质量管理

近似分析:水分、灰分和挥发物

采矿地质学中的热重分析 (TGA) 通常应用于煤和焦炭的 近距离分析 - 确定水分含量、挥发物和灰分产量 - 以及其他矿物的类似测量(例如确定矿石或沉积物中的烧失量)。

在基于TGA的近似分析中,在受控程序中加热样品并记录重量变化以依次测量:水分(~105°C时的质量损失)、挥发物(在惰性条件下加热至900°C时的质量损失)和灰分(在~750-815°C的空气中燃烧后残留的残留物)。

近似分析的目的是快速表征煤的燃料特性:

  • 水分 会影响处理和热值。
  • 挥发性物质 影响燃烧行为和等级分类。
  • 灰分产量 表示矿物杂质含量,用于定价(灰分是一种不燃烧的惰性物质)和锅炉设计(灰分产量高,残留物越多)。

在地质学中,类似的失重方法(通常称为 烧失量,LOI)用于测量土壤中的有机物或岩石中的碳酸盐,方法是查看高温点火时损失了多少质量。例如,550°C 的 LOI 可以估计沉积物中的有机物含量,而 950°C 的 LOI 可以通过释放 CO₂ 来量化碳酸盐含量。

TGA 可以自动执行这些测定。

热重分析的标准方法

TGA 方法遵循 ASTM D7582 / ISO 11722,允许自动热重测定这些参数。Thermostep 可以全自动测量煤、焦炭或矿石中的水分、灰分、挥发物。这种方法符合标准,产生的结果与其他传统方法相当,但通量更高。

这些测量的重要性已编入国际标准。 ISO 17246 定义了煤的近似分析参数,ISO 11722 / ASTM D7582 提供了 TGA 的方法。通过自动化 LOI 型分析,甚至可以精确分析红土岩或铝土矿(用于测量混合水)或石灰石(用于测量 CO₂ 损失)等地质材料。

煤灰熔性测试

灰熔融 性测试确定煤灰转化的温度,采矿实验室和煤质量实验室通常测量灰分熔化性,以预测煤灰在锅炉或气化炉中的表现。该测试产生特征温度:IDT(初始变形温度)、ST(软化或收缩温度)、HT(半球温度)和 FT(流体或流动温度)。

测试的目的是确保 煤炭利用的运行安全和效率。不同的煤产生的灰烬会根据其矿物成分在不同的温度下熔化(例如,高铁或碱含量会降低灰分熔点)。发电厂经常规定灰熔性温度必须超过炉子工作温度,以避免结渣。

灰分熔融性测试包括制备煤灰颗粒或圆锥体(根据标准程序,煤在设定温度下灰化,然后将灰烬模制成圆锥体)。然后在观察 专用炉中加热该锥体。卡博莱特 CAF G5 灰熔炉 是为此测试设计的一个示例。

关键方面:

  • 它加热到1600 °C,可以通过惰性气氛选项实现。
是否也可以在还原气氛中设置炉子加热,以模拟锅炉条件。
  • 摄像系统持续观察灰锥的形状。
  • 熔炉的软件记录图像或视频,并记录灰锥首次变形(开始变圆或熔化)、形成半球完全流动的温度。自动图像捕获允许技术人员 稍后查看测试, 不需要连续观察。
  • 该炉符合多项标准:例如 ISO 540:2008ASTM D1857/D1857M-18DIN 51730 以及相应的替代燃料 ISO/TS。
  • 这些标准定义了灰分熔化性测试方法以及如何报告结果。
  • 样品通常以受控速率(例如°C/min)加热,直到观察到变形。
  • 通过使用像卡博莱特这样的设备,采矿实验室可以提供精确的灰烬熔融温度数据。CAF G5 中包含 自动图像记录 是一项显着的进步 - 它可以防止人为错误遗漏端点,并提供质量保证记录。此外,该炉还可以测试生物质或废物衍生的燃料灰(经过一些修改),表明其灵活性超越了煤炭。

    烧失 (LOI) 和灰分含量测定

    LOI 是一种简单但信息丰富的测试:它量化样品的总挥发性或可燃部分。在采矿业:

    • 对于 土壤和沉积物,LOI 可以快速估计有机质,这对于了解土壤肥力或沉积物成分非常重要。
    • 对于 铝土矿和铁矿石,LOI 表示影响加工的混合水(针铁矿到赤铁矿的转化会释放水)或 CO₂(碳酸盐中)的影响(例如,铁矿石中的高 LOI 意味着高炉中的质量损失更多)。
    铁矿石标准有时会在技术规范中包含意向书。
  • 水泥和石灰石开采中,LOI 可以反映纯度(石灰石的高 LOI 意味着大量方解石会分解)。
  • 对于 煤炭和焦炭,灰分意向书测试测量剩余的固体残留物量(这会影响发电厂煤炭燃烧残留物的处理)
  • 总体而言,LOI 有助于材料表征、质量控制和各种工业过程的适用性评估。例如,铁矿石的 LOI(由于针铁矿脱水)会影响其烧结行为;煤灰意向书表示锅炉必须处理多少残留物。

    点火损失是指 当样品被加热到规定的高温时,导致挥发性成分燃烧或分解时重量损失的测量值。在地质学和采矿业中,LOI 测试用于:

    • 测定土壤、沉积物和废物中的有机物或水分。 例如,将沉积物样品加热到 550°C 数小时会烧掉有机物;体重减轻百分比表示有机物含量。
    同样,在 105°C 下加热可能会测量水分(干燥损失)。
  • 测量岩石或水泥原料中的碳酸盐含量。 将石灰石或水泥样品加热至~950°C会分解碳酸盐(例如CaCO3→CaO + CO2↑),因此重量损失对应于释放的CO2 ,可以反算碳酸盐含量。
  • 烧失(LOI)标准测试方法

