افت حرارتی: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
Mhmd.mrezaee (بحث | مشارکت‌ها)
جزبدون خلاصۀ ویرایش
Alireza-shahjalal (بحث | مشارکت‌ها)
جز افزودن پیوند
خط ۳: خط ۳:
== نظریه ==
== نظریه ==
[[پرونده:Muffle-furnace.jpg|بندانگشتی|406x406پیکسل| کوره کنترل دما ]]
[[پرونده:Muffle-furnace.jpg|بندانگشتی|406x406پیکسل| کوره کنترل دما ]]
افت حرارتی به عنوان بخشی از آنالیز [[عناصر]] یا اکسید [[مواد معدنی]] گزارش شده است. مواد فرار، معمولاً شامل "آب ترکیبی" ( [[هیدرات|هیدراتها]] و ترکیبات حساس به هیدروکسی) و [[کربن دی‌اکسید|دی اکسید کربن]] از کربناتها خارج می شوند. این آزمایش ممکن است به عنوان یک تست کیفیت مورد استفاده قرار گیرد ، که معمولاً برای مواد معدنی مانند [[سنگ آهن]] انجام می شود . مثلا ، افت حرارتی [[خاکستر بادی]] ، از سوخت آلاینده ی نسوخته تشکیل شده است.
افت حرارتی به عنوان بخشی از آنالیز [[عناصر]] یا اکسید [[مواد معدنی]] گزارش شده است. [[مواد فرار|مواد فرار،]] معمولاً شامل "آب ترکیبی" ( [[هیدرات|هیدراتها]] و ترکیبات حساس به هیدروکسی) و [[کربن دی‌اکسید|دی اکسید کربن]] از کربناتها خارج می شوند. این آزمایش ممکن است به عنوان یک تست کیفیت مورد استفاده قرار گیرد ، که معمولاً برای [[مواد معدنی]] مانند [[سنگ آهن]] انجام می شود . مثلا ، افت حرارتی [[خاکستر بادی]] ، از سوخت آلاینده ی نسوخته تشکیل شده است.


در صنایع عملیات پردازش مانند [[اکسید کلسیم|آهک]] ، [[بوکسیت]] کلسینه ، [[دیرگداز|نسوز]] و یا تولید [[سیمان]] ، افت حرارتی مواد اولیه تقریباً برابر با از دست رفتن جرم است که در یک کوره آن را تحمل می کند. به طور مشابه ، برای مواد معدنی ، افت حرارتی، ماده واقعی از دست رفته هنگام ذوب یا پالایش در کوره یا ذوب آهن را بیان می کند. آزمایش افت حرارتی ، میزان عدم تکمیل پردازش محصول را نشان می دهد. آزمایش [[ای‌اس‌تی‌ام بین‌الملل|ASTM(ای اس تی ام بی الملل)]] برای سایر سنگ های آهک <ref>ASTM C 25 ''Standard test methods for chemical analysis of limestone, quicklime and hydrated lime''</ref> و سیمان <ref>ASTM C 114 ''Standard test methods for chemical analysis of hydraulic cement''</ref> تعریف می شود.
در صنایع عملیات پردازش مانند [[اکسید کلسیم|آهک]] ، [[بوکسیت]] کلسینه ، [[دیرگداز|نسوز]] و یا تولید [[سیمان]] ، افت حرارتی مواد اولیه تقریباً برابر با از دست رفتن جرم است که در یک کوره آن را تحمل می کند. به طور مشابه ، برای مواد معدنی ، افت حرارتی، ماده واقعی از دست رفته هنگام ذوب یا پالایش در کوره یا ذوب آهن را بیان می کند. آزمایش افت حرارتی ، میزان عدم تکمیل پردازش محصول را نشان می دهد. آزمایش [[ای‌اس‌تی‌ام بین‌الملل|ASTM(ای اس تی ام بی الملل)]] برای سایر سنگ های آهک <ref>ASTM C 25 ''Standard test methods for chemical analysis of limestone, quicklime and hydrated lime''</ref> و سیمان <ref>ASTM C 114 ''Standard test methods for chemical analysis of hydraulic cement''</ref> تعریف می شود.
خط ۱۳: خط ۱۳:


