APA DE AMESTEC SI PIERDEREA CONTACTULUI

1. SCOPUL

Descrierea metodei de determinare a umiditatii apei si a apei de constitutie din pulbere.

2. DOMENIUL DE APLICARE

Īn toate fabricile Diviziei Gips din cadrul LAFARGE.

3. PRINCIPIUL

Se calcineaza o pulbere la o temperatura determinata si se cāntareste pierderea de apa datorata calcinarii.

4. MOTIVUL ACTU 929n1319j ALIZĂRII

Versiunea E: Se creeaza o noua procedura A5-0020-LG - Umiditatea si Apa de amestec - Principii. Partea care se refera la folosirea Mettler HR73 este acum descrisa īn metoda de testare separata (A5-0052-LG).

Versiunea F: Se schimba titlurile din § 5.

Se adauga un avertisment la § 8.3 cu privire la temperatura maxima īnainte de īncepere.

Se adauga informatii īn Anexa.

Versiunea G: Calitatea mostrei - § 6.3.

5. GENERALITĂŢI

5.1. Domeniul de aplicare a metodei

Aceasta metoda poate fi aplicata la diferite produse pulverizate: aditivi celulozici, sulfati de calciu, umpluturi minerale (argile, nisipuri, carbonati de calciu etc.). Temperaturile de testare pot varia, īn functie de natura produselor analizate, dar īn general procedura ramāne aceeasi.

5.2. Diferitele tipuri de apa

Pentru simplificare, s-au definit trei tipuri de apa:

Apa absorbita la suprafata ("umezeala" sau apa interstitiala), partial eliminata la 50⁰ C (122⁰ F).

Apa zeolitica (care are un loc definit īn structura) si apa capilara (retinuta de puterea capilara īn crapaturi), ambele eliminate īntre 100⁰ C (212⁰ F) si 250⁰ C (482⁰ F).

Apa de cristalizare (partea integrala a cristalului), care poate fi eliminata la > 100⁰ C (212⁰ F).

5.3. Avertisment cu privire la pierderea rezultatelor de contact

Determinarea pierderii din sulfatii de calciu de contact nu poate fi facuta fara clarificarea unor probleme cu privire la valabilitatea rezultatelor.

5.3.1. Continutul de umiditate

Acest termen acopera atāt apa interstitiala cāt si apa zeolitica.

Ar putea fi dificil sa se lucreze cu continutul total de umiditate la sulfatii de calciu hidratati, cum sunt hemihidratii, la o temperatura mai mica de 100⁰ C (212⁰ F).

5.3.2. Apa de cristalizare

Pierderea contactului dintr-un cuptor electric pentru uscat, la o temperatura de 350⁰ C (662⁰ F) sau dintr-un analizator de umiditate la o temperatura de 200⁰ C (392⁰ F), poate fi reprezentativa numai prin continutul de apa de cristalizare, pentru produsele fara aditivi, schimbate si uscate īn conditii optime si īn care gipsul de baza nu contine carbonati de magneziu sau argile.

5.3.3. Descompunerea carbonatilor

Diferentele privind pierderea contactului la temperaturi cuprinse īntre 900⁰ C (1652⁰ F) si 350⁰ C (662⁰ F) sunt īn general atribuite pierderii de CO₂ din carbonati.

Īn realitate, o parte din aceasta valoare se compune din pierderea de apa din anumite argile (montmorillonite), din aditivii organici etc.

Pe de alta parte, descompunerea chimica a anumitor carbonati de magneziu poate īncepe la o temperatura mai mica de 350⁰ C (662⁰ F).

5.4. Procesarea preliminara a probelor

5.4.1. Masurarea continutului de umiditate

Probele trebuie tinute īn containere sigilate cu marimi care sa permita minimum de aer īn ele. Probele nu au nevoie de tratament prealabil (macinare etc.).

5.4.2. Pierderea contactului

Pierderea contactului īn camera de aclimatizare īncalzita sau īn cuptorul cu mufla/ cu retorta

Probele trebuie sa fie uscate īn primul rānd īntr-o camera de aclimatizare astfel īncāt sa ajunga la o greutate constanta dupa care trebuie sa fie racite īntr-un desicator:

110⁰ C (230⁰ F) (nisip, silice, carbonat de calciu etc.).

