점화 시 손실

Loss on ignition

발화 손실(LOI)은 무기물 분석 화학 및 토양 과학, 특히 광물 분석과 토양의 화학적 구성에서 사용되는 시험이다. 특정 온도에서 물질의 샘플을 강하게 가열("점화")하여 질량이 변할 때까지 휘발성 물질이 빠져나갈 수 있도록 한다. 이것은 공기 또는 다른 반응성 또는 불활성 대기에서 수행될 수 있다. 단순 시험은 일반적으로 재료의 몇 그램을 테이퍼된 미리 점등된 도가니에 놓고 그 질량을 결정하는 것, 일정 시간 동안 온도 조절식 용광로에 놓고, 제어된 (예를 들어 무수, CO-프리2) 대기에서 냉각시키고 질량을 재측정하는 것으로 구성된다. 이 과정은 대량 변화가 완료되었음을 보여주기 위해 반복될 수 있다. 온도 변화에 따라 질량 변화를 지속적으로 감시하는 시험의 변형은 열가소법이다.

이론

온도조절로

발화상 손실은 광물의 소자 또는 산화물 분석의 일부로 보고된다. 손실된 휘발성 물질은 대개 "복합수" (수소 및 라일 하이드록시 혼합물)와 탄산수로부터의 이산화탄소로 구성된다. 그것은 철광석과 같은 광물에 대해 일반적으로 실시하는 품질 시험으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라이애쉬의 점화 손실량은 연소되지 않은 오염물질로 구성된다.

석회, 석회 보크사이트, 굴절 또는 시멘트 제조와 같은 파이로프로세싱 산업에서 원재료 점화 손실량은 가마에서 겪게 될 질량 손실과 대략 맞먹는다. 마찬가지로, 광물의 경우, 발화상 손실은 용광로나 제련소에서 제련 또는 정제 중에 손실된 실제 물질을 나타낸다. 제품의 점화 손실량은 파이로프로세싱이 불완전한 정도를 나타낸다. ASTM 테스트는 석회석, 석회석[1] 및 시멘트에[2] 대해 정의된다.

절차

토양은 살아있는 유기체, 물, 탄산염, 물질을 함유한 탄소, 분해 물질 등으로 구성되어 있다. 이러한 토양 성분 중 하나가 전체 토양 질량을 얼마나 구성하는지 판단하기 위해 LOI 절차를 수행한다. 처음에 연구자는 LOI에 앞서 샘플의 질량을 취한 다음 샘플을 가열 장치에 넣는다. 연구원이 토양에서 무엇을 결정하려고 하는가에 따라 기기의 온도를 해당 온도로 설정할 수 있다. 토양 샘플은 장기간 이 온도로 유지되며, 그 후 제거되어 샘플에 다시 접근하기 전에 식힐 수 있다. LOI 처리 후 손실된 질량은 연구자가 결정하려고 하는 구성 요소의 질량과 동일하다. LOI를 사용하는 데 필요한 일반적인 재료 집합에는 고밀도 질량 균형, 건조 오븐, 온도 조절 용해로, 예열된 십자가형 및 관심 위치에서 토양 샘플이 포함된다.

발화손실을 과학 연구에 적절히 활용하는 방법은 여러 가지가 있다.[3] 100℃의 건조 오븐에 밤새 방치된 토양 샘플은 아침까지 수분 함량이 완전히 증발될 것이다.[4] 이를 통해 연구자들은 증발을 전후한 샘플의 무게 변화를 비교함으로써 토양 샘플의 물의 양과 다공성을 초기에 파악할 수 있다. 이 샘플의 새로운 무게는 건조한 무게라고 불리고 이전의 무게는 습한 무게라고 불린다.

