KR20230082665A

KR20230082665A - Al4C3의 정량적 결정 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20230082665A
Application number: KR1020237015345A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 하이드; 롤란드 닐리카; 마르쿠스 엘러스도르퍼; 슈테판 니더마이어
Original assignee: 리프랙토리 인터렉추얼 프라퍼티 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2023-06-08
Also published as: AR125115A1; US20240011968A1; EP4256326A1; WO2022117268A1; JP2023546180A; MX2023005193A; CA3192681A1; CN116235048A

Abstract

본 발명은 Al₄C₃의 정량적 결정 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

Al4C3의 정량적 결정 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치

Al₄C₃은 특히 고온에서 알루미늄(Al)과 탄소(C)의 반응 생성물로서 형성되는 알루미늄 카바이드이다.

Al₄C₃은 예를 들어 액체 물 또는 대기 수분의 형태의 물의 존재하에 반응하여, 수산화알루미늄 및 메탄을 형성하는 특성을 갖는다. 이는 Al₄C₃을 포함하는 생성물이 습한 환경에 있을 때 문제를 일으킬 수 있다.

전형적인 문제는 내화 제품에서 Al₄C₃의 존재이다. Al₄C₃은 특히, 알루미늄이 산화방지제로서 첨가되는 탄소 결합 내화 제품에서 상당한 비율로 형성될 수 있다. 고온에서 이들 내화 제품의 사용 동안, Al₄C₃이 탄소 및 알루미늄으로부터 형성된다. 이들 내화 제품이 Al₄C₃의 형성 후 상승된 온도에 영구적으로 노출되는 한, 내화 제품에서 Al₄C₃의 존재는 일반적으로 문제가 되지 않는다. 그러나, Al₄C₃는 예를 들어 이러한 기사용 내화 제품이 사용 후 새로운 내화 제품의 생산을 위한 재활용 원료로서 사용되는 경우 문제가 될 수 있다. 이는 이러한 재활용 내화 원료 또는 이로부터 제조된 새로운 내화 제품의 생산 또는 저장 동안, Al₄C₃이 수분, 예를 들어 주위 공기로부터의 수분으로써 수화될 수 있기 때문이며, 이와 관련된 부피 팽창으로 인해 새로운 내화 제품의 손상 또는 심지어 파괴를 유발할 수 있다.

그러나, Al₄C₃이 내화 제품에 작은 비율로만 존재하는 한, Al₄C₃은 일반적으로 허용된다. 동시에, 새로운 내화 제품의 생산을 위한 재활용 원료로서 Al₄C₃을 포함하는 기사용 내화 제품을 사용할 필요가 있다. 따라서, 재활용 원료에 의해 새로운 내화 제품에 도입되는 Al₄C₃의 양을 결정하기 위해서, 재활용 원료로서 사용될 기사용 내화 제품 중의 Al₄C₃의 양을 정량적으로 결정할 수 있을 필요가 있다.

본 발명은 Al₄C₃의 정량적 결정 방법을 제공하는 것에 기반한다. 특히, Al₄C₃의 신뢰할 수 있는 정량적 결정 방법을 제공하고자 한다. 특히, Al₄C₃의 신뢰할 수 있고 간단하며 안전한 정량적 결정 방법이 제공될 것이다.

본 발명의 추가 목적은 이러한 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 다음 단계를 포함하는 Al₄C₃의 정량적 결정 방법이 제공된다:

기밀 밀봉 가능 챔버를 제공하는 단계;

Al₄C₃을 포함하는 물질을 제공하는 단계, 여기서 Al₄C₃을 포함하는 물질은 내화 제품 형태로 제공됨;

Al₄C₃과 반응하여 적어도 한 가지의 기체를 형성하는 적어도 한 가지의 수성 액체를 제공하는 단계;

Al₄C₃을 포함하는 물질 및 적어도 한 가지의 수성 액체를 챔버에 넣는 단계;

챔버를 기밀 방식으로 밀봉하는 단계;

챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃과 적어도 한 가지의 수성 액체를 반응시켜 적어도 한 가지의 기체를 형성하는 단계;

형성된 적어도 한 가지의 기체를 정량적으로 결정하는 단계;

형성된 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정을 기준으로 Al₄C₃을 포함하는 물질 중의 Al₄C₃을 정량적으로 결정하는 단계.

본 발명은 이러한 방법이 Al₄C₃의 정량적 결정을 위한 특히 신뢰할 수 있고 간단하며 안전한 방법을 제공할 수 있다는 놀라운 발견에 기초한다. 특히, 본 발명은 특히 또한 수성 액체의 사용뿐만 아니라 챔버의 기밀 밀봉으로 인해, 방법이 특히 신뢰할 수 있고 간단하며 안전한 방식으로 수행될 수 있다는 놀라운 발견에 또한 기초한다.

본 발명의 방법에 따르면, Al₄C₃을 포함하는 물질 중의 Al₄C₃의 비율이 직접 결정되지 않는다. 그보다는, 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃과 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응에 의해 형성된 적어도 한 가지의 기체가 정량적으로 결정되고, Al₄C₃을 포함하는 물질 중의 Al₄C₃의 비율이 형성된 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정에 기초하여 간접적으로 정량적으로 결정된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 방법을 수행할 때, Al₄C₃을 포함하는 물질 및 적어도 한 가지의 수성 액체가 먼저 챔버에 배치되고 이후 챔버는 기밀 방식으로 밀봉된다. 이어서, 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃ 및 적어도 한 가지의 수성 액체가 서로 반응하여 적어도 한 가지의 기체를 형성한다. 바람직하게는, 챔버는 이 반응 동안 기밀 방식으로 밀봉된 상태로 유지된다. 특히, 챔버는 바람직하게는 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질 및 적어도 한 가지의 수성 액체가 서로 완전히 반응하여 적어도 한 가지의 기체를 형성할 때까지 밀봉된 기밀 상태로 유지된다. 이어서, 즉 적어도 한 가지의 기체를 형성하는 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃ 및 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응 후, 형성된 적어도 한 가지의 기체가 정량적으로 결정된다. 바람직하게는, 형성된 적어도 한 가지의 기체는 반응이 완료된 후, 즉 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃ 및 적어도 한 가지의 수성 액체가 서로 완전히 반응하여 적어도 한 가지의 기체를 형성한 후, 정량적으로 결정된다. 형성된 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정에 사용된 방법에 따라, 적어도 한 가지의 기체를 형성하는 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질 및 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응 후, 챔버는 형성된 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정을 위해 기밀 방식으로 폐쇄된 상태로 유지되거나 개방될 수 있다. 이어서, 즉 형성된 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정 후, Al₄C₃을 포함하는 물질 중의 Al₄C₃이 형성된 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정에 기초하여 정량적으로 결정된다.