50⁰ C (122⁰ F) pentru gips si hemihidrati (minim o noapte pentru hemihidrati: resturi de anhidride III posibil prezente)

Pierderea contactului īntr-un analizator de umiditate

Din moment ce analizatorul de umiditate permite determinarea atāt a continutului de umiditate cāt si a continutului apei de cristalizare, proba nu trebuie pregatita īn prealabil.

Astfel, continutul de umiditate va fi determinat īn conformitate cu § 6, iar cel al apei de cristalizare va fi determinat īntr-o a doua faza, īn conformitate cu § 7.

Nota:

Conform standardelor europene EN ISO 12570, umiditatea pentru produsele care contin CaSO₄ trebuie masurate prin īncalzirea lor pāna la o temperatura de 40⁰ C / 102⁰ F, īntr-un cuptor cu ventilatie, pāna ajung la o greutate constanta. La controlul de rutina, umiditatea este controlata la o temperatura de 50⁰ C / 122⁰ F pāna la obtinerea unei greutati constante. Īn cazul testelor Round Robin, īn cazul reclamatiilor din partea cumparatorilor, sau īn cazul testelor standard, produsele vor fi uscate īntr-un cuptor cu ventilatie, la o temperatura de 40⁰ C / 102⁰ F pāna ajung la o greutate constanta.

6. DETERMINAREA CONŢINUTULUI DE UMIDITATE ĪNTR-UN CUPTOR CU VENTILAŢIE

6.1. Echipamentul

Se poate folosi un cuptor cu ventilatie naturala sau cu ventilatie fortata.

Mediul īnconjurator nu trebuie sa contina nici un fel de alte probe umede.

Desicatorul, care contine clorura de calciu.

Cristalizatoare din sticla borosilicica (Pyrex etc.) sau cupa de aluminiu de unica folosinta.

Cāntar cu acuratete de pāna la 0,1 miligrame.

Echipament mic: spatula, clesti pentru creuzete, perie etc. .

6.2. Conditiile de testare

Temperatura de lucru va tine seama de tipul de probe: 110⁰ C (230⁰ F), 50⁰ C (122⁰ F) sau de orice alta temperatura definita īn specificatii (pentru aditivii organici etc.).

Temperatura nu trebuie sa difere cu mai mult de +/- 2⁰ C (+/- 4⁰ C) fata de temperatura specificata.

6.3. Procedura

Se cāntareste containerul gol = m₀

Se cāntaresc rapid exact 5 grame de proba (caracteristica probei trebuie sa fie de 100 % < 800 µm obtinuta dupa zdrobire si macinare) si se pun īntr-un cristalizator sau īntr-un recipient de aluminiu uscat la aceeasi temperatura ca si temperatura de lucru, dupa care proba se raceste īn desicatorul = m₁.

Se pune proba īn cuptor pāna la obtinerea unei greutati constante.

Se lasa sa se raceasca īn desicator.

Se cāntareste imediat ce containerul si proba ajung la temperatura mediului ambiant = m₂.

6.4. Calculatiile

Unde:

m₀ = greutatea recipientului gol

m₁ = greutatea recipientului + cea a probei īnainte de uscare

m₂ = greutatea recipientului + cea a probei dupa uscare

m₀, m₁ si m₂ sunt exprimate īn aceeasi unitate de masura

Incertitudinea masuratorilor:

± 0,10 % (studiul statistic, +/- 2 deviatiile standard).

Comentariu important:

Continutul de umiditate din hemihidrati, determinat la o temperatura de 50⁰ C (122⁰ F) (sulfatati de calciu etc.) este subestimat cu aproximativ 0,25 pāna la 0,3 % īn valoarea absoluta.

Daca m₂ > m₁, produsul nu contine umezeala ci anhidrida III (sau anhidrida solubila). In acest caz, consultati E5-0019-LG pentru calculatii.

7. PIERDEREA CONTACTULUI ĪNTR-UN CUPTOR CU MUFLĂ / CU RETORTĂ

7.1. Pierderile la temperatura de 350⁰ C (662⁰ F) (determinarea puritatii gipsului etc.)

7.1.1. Echipamentul

Cuptorul electric cu mufla / cu retorta.

