La sélection de fours d'incinération de Carbolite Gero couvre l'une des applications les plus courantes des fours à chambre de laboratoire : Le chauffage d'échantillons combustibles afin d'analyser le résidu de cendres qui en résulte. Comme il n'existe pas de solution unique pour toutes les exigences, il existe différents fours adaptés aux applications d'incinération et de combustion.
L'incinération est un processus au cours duquel la matière organique est brûlée en étant chauffée sous atmosphère d'air. L'objectif du processus peut être de déterminer la masse résiduelle de l'échantillon (cendres). Ce traitement thermique peut également être utilisé comme étape intermédiaire pour préparer l'échantillon à la détermination des composants inorganiques par XRF (analyse par fluorescence X), spectrométrie de masse ou pour d'autres tests comme la détermination du point de fusion des cendres.
Les échantillons sont chauffés sous atmosphère d'air jusqu'à ce qu'ils réagissent avec l'oxygène présent et brûlent. Les composants organiques des échantillons sont alors oxydés et les cendres restantes contiennent des substances inorganiques non combustibles.
Pour certains tests, tant le processus que l'équipement utilisé doivent être conformes aux normes internationales telles que ISO, EN, ASTM, etc. Il existe également des processus (comme LOI (perte de poids lors de la combustion)) qui exigent que l'échantillon soit pesé avant et après l'incinération afin de déterminer la perte de poids lors de l'incinération. En utilisant un four avec une balance intégrée, il est également possible de peser les échantillons en permanence pendant le processus. Cela permet de déterminer la perte de poids en fonction de la température et du temps, ainsi que le moment où la combustion est complète.
Les fours d'incinération spécialisés sont le meilleur équipement dans lequel ces processus peuvent être réalisés. Carbolite Gero produit en série des fours d'incinération d'usage général ainsi que des fours spécialement conçus pour répondre aux normes d'essai définies pour le charbon/coke.
Un four d'incinération est construit de manière à garantir un flux d'air important à travers la chambre afin d'assurer la combustion de l'échantillon.
L'air entrant est dirigé sur les éléments chauffants de manière à être préchauffé avant d'entrer dans la chambre. Cela permet d'éviter le risque d'une baisse involontaire de la température au cours du processus. Le flux d'air sert également à évacuer les fumées hors de la chambre, via la cheminée.
Une postcombustion thermique ou catalytique optionnelle est installée sur le boîtier. Celle-ci convertit les gaz polluants et toxiques incomplètement brûlés en substances moins nocives, comme le CO2, le NO2 et l'eau.
Comme la fumée produite pourrait endommager les éléments chauffants, un four d'incinération est souvent équipé de plaques de protection en carbure de silicium. Ces plaques sont placées dans la chambre du four entre l'échantillon et les éléments chauffants afin de protéger ces derniers.
Dans les petits modèles jusqu'à 7 L, les éléments chauffants sont enroulés autour d'un moufle en céramique dans lequel les échantillons sont placés. La fumée ne peut pas s'échapper du moufle, ce qui protège les éléments chauffants.
Pour les processus au cours desquels des poussières d'alumine/silice pourraient contaminer l'échantillon ou des vapeurs corrosives pourraient se dégager en cas de réaction avec l'échantillon, une chambre scellée est nécessaire afin de protéger à la fois le four et le processus.
Dans l'industrie alimentaire comme dans l'industrie pharmaceutique, les échantillons sont broyés dans le cadre du contrôle qualité afin de déterminer la quantité de substances inorganiques et non digestibles. Si nécessaire, les échantillons peuvent être broyés ou moulus afin d'augmenter leur surface ou de les mélanger à d'autres substances avant d'être chauffés.
L'industrie pétrochimique utilise des processus d'incinération pour déterminer la quantité de métaux ou d'autres substances inorganiques dans les échantillons. Ce processus est important, car la composition d'un produit peut varier en fonction de son origine naturelle et certains métaux ou minéraux peuvent nuire aux installations de raffinage ou à d'autres processus ultérieurs.
L'exemple suivant montre la modification du poids de l'échantillon et de la température de la chambre dans un four d'incinération avec postcombustion.
L'image ci-contre montre la coupe transversale d'un four d'incinération (ABF). L'air est aspiré par une entrée située à l'arrière du four et passe sur les éléments chauffants, où il est préchauffé avant d'entrer dans la chambre du four. La fumée et les autres substances volatiles incomplètement brûlées quittent la chambre du four et sont postcombustionnées avec de l'air supplémentaire. Un ventilateur veille à ce que les produits d'oxydation et l'air frais se mélangent, se refroidissant ainsi et s'échappant par la cheminée.
Les échantillons qui sont incinérés dans les fours sont : Aliments, terre et tourbe, récipients en plastique, caoutchouc, aliments pour animaux, laine, fibres naturelles, farine, produits pharmaceutiques, huiles végétales, peinture, polyester, fibres de verre, gélatine, boues d'épuration, bois, céramiques d'essai et sol pour déterminer la teneur en minéraux ou PVC pour déterminer la teneur en carbonate de calcium.
Autres processus :
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Les fours d'incinération sont des fours à chambre conçus pour permettre la combustion de matériaux à une température précisément contrôlée. L'air est aspiré dans la chambre par la haute cheminée et doit passer entre les couches isolantes, de sorte qu'il est préchauffé avant d'entrer dans la chambre. Cela permet de s'assurer que les échantillons situés à proximité de l'entrée d'air ne sont pas refroidis par le flux d'air. Les sous-produits qui pourraient attaquer les éléments sont ainsi évacués du four d'incinération.
Les fours d'incinération sont souvent utilisés pour tester les produits alimentaires, les plastiques et les matériaux hydrocarbonés comme le charbon. Les tests d'incinération peuvent être définis dans des méthodes d'essai normalisées. Les normes ISO 1171:2010 et ASTM D3174-12 en sont des exemples typiques.
La différence entre un four à chambre de laboratoire standard et un four d'incinération réside principalement dans l'apport d'air préchauffé pour favoriser la combustion. Les fours d'incinération sont spécialement conçus pour augmenter le flux d'air afin de faciliter la combustion et l'incinération ultérieure des matériaux.
