Термогравиметрический, дифференциальный сканирующий калориметр STA 409 PC/PG - Изучение физико-химических свойств ферросплавов и рассчет электродуговой печи на производство ферросилиция
Термогравиметрия (ТГ) или термогравиметрический анализ (ТГА) - один из основных методов в термическом анализе. Прибор для ТГ - термовесы построен на основе печи, в которой проба механически присоединена к аналитическим весам.
Рисунок 4. Схематическое изображение термовесов
Тремя существенными составными частями современного ТГ - прибора являются весы, печь и система управления прибором и обработки данных. На рисунке 6 приведено схематическое изображение типичных термовесов.
Чувствительные и надежные весы представляют центральную часть прибора ТГ. Для весов требуются чувствительность порядка 1 мкг и максимальная нагрузка 1 г. В большинстве случаев пробы в ТГ - экспериментах фактически весят от 10 до 30 мг. Существует несколько типов механизмов для весов, включая пружинное коромысло, консоль и торсионные весы, но предпочтительнее всех взвешивающий механизм с нулевой точкой, потому что тогда проба всегда остается в одной и той же зоне нагрева печи.
Температурный диапазон печи, используемой в термовесах, зависит главным образом от материалов, из которых печь изготовлена. Благодаря, используемому в печи керамическому огнеупору, оксиду алюминия прибор STA 409 PC (рисунок 5) способен создавать температуру до 1550 °С.
Рисунок 5. Полная установка термогравиметрического, дифференциального сканирующего калориметра STA 409 PC
Прибор объединен с персональным компьютером для управления циклами нагрева и охлаждения, а также для хранения и обработки данных. С применением программного комплекса можно рассчитывать первую производную кривой Дm от Т (ТГ), которая называется кривой производной термогравиметрии (ПТГ). Кривая ПТГ существенно помогает в интерпретации кривых ТГ за счет разрешения перекрывающихся химических реакций. Другим способом разрешения реакций и достижения термодинамического равновесия является использование изотермического нагрева или очень малой скорости нагрева. В квази-изотермической ТГ (называемой также ТГ высокого разрешения или ТГ с контролируемой скоростью) нагревание замедляется, когда начинается изменение веса. Это улучшает разрешение, но с другой стороны, требует больше времени на ТГ - цикл. Потерю времени можно частично компенсировать, устанавливая относительно высокую скорость для тех областей, где не происходит никаких изменений.
Одним из основных элементов устройства STA 409 PC является держатель пробы (рисунок 6). Например, он оказывает огромное влияние на измерения, когда окружающая атмосфера находится в химическом равновесии с пробой. Хорошо известным примером служит разложение карбоната кальция, где открытый держатель пробы позволяет текущему газу эффективно уносить образующийся СО2.
Рисунок 6. Держатель пробы
В то время как термогравиметрия позволяет измерять изменение массы пробы при нагревании или охлаждении, методы дифференциального термического анализа (ДТА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) связаны с изменением изменений энергий. Оба метода тесно связаны друг с другом, давая однотипную информацию.
С практической точки зрения разница заключается в принципах устройства и работы приборов: в ДТА измеряют разность температур между пробой и эталоном, тогда как в ДСК температуры пробы и эталона поддерживают одинаковыми и контролируют разницу в необходимой для этого мощности нагрева. Классический ДТА является наиболее старым методом термического анализа, Ле Шателье предложил его в 1887 г. Сегодня ДТА и ДСК - самые широко используемые термоаналитические методы.
Когда пробу (S) и материал эталона (R) однородно нагревают в печи, и в пробе имеет место эндотермический эффект, ее температура Тs будет отличаться от температуры эталона Тr. Разность температур Т = Тs - Тr регистрируют как функцию температуры Тr, которая практически равна температуре печи, и получают кривую ДТА. Аналогично экзотермическая реакция образует пик, но в противоположном направлении.