특히 바람직한 구체예에 따르면, 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃ 및 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응 동안 형성된 적어도 한 가지의 기체는 메탄이다. 알려진 바와 같이, Al₄C₃은 물과 반응하여 다음 반응식 (I)에 따라 수산화알루미늄 및 메탄을 형성한다:

Al₄C₃ + 12 H₂O → 4 Al(OH)₃ + 3 CH₄ ↑ (I)

본 발명에 따른 공정 수행에 있어서, 상기 반응식 (I)에 따라 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃이 적어도 한 가지의 수성 액체와 반응하여 수산화알루미늄 및 기체 메탄을 형성한다. 따라서, 공정에서 형성된 기체 메탄의 정량적 결정에 기초하여, Al₄C₃을 포함하는 물질 중의 Al₄C₃의 비율이 매우 정확하게 정량적으로 결정될 수 있다.

형성된 적어도 한 가지의 기체, 즉 바람직하게는 메탄의 정량적 결정을 위해, 원칙적으로 기체의 정량적 결정, 특히 메탄의 정량적 결정을 위해 종래 기술로부터 공지된 방법을 사용하는 것이 가능하다.

예를 들어, 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정은 기체 분석적 결정에 의해 수행될 수 있다. 이 경우에, 적어도 한 가지의 기체는 공지된 기체 분석적 측정 방법에 의해 정량적으로 결정된다. 예를 들어, 챔버 내의 적어도 한 가지의 기체의 농도의 측정에 기초하여, 적어도 한 가지의 기체가 정량적으로 결정될 수 있다. 이 목적을 위해, 예를 들어, 챔버에서 형성된 적어도 한 가지의 기체의 농도는 기체 부피에서 측정될 수 있고 추가로 기체 부피가 측정될 수 있고 이러한 측정에 기초하여 적어도 한 가지의 기체가 정량적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 챔버에서 형성된 적어도 한 가지의 기체가 기체 부피로 도입될 수 있고 기체 부피 중의 적어도 한 가지의 기체의 농도가 측정될 수 있고 추가로 기체 부피가 측정될 수 있고 이러한 측정에 기초하여 적어도 한 가지의 기체가 정량화될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 한 가지의 기체의 농도는 기체 센서에 의해 측정될 수 있다. 바람직하게는, 기체 센서는 적외선 광학 기체 센서이다. 이러한 적외선 광학 기체 센서(특히 NDIR)에 의해, 적어도 한 가지의 기체의 농도는 기체에 대한 스펙트럼 범위 특징에서 기체의 광투과율을 측정함으로써 결정될 수 있다. 이로부터, 적어도 한 가지의 기체의 농도는 람베르트-비어 법칙을 사용하여 결정될 수 있다. 기체 부피는 예를 들어 유량계에 의해 결정될 수 있다. 이러한 기체 분석적 정량적 결정은 아래의 구체예에서 더욱 상세하게 설명된다.

예를 들어, 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정은 대안적으로 압력 측정에 기초하여 수행될 수 있다. 이 경우에, 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질과 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응으로 인한 챔버 내의 압력이 측정되고, 이 측정에 기초하여, 적어도 한 가지의 기체가 정량적으로 결정된다. 압력은 바람직하게는 압력 센서에 의해 결정될 수 있다. 압력 측정에 의한 적어도 한 가지의 기체의 이러한 정량적 결정은 또한 아래의 실시예에서 더욱 상세하게 설명된다.

형성된 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정에 기초하여, 이후 Al₄C₃을 포함하는 물질 중의 Al₄C₃의 정량적 결정이 수행될 수 있다. 여기서, 그에 따라 적어도 한 가지의 기체가 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃ 및 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응 동안 형성되는 반응식에 대한 지식에 기초하여, Al₄C₃을 포함하는 물질 중의 Al₄C₃이 양은 특히 화학량론적 계산에 의해 정량적으로 결정되거나 계산될 수 있다.

예를 들어, 상기 반응식 (I)에 따라 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃이 적어도 한 가지의 수성 액체와 반응하여 메탄 형태의 기체를 형성하는 한, 형성된 메탄의 정량적 결정은 Al₄C₃의 양이 화학량론적 계산에 의해 쉽게 정량적으로 계산되도록 한다. 이는, 반응식 (I)에 따라, 각 경우에 물의 존재하에 1 몰의 Al₄C₃이 반응하여 3 몰의 기체 메탄이 형성되기 때문이다. 따라서, 형성된 기체 메탄을 정량적으로 결정함으로써, Al₄C₃의 양이 정량적으로 결정될 수 있다. Al₄C₃의 이러한 정량적 결정은 아래의 구체예에서 더욱 상세하게 설명된다.

놀랍게도, Al₄C₃을 포함하는 물질이 수성 액체와 반응하도록 허용되는 한, 본 발명에 따른 방법이 특히 단순하고 신뢰할 수 있으며 안전하게 수행될 수 있다는 것이 본 발명의 맥락에서 발견되었다. 본 발명의 목적을 위해, 수성 액체는 물을 포함하는 액체, 특히 수계 액체를 의미하는 것으로 이해된다. 특히 바람직한 구체예에 따르면, 수성 액체는 물의 형태이다. 특히 바람직한 구체예에 따르면, 수성 액체, 특히 수계 액체는 pH-중성 또는 적어도 실질적으로 pH-중성이다. 이와 관련하여, 수성 액체는 바람직하게는 6 내지 8 범위의 pH 및 특히 바람직하게는 7의 pH를 갖는다.

