Потери при возгорании (LOI) - это испытание, используемое 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, позволяя летучим веществам улетучиваться, пока его масса не перестанет изменяться. Это может происходить на воздухе или в какой-либо другой реактивной или инертной атмосфере. Простой тест обычно состоит из помещения нескольких граммов материала в тарированный, предварительно разожженный тигель и определения его массы, помещения его в печь с регулируемой температурой на заданное время, охлаждения в контролируемой (например, безводной, CO 2-свободная) атмосфера и переопределение массы. Процесс можно повторить, чтобы показать, что изменение массы завершено. Вариантом испытания, в котором изменение массы постоянно отслеживается при изменении температуры, является термогравиметрия .
Теория
Потери при прокаливании регистрируются как часть элементного или оксидного анализа минерала. Потерянные летучие материалы обычно состоят из «объединенной воды» ( гидратов и лабильных гидроксисоединений) и углекислого газа из карбонатов. Его можно использовать в качестве теста качества, обычно проводимого для таких полезных ископаемых, как железная руда . Например, потери при возгорании летучей золы состоят из загрязненного несгоревшего топлива.
В отраслях пиропереработки, таких как производство извести , кальцинированного боксита , огнеупоров или цемента , потери при возгорании сырья примерно эквивалентны потере массы, которую он будет испытывать в печи . Аналогичным образом, для минералов потери при возгорании представляют собой фактические потери материала во время плавки или рафинирования в печи или плавильном заводе. Потери при возгорании продукта указывают на то, в какой степени пиропроцессинг был неполным. Испытания ASTM определены, среди прочего, для известняка и извести [1] и цемента [2] .
Процедура
Почва состоит из живых организмов, воды, карбонатов, углеродсодержащих материалов, разлагающихся веществ и многого другого. Чтобы определить, сколько одного из этих компонентов почвы составляет всю массу почвы, 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 удаляют и дают остыть перед повторным взвешиванием образца. Количество массы, потерянной после обработки LOI, равно массе компонента, который исследователь пытается определить. Типичный набор материалов, необходимых для использования LOI, включает: высокоточный баланс массы, сушильную печь, печь с регулируемой температурой, предварительно нагретые тигли и образец почвы из интересующего места. Обычно этот метод используется для определения уровней содержания воды, углерода, количества органических веществ, количества летучих соединений. [3] LOI также используется в цементной промышленности, где печь эксплуатируется в диапазоне 950 ° C, инженеры по сжиганию также используют LOI, но при температурах ниже 950 ° C. [4] Полную процедуру для LOI можно найти ниже, однако имейте в виду, что некоторые шаги, возможно, потребуется изменить в зависимости от предполагаемого использования LOI.
Есть много способов правильно использовать потери при возгорании для научных исследований. [5] Образец почвы, оставленный на ночь в сушильном шкафу при 100 ° C, полностью испарит воду к утру. [6] Это может позволить исследователям определить количество воды в исходном образце почвы и его пористость , сравнив изменение веса образца до и после испарения . Этот новый вес образца называется сухим весом, а его предыдущий вес - влажным. Общая процедура определения потерь при возгорании следующая: [7]
- Взвесьте пустой тигель , в который будет помещен образец, и запишите его вес в лабораторную книгу.
- Поместите образец в пустой тигель и снова взвесьте тигель с образцом в нем. Новый вес за вычетом веса пустого тигля является сырым весом образца.
- При необходимости поместите образец в сушильный шкаф или доменную печь.
- Установите в духовке или печи желаемую температуру. Если исследователь хочет определить сухой вес почвы, температура в печи должна быть 100 ° C.
- Оставьте образец в печи на желаемое время. Если исследователь хотел узнать сухой вес образца и использовал печь, установленную на 100 ° C, исследователь обычно оставлял печь включенной на ночь.
- Откройте духовку, но одновременно отойдите от нее, так как горячий воздух, выходящий из печи, может обжечь оголенную кожу.
- Дайте печи и образцу остыть перед тем, как вынуть образец из печи.
- Снова взвесьте тигель с образцом. Вычтите вес пустого тигля из этого нового веса, и это будет сухой вес образца.
Безопасность
Во многих исследовательских лабораториях при работе с печью требуется использование асбестовых перчаток, поскольку она может нагреваться до очень высоких температур. [3] Использование масок также рекомендуется при более высоких температурах, чтобы обеспечить безопасность исследователей и младших сотрудников лаборатории. [8] Также рекомендуется, чтобы исследователи, выполняющие процедуру LOI, снимали все украшения и часы, поскольку они являются отличными проводниками тепла. При извлечении образцов при высоких температурах эти аксессуары могут легко нагреться и стать причиной ожогов. [9]
Другое использование
В цементной промышленности используется метод LOI, при котором образец цемента нагревается до 900-1000 ° C и нагревается до тех пор, пока масса образца не стабилизируется. Как только масса стабилизируется, определяется потеря массы из-за LOI. Обычно это делается для определения высокого содержания воды в цементе или карбонизации, поскольку это снижает качество цемента. [10] Высокие потери обычно возникают из-за плохих условий хранения цемента или манипуляций с качеством цемента со стороны поставщиков. Это гарантирует, что цемент, используемый на объекте, имеет правильный состав, отвечающий протоколам безопасности и требованиям клиентов.
В горнодобывающей промышленности использование LOI имеет жизненно важное значение для определения влажности и летучих веществ, присутствующих в породе. Следовательно, при выполнении анализа всей породы для определения общего содержания летучих веществ используется метод LOI. Чтобы удалить все летучие вещества и окислить все железо до оксидов железа, температуру LOI устанавливают на уровне 900–1000 ° C.
Рекомендации
- ^ ASTM C 25 Стандартные методы испытаний для химического анализа известняка, негашеной и гашеной извести
- ^ ASTM C 114 Стандартные методы испытаний для химического анализа гидравлического цемента
- ^ a b "Доктор Грегори Б. Пастернак - Гидрология, геоморфология и экогидравлика водораздела: протокол потерь при возгорании" . pasternack.ucdavis.edu . Проверено 17 марта 2019 .
- ^ Роиг, Педро Хуан; Алькарас, Сальвадор; Джилли, Катя (2017). «Алгебраическое формальное моделирование FTP с использованием ACP - Исследование активного и пассивного режимов FTP» . Труды 7-й Международной конференции по имитационному моделированию и методологиям, технологиям и приложениям . Мадрид, Испания: SCITEPRESS - Научно-технические публикации: 362–373. DOI : 10.5220 / 0006465703620373 . ISBN 9789897582653.
- ^ Венес, Даниэль. «Сравнительное исследование потерь при возгорании и общего углерода в минералогенных отложениях» . Проверено 24 марта 2019 года .
- ^ «Стандартный порядок действий при потере возгорания» (PDF) . Национальный озерный основной объект . Проверено 24 марта 2019 года .
- ^ Робертсон, Сара. «Прямая оценка органических веществ по потерям при возгорании: методы» (PDF) . Почвы ЮФУ. Архивировано 14 июля 2015 года из оригинального (PDF) . Проверено 24 марта 2019 года .
- ^ «Процедура LOI» (PDF) .
- ^ «Потери при возгорании (LOI)» . www.xrf.ethz.ch . Проверено 17 марта 2019 .
- ^ «Потери портландцемента при возгорании» . Тротуар интерактивный . Проверено 17 марта 2019 .