Pérdida en la ignición

La pérdida por ignición (LOI) es una prueba utilizada en química analítica inorgánica y ciencia del suelo , particularmente en el análisis de minerales y la composición química del suelo. Consiste en calentar intensamente ( "encender" ) una muestra del material a una temperatura específica, permitiendo que las sustancias volátiles escapen, hasta que su masa deje de cambiar. Esto puede hacerse en aire o en alguna otra atmósfera reactiva o inerte. La prueba simple generalmente consiste en colocar unos pocos gramos del material en un crisol tarado y previamente encendido y determinar su masa, colocarlo en un horno con temperatura controlada durante un tiempo determinado, enfriarlo en una atmósfera controlada (por ejemplo, libre de agua y CO₂ ₎ y volver a determinar la masa. El proceso puede repetirse para demostrar que el cambio de masa es completo. Una variante de la prueba en la que el cambio de masa se monitorea continuamente a medida que cambia la temperatura se llama termogravimetría .

La pérdida por ignición se reporta como parte del análisis elemental o de óxidos de un mineral. Los materiales volátiles perdidos generalmente consisten en "agua combinada" ( hidratos y compuestos hidroxilados lábiles) y dióxido de carbono proveniente de carbonatos. Puede utilizarse como prueba de calidad, comúnmente realizada para minerales como el mineral de hierro . Por ejemplo, la pérdida por ignición de las cenizas volantes se compone de contaminantes y combustible sin quemar.

En las industrias de piroprocesamiento, como la de la cal , la bauxita calcinada , los refractarios o la fabricación de cemento , la pérdida por ignición de la materia prima es aproximadamente equivalente a la pérdida de masa que experimentará en un horno . De igual modo, en los minerales, la pérdida por ignición indica el material que se pierde realmente durante la fundición o el refinado en un horno o fundición. La pérdida por ignición del producto indica hasta qué punto el piroprocesamiento fue incompleto. Las pruebas ASTM están definidas para la piedra caliza y la cal ^{[ 1 ]} y el cemento ^{[ 2 ],} entre otros.

El suelo está compuesto por organismos vivos, agua, carbonatos, material que contiene carbono, materia en descomposición y mucho más. Para determinar la proporción de cada uno de estos componentes en la masa total del suelo, se aplica el procedimiento de pérdida por ignición (LOI). Inicialmente, el investigador pesa la muestra antes de realizar la LOI y luego la coloca en un dispositivo de calentamiento. Dependiendo de lo que el investigador intente determinar en el suelo, la temperatura del dispositivo se puede ajustar a la temperatura correspondiente. La muestra de suelo se mantiene a esta temperatura durante un período prolongado, luego se retira y se deja enfriar antes de volver a pesarla. La cantidad de masa perdida después del tratamiento de LOI es igual a la masa del componente que el investigador intenta determinar. El conjunto típico de materiales necesarios para utilizar la LOI incluye: una balanza de alta precisión, un horno de secado, un horno con control de temperatura, crisoles precalentados y una muestra de suelo del lugar de interés.

Existen muchas maneras de utilizar adecuadamente la pérdida por ignición en la investigación científica. ^{[ 3 ]} Una muestra de suelo dejada durante la noche en un horno de secado a 100  °C vería su contenido de agua completamente evaporado por la mañana. ^{[ 4 ]} Esto permitiría a los investigadores determinar la cantidad de agua inicial en la muestra de suelo y su porosidad comparando el cambio de peso de la muestra antes y después de la evaporación . Este nuevo peso de la muestra se denomina peso seco y su peso anterior se denomina peso húmedo.

Normalmente, este método se utiliza para determinar los niveles de contenido de agua, los niveles de carbono, la cantidad de materia orgánica y la cantidad de compuestos volátiles. ^{[ 6 ]} La LOI también se utiliza en la industria cementera, que opera el horno en el  rango de 950 °C (por ejemplo, hornos de cemento ). Los ingenieros de combustión también utilizan la LOI, pero a temperaturas inferiores a 950  °C. ^{[ 7 ]}

En muchos laboratorios de investigación, se requiere el uso de guantes de asbesto al operar el horno, ya que puede alcanzar temperaturas muy elevadas. ^{[ 6 ]} También se recomienda el uso de mascarillas faciales a temperaturas altas para garantizar la seguridad de los investigadores y el personal auxiliar del laboratorio. ^{[ 8 ]} Asimismo, se recomienda que los investigadores que realicen el procedimiento LOI se quiten todas las joyas y relojes, ya que son excelentes conductores del calor. Al retirar muestras a altas temperaturas, estos accesorios pueden calentarse fácilmente y provocar quemaduras. ^{[ 9 ]}

La industria cementera utiliza el método de pérdida por ignición (LOI) calentando una muestra de cemento a 900-1000  °C hasta que su masa se estabilice. Una vez estabilizada, se determina la pérdida de masa debida a la LOI. Esto se realiza generalmente para evaluar el alto contenido de agua o la carbonatación del cemento, ya que estos factores disminuyen su calidad. ^{[ 10 ]} Las pérdidas elevadas suelen atribuirse a malas condiciones de almacenamiento del cemento o a la manipulación de su calidad por parte de los proveedores. Esta práctica garantiza que el cemento utilizado en la obra cumpla con la composición correcta, los protocolos de seguridad y los requisitos del cliente.

En la industria minera, la utilización de la pérdida por ignición (LOI) es fundamental para determinar la humedad y los materiales volátiles presentes en la roca. Por lo tanto, al realizar análisis de roca total para determinar el total de volátiles, se emplea el método LOI. Para eliminar todos los volátiles y convertir todo el hierro en óxidos de hierro, la temperatura de LOI se ajusta entre 900 y 1000  °C.