-
Sponsored by Malvern PanalyticalOct 27 2016
Évente körülbelül három milliárd tonna cementet gyártanak. Ez a hatalmas mennyiség a globális CO2-termelés 10%-át és az ipar globális energiafogyasztásának 10-15%-át teszi ki.
A fejlődő országok növekvő növekedésével együtt nő a cement iránti kereslet, ami a CO2-termelés és az energiafogyasztás növekedését eredményezi. Ez környezeti-társadalmi felelősségi aggályokat és velejáró költségeket okoz.
A cementgyártás során keletkező CO2-kibocsátás mintegy 50%-a a mészkő kalcinálásából adódik. A mészkő kalcinálásából származó klinkert gipsszel keverik össze a portlandcement előállításához, amely a piacon kapható legtöbb beton és cement fontos összetevője.
A portlandcement azonban nem mindig volt a cement kulcsfontosságú összetevője. A rómaiak pozzolán-mészcementet használtak építményeik építéséhez, amelyek többsége még 2000 év után is áll.
A római Pantheon az olaszországi Rómában példa a pozzolán-mészcementből épített építményre. A puzoláncementekkel könnyebb dolgozni, amikor először öntik őket, mivel lassan szilárdulnak meg, azonban ezek a cementek idővel szilárdságot fejlesztenek, és sokkal erősebbek, mint a portlandcementek.
A portlandcement helyettesítésére az ipari cementgyártásban egyre gyakrabban használnak olyan puzolán anyagokat, mint a vulkáni hamu és a pernye. Ez nemcsak a költségeket és a CO2-kibocsátást csökkenti, hanem növeli a hosszú élettartamot is, amint azt a Pantheon is bizonyította.
A cement jobb megértése részecske szinten segíthet az előnyök növelésében és végső soron a költségek csökkentésében.
A cementkeverék különböző összetevőinek alakja és mérete egyedileg jellemezhető morfológiailag irányított Raman elemzéssel a Morphologi G3- ID segítségével. A Raman-elemzés eredményei segíthetnek a gyártási problémák megoldásában, jobb betekintést nyerhetnek a termékfejlesztésbe, vagy összehasonlíthatják a termékeket és tételeket.
Módszertan
Két különböző cégtől származó öt különböző cementmintát választottak ki a Morphologi G3-ID segítségével történő vizsgálatra.
A cement diszpergálására párologtató módszer alkalmazható, amely során egy kis aliquot cementet szuszpendálnak oldószerbe, és ultrahangot alkalmaznak a diszpergáláshoz. Az elemzés előtt a szuszpenzió egy aliquotáját szétterítik és hagyják megszáradni egy mikroszkópos tárgylemezen. Az 1. ábra egy példaképet mutat erről a diszperzióról.
1. ábra. A cement diszperziójának 50-szeres nagyítású képe.
A morfológiailag irányított Raman-elemzés során először morfológiai képelemzést végeznek a mintán, majd a részecskék képeiből nyerik az alakra és a méretre vonatkozó információkat. Az ebből a vizsgálatból nyert pozíciós adatokat arra használják, hogy automatikusan visszatérjenek a célrészecskékhez, amelyekről Raman-spektrumokat kell felvenni.
A tiszta komponensek spektrumainak felvétele egy referencia-könyvtár létrehozásához. A kapott részecske-spektrumokat a referenciaspektrumokkal összehasonlítva értékelik, és ezt követően korrelációs számítást végeznek. Az alacsony korrelációs pontszám azt jelzi, hogy nincs egyezés, míg a magas korrelációs pontszám jó egyezést jelez a részecske és a referencia spektrum között.
A Raman-spektroszkópia eredményei ily módon a részecskék különálló komponensekként való osztályozására szolgálnak.
Következtetés
A morfológiai elemzés elvégzéséhez 50x objektívet használtunk. Az érintkező részecskék képeit egy utólagos alakszűrő segítségével kizártuk az elemzésből.
Ebben a vizsgálatban körülbelül 1000-2000, 3 µm-nél nagyobb méretű részecskét céloztunk meg kémiai elemzésre, részecskénként 30 másodperces felvételi időt használva.
Ez az információ a Malvern Panalytical által biztosított anyagokból származik, azokat átnéztük és adaptáltuk.
A forrásról további információkat a Malvern Panalytical oldalán találhat.
Hivatkozások
