DIN 54388-2016 Solid recovered fuels - Determination of the water-soluble content of chloride sodium and potassium using the liquid obtained by the press method《固体再生燃料 使用压法制得的液体测定水.pdf

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1、August 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 75.160.10!%UHd“2503765www.din.deDIN 54388Feste Sekundrbrennstoffe Bestimmung des wass

2、erlslichen Gehaltes an Chlorid, Natrium und Kalium ber die Pressflssigkeit nach der PressmethodeSolid recovered fuels Determination of the water-soluble content of chloride, sodium and potassium using the liquid obtained by the press methodCombustibles solides de rcupration Dosage de la teneur en ch

3、lorure, sodium et potassium solubles dans leau en utilisant le liquide obtenu par la mthode de pressageAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 22 SeitenDDIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)DIN 54388:2016-08 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung 4 1 A

4、nwendungsbereich . 5 2 Normative Verweisungen . 5 3 Begriffe 5 4 Symbole und Abkrzungen 6 5 Kurzbeschreibung . 7 6 Reagenzien . 7 7 Gerte . 8 8 Aufbereiten des Probenmaterials . 8 8.1 Strstoffentfernung und Reduzierung der Partikelgre 8 8.2 Bestimmung des Wassergehalts 8 8.3 Verwendung der Originals

5、ubstanz . 8 8.4 Konditionierung des Wassergehaltes zum Erhalt von Pressflssigkeit 8 9 Durchfhrung 9 10 Auswertung 13 Anhang A (informativ) Ablaufplan zur Herstellung der Pressflssigkeit . 14 Anhang B (informativ) Geometrie der Presseinrichtung . 15 Anhang C (informativ) Geometrie Presszylinder und D

6、istanzring . 19 Anhang D (informativ) Probenvolumen und Geometrie des Presswerkzeuges 20 Anhang E (informativ) Beispiel Datenblatt 21 Literaturhinweise . 22 DIN 54388:2016-08 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-05-83 AA Feste Sekundrbrennstoffe“ im DIN-Normenausschuss Materia

7、lprfung (NMP) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 54388:2016-08 4 Einleitung Das Verfahren so

8、ll die Bestimmung des wasserlslichen Gehaltes an Chlorid, Natrium und Kalium in festen abfallstmmigen Stoffen direkt ber die Pressflssigkeit nach der Pressmethode ermglichen. Die vorliegende Norm wurde ursprnglich auf der Grundlage eines Patentes 1, welches allerdings nur fr die Pressbohrmethode gil

9、t (siehe auch DIN 54385 2), sowie einer Dissertationsschrift 3 entwickelt. Die Hauptproblematik bei der thermischen Nutzung abfallstmmiger Sekundrbrennstoffe bzw. Heizwertreicher Fraktionen besteht im Chlorgehalt und den dadurch verursachten Korrosionsprozessen vor allem an den Wnden des Feuerraumes

10、 sowie der Nachbrennkammer und an den berhitzerheizflchen. Unter Bercksichtigung der vielfltigen Einflussfaktoren auf das Korrosionsrisiko eines Brennstoffes ist die gngige Praxis der singulren Angabe eines Chlorgrenzwertes als Summenparameter unzureichend. Eine differenzierte Angabe nach der Bindun

11、gsform und somit getrennte Analytik des organischen sowie des anorganisch gebundenen Chloranteils wird somit erforderlich. Es gibt derzeit unter anderem folgende Verfahren zur Quantifizierung des Gehaltes anorganischer Chlorfracht, DIN EN 15410 6 zur Bestimmung des Gehaltes an Hauptelementen im Bere

12、ich der Sekundrbrennstoffe, DIN EN 12457-4 4 fr Abflle“ zur Elution bzw. die DIN EN ISO 16995 5 fr Biogene Festbrennstoff“ zur Extraktion. Die Verfahren nach DIN 12457-4 4 und DIN EN ISO 16995 5 beruhen auf der Auslaugung der lslichen Chlorfrachtanteile mit Wasser als geeignetes Unterscheidungskrite

13、rium. Die wasserlsliche Chlorfracht entspricht demzufolge bei diesen Verfahren im weitesten Sinn der anorganischen Chlorfracht. Die Praxis zeigt, dass der monetre als auch zeitliche Aufwand fr die Anwendung der bisherigen Verfahren immens ist. Wird alternativ dazu der zu analysierende abfallstmmige

14、Stoff ausgepresst, kann die gewonnene Pressflssigkeit direkt zur Analyse verwendet werden, da davon ausgegangen wird, dass die lslichen Chlorfrachtanteile in der Pressflssigkeit homogen verteilt vorliegen. Weil bei der Pressmethode eine viel grere Laboratoriumsprobenmenge von 1 l verwendet wird, ist