# [[بوته چینی]] خالی که نمونه در آن قرار داده می شود را وزن کنید و آن را در یک دفترچه آزمایشگاهی یادداشت کنید .
# [[بوته چینی]] خالی که نمونه در آن قرار داده می شود را وزن کنید و آن را در یک دفترچه آزمایشگاهی یادداشت کنید .
# نمونه را در بوته چینی خالی قرار دهید و مجدداً بوته چینی همراه با نمونه وزن کنید. وزن جدید را منهای وزن بوته چینی خالی کنید. جواب، وزن مرطوب نمونه است.
# نمونه را در بوته چینی خالی قرار دهید و مجدداً [[بوته چینی]] همراه با نمونه وزن کنید. وزن جدید را منهای وزن بوته چینی خالی کنید. جواب، وزن مرطوب نمونه است.
# نمونه را در اجاق خشک کن یا در صورت نیاز در کوره انفجار قرار دهید.
# نمونه را در اجاق خشک کن یا در صورت نیاز در کوره انفجار قرار دهید.
# اجاق یا کوره را روی دمای دلخواه تنظیم کنید. اگر محقق بخواهد وزن خشک خاک را پیدا کند ، لازم است [[کوره]] 100 درجه سانتیگراد باشد.
# اجاق یا کوره را روی دمای دلخواه تنظیم کنید. اگر محقق بخواهد وزن خشک خاک را پیدا کند ، لازم است [[کوره]] 100 درجه سانتیگراد باشد.
خط ۲۷: خط ۲۷:


== کاربرد های دیگر ==
== کاربرد های دیگر ==
در صنعت [[سیمان]] از آزمایش LOI(افت حرارتی) با گرم کردن یک نمونه سیمانی تا 900-1000 درجه [[سانتیگراد|سانتی گراد]] استفاده می شود و تا زمانی که جرم نمونه تثبیت شود [[گرم]] کردن ادامه می یابد. وقتی که جرم تثبیت شد ، جرم از دست رفته توسط آزمایش LOI(افت حرارتی) تعیین می شود. از این آزمایش معمولاً برای تعیین مقادیر بالای آب در سیمان یا کربنات استفاده می شود زیرا اینها باعث کاهش کیفیت سیمان می شوند <ref>{{Cite web|url=https://www.pavementinteractive.org/reference-desk/testing/cement-tests/portland-cement-loss-on-ignition/|title=Portland Cement Loss on Ignition|website=Pavement Interactive|language=en-US|accessdate=2019-03-17}}</ref> . تلفات زیاد غالبا به دلیل شرایط نامناسب ذخیره سازی سیمان یا دستکاری کیفیت سیمان توسط تأمین کنندگان به وجود می آید و این آزمایش، تضمین می کند که [[سیمان]] مورد استفاده در یک مکان، از [[ترکیب]] درستی برای تأمین پروتکل های ایمنی و درخواست های مشتریان برخوردار است.
در صنعت [[سیمان]] از آزمایش LOI(افت حرارتی) با گرم کردن یک نمونه سیمانی تا 900-1000 درجه [[سانتیگراد|سانتی گراد]] استفاده می شود و تا زمانی که جرم نمونه تثبیت شود [[گرم]] کردن ادامه می یابد. وقتی که جرم تثبیت شد ، جرم از دست رفته توسط آزمایش LOI(افت حرارتی) تعیین می شود. از این آزمایش معمولاً برای تعیین مقادیر بالای آب در سیمان یا کربنات استفاده می شود زیرا اینها باعث کاهش کیفیت [[سیمان]] می شوند <ref>{{Cite web|url=https://www.pavementinteractive.org/reference-desk/testing/cement-tests/portland-cement-loss-on-ignition/|title=Portland Cement Loss on Ignition|website=Pavement Interactive|language=en-US|accessdate=2019-03-17}}</ref> . تلفات زیاد غالبا به دلیل شرایط نامناسب ذخیره سازی سیمان یا دستکاری کیفیت سیمان توسط تأمین کنندگان به وجود می آید و این آزمایش، تضمین می کند که [[سیمان]] مورد استفاده در یک مکان، از [[ترکیب]] درستی برای تأمین پروتکل های ایمنی و درخواست های مشتریان برخوردار است.