Desicatorul care contine clorura de calciu

Cristalizatoare din sticla borosilicica (Pyrex etc.).

Vas pentru cāntarirea īn sticla borosilicica (Pyrex etc.)

Cāntar cu acuratete de pāna la 0,1 miligrame

Echipament mic: (spatula, clesti pentru creuzete, perie etc.).

7.1.2. Conditiile de testare

Se īncalzeste cuptorul la o temperatura de 350⁰ C (662⁰ F).

Se īncalzesc cristalizatoarele la o temperatura de 350⁰ C (662⁰ F) si se racesc īn desicator.

Se usuca vasele de cāntarire īntr-o camera de aclimatizare īncalzita la o temperatura de 110⁰ C (212⁰ F) si se racesc apoi īn desicator.

Este necesara folosirea vaselor de cāntarire sigilate pentru a se evita revarsarea anhidridei III īn desicator pe perioada īncalzirii la o temperatura de 350⁰ C (662⁰ F).

Pierderea contactului mai poate fi realizat si direct īn vasul de cāntarire.

7.1.3. Procedura

Se cāntareste vasul = m₀

Se cāntaresc rapid exact 5 grame de proba care se pun īntr-un cristalizator = m₁.

Se pune proba īntr-un cuptor cu mufla / cu retorta si se lasa acolo timp de doua ore.

La scoaterea din cuptor, se pune cristalizatorul īn vasul de cāntarire si se acopera vasul imediat cu capacul.

Se lasa sa se raceasca īn desicator.

Se cāntareste rapid (imediat ce vasul de cāntarit, cristalizatorul si proba ajung toate trei la temperatura mediului ambiant) = m₂.

7.1.4. Calculatiile

Unde:

m₀ = greutatea cristalizatorului gol

m₁ = greutatea cristalizatorului + cea a probei īnainte de calcinare

m₂ = greutatea cristalizatorului + cea a probei dupa calcinare + a vasului de cāntarit

m₃ = greutatea vasului de cāntarit, singur

m₀, m₁ si m₂ si m₃ sunt exprimate īn aceeasi unitate de masura

Incertitudinea masuratorilor:

± 0,10 % (studiul statistic, +/- 2 deviatiile standard).

Comentarii:

-- Puritatea hemihidratilor, determinata dupa pierderea contactului la o temperatura cuprinsa īntre 50⁰ C (122⁰ F) si 350⁰ C (662⁰ F) este īn mod sistematic supraestimata prin continutul rezidual de umiditate al hemihidratului (conform § 4.2.).

-- Apa de amestec la o temperatura de 350⁰ C (662⁰ F) = apa de combinatie īn analizatorul de umiditate + 0,3 % īn valoare absoluta. Diferenta dintre EC₃₅₀⁰ ₍₆₆₂⁰ _F) si EC₂₀₀⁰ ₍₃₉₂⁰ _F) este explicata prin deshidratarea incompleta īn analizatorul de umiditate si este exprimata īn procente - 0,3 % - īn valoare absoluta (conform § 4.4).

7.2. Pierderile la temperatura de 900⁰ C (1652⁰ F)

7.2.1. Echipamentul

Cuptor electric cu mufla / cu retorta.

Desicator care contine clorura de calciu

Creuzet din nichel, vas de silice sau platina

Cāntare cu acuratete de pāna la 0,1 miligrame

Echipament mic: spatula, clesti pentru creuzete, perie etc.

7.2.2. Conditiile de testare

Se īncalzeste cuptorul la o temperatura de 900⁰ C (1652⁰ F).

Se īncalzesc creuzetele la o temperatura de 900⁰ C (1652⁰ F) si se racesc īn desicator.

Creuzetele care contin probele ce urmeaza a fi calcinate vor fi plasate progresiv lānga centrul cuptorului, īncepānd prin a le lasa cāteva minute la intrarea īn cuptor: acest lucru se va face pentru a se evita socul termic pentru creuzetele din silice si pentru a preveni o eliberare violenta a gazelor (vapori de apa, dioxid de carbon etc.), care pot cauza ca materialul sa se reverse din creuzet.