15、 der Fehler der Probenahme gegenber der Extraktion und Elution (Analysenproben von 1 g bzw. 100 g) deutlich geringer. Dieses Dokument ist als Ergnzung zu den Verfahren nach DIN EN 15410 6, DIN EN 12457-4 4 bzw. DIN EN ISO 16995 5 gedacht. DIN 54388:2016-08 5 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument gilt

16、fr feste Ersatzbrennstoffe, Sekundrbrennstoffe, Biobrennstoffe, sowie Leichtverpackungen, Schredderleichtfraktionen, heizwertreiche Fraktionen, biologisch behandelte Abflle bzw. Deponate, Papier, Pappe, Kunststoffe und Textilien sowie generell fr feste Stoffe geringer Schttdichte. Voraussetzung ist,

17、 dass die Materialien verpress- bzw. verdichtbar sind. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undat

18、ierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN EN 15357, Feste Sekundrbrennstoffe Terminologie, Definitionen und Beschreibungen DIN EN 15359, Feste Sekundrbrennstoffe Spezifikationen und Klassen 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Do

19、kuments gelten die Begriffe nach DIN EN 15357 und DIN EN 15359 und die folgenden Begriffe. 3.1 wasserlslicher Gehalt an Chlorid, Natrium und Kalium Menge des Elementes, das mit Wasser unter Anwendung des in dieser Norm festgelegten Pressverfahrens extrahiert werden kann QUELLE: DIN 16995:2015-05, 3.

20、1 modifiziert, Bezug auf das in dieser nationale Norm spezifizierte Pressverfahren 3.2 Laboratoriumsprobe Laborprobe Teil der Probe, die an das Laboratorium geschickt oder von diesem erhalten wird QUELLE: DIN 15357:2011-05, 3.58 modifiziert, Anmerkungen gelscht und Synonym ergnzt 3.3 Trockenmasse Ma

21、terial nach dem Entzug des Wassers unter spezifischen Bedingungen QUELLE: DIN 15357:2011-05, 3.31 3.4 Gesamt-Wassergehalt Wassergehalt Anteil an Wasser in einem Brennstoff, bestimmt unter spezifischen Bedingungen auf der Bezugsbasis im Lieferzustand QUELLE: DIN 15357:2011-05, 3.124 DIN 54388:2016-08

22、 6 3.5 allgemeine Analysenprobe Teilprobe oder Laboratoriumsprobe mit einer nominellen Siebgre kleiner oder gleich 1 mm, die fr chemische und physikalische Prfungen verwendet wird QUELLE: DIN 15357:2011-05, 3.47 3.6 Pressflssigkeit Flssigkeit, die beim Verpressen der Laboratoriumsprobe in Abhngigkei

23、t des Gesamt-Wassergehaltes anfllt und zur Analyse verwendet wird 3.7 Presszylinder Zylinder von 150 cm3bis 650 cm3mit ffnungen zum Abflieen der Pressflssigkeit 3.8 Pressvorrichtung Presse mit Presszylinder und Stempel (Druck von 3 MPa bis 5 MPa) zur Erzeugung der Pressflssigkeit 3.9 Konditionierung

24、 des Gesamt-Wassergehaltes Zugabe einer definierten Wassermenge bei Gesamt-Wassergehalten von auf einen definierten Gesamt-Wassergehalt eingestellte Probe 3.11 konditionierte Pressflssigkeit Pressflssigkeit die aufgrund der Konditionierung des Gesamt-Wassergehaltes einer Vorverdnnung unterliegt 4 Sy

25、mbole und Abkrzungen AF Analysenflssigkeit daPZAuendurchmesser Presszylinder mm daZAuendurchmesser Zylinder mm diPZInnendurchmesser Presszylinder mm diZInnendurchmesser Zylinder mm dSStempeldurchmesser mm hFFllhhe der Probe im Presszylinder mm hHHubraumhhe mm hPHub der Presse mm DIN 54388:2016-08 7

26、hPZPresszylinderhhe mm hVRHhe Verdichtungsraum mm hZZylinderhhe mm hZAHhe der Zylinderaufnahme mm IC Ionenchromatographie ICP-OES Induktiv gekoppelte Plasma-Atom-Emissionsspektrometrie ICP-MS Induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie PF Pressflssigkeit PF* konditionierte Pressflssigkeit PG Part