در صنعت معدن ، استفاده از LOI(افت حرارتی) در تعیین مواد فرار و رطوبت موجود در سنگ بسیار حیاتی است. از این رو هنگام انجام تجزیه و تحلیل یک سنگ کامل ، برای تعیین میزان کل مواد فرار از روش LOI(افت حرارتی) استفاده می شود. به منظور از بین بردن همه مواد فرار و اکسیداسیون تمام آهن های موجود و تبدیل به اکسیدهای آهن ، دمای LOI(افت حرارتی) ، °900 تا °1000 سانتیگراد تنظیم می شود.
در صنعت معدن ، استفاده از LOI(افت حرارتی) در تعیین مواد فرار و [[رطوبت]] موجود در سنگ بسیار حیاتی است. از این رو هنگام انجام تجزیه و تحلیل یک سنگ کامل ، برای تعیین میزان کل مواد فرار از روش LOI(افت حرارتی) استفاده می شود. به منظور از بین بردن همه مواد فرار و [[اکسایش-کاهش|اکسیداسیون]] تمام آهن های موجود و تبدیل به اکسیدهای آهن ، دمای LOI(افت حرارتی) ، °900 تا °1000 سانتیگراد تنظیم می شود.


== منابع ==
== منابع ==

نسخهٔ ‏۵ ژانویهٔ ۲۰۲۰، ساعت ۰۸:۱۱

افت حرارتی (LOI) آزمایشی است که در شیمی تجزیه معدنی و علوم خاک به ویژه در تجزیه و تحلیل مواد معدنی و ترکیب شیمیایی خاک مورد استفاده قرار می گیرد. افت حرارتی، از گرمای شدید حاصل از احتراق نمونه ای از مواد در دمای مشخص تشکیل شده است که اجازه می دهد تا مواد فرّار از آن خارج شوند ، تا این که جرم آن متوقف شود. این ممکن است در هوا یا در بعضی از محیط های واکنش پذیر یا بی اثر انجام شود. آزمون ساده به طور معمول از چند مرحله شامل می شود: 1. قرار دادن چند گرم از ماده در یک بوته چینی پیش سوخته و تعیین جرم آن، 2.قرار دادن آن در یک کوره ی کنترل شده ی دمایی برای یک زمان مشخص، 3.خنک کردن آن در یک محیط کنترل شده (به عنوان مثال، بدون آب،بدون CO 2) و 4.تعیین مجدد جرم آن. این روند ممکن است تکرار شود تا نشان دهد که تغییر جرم کامل شده است. به این نوع آزمایش که در آن تغییرات جرم بطور مداوم با تغییر دما کنترل می شود، آزمایش ترموگراویتری می گویند.

نظریه

کوره کنترل دما

افت حرارتی به عنوان بخشی از آنالیز عناصر یا اکسید مواد معدنی گزارش شده است. مواد فرار، معمولاً شامل "آب ترکیبی" ( هیدراتها و ترکیبات حساس به هیدروکسی) و دی اکسید کربن از کربناتها خارج می شوند. این آزمایش ممکن است به عنوان یک تست کیفیت مورد استفاده قرار گیرد ، که معمولاً برای مواد معدنی مانند سنگ آهن انجام می شود . مثلا ، افت حرارتی خاکستر بادی ، از سوخت آلاینده ی نسوخته تشکیل شده است.

در صنایع عملیات پردازش مانند آهک ، بوکسیت کلسینه ، نسوز و یا تولید سیمان ، افت حرارتی مواد اولیه تقریباً برابر با از دست رفتن جرم است که در یک کوره آن را تحمل می کند. به طور مشابه ، برای مواد معدنی ، افت حرارتی، ماده واقعی از دست رفته هنگام ذوب یا پالایش در کوره یا ذوب آهن را بیان می کند. آزمایش افت حرارتی ، میزان عدم تکمیل پردازش محصول را نشان می دهد. آزمایش ASTM(ای اس تی ام بی الملل) برای سایر سنگ های آهک [۱] و سیمان [۲] تعریف می شود.

