Потери при зажигании

Потери при прокаливании (LOI) — это тест, используемый в неорганической аналитической химии и почвоведении , особенно при анализе минералов и химического состава почвы. Он заключается в сильном нагревании ( «воспламенении» ) образца материала при заданной температуре, позволяющем летучим веществам выйти наружу до тех пор, пока его масса не перестанет изменяться. Это можно сделать на воздухе или в какой-либо другой реакционноспособной или инертной атмосфере. Простое испытание обычно состоит из помещения нескольких граммов материала в тарированный, предварительно прокаленный тигель с контролируемой температурой и определения его массы, помещения его в печь на заданное время, охлаждения в контролируемой (например, безводной камере). , без CO2) атмосферу и повторное определение массы. Процесс можно повторить, чтобы показать, что изменение массы завершено. Вариант теста, при котором изменение массы постоянно отслеживается при изменении температуры, называется термогравиметрией .

Теория

О потерях при прокаливании сообщается как часть элементного или оксидного анализа минерала. Потерянные летучие материалы обычно состоят из «связанной воды» ( гидратов и лабильных гидроксисоединений) и диоксида углерода из карбонатов. Его можно использовать в качестве теста качества, который обычно проводится для таких полезных ископаемых, как железная руда . Например, потери при возгорании летучей золы состоят из загрязняющих веществ и несгоревшего топлива.

В пироперерабатывающих отраслях, таких как производство извести , обожженных бокситов , огнеупоров или цемента , потери сырья при прокаливании примерно эквивалентны потере массы, которую оно испытает в печи . Аналогичным образом, в минералах потери при прокаливании указывают на фактические потери материала во время плавки или рафинирования в печи или плавильном заводе. Потери продукта при возгорании указывают на то, насколько пирообработка была неполной. Тесты ASTM определены для известняка и извести. ^{[ 1 ]} и цемент ^{[ 2 ]} среди других.

Процедура

Почва состоит из живых организмов, воды, карбонатов, углеродсодержащих материалов, разлагающихся веществ и многого другого. Чтобы определить, какая часть одного из этих компонентов почвы составляет всю почвенную массу, применяется процедура LOI. Первоначально исследователь измеряет массу образца до LOI, а затем помещает образец в нагревательное устройство. В зависимости от того, что исследователь пытается определить в почве, температуру прибора можно установить на соответствующую температуру. Образец почвы выдерживают при этой температуре в течение длительного периода времени, после чего его вынимают и дают остыть перед повторным взвешиванием образца. Количество массы, потерянной после обработки LOI, равно массе компонента, который пытается определить исследователь. Типичный набор материалов, необходимых для использования LOI, включает в себя: высокоточный массовый баланс, сушильную печь, печь с контролируемой температурой, предварительно нагретые тигли и образец почвы из интересующего места.

Есть много способов правильно использовать потери при прокаливании для научных исследований. ^{[ 3 ]} Образец почвы , оставленный на ночь в сушильном шкафу при температуре 100 °C, к утру полностью испарит содержащуюся в нем воду. ^{[ 4 ]} Это может позволить исследователям определить количество воды изначально в образце почвы и ее пористость , сравнивая изменение веса образца до и после испарения . Этот новый вес образца называется сухим весом, а его предыдущий вес — влажным.

Шаги

Общая процедура выполнения потери при зажигании следующая: ^{[ 5 ]}

Взвесьте пустой тигель , в который будет помещена проба, и запишите его вес в лабораторную книжку.
Поместите образец в пустой тигель и снова взвесьте тигель с находящимся в нем образцом. Новый вес за вычетом веса пустого тигля представляет собой влажный вес образца.
Поместите образец в сушильную печь или доменную печь по мере необходимости.
Установите духовку или печь на желаемую температуру. Если исследователь хочет найти сухой вес почвы, тогда температура в печи должна быть 100 °C.
Оставьте образец в печи на желаемый период времени. Если исследователь хочет узнать сухой вес образца и использует печь, настроенную на 100 °C, он обычно оставляет печь включенной на ночь.
Откройте духовку, но одновременно отойдите от нее, так как горячий воздух, выходящий из печи, может обжечь обнаженную кожу.
Дайте печи и образцу остыть, прежде чем вынимать образец из печи.
Снова взвесьте тигель с образцом. Вычтите вес пустого тигля из этого нового веса и получите сухой вес образца.

