1. Metodi classici (metodi di riferimento):
questo metodo offre un’elevata precisione e viene spesso utilizzato come parametro di riferimento per l’arbitraggio o la calibrazione di altri metodi.
1. Metodo del forno di essiccazione (metodo gravimetrico)
Si tratta del metodo standard più classico e fondamentale, ed è attualmente il più comunemente utilizzato nei laboratori.
Principio: l’umidità nella sabbia di minerale di cromite evapora mediante riscaldamento e il contenuto di umidità viene calcolato in base alla differenza di massa prima e dopo il riscaldamento.
Procedura:
Prendere un campione rappresentativo di sabbia di minerale di cromite e pesare accuratamente la sua massa iniziale (registrata come m₁).
Mettere il campione in un piatto di essiccazione a peso costante e appiattirlo.
Posizionare la capsula di essiccazione in un forno di essiccazione ad aria forzata e asciugarla a 105±5°C.
Dopo l’essiccazione per un periodo di tempo specificato (solitamente 2-4 ore, o fino al raggiungimento di un peso costante), rimuovere il campione e posizionarlo in un essiccatore per farlo raffreddare a temperatura ambiente.
Pesare accuratamente la massa del campione essiccato (registrata come m₂).
Formula di calcolo:
Umidità ( % ) = m 1 − m 2/m1 × 100%
Vantaggi: Attrezzatura semplice, costi contenuti, risultati accurati e affidabili.
Svantaggi: richiede molto tempo, in genere diverse ore, e non è adatto per un monitoraggio rapido in loco.
2. Metodo Karl Fischer
Questo metodo viene utilizzato principalmente per determinare tracce di umidità nelle sostanze. Viene preso in considerazione quando è richiesta un’accuratezza estremamente elevata o quando è necessario distinguere diverse forme di umidità.
Principio: metodo chimico che utilizza la reazione quantitativa di iodio e anidride solforosa con acqua in presenza di piridina e metanolo.
Vantaggi: altissima precisione, in grado di misurare fino al livello ppm.
Svantaggi: funzionamento complesso, reagenti costosi, elevata competenza richiesta all’operatore e inadatto per test di routine di elevati contenuti di umidità. Pertanto, non è comunemente utilizzato per i test di routine dell’umidità del minerale di cromo.
2. Metodi rapidi (metodi in loco/online)
Per soddisfare i requisiti di velocità del controllo del processo di produzione (come la miscelazione e lo stampaggio della sabbia), sono stati sviluppati vari metodi di misurazione rapida.
1. Misuratore di umidità rapido (metodo di riscaldamento con lampada alogena/infrarossa)
Questo è attualmente il metodo rapido più diffuso, che integra un’unità di pesatura e di riscaldamento.
Principio: simili al metodo del forno di essiccazione, entrambi si basano su metodi di perdita di temperatura. Tuttavia, integrano una bilancia con una lampada alogena ad alta efficienza o una fonte di riscaldamento a infrarossi. Utilizzando un programma integrato, lo strumento riscalda e pesa automaticamente il campione in tempo reale, e il contenuto di umidità finale viene calcolato e visualizzato automaticamente.
Vantaggi:
Estremamente veloce: i risultati si ottengono in genere entro pochi minuti.
Facile da usare: il funzionamento con un solo tocco riduce l’errore umano.
Portatile: alcuni modelli possono essere trasportati in loco.
Svantaggi: Precisione leggermente inferiore rispetto al metodo standard del forno di essiccazione, e necessità di una calibrazione periodica con il metodo del forno di essiccazione. Lo strumento in sé ha un certo costo.
2. Rilevatore di umidità online
Utilizzato per il monitoraggio continuo e in tempo reale delle linee di produzione.
Principio: misurazione indiretta mediante l’utilizzo delle proprietà fisiche dei neutroni, delle microonde, della luce infrarossa e di altri sensori che interagiscono con l’umidità.
Metodo dei neutroni: gli atomi di idrogeno moderano i neutroni. Misurando il numero di neutroni moderati, si stima il contenuto di idrogeno e quindi si determina il contenuto di umidità. Sebbene estremamente accurata, l’apparecchiatura è costosa e radioattiva, e richiede una gestione rigorosa.
Metodo a microonde: l’umidità assorbe le microonde in modo diverso dalla sabbia asciutta e per calcolare l’umidità viene misurato lo sfasamento.
Metodo a infrarossi: le molecole d’acqua assorbono la luce infrarossa di specifiche lunghezze d’onda e l’intensità di assorbimento viene misurata per determinare il contenuto di umidità.
Vantaggi: Completamente automatizzato, con feedback in tempo reale, ideale per il controllo dei processi.
Svantaggi: l’apparecchiatura richiede investimenti significativi e un’installazione e manutenzione professionali. Inoltre, i risultati delle misurazioni sono facilmente influenzati da fattori quali la granulometria, la densità e la composizione delle particelle del materiale, richiedendo frequenti calibrazioni.
