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Thermogravimetrische Analyse für Asche-, flüchtige Bestandteile und Glühverlust

Feuerwerksverbrennung

Materialien reagieren unterschiedlich auf Hitze – einige Komponenten verbrennen, andere verdampfen und wieder andere bleiben als Rückstand. Um dieses Verhalten zu verstehen, verlassen sich Industrien auf die Thermogravimetrische Analyse (TGA), um drei Schlüsselparameter zu messen: Aschegehalt, flüchtiger Gehalt und Glühverlust (LOI). Diese Tests bilden die Grundlage der näherungsweisen Analyse, einem branchenüblichen Ansatz zur Materialcharakterisierung in der produzierenden Industrie, im Energiesektor und im Umweltbereich.

  • Aschegehalt: Misst den anorganischen Rückstand (Mineralien, Salze), der nach vollständiger Verbrennung zurückbleibt. Hohe Aschegehalte können auf Verunreinigungen oder Füllstoffe hinweisen, was sich auf die Kraftstoffeffizienz und die Produktreinheit auswirkt. 
  • Flüchtiger Inhalt: Quantifiziert den Anteil des Materials, der sich unter Sauerstoffausschluss beim Erhitzen verflüchtigt. Er spiegelt die leicht brennbaren Bestandteile wider und beeinflusst das Zünd- und Flammenverhalten. 
  • GlühverlustErfasst den gesamten Gewichtsverlust bei Hochtemperaturerhitzung an Luft, einschließlich Feuchtigkeit, organische Stoffe und CO₂ aus der Mineralzersetzung. Es ist ein breiter Indikator für organische Substanz und wird häufig in der Boden-, Zement- und Mineralanalyse verwendet.

Warum Aschegehalt testen?

ein Haufen Asche

Die Ascheprüfung beinhaltet die kontrollierte Verbrennung einer Probe, bis nur noch anorganischer Rückstand übrig ist. Durch die Messung dieser Masse können Labore die mineralische und anorganische Beladung eines Materials bestimmen.

  • Produktreinheit: Erkennt Verunreinigungen oder Manipulationen in Lebensmitteln und Arzneimitteln, indem der Mineralstoffgehalt anhand strenger behördlicher Vorgaben überprüft wird. 
  • MaterialzusammensetzungBestätigt die Konzentrationen von Füllstoffen, Glasfasern und Verstärkungsmitteln in Kunststoffen und Papierprodukten. 
  • Energie- und KraftstoffeffizienzEin hoher Aschegehalt verringert den Nettokalorienwert von Brennstoffen und führt zu Schlackenbildung und Belagbildung in industriellen Kesseln. 
  • Umwelt- & AbfallanalyseInformiert über die Entsorgung oder Wiederverwendung von Abfallmaterialien, wie Klärschlamm oder Kohleverbrennungsrückständen (CCRs).

Warum auf den flüchtigen Inhalt testen?

brennendes Holzscheit, Rauch aus der Verbrennung

Flüchtige Bestandteile werden durch Erhitzen einer Probe in einer streng inerten (sauerstofffreien) Atmosphäre bestimmt. Dabei werden durch Pyrolyse Gase wie Kohlenwasserstoffe und Teere freigesetzt. Der daraus resultierende Gewichtsverlust stellt den flüchtigen Anteil des Materials dar.

  • Verbrennungs- & Entzündungsprofil: Der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen bestimmt, wie schnell sich ein Brennstoff entzündet und wie lang seine Flamme ist. Dies ist entscheidend für die Einstufung der Kohlearten – von Anthrazit (geringer Gehalt an flüchtigen Bestandteilen) bis hin zu Braunkohle (hoher Gehalt an flüchtigen Bestandteilen). 
  • Sicherheit & Stabilität: Materialien mit hoher Flüchtigkeit neigen während Lagerung und Transport zu Selbstentzündung. Tests ermöglichen die Implementierung angemessener Sicherheitsprotokolle und Temperaturüberwachung. 
  • Industrielle ProzesssteuerungFlüchtige Bestandteile sind eine primäre Kennzahl für Vergasungs- und Koksprozesse, die sicherstellt, dass die Einsatzstoffe die spezifischen Anforderungen des Reaktors oder Ofens erfüllen. 
  • Abschluss der ProximatenanalyseDurch die Kombination von Daten über flüchtige Bestandteile mit Ergebnissen für Feuchtigkeit und Asche können Labore den Festkohlenstoff berechnen – den festen brennbaren Rückstand, der nach dem Ausdampfen der flüchtigen Bestandteile zurückbleibt.

Warum auf Glühverlust (LOI) testen?

Umwelt

LOI-Tests messen die Gesamtmasse, die beim Erhitzen einer Probe in einer oxidativen Atmosphäre (Luft) verloren geht. Je nach Material reichen die Heizprotokolle von 550 °C (für anorganische Stoffe in Böden) bis 1000 °C (für Mineralcarbonate). Dieser Gewichtsverlust umfasst typischerweise Feuchtigkeit, Strukturwasser, organischen Gehalt und die Freisetzung von Kohlendioxid.

  • Schnelle organische BewertungBietet ein schnelles, aggregiertes Maß für organische Stoffe, das für groß angelegte Bodenuntersuchungen, Sedimentanalysen und Umweltcharakterisierungen unerlässlich ist. 
  • Zement- und Kalkprozesssteuerung: Der Glühverlust (LOI) ist eine wichtige Kenngröße zur Überwachung des Kalzinierungsprozesses. Er zeigt das Vorhandensein von unreagierten Karbonaten und Feuchtigkeit an und leitet somit direkt die Ofeneffizienz und den Energieverbrauch an. 
  • Umwelt- und Flugaschenüberwachung: LOI hilft bei der Beurteilung der Bodengesundheit und der Qualität von Verbrennungsprodukten. In der Bauindustrie ist ein niedriger LOI-Wert von Flugasche eine zwingende Voraussetzung für ihre Verwendung als Betonzusatzmittel. 
  • Qualitätskontrolle im großen Maßstab: Obwohl die LOI-Analyse traditionell manuell durchgeführt wird, lässt sie sich mithilfe thermogravimetrischer Analysegeräte vollständig automatisieren, um Fehler bei der Probenhandhabung zu vermeiden und eine integrierte Datenauswertung zu ermöglichen.

Asche-, flüchtige Bestandteile und LOI-Prüfgeräte

Die Asche-, Gehalt an flüchtigen Bestandteilen- und LOI-Prüfung sind die Eckpfeiler der Rohstoffanalyse. Entdecken Sie das Angebot an thermogravimetrischen Geräten von LECO – entwickelt, um zuverlässige, verwertbare Daten zu liefern, die eine intelligentere Entscheidungsfindung in Branchen weltweit unterstützen.

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