Método de prueba estándar ASTM D3802 para la dureza esférica del carbón activado

La norma ASTM D3802, Método de prueba estándar para la dureza de bola del carbón activado, describe un método para determinar el índice de dureza de bola del carbón activado granular. Para esta prueba, se considera carbón activado granular aquel con un 90 % de partículas mayores a 80 mesh (180 μm), según se define en la norma ASTM D2862, Método de prueba estándar para la distribución del tamaño de partícula del carbón activado granular.

Se han utilizado diversos métodos para determinar la resistencia de los carbones activados a la degradación del tamaño de partícula en condiciones de servicio, incluyendo el método de bola-pan, el método de barra agitadora y el método de elutriación de polvo. Ninguno de estos ha sido completamente satisfactorio para todas las aplicaciones, y todos han sido cuestionados por el Comité de Carbón Activado de ASTM como pruebas para determinar la resistencia a la degradación. Sin embargo, el método de bola-pan se ha utilizado ampliamente en el pasado y tiene una larga trayectoria en la industria del carbón activado para medir una propiedad definida aproximadamente como dureza. En este contexto, la prueba es útil para determinar una propiedad medible de un carbón. Si bien la prueba no mide realmente la resistencia a la degradación en servicio, puede utilizarse para determinar la comparabilidad de lotes de la misma clase de carbón.

Para los efectos de esta norma, se aplican los siguientes términos y definiciones:

Tamaño nominal de partícula: carbones de partículas naturales, granulares y de forma irregular: el rango de tamaño de partícula se expresa en términos de tamaños de tamiz, donde el extremo más pequeño excluye más del 5 por ciento de la distribución del tamaño de partícula y el extremo más grande excluye más del 5 por ciento de la distribución (en peso).
Tamaño nominal de partícula: carbones peletizados: El rango de tamaño de partícula expresado en términos de tamaños de tamiz, donde el extremo más pequeño excluye más del 10 por ciento de la distribución del tamaño de partícula y el extremo más grande excluye más del 5 por ciento de la distribución (en peso).
Tamaño nominal de partícula del extremo pequeño: se refiere al tamaño de partícula que define la porción de la distribución del tamaño de partícula excluida del extremo de tamaño de partícula pequeño de acuerdo con los criterios anteriores.

Una muestra de carbono tamizada y pesada se coloca en un recipiente de dureza especial con un juego de bolas de acero inoxidable y se somete a una combinación de rotación e impacto durante 30 minutos. Transcurrido este tiempo, se determina la degradación del tamaño de partícula midiendo, en peso, la cantidad de carbono retenida en un tamiz lo más cercano posible a la mitad de las aberturas que definen el tamaño de partícula nominal mínimo de la muestra original.

La norma ASTM E300 incluye orientación sobre el muestreo de carbón activado granular.

Las balanzas deben calibrarse utilizando métodos estándar de laboratorio. Los tamices deben calibrarse a intervalos razonables según el procedimiento descrito en la norma ASTM E11.

El proceso de prueba consta de los siguientes pasos:

El tamaño nominal de partícula de la muestra se determina de acuerdo con el método de prueba estándar ASTM D2862, y el contenido de humedad se determina de acuerdo con el método de prueba estándar ASTM D2867.
Se toma una muestra representativa adicional que contiene aproximadamente 125 mL de carbono de acuerdo con la norma ASTM E300.
Esta muestra se tamiza según su distribución de tamaño de partícula nominal utilizando el método de prueba estándar ASTM D2862. Las fracciones por encima del tamaño de partícula nominal mayor y por debajo del tamaño de partícula nominal menor se descartan. Se obtienen al menos 100 ml de material dentro del rango de tamaño de poro nominal.
En caso necesario se utiliza material adicional obtenido.
Se miden 100 ml de la muestra tamizada en un cilindro graduado tarado de acuerdo con el método de prueba estándar ASTM D2854 y se pesan al 0,1 g más cercano.
El recipiente de dureza se coloca en el recipiente receptor inferior estándar. La muestra tamizada y pesada se vierte en el recipiente de dureza y se añaden bolas de acero.
Cinco tamices de tamaño completo y su tapa se apilan sobre el contenedor de dureza para completar la pila de tamices. En este caso, los tamices adicionales simplemente forman una pila que llena el agitador, eliminando la necesidad de modificar el proceso de batido y reajustar el soporte de la pila de tamices.
La pila de tamices se coloca sobre la tamizadora y se agita durante 30 a 60,5 minutos mientras el martillo percutor está en funcionamiento.
Al finalizar el período de agitación, se retira el conjunto de tamices del agitador y la copa de dureza. El tamiz de ensayo de dureza se coloca en la copa receptora.
Retire las bolas de acero del vaso de dureza y transfiera la muestra a un tamiz de ensayo de dureza, eliminando cualquier partícula adherida. Coloque cinco tamices de tamaño completo y la tapa del tamiz sobre el tamiz de ensayo de dureza y el vaso colector. Luego, coloque el tamiz en el agitador. Agite durante 10 minutos y 6 segundos mientras el martillo está en funcionamiento.