Dupa ce se īndeparteaza creuzetele dupa calcinare, atentie ca atunci cānd le plasati īn cuptorul de uscat: raciti creuzetele partial la intrarea īn cuptor pentru a se evita socul termic pentru creuzetele de silice si pentru a preveni spargerea tavii de portelan din desicator.

7.2.3. Procedura

Se cāntareste creuzetul = m₀

Se iau rapid exact 5 grame de proba = m₁.

Se pune proba īntr-un cuptor si se lasa acolo timp de doua ore.

Se lasa sa se raceasca īn desicator.

Se cāntareste rapid (imediat ce creuzetul si proba ajung toate trei la temperatura mediului ambiant) = m₂.

7.2.4. Calculatiile

Unde:

m₀ = greutatea creuzetului gol

m₁ = greutatea creuzetului + cea a probei īnainte de calcinare

m₂ = greutatea creuzetului + cea a probei dupa calcinare

m₀, m₁ si m₂ si m₃ sunt exprimate īn aceeasi unitate de masura

Nedeterminarea masuratorilor:

± 0,10 % (studiul statistic, +/- 2 deviatiile standard).

8. PIERDEREA CONTACTULUI ĪNTR-UN ANALIZATOR DE UMIDITATE

8.1. Consideratii generale

Īn prezent, īn cadrul Diviziei Gips LAFARGE exista mai multe tipuri de analizatoare de umiditate, care difera doar īn ce priveste sensibilitatea la cāntarire sau modul īn care sunt īncalzite (exista analizatoare īncalzite cu infrarosu, cu lampa cu filament de carbon, sau cu tub de rezistenta, sau cu halogen).

Laboratorul Diviziei Gips LAFARGE din Avignon recomanda cu strictete folosirea analizatorului de umiditate cu halogen tipul Mettler HR 73 (sau din clasa superioara HR83.).

Folosirea unei imprimante pentru īnregistrarea pierderii de contact la anumite intervale este si ea esentiala, pentru ca sa se determine pierderea maxima (posibilitatea de recāstigare a greutatii la finalul testului etc., chiar cānd se mentine caldura) si pentru ca sa se asigure un test complet.

8.3. Recomandari

8.2.1. Partea privind "greutatile"

"Greutatile" folosite la cāntarire trebuie calibrate de persoane calificate cel putin o data pe an pentru ca sa se asigure acuratetea cāntaririi.

"Greutatea" se va verifica cel putin o data pe luna, prin folosirea unei greutati de calibrare; principalii producatori de astfel de cāntare (Mettler, Sartorius etc.) pot furniza greutatile de calibrare, care īn general sunt de 50 grame. (Atentie: aceasta greutate trebuie tinuta īn cutie si nu trebuie atinsa direct cu degetele, se vor folosi manusi sau de preferat clesti speciali pentru o astfel de greutate, iar aceasta trebuie stearsa cu o cārpa moale īnainte de folosirea ei).

8.2.2. Partea privind "īncalzirea"

Toate componentele de īncalzire "īmbatrānesc", cu alte cuvinte, caracteristicile lor se schimba de-a lungul timpului: rata de temperatura este mai ridicata, se atinge maximum de temperatura.

Acest fenomen se īntāmpla mai ales la lampile cu filament de carbon, la elementele infrarosii si de asemenea la unitatile cu halogen.

Verificati temperaturile de lucru īn mod regulat (umiditate, apa de cristalizare) cel putin o data pe luna, prin masurarea acestei temperaturi la nivelul platoului prin folosirea unui termocuplu.

Fabrica Santorius vinde un termocuplu cu dimensiunea fixa de 10 cm (4 inci) īn diametrul discului de metal, care se pune direct pe dispozitivul de masurare īn locul probe.

Se va acoperi acest disc cu 5 pāna la 10 grame de pulbere (hemihidrat de exemplu) īnainte de īnceperea masuratorii.

Laboratorul Diviziei Gips LAFARGE din Avignon recomanda folosirea acestui sistem.

8.2.3. Analizatorul de umiditate

Se recomanda cu strictete folosirea regulata a dispozitivelor de calibrare puse la dispozitie de Laboratorul Diviziei Gips LAFARGE din Avignon.