روش

خاک از موجودات زنده ، آب ، کربنات ها ، مواد کربن دار ، مواد تجزیه شده و موارد دیگر تشکیل شده است. برای تعیین اینکه هر یک از این اجزا چقدر از کل توده خاک را تشکیل می دهد ، روش LOI (افت حرارتی) اجرا می شود. در ابتدا محقق جرم نمونه را پیش از آزمایش LOI (افت حرارتی) می گیرد و سپس نمونه را در دستگاه گرمایش قرار می دهد. با توجه به اینکه محقق در صدد این است که درصد چه ماده ای را در خاک به دست بیاورد ، می توان دمای دستگاه را بر روی دمای مربوطه تنظیم کرد. نمونه خاک برای مدت طولانی در این درجه حرارت نگه داشته می شود، البته بعد از اینکه خارج شده و گذاشته شود تا خنک شود، و قبل از اینکه جرم نمونه دوباه اندازه گیری شود. مقدار جرم از دست رفته پس از آزمایش LOI (افت حرارتی) برابر با جرم همان ماده ای است که محقق در صدد تعیین آن می باشد. مجموعه ای از مواد مورد نیاز برای استفاده از آزمایش LOI(افت حرارتی) عبارتند از: تعادل جرم با دقت بالا ، یک اجاق خشک کن ، کوره با دمای کنترل شده ، بوته چینی های پیش گرم شده و نمونه ای خاک از محل مورد نظر. به طور معمول ، این روش برای تعیین سطح آب محتوی ، میزان کربن ، میزان مواد آلی و میزان ترکیبات فرار استفاده می شود. [۳] از آزمایش LOI (افت حرارتی) در صنعت سیمان نیز استفاده می شود به این صورت که کوره را در محدوده 950 درجه سانتیگراد کنترل می کنند ، مهندسان احتراق از آزمایش LOI (افت حرارتی) در دماهای پایین تر از 950 درجه سانتیگراد نیز استفاده می کننده. [۴] یک روش کامل برای آزمایش LOI(افت حرارتی) را می توان در زیر یافت ، در نظر داشته باشید که ممکن است برخی از مراحل بسته به کاربرد در نظر گرفته شده از آزمایش LOI(افت حرارتی) تغییر کنند.

روشهای زیادی برای استفاده صحیح از آزمایش LOI(افت حرارتی) برای تحقیقات علمی وجود دارد. [۵] یک نمونه ی خاک، یک شبه در اجاق خشک کن 100 درجه سانتیگراد ، تا صبح مقادیر آب موجود در آن به طور کامل تبخیر می شود [۶] . این امر به محققان اجازه می دهد تا با مقایسه ی تغییر وزن نمونه ، قبل و بعد از تبخیر ، بتوانند میزان آب اولیه در نمونه خاک و تخلخل(پوکی) آن را مشخص کنند. به این وزن جدید نمونه ، وزن خشک گفته می شود و به وزن قبلی آن وزن مرطوب گفته می شود. روش کلی انجام آزمایش LOI(افت حرارتی) در احتراق به شرح زیر است: [۷] :

  1. بوته چینی خالی که نمونه در آن قرار داده می شود را وزن کنید و آن را در یک دفترچه آزمایشگاهی یادداشت کنید .
  2. نمونه را در بوته چینی خالی قرار دهید و مجدداً بوته چینی همراه با نمونه وزن کنید. وزن جدید را منهای وزن بوته چینی خالی کنید. جواب، وزن مرطوب نمونه است.
  3. نمونه را در اجاق خشک کن یا در صورت نیاز در کوره انفجار قرار دهید.
  4. اجاق یا کوره را روی دمای دلخواه تنظیم کنید. اگر محقق بخواهد وزن خشک خاک را پیدا کند ، لازم است کوره 100 درجه سانتیگراد باشد.
  5. نمونه را برای مدت زمان دلخواه در کوره بگذارید. اگر محقق بخواهد وزن خشک نمونه را بداند ، باید از کوره ای که در 100 درجه سانتیگراد تنظیم شده است استفاده کند و معمولاً کوره را یک شب تا صبح رها می کند.
  6. اجاق را باز کنید اما همزمان از آن دور شوید زیرا هوای گرم فرار از کوره می تواند پوست لخت را بسوزاند.
  7. بگذارید اجاق و نمونه قبل از خارج کردن نمونه از اجاق خنک شوند.
  8. مجدداً بوته چینی را همراه نمونه وزن کنید. وزن بوته چینی خالی را از این وزن جدید کم کنید ، این همان وزن خشک نمونه است.
دستکش آزبست (پنبه ای نسوز)

