Characterizing Components of Cements Using Morphologi G3-ID

Každý rok se vyrobí přibližně tři miliardy tun cementu. Tento obrovský objem představuje 10 % celosvětové produkce CO2 a 10-15 % celosvětové spotřeby energie v průmyslu.

Poptávka po cementu roste s rostoucím růstem rozvojových zemí, což vede ke zvýšené produkci CO2 a spotřebě energie. To vyvolává obavy o sociální odpovědnost vůči životnímu prostředí a neodmyslitelné náklady.

Přibližně 50 % emisí CO2 způsobených výrobou cementu je způsobeno kalcinací vápence. Slinek vzniklý kalcinací vápence se mísí se sádrou na výrobu portlandského cementu, který je důležitou složkou většiny betonů a cementů dostupných na trhu.

Portlandský cement však nebyl vždy klíčovou složkou cementu. Římané používali ke stavbě svých staveb pozolánovo-vápenaté cementy, z nichž většina stojí i po 2000 letech.

Panteon v italském Římě je příkladem stavby postavené z pozolánovo-vápenatého cementu. S pozolanovými cementy se při prvním lití lépe pracuje, protože pomalu tuhnou, nicméně tyto cementy časem nabývají pevnosti a jsou mnohem pevnější než portlandské cementy.

Pozolanové materiály, jako je sopečný popel a popílek, se stále častěji používají při průmyslové výrobě cementu jako náhrada za portlandský cement. Tím se nejen snižují náklady a emise CO2, ale také se zvyšuje životnost, jak prokázal Pantheon.

Zlepšení porozumění cementu na úrovni částic by mohlo pomoci zvýšit přínosy a v konečném důsledku snížit náklady.

Tvar a velikost různých složek v cementové směsi lze individuálně charakterizovat pomocí morfologicky zaměřené Ramanovy analýzy pomocí přístroje Morphologi G3- ID. Výsledky Ramanovy analýzy mohou pomoci řešit výrobní problémy, získat lepší přehled o vývoji výrobku nebo porovnávat výrobky a šarže.

Metodika

K testování pomocí přístroje Morphologi G3-ID bylo vybráno pět různých vzorků cementu od dvou různých společností.

K dispergaci cementu lze použít odpařovací metodu, která zahrnuje suspendování malého alikvotu cementu v rozpouštědle a použití ultrazvuku k dispergaci. Před analýzou se alikvotní část suspenze rozetře a nechá zaschnout na mikroskopickém sklíčku. Obrázek 1 ukazuje příklad snímku této disperze.

Obrázek 1. Obrázek disperze cementu se zvětšením 50x.

Morfologicky zaměřená Ramanova analýza zahrnuje nejprve provedení morfologické analýzy obrazu vzorku a poté se ze snímků částic získají informace týkající se tvaru a velikosti. Údaje o poloze získané z tohoto zkoumání se použijí k automatickému návratu k cílovým částicím, z nichž je třeba získat Ramanova spektra.

Spektra z čistých složek se získávají za účelem vytvoření referenční knihovny. Získaná spektra částic se vyhodnotí oproti referenčním spektrům a následně se provede korelační výpočet. Nízké korelační skóre znamená žádnou shodu, zatímco vysoké korelační skóre určuje dobrou shodu mezi spektrem částic a referenčním spektrem.

Tímto způsobem se výsledky Ramanovy spektroskopie použijí ke klasifikaci částic jako samostatných složek.

Závěr

K provedení morfologické analýzy byl použit objektiv 50x. Snímky dotýkajících se částic byly z analýzy vyloučeny pomocí tvarového filtru po analýze.

V této studii bylo pro chemickou analýzu zaměřeno přibližně 1000 až 2000 částic o velikosti větší než 3 µm, přičemž doba akvizice na jednu částici byla 30 sekund.

Tyto informace byly získány, přezkoumány a upraveny z materiálů poskytnutých společností Malvern Panalytical.

Další informace o tomto zdroji naleznete na stránkách společnosti Malvern Panalytical.

Citace

.