Metodi di prova standard ASTM D7348 per la perdita all'accensione (LOI) dei residui di combustione solida

Lo standard "ASTM D7348 Standard Test Methods for Loss on Ignition (LOI) of Solid Combustion Residues", pubblicato dall'American Society for Testing and Materials (ASTM), descrive metodi di prova per determinare la perdita di massa dei residui solidi di combustione quando riscaldati a una temperatura specificata in atmosfera di aria o ossigeno. La perdita di massa può derivare da umidità, carbonio, zolfo e perdite simili derivanti dalla decomposizione o dalla combustione dei residui.

La perdita al fuoco (LOI) si riferisce alla perdita di massa che si verifica quando un residuo di combustione viene riscaldato ad alte temperature in un'atmosfera di aria o ossigeno. Nell'industria del cemento, il termine LOI si riferisce tipicamente alla perdita di massa in un campione riscaldato a 950 °C. Per gli ingegneri della combustione, il termine LOI si riferisce tipicamente alla perdita di massa in campioni riscaldati a temperature inferiori a 950 °C.

Questi metodi di prova stabiliscono una procedura per determinare i valori LOI dei residui di combustione riscaldati a 750 o 950 gradi Celsius. I valori LOI ottenuti da questi metodi di prova possono essere utilizzati dalle industrie che utilizzano residui di combustione in una varietà di processi e prodotti. Se si riscalda un residuo di combustione solido per stimare la quantità di carbonio combustibile o incombusto nel campione, è stato dimostrato che la stima LOI e quella del carbonio incombusto non coincidono completamente e che il LOI non deve essere utilizzato come stima del carbonio incombusto in tutti i residui di combustione. La determinazione diretta del carbonio incombusto (combustibile) può essere effettuata utilizzando la norma ASTM D6316.

Se il residuo solido di combustione viene riscaldato per preparare le ceneri per la determinazione delle frazioni di massa degli elementi maggiori e minori, si utilizza la procedura di riscaldamento descritta in ASTM D3682, ASTM D4326 e ASTM D6349 o le procedure per la determinazione del LOI a 750 gradi (Metodo A) descritte nel presente documento. Se il residuo solido di combustione viene riscaldato per preparare le ceneri per la determinazione delle frazioni di massa degli elementi in tracce, si utilizza la procedura di riscaldamento descritta in ASTM D3683 e ASTM D6357.

Nei settori in cui i processi di combustione sono centrali, come la produzione di cemento, la produzione di energia elettrica a carbone e l'incenerimento dei rifiuti, comprendere la composizione dei materiali residui è fondamentale per l'efficienza, il controllo delle emissioni e la conformità alle normative. I residui solidi della combustione, come ceneri volanti, ceneri pesanti o clinker, contengono spesso componenti volatili che influenzano le proprietà dei materiali e l'impatto ambientale. La norma ASTM D7348 è progettata per quantificare questi componenti. Questa norma fornisce protocolli precisi per determinare la perdita di massa di questi residui quando riscaldati in condizioni controllate, fornendo informazioni su umidità, carbonio, zolfo e altre sostanze volatili.

La norma ASTM D7348 descrive due procedure di base che offrono flessibilità a seconda del tipo di campione e della risoluzione richiesta. Entrambe prevedono una pesatura di precisione, il riscaldamento in muffola e la misurazione della massa post-accensione, ma le condizioni di accensione variano per adattarsi alle diverse volatilità residue:

• Procedura A: LOI standard a 950 gradi
  • Preparazione: 1-5 g di campione di residuo macinato (passato attraverso un setaccio n. 50) vengono posti in un crogiolo di platino o ceramica preriscaldato.
  • Protocollo di riscaldamento: aumentare la temperatura a 950 gradi all'aria a una velocità di 20 gradi/min, mantenere questa temperatura per 20-60 minuti fino a raggiungere una massa costante, quindi raffreddare in un essiccatore.
  • Calcolo: LOI (percentuale) = ((Iniziale kmassa - Massa finale) / Massa iniziale kmassa) x 100.
  • Caratteristiche: Ideale per residui di forni da cemento o ceneri volanti, dove 950 °C simulano le temperature di formazione del clinker e determinano la quantità di carbonio organico o solfato. È il metodo più comune in conformità con gli standard del settore cementiero.
• Procedura B: LOI ad alta temperatura in ossigeno
  • Impostazione: preparazione del campione simile, ma utilizzando un'atmosfera arricchita di ossigeno (ad esempio, 100% di O a 50 mL/min)₂ fluire).
  • Protocollo di riscaldamento: accendere a 750-1000 gradi per 30 minuti, puntando alla completa ossidazione dei carboni resistenti.
  • Calcolo: uguale alla procedura A, ad eccezione delle correzioni facoltative per la fusione delle ceneri.
  • Caratteristiche: Adatto a residui ad alto contenuto di carbonio come le ceneri delle caldaie, accelera l'ossidazione per risultati più rapidi. Utile quando l'accensione dell'aria porterebbe a una combustione incompleta.

Nella produzione di cemento, un basso LOI garantisce un clinker di alta qualità con una quantità minima di calce libera, riducendo i costi energetici fino al 5%. Nelle centrali elettriche, monitora il contenuto di carbonio delle ceneri volanti, influenzandone il riutilizzo nel calcestruzzo e il rispetto dei limiti di emissione di carbonio.

• Industrie del cemento e della calce: misura la segregazione dei carbonati. Un LOI superiore al 3% può indicare una sovracombustione o una miscela grezza inadeguata.
• Combustione di carbone e biomassa: valuta l'efficienza di combustione. Un LOI elevato (superiore al 10%) incoraggia la regolazione del bruciatore per ridurre il consumo di combustibile.
• Impianti di termovalorizzazione: contribuiscono a raggiungere gli obiettivi dell'economia circolare monitorando i residui organici per lo smaltimento delle ceneri o il recupero dei metalli.
• R&S: supporta studi su combustibili alternativi in ​​cui la LOI è correlata al potere calorifico e al comportamento di fusione delle ceneri.

Riducendo al minimo il carbonio non bruciato, gli impianti possono ridurre le emissioni annuali di anidride carbonica equivalenti a migliaia di tonnellate.

Di conseguenza, l'ASTM D7348 rivela variazioni nascoste nei residui di combustione, trasformando i dati grezzi in informazioni fruibili per operazioni più ecologiche ed efficienti. Con l'intensificarsi della domanda globale di energia sostenibile, questo standard rimane indispensabile, consentendo alle industrie di progredire senza perdite eccessive.

La nostra organizzazione, attiva da molti anni e che segue meticolosamente gli sviluppi scientifici e tecnologici a livello globale, esegue test, misurazioni e analisi in un'ampia gamma di ambiti per aziende di tutti i settori, avvalendosi di un team qualificato e di un'ampia infrastruttura. In questo contesto, forniamo anche servizi di test in conformità con i metodi di prova standard ASTM D7348 per la perdita all'ignizione (LOI) dei residui solidi di combustione.