ایمنی

در بسیاری از آزمایشگاه های تحقیقاتی استفاده از دستکش آزبست (پنبه ای نسوز) هنگام کار کردن با کوره ضروری است زیرا می تواند به دمای بسیار بالایی برسد. [۳] همچنین استفاده از ماسک صورت در دماهای بالاتر نیز برای اطمینان از ایمنی محققان و اعضای جوان آزمایشگاه توصیه می شود. [۸] همچنین توصیه می شود محققانی که آزمایش LOI(افت حرارتی) را انجام می دهند ، تمام ساعت و جواهرات خود را باز کنند زیرا آنها رساناهای گرمایی خوبی هستند. هنگام جداکردن نمونه ها در دماهای بالا ، این لوازم جانبی به راحتی گرم می شوند و منجر به سوختگی، درون آنها می شود. [۹]

کاربرد های دیگر

در صنعت سیمان از آزمایش LOI(افت حرارتی) با گرم کردن یک نمونه سیمانی تا 900-1000 درجه سانتی گراد استفاده می شود و تا زمانی که جرم نمونه تثبیت شود گرم کردن ادامه می یابد. وقتی که جرم تثبیت شد ، جرم از دست رفته توسط آزمایش LOI(افت حرارتی) تعیین می شود. از این آزمایش معمولاً برای تعیین مقادیر بالای آب در سیمان یا کربنات استفاده می شود زیرا اینها باعث کاهش کیفیت سیمان می شوند [۱۰] . تلفات زیاد غالبا به دلیل شرایط نامناسب ذخیره سازی سیمان یا دستکاری کیفیت سیمان توسط تأمین کنندگان به وجود می آید و این آزمایش، تضمین می کند که سیمان مورد استفاده در یک مکان، از ترکیب درستی برای تأمین پروتکل های ایمنی و درخواست های مشتریان برخوردار است.

در صنعت معدن ، استفاده از LOI(افت حرارتی) در تعیین مواد فرار و رطوبت موجود در سنگ بسیار حیاتی است. از این رو هنگام انجام تجزیه و تحلیل یک سنگ کامل ، برای تعیین میزان کل مواد فرار از روش LOI(افت حرارتی) استفاده می شود. به منظور از بین بردن همه مواد فرار و اکسیداسیون تمام آهن های موجود و تبدیل به اکسیدهای آهن ، دمای LOI(افت حرارتی) ، °900 تا °1000 سانتیگراد تنظیم می شود.

منابع

  1. ASTM C 25 Standard test methods for chemical analysis of limestone, quicklime and hydrated lime
  2. ASTM C 114 Standard test methods for chemical analysis of hydraulic cement
  3. ۳٫۰ ۳٫۱ "Dr. Gregory B. Pasternack - Watershed Hydrology, Geomorphology, and Ecohydraulics: Loss-On-Ignition Protocol". pasternack.ucdavis.edu. Retrieved 2019-03-17.
  4. Roig, Pedro Juan; Alcaraz, Salvador; Gilly, Katja (2017). "FTP Algebraic Formal Modelling using ACP - Study on FTP Active Mode and Passive Mode:". Proceedings of the 7th International Conference on Simulation and Modeling Methodologies, Technologies and Applications. Madrid, Spain: SCITEPRESS - Science and Technology Publications: 362–373. doi:10.5220/0006465703620373. ISBN 9789897582653.
  5. Venes, Daniel. "A Comparative Study between Loss on Ignition and Total Carbon Analysis on Minerogenic Sediments". Retrieved 24 March 2019.
  6. "Loss-on-Ignition Standard Operating Procedure" (PDF). National Lacustrine Core Facility. Retrieved 24 March 2019.
  7. Robertson, Sarah. "Direct Estimation of Organic Matter by Loss on Ignition: Methods" (PDF). SFU Soils. Retrieved 24 March 2019.
  8. "LOI procedure" (PDF).
  9. "Loss On Ignition (LOI)". www.xrf.ethz.ch. Retrieved 2019-03-17.
  10. "Portland Cement Loss on Ignition". Pavement Interactive (به انگلیسی). Retrieved 2019-03-17.