이러한 수성 액체의 본질적인 이점은 Al₄C₃이 이러한 수성 액체의 존재하에 상기 반응식 (I)에 따라 반응하여 메탄을 형성하고, Al₄C₃의 비율이 공정에서 형성된 메탄의 정량적 결정을 통해 정량적으로 결정될 수 있다는 점이다. 이는 특히 신뢰할 수 있고 간단한 Al₄C₃의 정량적 결정을 야기한다.

이러한 수성 액체의 추가의 중요한 이점은 이러한 수성 액체, 특히 물 또는 pH-중성 수성 액체가 특히 취급하기 쉽다는 것이며, 그 이유는 이러한 액체가 본 발명에 따라 공정을 수행할 때 작업자를 위험에 처하게 하지 않으며 또한 본 발명에 따른 공정을 수행하기 위한 장치에 대해 공격적인 영향을 미치지 않기 때문이다.

이러한 수성 액체의 또 다른 이점은 이러한 수성 액체가 생태학적 관점에서 유리하다는 것이다.

이러한 수성 액체의 추가 이점은 이러한 수성 액체가 저비용으로 제공될 수 있기 때문에 경제적 관점에서 유리하다는 것이다.

예를 들어, 상기 반응식 (I)에 따라 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃이 적어도 한 가지의 수성 액체와 반응하여 메탄 형태의 기체를 형성하는 한, 형성된 메탄의 정량적 결정은 Al₄C₃의 양이 화학량론적 계산에 의해 쉽게 정량적으로 계산되도록 한다. 이는, 반응식 (I)에 따라, 각 경우에 물의 존재하에 1 몰의 Al₄C₃이 반응하여 3 몰의 기체 메탄이 형성되기 때문이다. 따라서, 형성된 기체 메탄을 정량적으로 결정함으로써, Al₄C₃의 양이 정량적으로 결정될 수 있다. Al₄C₃의 이러한 정량적 결정은 아래의 예시적인 구체예에서 더욱 상세하게 설명된다.

본 발명에 따른 공정에 제공되는 Al₄C₃을 포함하는 물질은 원칙적으로 Al₄C₃을 포함하는 임의의 물질일 수 있다. Al₄C₃을 포함하는 물질은 바람직하게는 탄소 결합된다. 특히 바람직한 구체예에 따르면, Al₄C₃을 포함하는 물질은 내화 제품 형태로 제공된다. 위에서 언급한 바와 같이, 내화 제품 중의 Al₄C₃의 비율의 정량적 결정은 예를 들어 이들이 새로운 내화 제품 생산을 위한 재활용 원료로 사용되는 한 특히 중요하다. 따라서 본 발명에 따른 방법은 이러한 내화 제품 중의 Al₄C₃ 비율이 특히 간단하고 신뢰할 수 있으며 안전하게 결정될 수 있는 방법을 제공한다. 바람직한 구체예에 따르면, 내화 제품은 탄소 결합된 내화 제품, 특히 바람직하게는 기사용 탄소 결합된 내화 제품이다.

용어 "탄소 결합된"은 바람직하게는 Al₄C₃을 포함하는 물질, 바람직하게는 내화 제품 형태의 Al₄C₃을 포함하는 물질이 탄소 결합을 통해 결합됨을 의미한다. 이 탄소 결합은 물질의 생산 동안 탄소 함유 결합제를 첨가함으로써 형성될 수 있다. 탄소 함유 결합제는 예를 들어 피치 또는 합성 수지, 바람직하게는 페놀 수지일 수 있다. "페놀 수지"는 페놀 또는 페놀 유도체 및 알데히드로부터 형성된 합성 수지를 의미한다.

이러한 의미에서 "기사용"은 제품이 의도된 목적에 이미 사용되었음을 의미한다. 이러한 탄소 결합된 내화 제품은 특히 바람직하게는 마그네시아 탄소 벽돌, 특히 기사용 마그네시아 탄소 벽돌일 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 마그네시아-탄소 벽돌은 주로 탄소(C) 및 마그네시아(MgO)로 구성된 내화 제품이다. 이러한 벽돌은 MgO-C 벽돌로도 지칭된다. 이러한 마그네시아-탄소 벽돌에서, 마그네시아는 바람직하게는 탄소 결합에 의해 함께 결합된다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 공정을 수행하기 위해 제공되는 마그네시아 탄소 벽돌, 특히 기사용 마그네시아 탄소 벽돌은 각 경우에 마그네시아 탄소 벽돌의 총 질량을 기준으로 5-30 질량%의 탄소 비율, 70-95 질량%의 마그네시아 비율 및 0-3 질량%의 Al₄C₃비율을 포함한다. 또한, 마그네시아 탄소 벽돌은 선택적으로 금속(특히 규소 및 알루미늄) 및 질화물, 특히 질화알루미늄의 비율을 포함한다.

본 발명에 따른 방법은, 이 목적을 위해 지금까지 신뢰할 수 있고 단순하고 안전한 방법을 사용할 수 없었기 때문에, 특히 또한 생태학적 및 경제적 관점에서, 이러한 기사용 마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al₄C₃의 정량적 결정에 특히 유리한 것으로 입증되었다. 그 결과, 기사용 마그네시아 탄소 벽돌은 정량적으로 결정될 수 없는 Al₄C₃의 비율로 인해 재활용 파이프 재료로서 흔히 재사용될 수 없었다.

바람직한 구체예에 따르면, Al₄C₃을 포함하는 물질은 벌크 재료로서 제공된다. 이러한 의미에서 벌크 재료는 입자 또는 과립으로 구성된 유동성 재료를 지칭한다. 바람직하게는, 벌크 재료의 과립은 10 mm 미만, 더욱더 바람직하게는 5 mm 미만의 과립 크기를 갖는다.

벌크 재료로서 제공된 이러한 Al₄C₃을 포함하는 물질의 특정 이점은 벌크 재료로서 제공된 이러한 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃이 수성 액체와 완전히 반응할 수 있어, Al₄C₃의 비율의 특히 신뢰할 수 있는 정량적 결정이 가능하다는 점이다.