Īn prezent, exista doua tipuri de dispozitive de calibrare: unul pe baza de hemihidrat si altul pe baza de gips.

8.3. Conditiile de testare

Procesarea preliminara a probelor: consultati § 4.4.

Important: cānd continutul de umiditate este determinat prin conectarea programului cu programul prevazut pentru apa de cristalizare, continutul apei de cristalizare este calculat pe baza cāntaririi materialului la finalul primului program pierderea contactului datorita umiditatii se deduce din pierderea totala a contactului (la temperatura maxima).

Se īncalzeste īn prealabil analizatorul de umiditate pentru cāteva minute la temperatura maxima pe care o poate atinge aparatul īnainte de primul test al zilei.

Se repeta aceasta operatiune dupa orice īntrerupere legata de folosirea analizatorului de umiditate.

Portiunea de testare a unei probe trebuie sa aiba īntre 5 si 10 grame si trebuie īmprastiata īntr-un strat fin pe īntreaga suprafata a cupei.

Fiecare ciclu (de umiditate si de apa de cristalizare) trebuie sa dureze suficient, pentru ca sa obtina o pierdere constanta sau maxima.

Aceasta perioada de timp poate varia, īn functie de tipul de analizator de umiditate, iar īn particular, īn functie de temperatura maxima atinsa de platoul care poarta proba atunci cānd se determina apa de cristalizare.

Īnregistrati pierderile īn greutate la intervale de cāte 5 minute.

Nu īncepeti o noua masuratoare daca temperatura din analizatorul de umiditate nu a coborāt sub 50⁰ C. Daca totusi o faceti, acest lucru va afecta acuratetea rezultatului.

8.4. Procedura

Divizia Gips LAFARGE recomanda folosirea desicatorului cu halogen tipul Mettler HR73 si imprimanta (sau modelele de dupa acesta, HR83.). Folosirea acestui aparat este descrisa īn A5-0052-LG.

Continutul de umiditate va fi determinat la temperatura de 50⁰ C (122⁰ F).

Apa de cristalizare va fi determinata la o temperatura de 200⁰ C (392⁰ F).

Comentariu important:

Transformarea gipsului sau a hemihidratilor īn anhidrida III este foarte greu de obtinut, mai ales la temperatura maxima atinsa de majoritatea analizatoarelor de umiditate (~ 200⁰ C) (~ 392⁰ F).

Cu acest tip de echipament transformarea nu va fi completa iar evaluarea continutului combinat de umiditate din gips si din hemihidrati va fi obtinuta īn lipsa (% 0,3 % īn valoarea absoluta cu aparatul Mettler HR73) care corespunde, la sulfatul de calciu care nu contine argile, cu diferenta gasita īntre pierderea de contact, prin folosirea analizatorului de umiditate si cea care a fost gasita prin folosirea cuptorului cu mufla / cu retorta la o temperatura de 350⁰ C (662⁰ F).

Īn ce priveste hemihidratul, nu uitati ca procesarea la o temperatura de 50⁰ C (122⁰ F) nu permite sa fie eliminata īntreaga umiditate remanenta, de aceea continutul combinat de umiditate obtinut cu analizatorul de umiditate va fi partial obtinut prin sub-evaluarea lui (īn lipsa temperaturii īnalte pentru īncalzire), īn timp ce pe de alta parte, acesta va fi supra-evaluat (prin continutul de umiditate la o temperatura scazuta), iar cele doua erori se compenseaza partial una de cealalta.

Īn final, valoarea continutului combinat de umiditate din hemi-hidrati, masurata cu analizatorul de umiditate la o temperatura cuprinsa īntre 50⁰ C (122⁰ F) si 200⁰ C (3920 F) va fi usor mai crescuta comparativ cu continutul combinat de umiditate actuala (cāteva 1/10 mii corespund cu o supraevaluare a puritatii hemihidratului cu cāteva procente).

Ţineti cont de faptul ca diferenta de 1/10 mii dintr-un procent % la evaluarea continutului combinat de umiditate, corespunde cu o crestere sau cu o reducere a puritatii hemihidratului cu 1,6 %.

A N E X A

Masurarea umiditatii la produsele pulverizate