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Forni per Incenerimento

La gamma di forni per incenerimento di Carbolite Gero copre una delle applicazioni più comuni per i forni a camera da laboratorio, ovvero quella di incenerire i campioni combustibili per analizzare i residui di cenere che ne derivano. Poiché non esiste un'unica soluzione per tutte le esigenze, sono disponibili diversi forni personalizzati per le applicazioni di ashing e burn-off.

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Introduzione all'incenerimento

L'incenerimento è il processo di rimozione di tutto il materiale organico da un campione mediante riscaldamento in aria. L'obiettivo del processo può essere quello di accertare la massa proporzionale del materiale residuo (ceneri), oppure può essere una fase intermedia nella preparazione del campione per altri scopi, come la caratterizzazione dei componenti inorganici mediante XRF (fluorescenza a raggi X), spettroscopia di massa o per altri test come la fusibilità delle ceneri.

Il processo di incenerimento

I campioni preparati vengono riscaldati in aria fino a quando reagiscono con l'ossigeno presente e si bruciano. I composti organici presenti nel campione vengono successivamente ossidati e le ceneri residue comprendono i composti inorganici non combustibili.

Alcuni test sono definiti da norme internazionali come ISO, EN, ASTM ecc. a cui devono essere conformi sia il processo che l'attrezzatura utilizzata. Esistono anche processi con obiettivi specifici, come il Loss on Ignition (LOI), che richiede la pesatura dei campioni prima e dopo l'incenerimento per determinare la riduzione della massa causata dal riscaldamento. È anche possibile pesare continuamente i campioni durante il processo di riscaldamento per registrare la velocità di riduzione della massa del campione e determinare la combustione completa, utilizzando un forno con una bilancia integrale.

Un forno di incenerimento specializzato è l'apparecchiatura più appropriata per eseguire questo processo. Carbolite Gero produce una gamma di forni per l'incenerimento di uso generale e di forni progettati per soddisfare gli standard specifici di analisi del carbone e del coke.

Video: Sicurezza del processo di incenerimento: l'importanza di scegliere il forno corretto


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Video: Sicurezza del processo di incenerimento: l'importanza di scegliere il forno corretto

Forni per Incenerimento

In genere, un forno di incenerimento è progettato per promuovere un elevato livello di flusso d'aria attraverso la camera per favorire la combustione dei campioni e rimuovere il fumo creato durante la lavorazione.

L'aria viene guidata attraverso il gruppo di isolamento del forno per garantire che sia preriscaldata prima di entrare nella camera; ciò riduce il rischio di abbassare inavvertitamente la temperatura durante la lavorazione. L'aumento del flusso d'aria serve anche a trasportare eventuali fumi e sostanze volatili dalla camera all'esterno dello scarico.

Un postcombustore o un ossidatore termico catalitico opzionale montato sullo scarico può ridurre ulteriormente le emissioni che fuoriescono nell'atmosfera circostante.

L'aria viene aspirata da un ingresso sul retro del forno e guidata attraverso l'isolamento, dove viene preriscaldata prima di entrare nella camera.

A causa del rischio che i fumi di scarico e i volatili emessi dai campioni possano danneggiare gli elementi riscaldanti, un forno di incenerimento è spesso dotato di piastrelle di protezione in carburo di silicio (SiC) che si trovano all'interno della camera del forno e forniscono una barriera tra i campioni e gli elementi riscaldanti.

Nei modelli più piccoli, gli elementi riscaldanti sono avvolti all'esterno di una muffola in ceramica, nella quale vengono inseriti i campioni. La muffola contiene i fumi e i volatili prodotti dal processo, proteggendo al contempo gli elementi riscaldanti dalla contaminazione.

Per i test o i processi in cui la polvere di allumina/silice potrebbe contaminare i risultati o reagire con il campione producendo vapori corrosivi, può essere necessaria una camera in quarzo fuso per proteggere sia il forno che il processo.

Video: Ossidatore termico catalitico (convertitore catalitico) che riduce la quantità di fumi in uscita dal forno.


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Video: Ossidatore termico catalitico (convertitore catalitico) che riduce la quantità di fumi in uscita dal forno.

