Štandardné skúšobné metódy ASTM D7348 pre stratu vznietením (LOI) tuhých zvyškov spaľovania

Norma „ASTM D7348 Štandardné skúšobné metódy pre stratu hmotnosti pri zapálení (LOI) pevných zvyškov spaľovania“, ktorú vydala Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM), opisuje skúšobné metódy na stanovenie straty hmotnosti pevných zvyškov spaľovania pri zahriatí na stanovenú teplotu v atmosfére vzduchu alebo kyslíka. Strata hmotnosti môže byť spôsobená vlhkosťou, uhlíkom, sírou a podobnými stratami, ktoré vznikajú v dôsledku rozkladu alebo spaľovania zvyškov.

Strata žíhaním (LOI) označuje stratu hmotnosti, ku ktorej dochádza pri zahrievaní zvyškov spaľovania na vysoké teploty v atmosfére vzduchu alebo kyslíka. V cementárskom priemysle sa termín LOI zvyčajne vzťahuje na stratu hmotnosti vo vzorke zahriatej na 950 °C. Pre spaľovacích inžinierov sa termín LOI zvyčajne vzťahuje na stratu hmotnosti vo vzorkách zahriatych na teploty pod 950 °C.

Tieto testovacie metódy stanovujú postup na určenie hodnôt LOI zvyškov spaľovania zahriatych na 750 alebo 950 stupňov Celzia. Hodnoty LOI získané z týchto testovacích metód môžu byť použité v odvetviach, ktoré používajú zvyšky spaľovania v rôznych procesoch a produktoch. Ak sa tuhé zvyšky spaľovania zahrievajú na odhad množstva horľavého alebo nespáleného uhlíka vo vzorke, ukázalo sa, že LOI a odhad nespáleného uhlíka sa úplne nezhodujú a LOI by sa nemal používať ako odhad nespáleného uhlíka vo všetkých zvyškoch spaľovania. Priame stanovenie nespáleného (horľavého) uhlíka je možné vykonať pomocou normy ASTM D6316.

Ak sa tuhý zvyšok spaľovania zahrieva na prípravu popola na stanovenie hmotnostných podielov hlavných a vedľajších prvkov, použije sa postup zahrievania opísaný v normách ASTM D3682, ASTM D4326 a ASTM D6349 alebo postupy na stanovenie LOI pri 750 stupňoch (metóda A) opísané v tomto dokumente. Ak sa tuhý zvyšok spaľovania zahrieva na prípravu popola na stanovenie hmotnostných podielov stopových prvkov, použije sa postup zahrievania opísaný v normách ASTM D3683 a ASTM D6357.

V odvetviach, kde sú procesy spaľovania ústredným prvkom, ako je výroba cementu, výroba energie z uhlia a spaľovanie odpadu, je pochopenie zloženia zvyškových materiálov kľúčové pre účinnosť, kontrolu emisií a dodržiavanie predpisov. Tuhé zvyšky spaľovania, ako je popolček, popolček alebo slinok, často obsahujú prchavé zložky, ktoré ovplyvňujú vlastnosti materiálu a vplyv na životné prostredie. Norma ASTM D7348 je navrhnutá tak, aby tieto zložky kvantifikovala. Táto norma poskytuje presné protokoly na stanovenie straty hmotnosti týchto zvyškov pri zahrievaní za kontrolovaných podmienok a poskytuje informácie o vlhkosti, uhlíku, síre a iných prchavých látkach.

