ASTM D7348 Стандартные методы испытаний на потери при прокаливании (ПОИ) твердых остатков сгорания

Стандарт «ASTM D7348 Стандартные методы испытаний на потерю массы при прокаливании (ППО) твердых остатков сгорания», опубликованный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), описывает методы испытаний для определения потери массы твердых остатков сгорания при нагревании до заданной температуры в атмосфере воздуха или кислорода. Потеря массы может быть вызвана потерями влаги, углерода, серы и другими аналогичными потерями, возникающими при разложении или сгорании остатков.

Потеря массы при прокаливании (ППП) – это потеря массы, происходящая при нагревании остатков сгорания до высоких температур в атмосфере воздуха или кислорода. В цементной промышленности термин ППП обычно относится к потере массы образца, нагретого до 950 °C. В инженерии по горению термин ППП обычно относится к потере массы образца, нагретого до температур ниже 950 °C.

Эти методы испытаний устанавливают процедуру определения значений предела пробоя (ППР) остатков сгорания, нагретых до 750 или 950 градусов Цельсия. Значения ППР, полученные с помощью этих методов испытаний, могут быть использованы в отраслях промышленности, использующих остатки сгорания в различных процессах и продуктах. Было показано, что при нагревании твердых остатков сгорания для оценки количества горючего или несгоревшего углерода в образце, ППР и оценка несгоревшего углерода не полностью совпадают, и ППР не следует использовать для оценки несгоревшего углерода во всех остатках сгорания. Прямое определение несгоревшего (горючего) углерода может быть выполнено с использованием ASTM D6316.

При нагревании твердого остатка сгорания для подготовки золы к определению массовых долей основных и второстепенных элементов используется процедура нагревания, описанная в ASTM D3682, ASTM D4326 и ASTM D6349, или процедура определения предела прокаливания при 750 градусах (метод А), описанная в настоящем документе. При нагревании твердого остатка сгорания для подготовки золы к определению массовых долей микроэлементов используется процедура нагревания, описанная в ASTM D3683 и ASTM D6357.

В отраслях, где процессы горения играют ключевую роль, таких как производство цемента, угольная энергетика и сжигание отходов, понимание состава остаточных материалов критически важно для эффективности, контроля выбросов и соблюдения нормативных требований. Твёрдые остатки сгорания, такие как летучая зола, шлак или клинкер, часто содержат летучие компоненты, влияющие на свойства материалов и воздействие на окружающую среду. Стандарт ASTM D7348 разработан для количественного определения этих компонентов. Этот стандарт содержит точные протоколы для определения потери массы этих остатков при нагревании в контролируемых условиях, предоставляя информацию о содержании влаги, углерода, серы и других летучих веществ.

В стандарте ASTM D7348 описаны две основные процедуры, обеспечивающие гибкость в зависимости от типа образца и требуемого разрешения. Обе процедуры включают точное взвешивание, нагрев в муфельной печи и измерение массы после зажигания, но условия зажигания варьируются в зависимости от изменяющейся остаточной летучести:

• Процедура A: Стандартный LOI при 950 градусах
  • Подготовка: 1–5 г измельченного образца остатка (просеянного через сито № 50) помещают в предварительно нагретый платиновый или керамический тигель.
  • Протокол нагревания: Поднять температуру до 950 градусов на воздухе со скоростью 20 градусов/мин, выдерживать в течение 20–60 минут до достижения постоянной массы, затем охладить в эксикаторе.
  • Расчет: LOI (процент) = ((Начальный kмасса - Конечная масса) / Начальная kмасса) х 100.
  • Особенности: Идеально подходит для шлама цементных печей или летучей золы, где температура 950 °C имитирует температуру образования клинкера и определяет содержание органического углерода или сульфата. Это наиболее распространённый метод, соответствующий стандартам цементной промышленности.
• Процедура B: Высокотемпературный LOI в кислороде
  • Установка: аналогичная подготовка образца, но с использованием обогащенной кислородом атмосферы (например, 100 процентов O при 50 мл/мин)₂ поток).
  • Протокол нагревания: прокаливать при температуре 750–1000 градусов в течение 30 минут, добиваясь полного окисления стойких углеродов.
  • Расчет: такой же, как в процедуре А, за исключением дополнительных поправок на плавление золы.
  • Особенности: Подходит для сжигания остатков с высоким содержанием углерода, таких как зола котлов, и ускоряет окисление, обеспечивая более быстрый результат. Полезно в случаях, когда воспламенение воздуха может привести к неполному сгоранию.

В производстве цемента низкий показатель потерь при прокаливании обеспечивает получение высококачественного клинкера с минимальным содержанием свободной извести, что снижает энергозатраты до 5%. На электростанциях он позволяет контролировать содержание углерода в летучей золе, что влияет на её повторное использование в бетоне и соблюдение ограничений на выбросы углерода.

• Цементная и известковая промышленность: измеряет сегрегацию карбонатов. Показатель потери пробоя более 3 процентов может указывать на чрезмерное сжигание или некачественную сырьевую смесь.
• Сжигание угля и биомассы: оценивает эффективность сгорания. Высокий показатель потери пробоя (более 10%) требует корректировки горелки для снижения расхода топлива.
• Заводы по переработке отходов в энергию: помогите достичь целей экономики замкнутого цикла, отслеживая органические остатки для утилизации золы или извлечения металлов.
• НИОКР: Поддержка исследований альтернативных видов топлива, где LOI связан с теплотворной способностью и поведением плавления золы.

Минимизируя несгоревший углерод, предприятия могут сократить годовые выбросы углекислого газа, эквивалентные тысячам тонн.

В результате стандарт ASTM D7348 выявляет скрытые изменения в остатках сгорания, преобразуя необработанные данные в полезную информацию для более экологичных и эффективных процессов. В условиях растущего глобального спроса на устойчивую энергетику этот стандарт остаётся незаменимым, позволяя отраслям развиваться без чрезмерных потерь.

Наша организация, работающая на протяжении многих лет и внимательно следящая за мировыми достижениями в области науки и технологий, проводит испытания, измерения и анализы в широком спектре областей для предприятий всех секторов экономики, обладая квалифицированной командой и обширной инфраструктурой. В этой связи мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ASTM D7348 «Методы испытаний на потери при прокаливании (LOI) твердых остатков сгорания».