Prove termofisiche su Materie Prime

dsc - 1Le proprietà termofisiche delle materie prime impiegate nella produzione del vetro sono di importanza cruciale nel determinare le dinamiche e cinetiche del processo di fusione della miscela vetrificabile.

Le curve termo-gravimetriche, le temperature di trasformazione, il calore latente di reazione, il calore specifico determinabili tramite prove LOI, TGA, DTA e DSC costituiscono informazioni preziose per la valutazione preliminare del possibile comportamento della miscela dopo l’immissione nel forno e permettono di effettuare scelte consapevoli di approvvigionamento in relazione alle specificità del proprio sistema produttivo.

 


Lo scopo dell’analisi è di determinare le temperature caratteristiche a cui le materie prime subiscono trasformazioni fisiche che comportano variazioni di peso, come disidratazioni, decarbonatazioni, ossidazioni, ecc. In particolare, per mezzo di un’apposita termobilancia viene misurata la variazione del peso dei campioni in funzione della temperatura linearmente crescente (es. 5°C/min).


Questa tipologia di analisi permette di determinare le temperature a cui avvengono trasformazioni chimiche, fisiche o strutturali, quali calcinazioni, cristallizzazioni o disidratazioni. Il metodo confronta il comportamento in fase di riscaldamento di una certa quantità di campione con quello di un materiale di riferimento, permettendo così di individuare le temperature a cui cominciano trasformazioni di fase, oppure a cui hanno luogo reazioni chimiche.

Quando la dolomite (carbonato misto di calcio e magnesio) subisce reazioni di calcinazione, la CO2 sviluppata può rimanere intrappolata all’interno dei grani di materiale, causando un progressivo incremento della pressione interna che può portare alla “esplosione” (o, più tecnicamente, alla “decrepitazione”) dei granuli, con conseguente proiezione di particelle fini. Tale effetto di frammentazione nei forni da vetro può comportare un severo aggravamento delle problematiche di batch carryover, con rischio di danneggiamento dei torrini e della parte alta delle camere e degli impilaggi del rigeneratore. Il test di decrepitazione permette di determinare la tendenza di un certo lotto di dolomite a dare origine a fenomeni di decrepitazione, che è generalmente funzione della cava di provenienza e, più nel dettaglio, della granulometria del materiale, della taglia media dei cristalliti presenti in seno ai granuli, del tenore di Ca e Mg, ecc.

Le misure di calore specifico permettono di determinare l’energia termica necessaria a far aumentare di 1°C la temperatura di un’unità di massa di un dato campione. Inoltre, permettono di ottenere anche una stima dell’entropia configurazionale del sistema, fornendo pertanto elementi utili per la migliore comprensione del comportamento della viscosità del materiale.

Le misure di Calorimetria Differenziale si basano sul confronto del comportamento termico di un dato campione rispetto ad un materiale standard di riferimento. In particolare, le temperature caratteristiche per cui nel campione avvengono trasformazioni di tipo fisico, chimico o mineralogico, vengono identificate in virtù delle differenze negli scambi di calore del campione e del reference con il forno di misura, e dalla quantificazione dei picchi esotermici o endotermici è possibile anche misurare le energie di reazione associate a tali trasformazioni.


[/fusion_toggle]

2018-10-20T10:41:49+00:00