En resumen, la norma ASTM D3802 incluye un método para determinar la dureza de bola del carbón activado granular. Este método mide la capacidad del material para resistir la abrasión (descomposición en partículas más pequeñas) al ser sometido a tensión mecánica. La prueba simula las tensiones físicas a las que se somete el carbón activado durante su manipulación, carga o uso operativo en sistemas de filtración. La dureza se expresa como porcentaje; los valores más altos indican una mayor resistencia a la degradación. Esta norma forma parte del conjunto de pruebas de carbón activado de ASTM y garantiza una calidad constante para aplicaciones que requieren materiales adsorbentes fuertes.

La norma ASTM D3802 se aplica al carbón activado granular, incluidos los materiales derivados de fuentes como carbón, cáscaras de coco o madera, y se utiliza para:

Tratamiento de agua: Para eliminar contaminantes como compuestos orgánicos u olores del agua potable o de las aguas residuales.
Purificación de aire y gases: Para adsorber contaminantes o compuestos orgánicos volátiles (COV) en aplicaciones industriales o ambientales.
Procesamiento químico: En procesos de catálisis o purificación donde la integridad estructural del carbón activado es crítica.
Control de calidad: Para verificar que el carbón activado cumpla con los requisitos de durabilidad en aplicaciones de producción y uso final.

Esta norma es aplicable a fabricantes, proveedores y usuarios finales que quieran garantizar que el carbón activado pueda soportar tensiones mecánicas sin una fragmentación significativa de partículas que pueda reducir su eficacia u obstruir los sistemas de filtración.

La norma ASTM D3802 es fundamental por las siguientes razones:

Garantía de durabilidad: Garantiza que el carbón activado pueda soportar tensiones mecánicas durante el transporte, la carga o el uso operativo, evitando la generación excesiva de polvo o la pérdida de material.
Confiabilidad del rendimiento: La dureza se relaciona con la capacidad del carbón para mantener su estructura y capacidad de adsorción en los sistemas de filtración, lo que garantiza un rendimiento constante.
Control de calidad: Reduce el riesgo de fallas del producto al proporcionar un método estándar para que los fabricantes y proveedores verifiquen que el carbón activado cumple con las especificaciones del cliente.
Rentabilidad: El carbón activado duradero reduce la necesidad de reemplazo o mantenimiento frecuente en los sistemas de filtración, lo que reduce los costos operativos.
Cumplimiento normativo: respalda el cumplimiento de los estándares de la industria para el tratamiento de agua, purificación del aire y otras aplicaciones donde el carbón activado está regulado.

Como resultado, la norma ASTM D3802 es una norma vital para evaluar la dureza de pelado en bola del carbón activado granular y garantizar su durabilidad y rendimiento en aplicaciones como el tratamiento de agua, la purificación del aire y el procesamiento químico. Al proporcionar un método estandarizado y repetible, facilita el control de calidad, el cumplimiento normativo y la rentabilidad para fabricantes y usuarios finales. Su adopción en diversas industrias destaca su importancia para ofrecer productos de carbón activado fiables y de alta calidad.

Nuestra organización, con una larga trayectoria y un meticuloso seguimiento de los avances científicos y tecnológicos globales, realiza pruebas, mediciones y análisis en una amplia gama de áreas para empresas de todos los sectores, con un equipo cualificado y una amplia infraestructura. En este contexto, también ofrecemos servicios de prueba de acuerdo con la norma ASTM D3802, Método de Prueba Estándar para la Dureza Esférica del Carbón Activado.