특히 바람직한 구체예에 따르면, 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질과 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응 동안 온도가 챔버에 적용된다. 특히, 이는 실온 위, 즉 섭씨 20° 이상의 온도에서 챔버에 온도를 적용하도록 제공될 수 있다. 바람직하게는, 섭씨 100° 이상의 온도, 특히 바람직하게는 섭씨 100° - 200° 범위의 온도에서 챔버에 온도를 적용하도록 제공된다. 원칙적으로, 챔버는 온도에 따라 챔버에 작용하는 종래 기술에 공지된 임의의 수단에 의해 온도에 따라 작용할 수 있다. 바람직하게는, 온도는 전기 가열 장치에 의해 실내에 적용된다.

본 발명에 따르면, 챔버에 온도를 적용하는 것이 몇 가지 이점을 갖는다는 것이 밝혀졌다. 한 가지 이점은 Al₄C₃을 포함하는 물질과 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응이 가속화될 수 있다는 것이다. 이는 본 발명에 따른 공정이 특히 신속하고 효율적으로 수행되도록 한다. 그러나, 챔버에 온도를 적용하는 것의 추가 특정 이점은 특히 또한, 챔버에 온도를 적용함으로써, 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃과 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응 동안 형성되는 적어도 한 가지의 기체가 기체상이도록 이러한 정의된 대기가 설정될 수 있다는 점이고, 이는 본 발명에 따른 공정이 특히 간단하게 수행될 수 있게 한다. 이로써 실내 온도 이상으로 설정된 분위기에서 기체상인 이러한 형성된 기체를 정량적으로 결정함으로써, Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃의 비율은 형성된 적어도 한 가지의 기체의 이러한 정량적 결정에 기초하여 특히 쉽게 정량적으로 결정될 수 있다.

챔버 내의 설정된 대기에서 어떤 기체가 기체상인지는 공지된 기체 방정식에 의해 결정되고 설정될 수 있다.

바람직한 구체예에 따르면, 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질과 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응 동안 챔버가 과압하에 있는 것이 제공된다. 이러한 의미에서 과압은 대기압 이상의 압력, 즉 1 bar 이상의 압력을 의미한다. 바람직하게는, 2-6 bar, 더욱 바람직하게는 3-5 bar 범위의 과압이 반응 동안 챔버에서 우세하다.

이러한 과압은 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질과 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응 동안 발생할 수 있고 그 동안 챔버는 기밀 밀봉되고, 특히 온도에 노출된다. 이와 관련하여, 그에 따라 챔버를 가압하기 위한 추가적인 기술적 조치가 필요하지 않다.

본 발명에 따르면, 반응 동안 챔버 내의 이러한 과압은 많은 이점과 관련됨이 밝혀졌다. 먼저, 이와 관련하여 놀랍게도, 반응이 더 빠르게 진행되어 반응 시간이 단축될 수 있고 따라서 공정이 특히 신속하고 효율적으로 수행될 수 있음이 발견되었다. 그러나 또한, 전술한 바와 같이 온도 및 과압을 챔버에 적용함으로써, 이러한 정의된 분위기가 정의된 기체가 기체상으로 존재하는 챔버에서 설정될 수 있는 것이 특히 유리하고, 이는 전술한 바와 같이 형성된 적어도 한 가지의 기체의 특히 간단한 정량적 결정, 그리고 이를 기초로 또한 Al₄C₃을 포함하는 물질 중의 Al₄C₃의 특히 간단한 정량적 결정을 가능하게 한다.

특히 바람직한 구체예에 따르면, 챔버는 오토클레이브에 의해 제공된다. 알려진 바와 같이, 오토클레이브는 물질이 과압에서 온도에 노출될 수 있는 기밀 밀봉 가능 챔버를 포함하는 장치이다. 따라서 본 발명에 따른 공정은 오토클레이브에서 특히 유리하게 수행될 수 있는데, 오토클레이브가 기밀 밀봉 가능 챔버를 제공할 뿐만 아니라, 이 챔버가 또한 온도 및 과압에 노출될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 오토클레이브 사용의 추가의 특정 이점은 특히 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 종래 기술에 따른 장치에 의지할 수 있다는 것이다. 따라서 본 발명에 따른 방법은 오토클레이브의 도움으로 특히 쉽게 수행될 수 있다.

또한 본 발명의 목적은 다음을 포함하는, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다:

기밀 밀봉 가능 챔버;

챔버에서 형성된 기체를 정량적으로 결정하기 위한 수단.

기밀 밀봉 가능 챔버는 위에 제시된 바와 같이 바람직하게는 오토클레이브에 의해 제공될 수 있다.

챔버에서 형성된 기체의 정량적 결정 수단은 바람직하게는 다음 수단 중 적어도 하나를 포함한다: 적외선 광학 기체 센서 또는 압력 센서.

본 발명의 추가 특징은 청구범위, 도면 및 첨부되는 도면 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 모든 특징은 임의의 원하는 방식으로 개별적으로 또는 조합하여 조합될 수 있다.

본 발명의 구체예는 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 고도로 도식화된 구체예이다;
도 2는 본 발명에 따른 방법의 예시적인 구체예를 수행할 때 메탄 농도 및 수소 농도의 결정을 위한 측정 결과이다; 그리고
도 3은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 구체예를 수행할 때 압력 측정을 위한 측정 결과이다.

장치의 예시적인 구체예

전체적으로, 도 1의 장치는 참조 부호 1로 표시된다.

장치(1)는 기밀 방식으로 밀봉될 수 있는 챔버(3)를 포함하는 오토클레이브(2)를 포함한다. 오토클레이브(2)는 챔버(3)에 존재하는 물질을 교반 및 혼합할 수 있는 교반기(4) 및 챔버(3)에 온도를 적용하기 위한 전기 가열 장치(5)를 추가로 포함한다. 오토클레이브(2)는 뚜껑(6)을 가지며, 이에 의해 챔버(3)가 기밀 방식으로 밀봉될 수 있다. 오토클레이브(2)는 챔버(3)의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(7)를 추가로 갖는다.