    根据材料的不同,LOI 有多种标准方法:

    • ASTM D7348 涵盖了固体燃烧残留物(例如粉煤灰,在技术上类似于矿石)的 LOI。
    • ASTM D2974 (用于土壤)在 550°C 下对泥炭和土壤中的有机物使用 LOI。
    • ISO 11536 (铁矿石 - LOI 方法)定义了如何在 1000°C 下点火测量铁矿石的损失质量。
    • ASTM C25 (用于石灰石)和 ASTM C114 (用于水泥)将 LOI 作为化学分析的一部分。

    石炭矿炉可以满足所有不同的需求。

    AAF

    煤的膨胀数指数测试

    膨胀指数 (SNF) 测试是煤炭和焦炭实验室的一项基本分析,用于评估煤的结块性能。该测试测量煤在标准化条件下加热时软化、膨胀和重新凝固的能力,这些特性对于确定其是否适合冶金焦生产至关重要。

    了解煤炭的膨胀行为对于矿业公司、钢铁生产商和质量控制实验室至关重要,因为它直接影响焦炉性能和最终焦炭质量。

    应用相关性

    • 煤炭分类:
    区分结块煤和非结块煤,指导其经济用途。
  • 制焦适用性:
  • 确定煤炭是否可以生产高炉所需的强质多孔焦炭。
  • 工艺优化:
  • 支持混合煤选择,以实现所需的焦炭性能并减少变异性。
  • 质量管理:
  • 确保符合行业标准并降低昂贵毛皮的风险

    SNF

    卡博莱特膨胀指数炉专为精确、可重复的 SNF 测试而设计。这些熔炉具有受控的加热速率、坚固的腔室设计并符合国际标准,可提供采矿和冶金实验室值得信赖的可靠结果。通过提供准确的膨胀数据,它们能够在煤炭分级、混合优化和钢铁生产效率方面做出更好的决策。

    骨料和土壤粒度分布的筛分分析

    筛分分析是测定土壤、砂石、骨料及其他颗粒材料粒径分布最成熟且应用最广泛的方法之一。通过将样品依次筛分于网孔尺寸递减的金属丝筛网组中,实验室可快速量化粗细颗粒的占比。该方法在地球科学、建筑工程、采矿业及岩土工程领域仍具基础地位——其中对粒径的认知直接影响材料分类、强度、压实度及性能表现。

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    需要了解的关键信息

    分析范围:通常从几微米到几毫米不等,覆盖砾石、沙子和更细的土壤部分,低至约 75 μm。

    应用:用于土壤分类、骨料质量控制、检测研磨效率和沉积物表征。

    方法论:包括干燥样品、称重并通过经过认证的测试筛依次筛分,然后计算保留的重量百分比。

    补充技术:对于细于 75 μm 的颗粒,筛分分析与比重计测试或现代激光衍射方法相结合。

    标准方法参考

    ASTM C136 - 细骨 料和粗骨料筛分分析的标准试验方法:指定建筑材料的样品制备、筛分程序和报告。

    ASTM D6913 / D6913M-17 - 通过筛子测量土壤的粒度分布:广泛用于岩土工程中按粒度对土壤进行分类。

    ASTM E11 - 金属丝编织实验筛网和实验筛的规范:定义实验室测试中使用的筛子的质量标准和公差范围。

    Retsch 筛分仪和经过认证的实验筛完全符合这些国际标准,确保粒度分布测试的可重复性、可靠性和可追溯性。

    实践中的应用解释

    筛分分析在各个学科中发挥着至关重要的作用:

    土壤分类(岩土工程): 确定砾石、沙子、淤泥和粘土的比例。这些数据对于地基设计、边坡稳定性和地下水研究至关重要。

    骨料质量控制(施工): 混凝土和筑路骨料必须满足严格的级配围护结构,以实现压实性、耐久性和强度。筛分分析确认符合这些规范。

    采矿和铣削作业: 即使使用先进的激光粒度分析仪,筛子仍用于检查较粗的馏分或快速评估研磨效率(例如,通过 200 目 %)。

    积学(地质学):现场地质学家经常使用筛分对现场沙子和沉积物进行分类,快速的粒度信息支持地层或环境研究。

    筛分分析仍然是一种值得信赖的、符合标准的方法,用于表征土壤、骨料和沉积物中的粒度分布。借助 Retsch 精密设计的筛分振动筛和 ASTM 认证的筛子,实验室和现场地质学家可以信赖稳健、可重复的结果。无论是确保建筑材料质量、监测采矿作业还是对地质样品进行分类,筛分分析在粒度评估方面继续弥合传统和现代标准。

    煤和焦炭中的挥发性物质分析

    测定煤和焦炭的挥发物含量是矿山冶金质量控制的关键步骤。该参数是标准近似分析的一部分,可提供有关燃料价值、燃烧行为以及炼钢或发电适用性的关键见解。

    应用相关性

    • 煤炭表征:
    挥发性物质含量有助于对煤炭进行分类并确定市场价值。
  • 燃烧行为:
  • 高挥发性物质支持更快的点火,而低值表示燃烧速度较慢、更稳定。
  • 焦炭产量:
  • 确保混合煤生产出坚固、稳定的焦炭,用于高炉运行。
  • 标准合规性:
  • 测试符合 ISO 562 和 ASTM D3175,保证可靠、可比的结果。

    卡博莱特VMF 炉在受控加热条件下提供精确、可重复的挥发性物质测定,支持采矿实验室和工业用户优化资源利用率并保持产品质量。

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