단계

점화 시 상실을 수행하는 일반적인 절차는 다음과 같다.[5]

  1. 샘플이 들어갈 빈 도가니의 무게를 측정하여 실험실 장부에 기록한다.
  2. 시료를 빈 도가니에 넣고 시료를 넣은 상태에서 다시 도가니의 무게를 재십시오. 새로운 무게에서 빈 도가니 무게를 뺀 것이 표본의 습식 무게다.
  3. 필요에 따라 샘플을 건조 오븐 또는 용광로에 넣으십시오.
  4. 오븐이나 용광로를 원하는 온도로 설정하십시오. 만약 연구원이 토양의 건조한 중량을 찾으려면 용광로는 섭씨 100도가 되어야 한다.
  5. 샘플을 원하는 시간 동안 용해로에 두십시오. 만약 연구원이 표본의 건조 중량을 알고 싶어하고 섭씨 100도로 설정된 용광로를 사용하고 있다면, 보통 하룻밤 동안 용광로를 켜놓곤 했다.
  6. 화로에서 빠져나오는 뜨거운 공기는 맨살을 태울 수 있기 때문에 오븐을 열면서 동시에 오븐에서 떨어져라.
  7. 오븐에서 샘플을 꺼내기 전에 오븐과 샘플을 식히십시오.
  8. 샘플로 다시 도가니를 잰다. 이 새 중량에서 빈 도가니 무게를 빼서 샘플의 건조 중량을 뺀다.

적용

일반적으로, 이 방법은 물의 함량, 탄소 수준, 유기 물질 수준, 휘발성 화합물의 양을 결정하는 데 사용된다.[6] LOI는 또한 섭씨 950° 범위(예: 시멘트 가마)에서 용해로를 운영하는 시멘트 산업에서도 사용되며, 연소 기술자도 LOI를 사용하지만 950° 범위 미만의 온도에서 용해된다.[7] LOI에 대한 전체 절차는 아래에서 찾을 수 있지만, LOI의 용도에 따라 일부 단계를 수정해야 할 수도 있다는 점을 유념하십시오.

안전

석면장갑

많은 연구실에서는 용광로를 가동할 때 석면장갑이 매우 뜨거운 온도에 도달할 수 있기 때문에 석면장갑을 사용해야 한다.[6] 연구원과 연구원의 안전을 확보하기 위해 더 높은 온도에서도 안면 마스크를 사용하는 것이 좋다.[8] 또한 LOI 시술을 수행하는 연구자들은 보석을 모두 제거하는 것이 좋다. 보석은 열의 훌륭한 전도체이기 때문이다. 고온에서 시료를 제거하면 쉽게 가열돼 화상을 입을 수 있다.[9]

기타 사용

시멘트 업계는 시멘트 시료를 섭씨 900~1000℃로 가열해 LOI 방식을 사용하며 시료의 질량이 안정될 때까지 가열한다. 질량이 안정되면 LOI로 인해 손실된 질량을 결정한다. 이것은 보통 시멘트나 탄산화에서 높은 수분 함량을 결정하기 위해 행해진다. 이는 시멘트의 질을 떨어뜨리기 때문이다.[10] 손실이 큰 것은 보통 시멘트의 보관 상태가 좋지 않거나 공급업체가 시멘트의 품질을 조작한 데 기인한다. 이를 통해 현장에서 사용되는 시멘트가 고객의 안전규약과 요구조건을 충족하도록 정확한 구성물을 확보할 수 있다.

광산업에서 LOI의 사용은 암석에 존재하는 수분과 휘발성 물질을 결정하는데 필수적이다. 따라서 총 볼륨(Volatiles)을 결정하기 위해 전체 암석 분석을 수행할 때는 LOI 방법을 사용한다. 모든 휘발성 물질을 제거하고 모든 철을 산화시키기 위해 LOI의 온도를 섭씨 900~1000°로 설정한다.

참조

  1. ^ ASTM C 25 석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회석회
  2. ^ ASTM C 114 유압시멘트의 화학분석을 위한 표준시험방법
  3. ^ Venes, Daniel. "A Comparative Study between Loss on Ignition and Total Carbon Analysis on Minerogenic Sediments". Retrieved 24 March 2019.
  4. ^ "Loss-on-Ignition Standard Operating Procedure" (PDF). National Lacustrine Core Facility. Retrieved 24 March 2019.
  5. ^ Robertson, Sarah. "Direct Estimation of Organic Matter by Loss on Ignition: Methods" (PDF). SFU Soils. Archived from the original (PDF) on 14 July 2015. Retrieved 24 March 2019.
  6. ^ a b "Dr. Gregory B. Pasternack - Watershed Hydrology, Geomorphology, and Ecohydraulics: Loss-On-Ignition Protocol". pasternack.ucdavis.edu. Retrieved 2019-03-17.
  7. ^ 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.
  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. Retrieved 2019-03-17.