제1 기체 도관(100)은 오토클레이브(2)의 벽을 통해 안내되고 제1 기체 도관(100)이 챔버(3)로 개방되는 제1 단부(101)로부터 제2 단부(102)로 연장된다. 이의 제2 단부(102)에서, 제1 기체 도관은 질소가 들어 있는 질소 탱크(103)에 연결된다. 제1 기체 도관 경로는 제1 기체 도관(100)에 의해 한정되며, 이를 통해 기체가 제2 단부(102)로부터 제1 단부(101)까지 제1 기체 도관(100)을 따라 전달될 수 있다. 제1 기체 도관(100)은 밸브(104)에 의해 폐쇄될 수 있다.

제2 기체 도관(200)은 제2 기체 도관(200)이 챔버(3)로 개방되는 제1 단부(201)로부터 제2 단부(202)로 연정되는 오토클레이브(2)의 벽을 통과한다. 제2 기체 도관 경로는 제2 기체 도관(200)에 의해 한정되며, 이를 통해 기체가 제1 단부(201)로부터 제2 단부(202)까지 제2 기체 도관(200)을 따라 전달될 수 있다. 제2 기체 도관(200)을 따라, 제1 단부(201)로부터 제2 단부(202)로의 제2 기체 도관 경로의 유동 방향으로, 다음 구성요소가 배열된다: 밸브(203), 그 뒤에 유동적으로 배열된 기체 세척 병(204), 그 뒤에 유동적으로 배열된 기체 컨디셔닝 펌프(205), 그 뒤에 유동적으로 배열된 기체 센서(206) 및 그 뒤에 유동적으로 배열된 전도도 검출기(207). 마지막으로, 제2 기체 도관(200)은 전도도 검출기(207)의 하류에 유동적으로 배열된 제2 단부(202)에서 기체 배기구(208)로 개방된다. 제2 기체 도관(200)은 밸브(203)에 의해 차단될 수 있다. 기체 세척 병(204)은 제2 기체 도관 경로가 통과하는 10% 황산 욕을 포함한다. 제2 기체 도관 경로를 따라 유동하는 기체는 기체 컨디셔닝 펌프(205)에 의해 5℃로 냉각될 수 있다. 기체 컨디셔닝 펌프(205) 하류의 제2 기체 도관 경로를 따라 기체 유량을 제어하기 위해, 기체 컨디셔닝 펌프(205)를 통한 기체 부피 유량이 조정될 수 있다. 기체 센서(206)는 적외선 광학 기체 센서이며, 이를 통해 제2 기체 도관 경로를 따라 전달되는 기체 메탄의 농도가 측정될 수 있다. 전도도 검출기(207)는 열전도도 검출기이며 이를 통해 제2 기체 도관 경로를 따라 전달되는 기체 수소의 농도를 측정할 수 있다.

제3 기체 도관(300)은 제2 단부(102)와 밸브(104) 사이의 제1 기체 도관(100)의 일부로부터 밸브(203)와 기체 세척 병(204) 사이의 제2 기체 도관(200)의 일부로 연장된다. 제3 기체 도관 경로는 제3 기체 도관(300)에 의해 한정되며, 이를 통해 제1 기체 도관의 돌출부로부터 제2 기체 도관(200)의 돌출부까지 제3 기체 도관(300)을 따라 기체가 전달될 수 있다. 제3 기체 도관(300)은 밸브(301)에 의해 폐쇄될 수 있다.

질소 탱크(103)와 제3 기체 도관(300)으로의 제1 기체 도관(100)의 분기 사이의 제1 기체 도관(100)의 도관 부분에서, 제1 기체 도관(100)은 제1 기체 도관(100)을 통해 유동하는 질소 기체의 부피를 측정하기 위한 유량계(105)를 포함한다.

제4 도관(400)은 오토클레이브(2)의 뚜껑(6)을 관통하고, 제4 도관(400)이 챔버(3)로 개방된 제1 단부(401)로부터 제2 단부(402)로 연장된다. 이의 제2 단부(402)에서, 제4 도관은 물이 들어 있는 물 탱크(403)에 연결된다. 도관 경로는 제4 도관(400)에 의해 한정되며, 이를 통해 물이 제2 단부(402)로부터 제1 단부(401)까지 제4 도관(400)을 따라 전달될 수 있다. 제4 도관(400)은 밸브(404)에 의해 폐쇄될 수 있다.

방법의 예시적인 구체예

실제 적용에서, 제1 예시적인 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 다음과 같은 장치(1)에서 수행되며, 형성된 적어도 한 가지의 기체, 예시적인 구체예에서 메탄의 정량적 결정이 메탄의 기체 분석적 정량적 결정에 의해 수행된다.

전술한 장치(1)가 제공된다. 오토클레이브(2)에 의해, 기밀 밀봉 가능 챔버(3)가 제공된다.

또한, 물 형태의 수성 액체가 물 탱크(403)에 의해 제공된다.

Al₄C₃을 포함하는 물질을 제공하기 위해, 먼저 마그네시아 탄소 벽돌을 88.5 질량%의 MgO, 8 질량%의 C, 2.5 질량%의 페놀 수지 결합제 및 1 질량%의 Al로부터 제조했다. 이 마그네시아 탄소 벽돌의 사용된 상태를 모의하기 위해, 마그네시아 탄소 벽돌을 6 시간 동안 1,000℃에서 환원 분위기에서 코킹했고, 마그네시아 탄소 벽돌의 Al 및 C의 일부로부터 Al₄C₃의 일부가 형성되었다. 마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al의 일부는 탄화 동안 공기의 질소와 추가로 반응하여 AlN(질화알루미늄)을 형성했다. 코팅된 마그네시아 탄소 벽돌을 1 mm 미만의 입자 크기로 분쇄했다. 이 형태에서, 벌크로 분쇄된 적절한 기사용 마그네시아 탄소 벽돌이 Al₄C₃을 포함하는 물질로서 제공되었다.

뚜껑(6)을 들어올린 상태에서, 벌크 재료로 분쇄된 10 g의 마그네시아 탄소 벽돌을 오토클레이브(2)의 챔버(3)에 도입하고, 이후 챔버(3)를 뚜껑(6)으로 닫았다. 밸브(404)는 이 과정 동안 여전히 닫힌 상태를 유지했다.

