19.05.2026 by Aileen Sammler
Inzicht in cementgrondstoffen: STA-FT-IR Analyse voor een beter inzicht in thermische processen
Verder dan pieken en curven: Inzichten in toepassingen door NETZSCH en Bruker
De maandelijkse blogreeks met Bruker Optics - Deel 5: STA-FTIR-analyse van cementgrondstoffen - Thermische effecten en gasevolutie koppelen
Bij de productie van cement is er sprake van een complexe opeenvolging van fysische en chemische transformaties die plaatsvinden tijdens het verhitten en uiteindelijk bepalend zijn voor de klinkervorming en de materiaalprestaties. Om deze processen volledig te begrijpen, is het niet voldoende om alleen het massaverlies of de thermische effecten te volgen. Wat nodig is, is een methode die thermisch gedrag direct koppelt aan gasevolutie.
In dit vijfde artikel van onze NETZSCH-Bruker blogreeks onderzoeken we hoe STA-FT-IR koppeling precies dit niveau van inzicht verschaft voor anorganische materialen, aan de hand van het voorbeeld van cementgrondstoffen.
STA-FT-IR: Thermische effecten en gasevolutie koppelen
Thermische analyse van cementgrondstoffen omvat meestal meerdere overlappende processen, waaronder uitdroging, ontleding en FaseovergangenDe term faseovergang (of faseverandering) wordt meestal gebruikt om overgangen tussen de vaste, vloeibare en gasvormige toestand te beschrijven.faseovergangen.
Met behulp van simultane thermische analyse (STA) worden massaveranderingen (TGA) en warmtestroom (DSC) in één enkele meting geregistreerd. In combinatie met FT-IR gasanalyse kunnen deze thermische gebeurtenissen direct worden gecorreleerd met de samenstelling van de gassen die vrijkomen tijdens verhitting.
Een belangrijk voordeel van de NETZSCH STA Jupiter® gekoppeld aan Bruker ALPHA II FT-IR via het PERSEUS® concept is de directe integratie van de spectrometer in de oven. Dit resulteert in:
- azeer kort, verwarmd gastraject
- minimaal dood volume
- uitstekende synchronisatie tussen thermische en spectroscopische signalen
Deze opstelling is vooral gunstig voor het analyseren van complexe anorganische systemen zoals cementgrondstoffen.
Typische thermische processen in cementgrondstoffen
STA-FT-IR analyse onthult een opeenvolging van karakteristieke processen over een breed temperatuurbereik tot ongeveer 1450°C.
De belangrijkste stappen zijn:
- 100-200°C: Loslaten van fysisch gebonden water en dehydratatie van calciumsulfaatfasen
- 400-600°C: Dehydroxylering van calciumhydroxide
- Ca. 575°C: a à b fasetransformatie van kwarts (SiO₂)
- 700-850°C: Decarbonering van calciumcarbonaat met het vrijkomen van CO₂
- >1200°C: Vorming van silicaatfasen en begin van reacties bij hoge temperatuur
- >1250°C: Decompositie van sulfaten met vrijkomen van SO₂ en begin van smeltprocessen
Deze processen zijn typisch voor cement- en klinkergebonden systemen en bepalen het gedrag van het materiaal tijdens de productie.
Directe identificatie van de geëvolueerde gassen
De echte kracht van STA-FT-IR ligt in de directe correlatie tussen massaverlies en gasevolutie.
In onze laatste studie hebben we de volgende gassen duidelijk geïdentificeerd en toegewezen aan specifieke reactiestappen:
- H₂O → vrijkomend bij dehydratatie en dehydroxylatie
- CO₂ → vrijgekomen bij carbonaatontleding
- SO₂ → vrijkomen bij sulfaatontleding
Door thermische signalen te combineren met FT-IR-gegevens wordt het mogelijk om ondubbelzinnig individuele reactiestappen toe te wijzen, zelfs in complexe en overlappende processen.
Waarom dit van belang is voor cement en anorganische materialen
Cementgrondstoffen zijn meercomponentensystemen met onderling afhankelijke reacties. Zonder gasanalyse kan de interpretatie van overlappende thermische effecten dubbelzinnig zijn.
STA-FT-IR lost deze uitdaging op door
- duidelijke identificatie van reactiemechanismen
- directe correlatie van thermische effecten en gasafgifte
- betrouwbare interpretatie van complexe transformatieprocessen
Dit maakt de methode een krachtig hulpmiddel voor:
- het optimaliseren van de grondstofsamenstelling
- het verbeteren van processen voor klinkervorming
- ondersteuning van procesontwikkeling en kwaliteitscontrole
Een krachtig hulpmiddel voor anorganische materiaalanalyse
Door het combineren van TGA, DSCen FT-IRSTA-FT-IR maakt uitgebreid begrip mogelijk van thermische processen in anorganische materialen.
De mogelijkheid om gelijktijdig massaveranderingen, thermische effecten en gassamenstelling te volgen, vermindert de dubbelzinnigheid aanzienlijk en geeft een veel duidelijker beeld van het materiaalgedrag tijdens verhitting.
lees de volledige toepassingsnotitie
Meer leren
Dit artikel is deel vijf van onze blogserie die de voordelen belicht van het combineren van thermische analyse met spectroscopische technieken in samenwerking met Bruker.
Blijf op de hoogte! Ons volgende artikel zal meer inzicht geven in de geavanceerde karakterisering van farmaceutische materialen met behulp van de nieuwe STA 319 Jupiter®!
Heb je eerdere blogartikelen uit deze serie gemist? Kijk hier:
Word een expert met onze gratis cursussen
Alle NETZSCH E-Learning Basiscursussen zijn gratis! De inhoud is gemaakt door onze experts op het gebied van laboratoriummethoden, die hun persoonlijke ervaringen met jou delen. Profiteer van flexibel online leren, volledig aangepast aan jouw trainingsbehoeften!