-
Sponsorizzato da Malvern PanalyticalOct 27 2016
Ogni anno vengono prodotti circa tre miliardi di tonnellate di cemento. Questo enorme volume rappresenta il 10% della produzione globale di CO2 e il 10-15% del consumo globale di energia nell’industria.
La domanda di cemento sta crescendo con la crescente crescita delle nazioni in via di sviluppo, il che comporta un aumento della produzione di CO2 e del consumo di energia. Questo crea preoccupazioni di responsabilità sociale ambientale e costi intrinseci.
Circa il 50% delle emissioni di CO2 causate dalla produzione di cemento è dovuto alla calcinazione del calcare. Il clinker prodotto dalla calcinazione del calcare viene mescolato con il gesso per produrre il cemento Portland, che è un ingrediente importante nella maggior parte del calcestruzzo e del cemento disponibile sul mercato.
Tuttavia, il cemento Portland non è sempre stato un ingrediente chiave del cemento. I Romani usavano cementi Pozzolan-calce per costruire le loro strutture, la maggior parte delle quali sono ancora in piedi dopo 2000 anni.
Il Pantheon a Roma, Italia, è un esempio di una struttura costruita con cemento Pozzolan-calce. I cementi pozzolanici sono più facili da lavorare quando vengono versati per la prima volta perché sono lenti a indurirsi, tuttavia questi cementi sviluppano forza nel tempo e sono molto più forti dei cementi Portland.
I materiali pozzolanici, come la cenere vulcanica e la cenere volante, sono sempre più utilizzati nella produzione industriale di cemento come sostituti del cemento Portland. Questo non solo riduce i costi e le emissioni di CO2, ma aumenta anche la longevità come dimostrato dal Pantheon.
Una migliore comprensione del cemento a livello di particelle potrebbe aiutare ad aumentare i benefici e in ultima analisi a ridurre i costi.
La forma e la dimensione dei diversi componenti in una miscela di cemento può essere caratterizzata individualmente attraverso l’analisi Raman morfologicamente diretta utilizzando il Morphologi G3- ID. I risultati dell’analisi Raman possono aiutare a risolvere problemi di produzione, ottenere una migliore comprensione dello sviluppo del prodotto o confrontare prodotti e lotti.
Metodologia
Cinque diversi campioni di cemento di due diverse aziende sono stati selezionati per essere testati utilizzando il Morphologi G3-ID.
Per disperdere il cemento può essere utilizzato un metodo evaporativo che prevede la sospensione di una piccola aliquota di cemento in un solvente e l’utilizzo degli ultrasuoni per la dispersione. Prima dell’analisi, un’aliquota della sospensione viene stesa e lasciata asciugare su un vetrino da microscopio. La figura 1 mostra un’immagine di esempio di questa dispersione.
Figura 1. Immagine con ingrandimento 50x della dispersione di cemento.
Un’analisi Raman morfologicamente diretta comporta la conduzione di un’analisi dell’immagine morfologica sul campione prima, poi le informazioni relative alla forma e alla dimensione vengono acquisite dalle immagini delle particelle. I dati posizionali ottenuti da questa indagine vengono impiegati per ritornare automaticamente alle particelle bersaglio da cui devono essere ottenuti gli spettri Raman.
Gli spettri dei componenti puri vengono acquisiti per creare una libreria di riferimento. Gli spettri delle particelle ottenuti vengono valutati rispetto agli spettri di riferimento e successivamente viene effettuato un calcolo di correlazione. Un basso punteggio di correlazione indica nessuna corrispondenza, mentre un alto punteggio di correlazione specifica una buona corrispondenza tra la particella e lo spettro di riferimento.
In questo modo, i risultati della spettroscopia Raman sono usati per classificare le particelle come componenti separati.
Conclusione
Un obiettivo 50x è stato usato per eseguire l’analisi morfologica. Le immagini di particelle che si toccano sono state escluse dall’analisi utilizzando un filtro di forma post analisi.
In questo studio, circa 1000-2000 particelle che misurano più di 3 µm sono state destinate all’analisi chimica, utilizzando un tempo di acquisizione di 30 secondi per particella.
Questa informazione è stata ricavata, rivista e adattata da materiali forniti da Malvern Panalytical.
Per maggiori informazioni su questa fonte, visitare Malvern Panalytical.
Citazioni