이후 밸브(104 및 203)를 열고 기체 질소가 제1 기체 도관(100)을 통해 질소 탱크(103)로부터 챔버(3)로 도입되고, 챔버(3)에 존재하는 공기를 대체하고, 제2 기체 도관(200)을 통해 챔버(3)로부터 빠져나간다. 이어서, 밸브(104 및 203)를 다시 닫았다.

밸브(404)가 열린 상태에서, 물 탱크(403)로부터 70 ml의 물이 제4 라인(400)을 통해 챔버(3)로 도입되고, 이어서 챔버(3)는 밸브(404)를 닫음으로써 기밀 밀봉된다. 이후 교반기(4)가 활성화되어, 챔버(3)에 위치한 분쇄된 마그네시아 탄소 벽돌 및 챔버(3)에 위치한 물이 서로 밀접하게 혼합된다.

동시에, 가열 장치(5)가 활성화되고 챔버(3)가 30 분 이내에 실온으로부터 150℃의 온도까지 균일하게 가열되고 이 온도에서 5 분 동안 유지된다. 150℃에서 5분 동안 유지한 후, 가열 장치(5)가 비활성화되고 오토클레이브(2)가 외부에서 물로 냉각되었고, 그 결과 챔버(3)의 온도가 다시 떨어졌다.

챔버(3)에 이 온도를 적용하고 챔버(3)에서 분쇄된 마그네시아 탄소 벽돌을 물과 혼합하는 동안, 마그네시아 탄소 벽돌의 Al₄C₃이 다음 반응식 (I)에 따라 물과 반응했다:

Al₄C₃ + 12 H₂O → 4 Al(OH)₃ + 3 CH₄ ↑ (I)

또한, 마그네시아 탄소 벽돌의 AlN과 탄화 동안 반응하지 않은 Al의 잔류물이 다음 반응식 (II) 및 (III)에 따라 물과 반응했다:

AlN + 3 H₂O → Al(OH)₃ + NH₃ ↑ (II)

2 Al + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃ + 3 H₂ ↑ (III)

상기 반응식 (I) 내지 (III)에 따라 생성된 기체 메탄(CH₄), 암모니아(NH₃) 및 수소 (H₂), 챔버(3)에 도입된 질소 기체 및 생성된 수증기 및 챔버(3)에 대한 온도의 영향으로 인해, 챔버(3)의 압력은 마그네시아 탄소 벽돌과 물이 서로 반응하는 동안 약 4 bar 과압으로 증가했다.

밸브(203)의 후속 개방 전에, 밸브(301)는 여전히 먼저 개방되었고 기체 질소가 질소 탱크(103)로부터 제1 기체 도관(100) 및 제3 기체 도관(300)을 통해 제2 기체 도관(200)으로 공급되어 기체 센서(206) 및 전도도 검출기(207)를 보정했다. 기체 컨디셔닝 펌프(205)는 이러한 질소 기체의 라인을 지원하기 위해 활성화되었다.

챔버(3)의 온도가 45℃로 강하한 후, 밸브(203)가 개방되어 챔버(3)에 위치한 기체(메탄, 암모니아, 수소, 수증기 및 질소)가 제2 기체 도관(200)에 의해 한정된 제2 기체 도관 경로를 따라 전달되도록 한다.

제2 기체 도관(200)에 의해 한정된 제2 기체 도관 경로를 따라 챔버(3)에 위치한 이들 기체를 전달하기 위해, 밸브(104)가 개방되었고 질소가 질소 탱크(103)로부터 제1 기체 도관(100)을 통해 챔버(3)로 공급되었다. 질소는 챔버(3)에 위치한 기체를 포획하고, 제2 기체 도관(200)의 제1 단부(201)를 통해 챔버를 떠나고, 캐리어 기체로서 후속하여 제2 기체 도관 경로를 따라 기체를 운반했다. 이 과정에서 전달된 기체의 기체 부피는 유량계(105)를 사용하여 결정되었다. 챔버(3)에 존재하는 기체의 일부는 밸브(203)가 개방될 때 이미 제2 기체 도관 경로로 유동하지만; 이 기체 부분의 부피는 캐리어 기체에 의해 운반되는 총 부피와 관련하여 무시할 수 있으므로, 기체 부피는 유량계(105)에 의해 확실히 결정될 수 있음이 사실이다.

기체 세척 병(204)의 10% 황산 욕을 통해 기체가 운반될 때, 암모니아가 먼저 세척되었다.

또한, 기체는 기체 처리 펌프(205)를 통한 후속 운반 동안 5℃로 냉각되어, 수증기가 응축되었다.

나머지 기체인 메탄, 수소 및 질소는 기체 센서(206)를 따라 운반되었고, 기체 중의 메탄의 농도는 기체 센서(206)에 의해 연속적으로 결정되었다.

이어서, 나머지 기체가 전도도 검출기(207)를 따라 운반되었고, 기체 중의 수소의 농도가 전도도 검출기(207)에 의해 연속적으로 결정되었다.

도 2는 기체 센서(206)에 의해 결정된 ppm 단위의 메탄 농도 및 전도도 검출기(207)에 의해 결정된 부피% 단위의 수소의 농도의 각각 초 단위의 측정 시간에 걸친 측정 결과를 보여준다.

마지막으로, 기체는 기체 배기구(208)를 통해 외부로 배기되었다.

마그네시아 탄소 벽돌 및 물의 반응 동안 형성된 기체 중에서, 메탄은 기체 분석에 의해 정량적으로 결정되었고, 이후 마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al₄C₃의 양이 메탄의 정량적 결정에 기초하여 정량적으로 결정되었다.

먼저, 방정식에 따라

V(_CH4) [l] = CH₄[ppm] * 10^-6 * N₂[l/min] * 1[sec]

추출된 메탄의 총 부피가 결정되었다.

도 2에 따른 메탄의 농도에 대한 측정 결과로부터, 메탄의 농도가 먼저 전체 측정 기간에 걸쳐 결정되었고, 이는 시간에 대한 적분 ∫ CH₄ dt에 해당한다. 이후 전체 측정 기간에 걸쳐 메탄의 농도의 합계가 CH₄ [ppm] = 1,312*10⁶ ppm으로 결정되었다.