В отличие от режима работы в ДТА, в ДСК разность температур между пробой и эталоном поддерживают равной нулю, т. е. ?Т = Тs - Тr = 0. Это достигается с помощью независимых нагревателей, а метод называют ДСК с компенсацией мощности.
ДТА и ДСК имеют весьма широкий диапазон применений в отношении как типа материалов, так изучаемых физических и химических явлений. Например: плавление, сублимация, адсорбция, десорбция, абсорбция, магнитный переход, изменение теплоемкости, хемосорбция, разложение, окисление, восстановление, горение, реакции в твердой фазе (таблица 5) [5].
Таблица 5. Физические и химические явления, которые можно исследовать с помощью ДТА/ДСК
Наименование явлений |
Эндотерми-ческие |
Экзотери-ческие |
Не детектируются методом ТГ |
Физические явления | |||
Фазовые переходы |
X |
Х |
X |
Плавление |
X |
X | |
Сублимация |
X | ||
Адсорбция |
X | ||
Десорбция |
X | ||
Абсорбция |
X | ||
Магнитный переход |
X | ||
Изменение теплоемкости |
X | ||
Химические явления | |||
Хемосорбция |
X | ||
Разложение |
X |
Или X | |
Окисление |
Х |
Или X | |
Восстановление |
X |
Или X | |
Горение |
X | ||
Реакции в твердой фазе |
X |
Или X |
X |
Похожие статьи
-
Рассчитываем трехфазную электропечь для выплавки ферросплава, мощной которой (выделяемая в рабочем пространстве печи) равна 15 МВа = 15000 кВа. Тогда...
-
Нами исследовался ферросилиций с содержанием кремния - 44,5 %. Результаты термогравиметрического анализа ферросилиция приведены на рисунке 16....
-
В промышленности и на транспорте широкое применение получили машины и оборудование, создающие вибрацию, неблагоприятно воздействующие на человека....
-
Подвод тока в плавильное пространство электродуговой печи осуществляется тремя электродами цилиндрической формы. Материал электрода должен обладать...
-
Предварительно нами выполнены физико-химические исследования свойств основных ферросплавов Аксуйского ферросплавного завода. Использовались: -...
-
Противоречивыми являются данные по магнитным свойствам ферросплавов. В литературе приводятся различные температурные точки магнитных превращений...
-
Заземляющие устройства предварительно рассчитывают. Цель расчета определить основные параметры заземляющего устройства: число, размеры и размещение...
-
По объему, качеству и сортаменту выпускаемых ферросплавов промышленность Казахстана находится на уровне технически развитых стран, но при этом отстает от...
-
Нами исследовался ферросиликомарганец с содержанием марганца - 67,8 %. Результаты термогравиметрического анализа ферросиликомарганца приведены в...
-
Кожух печи выполняется сварным или клепаным из листового железа толщиной 10-30 мм. Он должен обладать достаточной прочностью, чтобы выдержать футеровку,...
-
Для физико-химического изучения свойств ферросплавов нами были взяты ферросплавы Аксуйского завода ферросплавов следующего состава (таблица): Таблица 6....
-
1 Теплота диссоциации оксидов А) SiO2 > Si +O2; ?H = 863140 Дж (14384,2 ) , (24) Количество диссоциированного кремнезема (для упращения расчетов...
-
На рентгенограммах феррохрома четко зафиксированы структурные линии, относящиеся к образованию фазового перехода, определенного, как г-фаза и образованию...
-
Основными факторами, которые влияют на процесс термического разложения пирита являются: - температура обжига, °С (Х1); - продолжительность обжига, время,...
-
Важнейшее значение для создания оптимальных условий охраны труда имеет научная организация его - совершенствование трудовых процессов на основе новейших...
-
Обеспечение спецодеждой и предохранительными приспособлениями Использование средств индивидуальной защиты работающих во многих случаях является...
-
Производит углеродистый феррохром (ФХ800, ФХ900) - 93850 т/год, рафинированные марки феррохрома - 33900 т/год с потреблением хромистой руды Донского...
