho días y el enfriamiento era otros dos.

Características de la carbonización entre paredes.

La ventaja de este modo de proceder sobre las pilas, consistía en que una parte del calor estaba retenida por las paredes en refractario, lo que, por lo tanto, disminuye la cantidad de calor exigida por la destilación.

El coque obtenido es más uniforme y la mano de obra menos penosa y más económica. Este procedimiento es una transición entre la carbonización al aire libre y la carbonización en hornos cerrados.

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Autor de la entrada: Joaquín Cárcamo Martínez

Referencia bibliográfica:

Para la parte histórica de la entrada se ha utilizado la publicación Fabricación del cok metalúrgico y recuperación de subproductos, escrita por el ingeniero de Altos Hornos de Vizcaya Huberto Bolland, que recoge el curso de conferencias organizado por AHV para su personal en octubre y noviembre de 1927, amablemente cedida por Tomás Ariza, ingeniero industrial de la empresa AHV hasta su jubilación. Los dibujos de hornos proceden de la misma publicación.