이후, 유량계(105)에서 설정된 1.00/60 [l/sec]의 측정 기간에 걸친 평균 유량으로부터, 펌핑된 메탄의 총 부피가 다음과 같이 계산되었다:

V(_CH4) [l]= 1,312*10⁶ppm * 10^-6 * 1.00/60 [l/sec] * 1 [sec] = 0.022 [l]

메탄 물질의 양(몰)을 얻기 위해, 계산된 부피를 표준 조건하의 메탄의 몰 부피로 나누어야 한다. 표준 조건하의 몰 부피는 일반 기체 방정식에 따라 계산된다

V_mol [l/mol] = (R*T)/p

여기서

R = 8,314 [(kg*m²)/(s²*mol*K)]

T = 273.15 [K]

p = 101325 [Pa] = 101325 [kg/(m*s²)]

다음과 같이:

V_mol = (8.314 [(kg*m²)/(s²*mol*K)] * 273.15 [K]) / 101325 [kg/(m*s²)] = 0.022413 [m³/mol] = 22.413 [l/mol]

메탄의 양의 정량적 결정은 최종적으로 다음 방정식에 따라 수행되었다

n CH₄ [mol] = V(_CH4) [l] / V_mol[l/mol]

다음과 같이:

n CH₄ [mol] = 0.022 [l] / 22,413 [l/mol] = 9.8 * 10^-4[mol]

마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al₄C₃ 물질의 양의 후속적인 정량적 결정을 위해 반응식 (I)에 따른 메탄에 대한 이러한 물질의 양 결정에 기반했다:

Al₄C₃ + 12 H₂O → 4 Al(OH)₃ + 3 CH₄ ↑ (I),

그 후 1 몰의 Al₄C₃이 반응하여 3 몰의 CH₄를 형성하고 (반응 비율 1/3), 다음 방정식에 따라 다시 화학량론적으로 계산된다:

Al₄C₃ [g] = n CH₄ [mol] * 1/3 *M(_Al4C3) [g/mol]

여기서

M(_Al4C3) = 몰 질량 Al₄C₃ [g/mol]

이는 마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al₄C₃ 물질의 양이 다음과 같이 정량적으로 결정되도록 했다:

Al₄C₃ [g] = 9,8 * 10^-4 [mol] * 1/3 * 143.96 [g/mol] = 0.0471 g

따라서 마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al₄C₃의 양은 0.0471 g인 것으로 정량적으로 결정되었다.

10 g의 샘플 양에 대해, 이는 4710 ppm의 샘플 마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al₄C₃ 농도에 해당했다.

방법의 예시적인 구체예 2

제2 예시적인 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 다음과 같이 장치(1)에서 수행되었고, 여기서 형성된 적어도 한 가지의 기체, 예시적인 구체예에서 메탄의 정량적 결정이 압력 측정에 의해 수행되었다.

제2 예시적인 구체예에 따른 방법은 본질적으로 예시적인 구체예 1에 따른 방법에 따라 수행되었다. 그러나, 방법이 수행될 때, 50 내지 85℃의 온도 구간에서 챔버(3)의 가열 동안 및 89 내지 50℃의 온도 구간에서 챔버(3)의 냉각 동안, 과압이 압력 센서(7)에 의해 측정되었다. 또한, 방법은 두 번 수행되었고, 한 번은 예시적인 구체예 1에 따른 샘플을 사용하고, 다른 한 번은 Al이 첨가되지 않아, 코킹 동안 Al₄C₃ 이 형성될 수 없다는 점만 구체예 1에 따른 마그네시아 탄소 벽돌과 다른 마그네시아 탄소 벽돌("제로 샘플")을 사용했다.

도 3은 이러한 압력 측정의 측정 결과를 보여준다. 실선은 제로 샘플의 압력 측정에 대한 측정 결과를 보여주는 반면, 점선은 구체예 1에 따른 마그네시아 탄소 벽돌의 압력 측정에 대한 측정 결과를 보여준다.

마그네시아 탄소 벽돌 및 물의 반응 동안 형성된 기체 중에서, 메탄은 후속하여 메탄의 정량적 결정에 기초하여 마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al₄C₃의 양을 정량적으로 결정하기 위해 압력 측정에 의해 정량적으로 결정되었다.

이 목적을 위해, 과압 pU가 먼저 가열 동안 및 냉각 동안 50℃에서 압력 센서(7)로 측정되었고 (상대 압력 측정) 다음과 같이 결정되었다:

p_{U (가열 50℃)}= 0.2745 [bar]

p_{U (냉각 50℃)}= 0.65 [bar]

공기 팽창을 고려한 보정 인자를 고려하면, 다음이 얻어진다:

보정 인자 p _corr= p_{(제로 샘플 냉각 50℃)} - p_{(제로 샘플 가열 50℃)}=

0.1928 [bar] - 0.076 [bar]= 0.1168 [bar]

따라서

pU (_{corr 냉각 50℃}) = p_{U (냉각 50℃)}- p _corr = 0.65 [bar] - 0.1168 [bar] = 0.5332 [bar]

이후 절대 압력 p [bar]는 다음에 따라 계산되었다:

p [bar] = p_{U corr}[bar] + 1.013 [bar]

따라서 이는

p_{(절대 50℃ 냉각)} = p_{U corr} + 1.013 [bar] = 0.2745 [bar] + 1.013 [bar] = 1.2875 [bar] = 128750 [kg/(m*s²)]

그리고 냉각 시

p_{(절대 50℃ 냉각)} = p_{U corr} + 1.013 [bar] = 0.5332 [bar] + 1.013 [bar] = 1.5462 [bar] = 154620 [kg/(m*s²)]

전도도 검출기(207)를 사용하여 수소 농도를 측정함으로써 (측정 결과에 대해 도 2 참조), 반응 속도론이 결정될 수 있었다. 이는 압력 신호의 과정을 반응 생성물 H₂ 및 CH₄에 할당하는 것을 허용한다. 이는 가열 동안의 압력 변화가 주로 H₂ 그리고 냉각 동안 주로 CH₄로 인해 발생함을 의미한다.