-
Ферромарганец - ферросплав, содержащий 70-85 % Mn и применяемый для раскисления и легирования стали, чугуна, сплавов, а также для обмазки сварочных...
-
Шум, даже когда он невелик, создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывает на него психологическое воздействие. Под воздействием...
-
В аналитической лаборатории кафедры МПиТСМ предусмотрена шестидневная рабочая неделя, семичасовой рабочий день. Общее руководство по охране труда...
-
К факторам, влияющим на здоровье и работоспособность человека в процессе труда, относятся: Производственный микроклимат - сочетание температуры,...
-
Расчет себестоимости Расчетная себестоимость принята 1кг ферросплава равна 15000 тг/кг Расчет затрат на проведение исследований В данном разделе...
-
Отходящие газы сталеплавильных агрегатов состоят из СО, СО2, Н2О и NS. При плохом смешении топлива с воздухом, при значительных процессах воздуха и т. п....
-
Технологический процесс выплавки феррохрома складывается из восстановления оксидов хрома и железа хромовой руды кремнием ферросиликохрома по реакциям: 2...
-
Подина основной печи ДСП-80 состоит из верхнего рабочего набивного слоя, кирпичного основания и теплоизоляционного слоя. Теплоизоляция подины включает:...
-
Результаты термического анализа феррохрома Термический анализ ферросплавов был выполнен на дифференциальном сканирующем термогравиметрическом калориметре...
-
На рисунке 14 представлена микрофотографии ферросилиция. Рисунок 14. Микрофотография ферросилиция до обжига Рисунок 15. Микрофотография ферросилиция...
-
Результаты электронномикроскопического анализа феррохрома Нами проведен электронномикроскопический анализ ферросплавов. Задачами...
-
Приход тепла Теплота окисления углерода до CO: C + ЅO2 = CO; q= 9310,18Дж?кг С. (20) Углерод коксика при окислении дает следующие количество тепла:...
-
Ферросилиций Доменный ферросилиций содержит до 14 % Si. Ферросплавная промышленность выпускает ферросилиций 3 марок: 45 %-ный (43-50 % Si), 75 %-ный...
-
Ферросплавное производство в Республики Казахстан Ферросплавное производство в республики представлено транснациональной компанией "Казхром" в составе АО...
-
В условиях обостряющейся конкурентной борьбы на внутреннем и мировом рынках ферросплавов весьма актуален рост их конкурентоспособности за счет снижения...
-
Вентиляция является наиболее эффективным средством обеспечения гигиенических качеств воздуха, благодаря перемещению загрязненного воздуха из помещения и...
-
Напряжение используемых линий элетропередач 35кВ. Типы применяемых заземлителей: вертикальный стержневой (трубообразный) зазелитель L = 3 м, d = 0,05 м,...
-
В Казахстане производство такой высоколиквидной ферросплавной продукции, как марганцевые ферросплавы, необходимые для выплавки качественных сталей, в том...
-
Среди металлов железа по своему значению занимает особое место. С развитием производства железа и его сплавов неразрывно связано развитие материальной...
-
Металлургический расчет Расчет шихты для выплавки 45 %-ного ферросилиция Расчет ведется на 100кг кварцита. Принимаем следующие распределение элементов...
-
Заработная плата руководителя составляет 17500 тг в месяц, а исполнителя - 3500 тг в месяц. Продолжительность работы - 2 месяца, количество работающих -...
-
Электричество потребляют: - термогравиметрическая установка STA 409 PC/PG за 6 опытов 10 кВт-ч; - компьютер - 15 кВт-ч; - термостат - 10 кВт-ч. - расход...
-
Причины возникновения пожара разнообразны - недостатки в строительных конструкциях, сооружениях, планировке помещений, дефекты оборудования, нарушения...
Термогравиметрический, дифференциальный сканирующий калориметр STA 409 PC/PG - Изучение физико-химических свойств ферросплавов и рассчет электродуговой печи на производство ферросилиция