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Patrocinado por Malvern PanalyticalOct 27 2016
Cada año se producen aproximadamente tres mil millones de toneladas de cemento. Este enorme volumen representa el 10% de la producción mundial de CO2 y entre el 10 y el 15% del consumo mundial de energía en la industria.
La demanda de cemento aumenta con el creciente crecimiento de las naciones en desarrollo, lo que se traduce en una mayor producción de CO2 y consumo de energía. Esto crea problemas de responsabilidad social medioambiental y un coste inherente.
Aproximadamente el 50% de las emisiones de CO2 causadas por la producción de cemento se debe a la calcinación de la piedra caliza. El clinker producido a partir de la calcinación de la piedra caliza se mezcla con el yeso para producir el cemento Portland, que es un ingrediente importante en la mayoría de los hormigones y cementos disponibles en el mercado.
Sin embargo, el cemento Portland no ha sido siempre un ingrediente clave del cemento. Los romanos utilizaron cementos de puzolana-cal para construir sus estructuras, la mayoría de las cuales siguen en pie después de 2000 años.
El Panteón de Roma, Italia, es un ejemplo de estructura construida con cemento de puzolana-cal. Los cementos puzolánicos son más fáciles de trabajar cuando se vierten por primera vez, ya que tardan en fraguar; sin embargo, estos cementos desarrollan su resistencia con el tiempo y son mucho más fuertes que los cementos Portland.
Los materiales puzolánicos, como las cenizas volcánicas y las cenizas volantes, se utilizan cada vez más en la producción industrial de cemento en sustitución del cemento Portland. Esto no sólo reduce el coste y las emisiones de CO2, sino que también aumenta la longevidad, como ha demostrado el Panteón.
Una mejor comprensión del cemento a nivel de partículas podría ayudar a aumentar los beneficios y, en última instancia, a reducir los costes.
La forma y el tamaño de los diferentes componentes de una mezcla de cemento pueden caracterizarse individualmente mediante el análisis Raman dirigido morfológicamente utilizando el Morphologi G3- ID. Los resultados del análisis Raman pueden ayudar a resolver problemas de producción, obtener una mejor visión del desarrollo del producto o comparar productos y lotes.
Metodología
Se seleccionaron cinco muestras de cemento diferentes de dos empresas distintas para ser analizadas utilizando el Morphologi G3-ID.
Para dispersar el cemento se puede utilizar un método evaporativo que consiste en suspender una pequeña alícuota de cemento en un disolvente y emplear ultrasonidos para la dispersión. Antes del análisis, se extiende una alícuota de la suspensión y se deja secar en un portaobjetos. La figura 1 muestra una imagen de ejemplo de esta dispersión.
Figura 1. Imagen con 50 aumentos de una dispersión de cemento.
Un análisis Raman morfológicamente dirigido implica llevar a cabo primero un análisis de imagen morfológica en la muestra y, a continuación, se adquiere información relacionada con la forma y el tamaño a partir de las imágenes de las partículas. Los datos posicionales obtenidos de esta investigación se emplean para volver automáticamente a las partículas objetivo de las que hay que obtener espectros Raman.
Los espectros de componentes puros se adquieren para crear una biblioteca de referencia. Los espectros de partículas obtenidos, se evalúan frente a los espectros de referencia y posteriormente se realiza un cálculo de correlación. Una puntuación de correlación baja indica que no hay coincidencia, mientras que una puntuación de correlación alta especifica una buena coincidencia entre la partícula y el espectro de referencia.
De este modo, los resultados de la espectroscopia Raman se utilizan para clasificar las partículas como componentes separados.
Conclusión
Se utilizó un objetivo de 50x para realizar el análisis morfológico. Las imágenes de las partículas que se tocaban se excluyeron del análisis utilizando un filtro de forma posterior al análisis.
En este estudio, se seleccionaron unas 1000 a 2000 partículas que medían más de 3 µm para el análisis químico, utilizando un tiempo de adquisición de 30 segundos por partícula.
Esta información se ha obtenido, revisado y adaptado a partir de los materiales proporcionados por Malvern Panalytical.
Para más información sobre esta fuente, visite Malvern Panalytical.
Citaciones
