La norme ASTM D7348 « Méthodes d'essai standard pour la perte au feu (LOI) des résidus de combustion solides », publiée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM), décrit les méthodes d'essai permettant de déterminer la perte de masse des résidus de combustion solides lorsqu'ils sont chauffés à une température spécifiée dans une atmosphère d'air ou d'oxygène. La perte de masse peut être due à l'humidité, au carbone, au soufre et à d'autres pertes similaires résultant de la décomposition ou de la combustion des résidus.
La perte au feu (PFI) désigne la perte de masse qui se produit lorsqu'un résidu de combustion est chauffé à haute température dans une atmosphère d'air ou d'oxygène. Dans l'industrie cimentière, le terme PFI désigne généralement la perte de masse d'un échantillon chauffé à 950 °C. Pour les ingénieurs en combustion, le terme PFI désigne généralement la perte de masse d'échantillons chauffés à des températures inférieures à 950 °C.
Ces méthodes d'essai établissent une procédure pour déterminer les valeurs d'indice d'inflammabilité (IL) des résidus de combustion chauffés à 750 ou 950 °C. Les valeurs d'IL obtenues grâce à ces méthodes peuvent être utilisées par les industries utilisant des résidus de combustion dans divers procédés et produits. Si des résidus de combustion solides sont chauffés pour estimer la quantité de carbone combustible ou imbrûlé dans l'échantillon, il a été démontré que l'IL et l'estimation du carbone imbrûlé ne concordent pas parfaitement, et l'IL ne doit pas être utilisé comme estimation du carbone imbrûlé dans tous les résidus de combustion. La détermination directe du carbone imbrûlé (combustible) peut être réalisée selon la norme ASTM D6316.
Si les résidus solides de combustion sont chauffés pour préparer les cendres en vue de la détermination des fractions massiques des éléments majeurs et mineurs, la procédure de chauffage décrite dans les normes ASTM D3682, ASTM D4326 et ASTM D6349 ou la méthode A de détermination de l'indice d'ébullition à 750 degrés décrite ici sont utilisées. Si les résidus solides de combustion sont chauffés pour préparer les cendres en vue de la détermination des fractions massiques des oligo-éléments, la procédure de chauffage décrite dans les normes ASTM D3683 et ASTM D6357 est utilisée.
Dans les industries où les processus de combustion sont essentiels, comme la production de ciment, la production d'électricité au charbon et l'incinération des déchets, la compréhension de la composition des matières résiduelles est essentielle à l'efficacité, au contrôle des émissions et à la conformité réglementaire. Les résidus de combustion solides, tels que les cendres volantes, les mâchefers ou le clinker, contiennent souvent des composants volatils qui affectent les propriétés des matériaux et l'impact environnemental. La norme ASTM D7348 vise à quantifier ces composants. Cette norme fournit des protocoles précis pour déterminer la perte de masse de ces résidus lorsqu'ils sont chauffés dans des conditions contrôlées, fournissant des informations sur l'humidité, le carbone, le soufre et d'autres substances volatiles.
La norme ASTM D7348 décrit deux procédures de base offrant une certaine flexibilité selon le type d'échantillon et la résolution requise. Toutes deux impliquent une pesée de précision, un chauffage au four à moufle et une mesure de la masse après allumage, mais les conditions d'allumage varient pour s'adapter aux variations de volatilité résiduelle :
Dans la production de ciment, un faible LOI garantit un clinker de haute qualité avec un minimum de chaux libre, réduisant ainsi les coûts énergétiques jusqu'à 5 %. Dans les centrales électriques, il surveille la teneur en carbone des cendres volantes, ce qui influence leur réutilisation dans le béton et le respect des limites d'émissions de carbone.
En minimisant le carbone non brûlé, les installations peuvent réduire leurs émissions annuelles de dioxyde de carbone équivalentes à des milliers de tonnes.
Ainsi, la norme ASTM D7348 révèle les variations cachées des résidus de combustion, transformant les données brutes en informations exploitables pour des opérations plus écologiques et plus efficaces. Face à l'intensification de la demande mondiale en énergie durable, cette norme demeure indispensable pour permettre aux industries de progresser sans pertes excessives.
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