Norma ASTM D7348 opisuje dva základné postupy, ktoré poskytujú flexibilitu v závislosti od typu vzorky a požadovaného rozlíšenia. Oba zahŕňajú presné váženie, ohrev v muflovej peci a meranie hmotnosti po zapálení, ale podmienky zapálenia sa menia, aby sa prispôsobili rôznym zvyškovým prchavým látkam:

• Postup A: Štandardný LOI pri 950 stupňoch
  • Príprava: 1 – 5 g vzorky mletého zvyšku (preosiatej cez sito č. 50) sa umiestni do predhriateho platinového alebo keramického téglika.
  • Protokol ohrevu: Zvýšte teplotu na 950 stupňov na vzduchu rýchlosťou 20 stupňov/min, udržujte 20 – 60 minút, kým sa nedosiahne konštantná hmotnosť, a potom ochlaďte v exsikátore.
  • Výpočet: LOI (percento) = ((počiatočná khmotnosť - Konečná hmotnosť) / Počiatočná hmotnosť khmotnosť) x 100.
  • Vlastnosti: Ideálne pre zvyšky z cementárskych pecí alebo popolček, kde 950 °C simuluje teploty tvorby slinku a určuje množstvo organického uhlíka alebo síranov. Je to najbežnejšia metóda v súlade s normami cementárskeho priemyslu.
• Postup B: Vysokoteplotná LOI v kyslíku
  • Nastavenie: Podobná príprava vzorky, ale s použitím atmosféry obohatenej kyslíkom (napr. 100 percent O2 pri 50 ml/min)₂ prietok).
  • Protokol ohrevu: Zapáľte pri teplote 750 – 1 000 stupňov Celzia počas 30 minút, pričom sa zamerajte na úplnú oxidáciu odolných uhlíkov.
  • Výpočet: Rovnaký ako postup A, s výnimkou voliteľných korekcií pre tavenie popola.
  • Vlastnosti: Vhodné pre zvyšky s vysokým obsahom uhlíka, ako je napríklad popol z kotlov, a urýchľuje oxidáciu pre rýchlejšie výsledky. Užitočné tam, kde by vznietenie vzduchu spôsobilo nedokonalé spaľovanie.

Pri výrobe cementu zabezpečuje nízky LOI vysokokvalitný slinok s minimálnym množstvom voľného vápna, čím sa znižujú náklady na energiu až o 5 %. V elektrárňach monitoruje obsah uhlíka v popolčeku, čo ovplyvňuje jeho opätovné použitie v betóne a dodržiavanie limitov emisií uhlíka.

• Cementársky a vápenný priemysel: Meria segregáciu uhličitanov. Hodnota LOI vyššia ako 3 percentá môže naznačovať nadmerné spaľovanie alebo nedostatočnú zmes surovín.
• Spaľovanie uhlia a biomasy: Vyhodnocuje účinnosť spaľovania. Vysoký index zisku (LOI) (viac ako 10 percent) podporuje úpravu horáka s cieľom znížiť spotrebu paliva.
• Zariadenia na energetické využitie odpadu: Pomôžte dosiahnuť ciele obehového hospodárstva sledovaním organických zvyškov na likvidáciu popola alebo zhodnocovanie kovov.
• Výskum a vývoj: Podporuje štúdie alternatívnych palív, kde LOI súvisí s výhrevnosťou a správaním sa popola pri tavení.

Minimalizáciou nespáleného uhlíka môžu zariadenia znížiť ročné emisie oxidu uhličitého v hodnote tisícov ton.

V dôsledku toho norma ASTM D7348 odhaľuje skryté odchýlky vo zvyškoch spaľovania a transformuje surové údaje na užitočné informácie pre ekologickejšiu a efektívnejšiu prevádzku. Vzhľadom na to, že globálny dopyt po udržateľnej energii sa zvyšuje, táto norma zostáva nevyhnutná a umožňuje priemyselným odvetviam napredovať bez nadmerných strát.

Naša organizácia, ktorá pôsobí už mnoho rokov a dôkladne sleduje globálny vývoj vo vede a technike, vykonáva testovanie, meranie a analýzy v širokej škále oblastí pre podniky vo všetkých sektoroch so skúseným tímom a rozsiahlou infraštruktúrou. V tejto súvislosti poskytujeme aj testovacie služby v súlade so štandardnými skúšobnými metódami ASTM D7348 pre stratu vznietením (LOI) tuhých zvyškov spaľovania.