Analiza elementală a Cimentului quality control of cement - from crushing/grinding to elemental analysis

Measurement of carbon and sulphur concentrations

A reliable determination of the carbon and sulphur content in cement is an essential part of the quality control process. If the sulphur content is too high, the cement could be destroyed as a result of the chemical reaction of sulphuric acid. The carbon content is usually certified as CO2 and sulphur content is given as SO3. In general, elemental analysers combust the sample and measure the released gases. Inorganic samples with a low carbon and sulphur content such as cement are usually combusted in an induction furnace at temperatures up to 2200°C. Table 1 shows typical results for CO2 and SO3 concentrations in a cement sample and also in wood and coal which are both used as fuels in many cement factories.

The results were obtained with ELTRA’s CS-i analyzer, with very low standard deviations. The system works reliably and quickly with a typical measurement time of only 60 to 120 seconds.

Analizor Carbon / Sulf Elementrac CS-i

Conținut de sulf influențează semnificativ procesul de îmbătrânire a cărămizii clinker, pentru că producția de acid (în combinație cu apa) poate duce la o degenerare a materialului. Cuptorul de inducţie de mare capacitate al analizorului de carbon şi sulf CS-i topește toate tipurile de materiale de construcţii în atmosferă de oxigen pur, la temperaturi de peste 2000° C, în timp ce până la patru celule infraroșu independente cu intervale adaptabile de măsurare determină cu exactitate conţinutul de sulf (și optional conţinutul de carbon).

Analizor Carbon / Sulf Elementrac CS-d

Combinarea eficientă a cuptorului de inducţie cu cel de rezistenţă într-un singur analizor (ELTRA Dual Furnace Technology) duce la o soluție economică pentru analiza elementală a conţinutului de carbon şi sulf în centralele electrice. În plus, pe lângă cuptorul de inducție pentru analiza elementală a materialelor de construcție, analizorul de carbon şi sulf CS-d este de asemenea dotat cu un cuptor de rezistență, care suportă temperaturi de până la 1550° C. Cuptorul de rezistență este ideal pentru analizele de materiale combustibile, precum cărbunele, cocsul sau combustibili secundari.

Analizor Carbon / Hidrogen / Sulf CHS-r / CHS-580A

Valoarea calorică efectivă a combustibililor depinde de conţinutul de carbon și, în special, de conținutul de hidrogen al acestora. Când combustibilii secundari sunt arşi, de exemplu, o cantitate semnificativă de apă este formată din conținutul de hidrogen, care trebuie apoi vaporizat cu ajutorul unui cuptor tubular rotativ. Această procedură reduce semnificativ valoarea calorică. Analiza elementală și determinarea precisă a conţinutului de carbon, hidrogen și sulf este, prin urmare, esenţială – analizorul de hidrogen, carbon şi sulf CHS-r cu cuptor de rezistenţă este analizorul ideal pentru acest tip de analiză. Pentru o capacitate mai mare de prelucrare a probelor analizorul de carbon, hidrogen şi sulf CHS-580A este disponibil cu Autoloader pentru 36 sau 130 de creuzete.

Analizor Termogravimetric TGA Thermostep

Determinarea convențională a parametrilor termogravimetrici, cum ar fi umiditatea, cenușa sau LOI (Pierdere la Aprindere), cu cuptoare cu muflă și un cântar extern este, în multe cazuri, ineficient din punct de vedere al duratei și implică costuri operaţionale ridicate în ceea ce priveşte personalul necesar. Analizorul termogravimetric TGA Thermostep este un analizor termogravimetric programabil cu cântar integrat, care determină diferiţi parametri, cum ar fi umiditatea, substanţele volatile și cenușa în combustibili sau LOI (pierderea la calcinare) în ciment la temperaturi și atmosfere definite de utilizator într-o singură analiză.

Analizor Carbon / Apă CW-800

Un alt parametru important în controlul de calitate al materialelor de construcție îl reprezintă carbonul anorganic total (TIC). Această valoare este determinată cu ajutorul analizorulului de apă şi carbon CW-800 sub atmosferă de azot la 1000° C. Analizorul elemental oferă rezultate de încredere în doar un minut.

Sample preparation and analysis

As secondary fuels are often soft and elastic materials, primary size reduction has to be effected with cutting and shearing forces such as are applied in cutting mills. Here, the same grinding procedure as for hard and brittle material has to be followed: Pre-cutting followed by sample division and fine grinding. Since the secondary fuels usually are very heterogeneous, the sampling process becomes evident for correct analytical results. RETSCH’s heavy-duty cutting mill SM 300 easily handles inhomogeneous sample materials with different breaking properties and is especially safe to operate. It is available with heavy-metal-free grinding tools for neutral-to-analysis sample preparation which makes it ideal for processing secondary fuels. With the three exchangeable cutting rotors and its high powered drive, textile and leather parts, plastic caps and ductile metal cans are cut up just as effectively as abrasive electronic scrap and non-metallic car-shredding parts. As there are limits to this cutting mechanism, i.e. steel and iron parts should be separated by a magnetic separator before the cutting process. The final fineness is mainly determined by replaceable bottom sieves with defined aperture sizes. Depending on the sample material, final particle sizes < 2 mm can be achieved. A cyclone increases the material throughput and helps to dissipate the grinding heat. For the fine grinding down to 200 μm, the Ultra-Centrifugal Mill ZM 200 from RETSCH is the ideal tool. It grinds extremely fast and thanks to the patented cassette system it is very easy to clean which allows for high sample throughput. The sample size again is determined by an exchangeable sieve. Experience shows that aperture size of 0.5 or 1 mm is fully adequate for obtaining analytical fineness. Very elastic material like rubber has to be embrittled with liquid nitrogen before pre cutting and final grinding to avoid melting of the sample.

Due to their different combustion behaviour (compared to inorganic material), secondary fuels cannot be processed in an induction furnace. The most suitable choice is a measurement with a resistance furnace at a temperature of 1,300°C. As cement factories use different types of fuels with different calorific values, it is essential to measure the carbon content as a perfect indicator for the calorific value of a material. Sulphur, on the other hand, is an important parameter for processing the combustion gas desulphurisation. Whereas coal has a rather high sulphur content of up to 5%, it is only around 0.02% for secondary fuels such as wood or biomass. With ELTRA elemental analyzers samples of greatly varying sulphur content can be examined precisely and reliably.

Secondary fuel samples