Industrie che utilizzano processi di incenerimento

Sia l'industria alimentare che quella farmaceutica inceneriscono i campioni dei loro prodotti nel controllo qualità per determinare la quantità di sostanze inorganiche e indigeribili in essi contenute. Se necessario, i campioni possono essere sminuzzati o macinati per aumentarne la superficie e consentirne la miscelazione con altri composti prima del riscaldamento.

Poiché la composizione dei prodotti può variare a causa della loro origine naturale, l'industria petrolchimica incenerisce spesso campioni di idrocarburi per determinare le quantità di metalli e altre sostanze chimiche inorganiche presenti. Si tratta di un aspetto importante, poiché alcuni metalli e minerali possono danneggiare le apparecchiature di raffinazione o i processi successivi.

Industrie che utilizzano processi di incenerimento

Esempio di incenerimento

L'esempio seguente mostra la variazione del peso del campione e della temperatura della camera in un forno di incenerimento dotato di postcombustione.

  1. Il campione freddo viene posto in una camera calda e si incendia.
  2. L'autoaccensione del campione provoca l'aumento della temperatura.
  3. La variazione di peso avviene rapidamente quando il campione brucia.
Esempio di incenerimento

Vista dell'interno di un forno di incenerimento

Sezione trasversale del forno di incenerimento ABF. L'aria viene aspirata da un ingresso sul retro del forno e guidata attraverso l'isolamento, dove viene preriscaldata prima di entrare nella camera. I fumi e i volatili escono nel postcombustore, dove entra altra aria per favorire la combustione. Una ventola fa sì che i fumi e l'aria fresca si mescolino nel plenum ed escano dallo scarico.

  1. Ingresso dell'aria - l'aria viene preriscaldata prima di entrare nella camera
  2. Ingresso dell'aria nel postcombustore per garantire una combustione completa
  3. Ingresso aria nel plenum per raffreddare i gas prima che entrino nella ventola di estrazione
  4. Camino
  5. Camera del forno
  6. Postcombustore
  7. Ventola di estrazione
  8. Cestino perforato a due livelli contenente i campioni
Vista dell'interno di un forno di incenerimento

Esempi applicativi

I campioni che vengono inceneriti nei forni includono alimenti, terra, contenitori di plastica, gomma, mangimi/cereali, lana e fibre naturali, carta, farina, prodotti farmaceutici, oli vegetali, vernici, poliestere e fibra di vetro, gelatina, fanghi di depurazione, legno e ceramiche per la cottura di prova, terreno per determinare il contenuto di minerali o PVC plastificato per il contenuto di carbonato di calcio.

Altri processi che utilizzano un forno di incenerimento:

  • Determinazione delle ceneri solfatate
  • Combustione di coke e zolfo nei catalizzatori esausti 
  • Misura della perdita all'accensione 
  • Combustione dei residui di cloruro di mercurio 
  • Determinazione del contenuto riempitivo nella carta 
  • Rimozione di fuliggine da campioni di grasso di silice fumé 
  • Pulizia delle torce ICP
  • Analisi dei solidi sospesi volatili nell'effluente 
  • Determinazione delle ceneri nei campioni di carbone 
  • Bruciatura della resina dei campioni di prova CFC

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Forni per Incenerimento - FAQ

Cos'è un forno di incenerimento?

I forni di incenerimento sono forni a camera progettati per permettere la combustione di materiali a una temperatura strettamente controllata. L'aria viene aspirata nella camera dall'alto camino ed è forzata a passare tra gli strati isolanti in modo che sia preriscaldata prima di entrare nella camera. Questo assicura che i campioni vicini all'ingresso dell'aria non siano raffreddati dal flusso d'aria. I sottoprodotti che potrebbero attaccare gli elementi vengono così espulsi dal forno di incenerimento.

Quali applicazioni richiede un forno di incenerimento?

I forni per l'incenerimento sono frequentemente utilizzati nei test di alimenti, plastiche e materiali idrocarburici come il carbone. I test di incenerimento possono essere definiti all'interno di metodi di prova standard, esempi tipici dei quali sono ISO 1171:2010 e ASTM D3174-12.

Qual è la differenza tra un forno a camera standard da laboratorio e un forno ad incenerimento?

La differenza tra un forno a camera da laboratorio standard e un forno inceneritore è principalmente la fornitura di aria preriscaldata per promuovere la combustione. I forni di incenerimento sono appositamente progettati per avere un flusso d'aria maggiore per facilitare la combustione e il successivo incenerimento dei materiali.