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

În toate fabricile Diviziei Gips din cadrul LAFARGE.

3. PRINCIPIUL

Se calcineaza o pulbere la o temperatura determinata si se cântareste 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 în 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 înainte de începere.

Se adauga informatii în 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, în functie de natura produselor analizate, dar în general procedura ramâne 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 în structura) si apa capilara (retinuta de puterea capilara în crapaturi), ambele eliminate între 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 atât apa interstitiala cât 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 în conditii optime si în care gipsul de baza nu contine carbonati de magneziu sau argile.

5.3.3. Descompunerea carbonatilor

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

În 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 începe 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 în containere sigilate cu marimi care sa permita minimum de aer în ele. Probele nu au nevoie de tratament prealabil (macinare etc.).

5.4.2. Pierderea contactului

Pierderea contactului în camera de aclimatizare încalzita sau în cuptorul cu mufla/ cu retorta

Probele trebuie sa fie uscate în primul rând într-o camera de aclimatizare astfel încât sa ajunga la o greutate constanta dupa care trebuie sa fie racite într-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 într-un analizator de umiditate

Din moment ce analizatorul de umiditate permite determinarea atât a continutului de umiditate cât si a continutului apei de cristalizare, proba nu trebuie pregatita în prealabil.

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

Nota:

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

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

6.1. Echipamentul

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

Mediul înconjurator 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.

Cântar cu acuratete de pâna 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 în 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 cântareste containerul gol = m₀

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

Se pune proba în cuptor pâna la obtinerea unei greutati constante.

Se lasa sa se raceasca în desicator.

Se cântareste 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 înainte de uscare

m₂ = greutatea recipientului + cea a probei dupa uscare

m₀, m₁ si m₂ sunt exprimate în 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 pâna la 0,3 % în 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 ÎNTR-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 cântarirea în sticla borosilicica (Pyrex etc.)

Cântar cu acuratete de pâna la 0,1 miligrame

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

7.1.2. Conditiile de testare

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

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

Se usuca vasele de cântarire într-o camera de aclimatizare încalzita la o temperatura de 110⁰ C (212⁰ F) si se racesc apoi în desicator.

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

Pierderea contactului mai poate fi realizat si direct în vasul de cântarire.

7.1.3. Procedura

Se cântareste vasul = m₀

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

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

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

Se lasa sa se raceasca în desicator.

Se cântareste rapid (imediat ce vasul de cântarit, 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 înainte de calcinare

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

m₃ = greutatea vasului de cântarit, singur

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

Incertitudinea masuratorilor:

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

Comentarii:

-- Puritatea hemihidratilor, determinata dupa pierderea contactului la o temperatura cuprinsa între 50⁰ C (122⁰ F) si 350⁰ C (662⁰ F) este în 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 în analizatorul de umiditate + 0,3 % în valoare absoluta. Diferenta dintre EC₃₅₀⁰ ₍₆₆₂⁰ _F) si EC₂₀₀⁰ ₍₃₉₂⁰ _F) este explicata prin deshidratarea incompleta în analizatorul de umiditate si este exprimata în procente - 0,3 % - în 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

Cântare cu acuratete de pâna la 0,1 miligrame

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

7.2.2. Conditiile de testare

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

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

Creuzetele care contin probele ce urmeaza a fi calcinate vor fi plasate progresiv lânga centrul cuptorului, începând prin a le lasa câteva minute la intrarea în 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 îndeparteaza creuzetele dupa calcinare, atentie ca atunci când le plasati în cuptorul de uscat: raciti creuzetele partial la intrarea în 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 cântareste creuzetul = m₀

Se iau rapid exact 5 grame de proba = m₁.

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

Se lasa sa se raceasca în desicator.

Se cântareste 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 înainte de calcinare

m₂ = greutatea creuzetului + cea a probei dupa calcinare

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

Nedeterminarea masuratorilor:

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

8. PIERDEREA CONTACTULUI ÎNTR-UN ANALIZATOR DE UMIDITATE

8.1. Consideratii generale

În prezent, în cadrul Diviziei Gips LAFARGE exista mai multe tipuri de analizatoare de umiditate, care difera doar în ce priveste sensibilitatea la cântarire sau modul în care sunt încalzite (exista analizatoare încalzite 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 înregistrarea pierderii de contact la anumite intervale este si ea esentiala, pentru ca sa se determine pierderea maxima (posibilitatea de recâstigare a greutatii la finalul testului etc., chiar când se mentine caldura) si pentru ca sa se asigure un test complet.

8.3. Recomandari

8.2.1. Partea privind "greutatile"

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

"Greutatea" se va verifica cel putin o data pe luna, prin folosirea unei greutati de calibrare; principalii producatori de astfel de cântare (Mettler, Sartorius etc.) pot furniza greutatile de calibrare, care în general sunt de 50 grame. (Atentie: aceasta greutate trebuie tinuta în 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 cârpa moale înainte de folosirea ei).

8.2.2. Partea privind "încalzirea"

Toate componentele de încalzire "îmbatrânesc", 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 întâmpla mai ales la lampile cu filament de carbon, la elementele infrarosii si de asemenea la unitatile cu halogen.

Verificati temperaturile de lucru în 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) în diametrul discului de metal, care se pune direct pe dispozitivul de masurare în locul probe.

Se va acoperi acest disc cu 5 pâna la 10 grame de pulbere (hemihidrat de exemplu) înainte de începerea 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.

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

Se încalzeste în prealabil analizatorul de umiditate pentru câteva minute la temperatura maxima pe care o poate atinge aparatul înainte de primul test al zilei.

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

Portiunea de testare a unei probe trebuie sa aiba între 5 si 10 grame si trebuie împrastiata într-un strat fin pe întreaga 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, în functie de tipul de analizator de umiditate, iar în particular, în functie de temperatura maxima atinsa de platoul care poarta proba atunci când se determina apa de cristalizare.

Înregistrati pierderile în greutate la intervale de câte 5 minute.

Nu începeti o noua masuratoare daca temperatura din analizatorul de umiditate nu a coborât 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 în 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 în 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 în lipsa (% 0,3 % în valoarea absoluta cu aparatul Mettler HR73) care corespunde, la sulfatul de calciu care nu contine argile, cu diferenta gasita între 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).

În ce priveste hemihidratul, nu uitati ca procesarea la o temperatura de 50⁰ C (122⁰ F) nu permite sa fie eliminata întreaga umiditate remanenta, de aceea continutul combinat de umiditate obtinut cu analizatorul de umiditate va fi partial obtinut prin sub-evaluarea lui (în lipsa temperaturii înalte pentru încalzire), în 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.

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