27、ikelgre pi Pressdruck TS Trockensubstanzmasse VLPVolumen der Laboratoriumsprobe dm3 VPVolumen des Presslings dm3 W Wassergehalt % 5 Kurzbeschreibung Die Laboratoriumsprobe wird in einem Presszylinder mit einem Druck von 3 MPa bis 5 MPa verpresst. Die anfallende Pressflssigkeit wird einer Flssigkeits

28、-Feststoff-Phasentrennung unterzogen. Daran schliet sich eine ein- oder zweistufige Verdnnung mit Wasser an. Aus dieser Flssigkeit wird die Analysenflssigkeit und die Rckstellprobe fr die Bestimmung von wasserlslichem Chlorid, Natrium und Kalium mittels geeigneter Messmethode (z. B. IC, ICP-OES, ICP

29、-MS) entnommen. Bei einem Gesamt-Wassergehalt von 25%) zu erreichen (siehe 8.4). Das Wasser wird zusammen mit der gesamten Laboratoriumsprobe in einem Probenbehlter gemischt, der anschlieend dicht verschlossen wird. Im Anhang A (Bild A.1) ist der Ablaufplan zur Herstellung der Pressflssigkeit beschr

30、ieben. 6 Reagenzien Wasser, das vernachlssigbare Mengen Chlorid, Natrium und Kalium enthlt, d. h. Mengen, die nicht wesentlich zu der Bestimmung beitragen. Vollentsalztes Wasser erfllt diese Anforderungen in der Regel. DIN 54388:2016-08 8 7 Gerte 7.1 Wrmeschrank oder Autoklav, regelbar auf eine Temp

31、eratur im Bereich bis 120 nullC. 7.2 Waage, mit einer Auflsung von mindestens 1 mg. 7.3 Allgemeine Laborgerte, wie Messkolben und Messzylinder. Bei einer Bestimmung von Natrium und Kalium ist die Verwendung von Gerten aus Glas zu vermeiden. 7.4 Presse, Laborpresse mit einem Pressdruck von mindestens

32、 5 MPa. 7.5 Distanzring, zum Auspressen des Presslings (siehe Bild 6). 7.6 Gerte zur Fest-Flssig-Trennung (z. B. Bchner-Trichter mit Papierfilter, Spritzenvorsatzfilter). 8 Aufbereiten des Probenmaterials 8.1 Strstoffentfernung und Reduzierung der Partikelgre Nennenswerte Strstoffe wie mineralische

33、Reststoffe 10 mm, Glasscherben oder kompakte Metallstcke 10 mm mssen entfernen werden. Bei einer oberen Partikel- bzw. Stckgre von 40 mm muss vor der Befllung in den Presszylinder eine Vorzerkleinerung auf 40 mm mittels eines geeigneten Zerkleinerungsaggregats (z. B. Rotorschere, Schneidmhle, Hammer

34、mhle) erfolgen. 8.2 Bestimmung des Wassergehalts Von der Laboratoriumsprobe muss zunchst der Gesamt-Wassergehalt thermogravimetrisch bestimmt werden. Dies kann mit jeweils etwa 200 g der Laboratoriumsprobe im Trockenschrank bei 105 nullC bis zur Gewichtskonstanz oder alternativ im Infrarot-/Halogen-

35、Feuchtebestimmer durchgefhrt werden, wobei eine Doppelbestimmung zu empfehlen ist. Die Anwendung eines Infrarot-/Halogen-Feuchtebestimmers ist nur bis zu einer maximalen Korngre von 5 mm als Alternativverfahren zulssig. Die einzuwiegende Menge richtet sich dabei nach dem maximalen Wgebereich und dem

36、 Durchmesser der Aluminiumschale des verwendeten Schnelltrocknungsgertes (Probenhhe max. 5 mm). Aufgrund der geringen Schttdichte wird fr Materialien, wie z. B. Sekundrbrennstoffe, die Trocknungsmethode im Trockenschrank empfohlen. ANMERKUNG Weitere Informationen zu Wassergehaltsbestimmung des Ausga

37、ngsmaterials knnen DIN CEN/TS 15414-1(DIN SPEC 1124) 8, DIN CEN/TS 15414-2 (DIN SPEC 1125) 9 und DIN EN 15414-3 7 entnommen werden. 8.3 Verwendung der Originalsubstanz Die wasserlslichen Chloride, Natrium und Kalium liegen in der feuchten Laboratoriumsprobe grtenteils schon gelst vor. Durch die Troc