Приложение

Обычно этот метод используется для определения уровня содержания воды, уровня углерода, количества органических веществ, количества летучих соединений. ^{[ 6 ]} LOI также используется в цементной промышленности, где печи работают при температуре 950 °C (например, цементные печи ), инженеры по сжиганию также используют LOI, но при температурах ниже 950 °C. ^{[ 7 ]}

Безопасность

использование асбестовых перчаток , поскольку температура может достигать очень высоких. Во многих исследовательских лабораториях при работе печи требуется ^{[ 6 ]} Использование масок для лица также рекомендуется при более высоких температурах, чтобы обеспечить безопасность исследователей и младших сотрудников лаборатории. ^{[ 8 ]} Исследователям, выполняющим процедуру LOI, также рекомендуется снять все украшения и часы, поскольку они являются отличными проводниками тепла. При извлечении образцов при высоких температурах эти принадлежности могут легко нагреться и привести к ожогам. ^{[ 9 ]}

Другое использование

В цементной промышленности используется метод LOI, при котором образец цемента нагревается до 900–1000 °C до тех пор, пока масса образца не стабилизируется. Как только масса стабилизируется, определяют потерю массы из-за LOI. Обычно это делается для оценки высокого содержания воды в цементе или карбонизации, поскольку эти факторы снижают качество цемента. ^{[ 10 ]} Высокие потери обычно объясняются плохими условиями хранения цемента или манипулированием его качеством со стороны поставщиков. Такая практика гарантирует, что цемент, используемый на объекте, имеет правильный состав, соответствует протоколам безопасности и требованиям клиентов.

В горнодобывающей промышленности использование LOI имеет важное значение для определения влажности и летучих веществ, присутствующих в породе. Таким образом, при проведении анализа всей породы для определения общего содержания летучих веществ используется метод LOI. Чтобы удалить все летучие вещества и преобразовать все железо в оксиды железа, температура LOI устанавливается на уровне 900–1000 °C.

Ссылки

^ ASTM C 25 Стандартные методы испытаний для химического анализа известняка, негашеной извести и гашеной извести.
^ ASTM C 114 Стандартные методы испытаний химического анализа гидравлического цемента.
^ Венес, Даниэль. «Сравнительное исследование потерь при прокаливании и анализа общего углерода в минералогенных отложениях» . Проверено 24 марта 2019 г.
^ «Стандартная рабочая процедура определения потерь при зажигании» (PDF) . Национальный озерный основной объект . Проверено 24 марта 2019 г.
^ Робертсон, Сара. «Прямая оценка органических веществ по потерям при прокаливании: методы» (PDF) . Почвы ЮФУ. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2015 года . Проверено 24 марта 2019 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Доктор Грегори Б. Пастернак - Гидрология водораздела, геоморфология и экогидравлика: протокол потерь при воспламенении» . пастернак.ucdavis.edu . Проверено 17 марта 2019 г.
^ Ройг, Педро Хуан; Алькарас, Сальвадор; Гилли, Катя (2017). «Алгебраическое формальное моделирование FTP с использованием ACP - исследование активного и пассивного режимов FTP» . Материалы 7-й Международной конференции по методологиям, технологиям и приложениям моделирования . Мадрид, Испания: SCITEPRESS - Публикации по науке и технологиям: 362–373. дои : 10.5220/0006465703620373 . ISBN 9789897582653 .
^ «Процедура LOI» (PDF) .
^ «Потери при зажигании (LOI)» . www.xrf.ethz.ch. Проверено 17 марта 2019 г.
^ «Потери портландцемента при возгорании» . Интерактивный тротуар . Проверено 17 марта 2019 г.

[1] ASTM C 25 Стандартные методы испытаний для химического анализа известняка, негашеной извести и гашеной извести.

[2] ASTM C 114 Стандартные методы испытаний химического анализа гидравлического цемента.

[3] Венес, Даниэль. «Сравнительное исследование потерь при прокаливании и анализа общего углерода в минералогенных отложениях» . Проверено 24 марта 2019 г.

[4] «Стандартная рабочая процедура определения потерь при зажигании» (PDF) . Национальный озерный основной объект . Проверено 24 марта 2019 г.

[5] Робертсон, Сара. «Прямая оценка органических веществ по потерям при прокаливании: методы» (PDF) . Почвы ЮФУ. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2015 года . Проверено 24 марта 2019 г.

[:0-6] Перейти обратно: ^а ^б «Доктор Грегори Б. Пастернак - Гидрология водораздела, геоморфология и экогидравлика: протокол потерь при воспламенении» . пастернак.ucdavis.edu . Проверено 17 марта 2019 г.

[7] Ройг, Педро Хуан; Алькарас, Сальвадор; Гилли, Катя (2017). «Алгебраическое формальное моделирование FTP с использованием ACP - исследование активного и пассивного режимов FTP» . Материалы 7-й Международной конференции по методологиям, технологиям и приложениям моделирования . Мадрид, Испания: SCITEPRESS - Публикации по науке и технологиям: 362–373. дои : 10.5220/0006465703620373 . ISBN 9789897582653 .

[8] «Процедура LOI» (PDF) .

[9] «Потери при зажигании (LOI)» . www.xrf.ethz.ch. Проверено 17 марта 2019 г.

[10] «Потери портландцемента при возгорании» . Интерактивный тротуар . Проверено 17 марта 2019 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]