일반 기체 방정식에 따르면

p*V/(R*T) = n

여기서

자유 부피 V [l] = 0.01 [l] = 0.0001 [m³]

공기 밀도 ρ_air [kg/m³] = 1.1877 [kg/m³] = 1.1877 [g/l]

공기 몰 질량 M_air [g/mol] = 28.949 [g/mol]

R = 8.314 [(kg*m²) /(s²*mol*K)]

T_50℃= 273.15 [K] + 50 [K] = 323.15 [K]

공기의 질량은

공기 질량 m_air [g] = V [l]*ρ_air = 0.1 [l] * 1.1877 [g/l] = 0.11877 [g]

따라서 공기의 몰은

n_air [mol] = m_air/M_air = 0.11877 [g] / 28.949 [g/mol] = 0.0041027 [mol]

수소의 몰에 대한 결과

n_{H2 (가열 50℃)} = p_{절대 (50℃ 가열)*}V/(R*T) - n_air

128750 [kg/(m*s²)] * 0.0001 [m³] / (8.314 [(kg*m²)/(s²*mol*K)] *323.15 [K]) - 0.0041027 [mol] = 0.00068947 [mol].

따라서, 메탄 물질의 양은 다음과 같이 정량적으로 결정될 수 있다:

n_{CH4 50℃}[mol] = p_{(절대 50℃ 냉각)}*V/(R*T_50℃) - n_air- n_{H2 가열 50℃}

154620 [kg/(m*s²)] * 0.0001 [m³]/(8.314 [(kg*m²)/(s²*mol*K)]*323.15 [K]) - 0.0041027 [mol] - 0.00068947 [mol] = 0.00096291 [mol].

마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al₄C₃ 물질의 양의 후속적인 정량적 결정을 위해, 반응식 (I)에 따른 메탄에 대한 물질 양 결정을 기반으로 다시 화학량론적으로 계산되었고, 이에 따라 다음과 같이 1 mol의 Al₄C₃이 3 mol의 CH₄ 와 반응한다 (반응 비율 1/3):

Al₄C₃ [g] = n CH_{4 (50℃)} [mol] * 1/3 * M(_Al4C3) [g/mol] = 9,6291 * 10^-4 [mol] * 1/3 * 143,96 [g/mol] = 0.0462 g

따라서 마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al₄C₃의 양은 0.0462 g인 것으로 정량적으로 결정되었다.

10 g의 샘플 양에 대해, 이는 4620 ppm의 샘플 마그네시아 탄소 벽돌 중의 Al₄C₃ 농도에 해당했다.

구체예 1 및 2에 따른 Al ₄ C ₃ 의 정량적 결정의 평가

구체예 1 및 2는 본 발명에 따른 방법이 Al₄C₃의 신뢰할 수 있고 단순하고 안전한 정량적 결정을 허용함을 보여준다.

신뢰도는 특히 예시적인 구체예 1 및 2에 따른 결정 결과의 비교로부터도 비롯되며, 이에 따르면 Al₄C₃에 대한 정량적 결정에 대한 측정 결과의 상대적 편차는 약 1.9%에 불과했다.

방법의 단순성은 특히 또한 방법의 간단한 수행, 무엇보다도, 메탄의 정량적 결정이 기밀 밀폐실에서의 반응으로 인해 전체 반응 시간 동안 수행될 필요가 없음, 그뿐만 아니라 메탄의 정량적 결정에 기초한 계산에 의한 Al₄C₃의 단순한 정량적 결정부터 비롯된다.

방법의 안전성은 또한 특히 Al₄C₃의 반응을 위한 물의 사용에서 기인한다.

Claims

Al₄C₃의 정량적 결정 방법으로서, 다음 단계를 포함하는 방법:
A. 기밀 밀봉 가능 챔버를 제공하는 단계;
B. Al₄C₃을 포함하는 물질을 제공하는 단계, 여기서 Al₄C₃을 포함하는 물질은 내화 제품 형태로 제공됨;
C. Al₄C₃과 반응하여 적어도 한 가지의 기체를 형성하는 적어도 한 가지의 수성 액체를 제공하는 단계;
D. Al₄C₃을 포함하는 물질 및 적어도 한 가지의 수성 액체를 챔버에 넣는 단계;
E. 챔버를 기밀 방식으로 밀봉하는 단계;
F. Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃과 적어도 한 가지의 수성 액체를 챔버 내의 반응시켜 적어도 한 가지의 기체를 형성하는 단계;
G. 형성된 적어도 한 가지의 기체를 정량적으로 결정하는 단계;
H. 형성된 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정을 기준으로 Al₄C₃을 포함하는 물질 중의 Al₄C₃을 정량적으로 결정하는 단계.
제1항에 있어서, 적어도 한 가지의 기체는 메탄을 포함하는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한 가지의 수성 액체는 물을 포함하고, 바람직하게는 물인 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, Al₄C₃을 포함하는 물질 및 적어도 한 가지의 수성 액체는 함께 혼합되는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, Al₄C₃을 포함하는 물질은 탄소 결합된 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, Al₄C₃을 포함하는 물질은 벌크로 제공되는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질과 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응 동안 과압하에 있는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버는 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질의 Al₄C₃과 적어도 한 가지의 수성 액체의 반응 동안 온도에 노출되는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버는 오토클레이브에 의해 제공되는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 형성된 적어도 한 가지의 기체의 정량적 결정은 챔버 내의 Al₄C₃을 포함하는 물질과 적어도 한 가지의 수성 액체가 완전히 반응하여 적어도 한 가지의 기체를 형성한 후에만 수행되는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한 가지의 기체는 적외선 광학 기체 센서에 의해 정량적으로 결정되는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한 가지의 기체는 압력 센서에 의해 정량적으로 결정되는 방법.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치로서, 다음을 포함하는 장치:
13.1 기밀 밀봉 가능 챔버(3);
13.2 챔버(3)에서 형성된 기체를 정량적으로 결정하기 위한 수단(7; 206).
제13항에 있어서, 챔버(3)는 오토클레이브(2)에 의해 제공되는 장치.
제13항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버에서 형성된 기체의 정량적 결정을 위한 다음 수단 중 적어도 하나를 포함하는 장치: 적외선 광학 기체 센서(206) 또는 압력 센서(7).