38、knung findet teilweise eine Auskristallisation der gelsten Verbindungen (Salze) statt. Beispielsweise haften Salze an der Oberflche von PVC oder an glatten Folien. Um den Verlust von feinen Kristallpartikeln zu vermeiden, wird die Pressmethode nicht mit der Trockensubstanz sondern mit der feuchten O

39、riginalsubstanz durchgefhrt. 8.4 Konditionierung des Wassergehaltes zum Erhalt von Pressflssigkeit Die der Laboratoriumsprobe zuzugebende Wassermenge zur Erreichung des Wassergehaltes, der Pressflssigkeit garantiert, kann nach Gleichung (1) unter Bercksichtigung des Original-Wassergehaltes errechnet

40、 werden: DIN 54388:2016-08 9 Wasser=sollTS100sollistTS100ist(1) Dabei ist mWasserdie Masse der Wasserzugabe in g; Wsollder einzustellende Wassergehalt in % Massenanteil; mTSdie Masse der Trockensubstanz (TS) der zu konditionierenden Laboratoriumsprobe in g; Wistder gemessene Gesamt-Wassergehalt der

41、Originalsubstanz (Laboratoriumsprobe) in % Massenanteil. 9 Durchfhrung In Bild 1 sind die notwendigen Werkzeuge zum Verpressen dargestellt. Die Geometrie der Presseinrichtung ist den Bildern B.1, B.2, B.3 und B.4 im Anhang B zu entnehmen. Legende 1 Stempel 2 Presszylinder 3 Zylinder Bild 1 Presswerk

42、zeug Im Folgenden wird der Ablauf zum Herstellen der Pressflssigkeit und der Analysenprobe beschrieben: 1) Der Presszylinder wird in den Zylinder eingesetzt (Bild 2). DIN 54388:2016-08 10 Legende 1 Presszylinder 2 Zylinder Bild 2 Vorbereitung der Pressvorrichtung 2) Befllen des Presszylinders mit Pr

43、obenmaterial und Verpressen (Bild 3). a) Befllen b) Verpressen Legende 1 Probenmaterial Bild 3 Befllen des Presszylinders und Verpressen 3) Die Vorgnge a) Befllen und b) Verpressen werden so lange wiederholt, bis das gesamte Probenmaterial verpresst ist. Dabei tritt Pressflssigkeit aus den Lchern de

44、s Presszylinders in den Zylinder aus. DIN 54388:2016-08 11 4) Die im Zylinder befindliche Pressflssigkeit wird in ein Gef gegossen (Bild 4). Legende 1 Zylinder mit Presszylinder 2 Pressflssigkeit 3 Gef fr Pressflssigkeit Bild 4 Sammeln der Pressflssigkeit 5) Es folgt die Flssigkeits-/Feststoff-Phase

45、ntrennung. Die Filtration der Pressflssigkeit sollte 2-stufig erfolgen. Der erste Filtrationsschritt erfolgt ber eine Wasserstrahlpumpe. Der Papierfilter vom Bchner-Trichter ist schnell filtrierend. Fr den zweiten Filtrationsschritt kann ein Spritzenvorfilter (Porengre 0,45 m) verwendet werden. 6) D

46、ie durch Verpressen der Analysenprobe gewonnene und filtrierte Pressflssigkeit wird zweistufig mit Wasser verdnnt (Verdnnung 1:250) (Bild 5). filtrierte Pressflssigkeit erste Verdnnung 1:100 zweite Verdnnung 1:2,5 Analysenflssigkeit und Rckstellproben Legende 1 Wasser Bild 5 Verdnnung der Pressflssi

47、gkeit DIN 54388:2016-08 12 7) Entnahme der Analysenflssigkeit und Rckstellproben. 8) Bestimmung von Chlorid, Natrium und Kalium mittels geeigneter Analysentechnik (z. B. IC, ICP-OES, ICP-MS). Die Bestimmung ist durch Messen der Konzentrationen der Elemente in der hergestellten Lsung abzuschlieen. AN

48、MERKUNG Beim Einsatz eines Ionenchromatographen wird die Ausstattung mit einer Dialysezelle empfohlen. 9) Presszylinder aus dem Zylinder entnehmen und unter zu Hilfenahme des Distanzringes auf den Zylinder aufsetzen. Anschlieend den Pressling ausdrcken (Bild 6). a) Werkzeuge Legende 1 Presszylinder mit Pressling 2 Distanzring 3 Zylinder 4 Stempel b) Ausdrcken des Presslings Bild 6 Werkzeug zum Ausdrcken und Ausdrckvorgang Nhere Informationen zur Geometrie der Presseinrichtung einschlielich Presszylinder, Stempel und Distanzring enthlt Anhang B (Bilder B.1, B.2,