Зольность — характеристика материалов¶

Зольность — это характеристика, показывающая массовую долю несгораемого остатка (золы), образующегося при полном сгорании материала или его прокаливании. Выражается в процентах от массы исходной пробы. Широко применяется в аналитической химии, топливоведении, сельском хозяйстве, пищевой промышленности и материаловедении.

¶Определение и сущность

Зольность определяют как остаток, остающийся после сжигания органической части пробы в муфельной печи при температуре 500–900 °C (в зависимости от стандарта и объекта анализа). Органические вещества — углеводороды, белки, жиры, целлюлоза — при сгорании уходят в газообразную фазу в виде CO₂, H₂O, оксидов азота и других летучих соединений. Неорганические компоненты — соли натрия, калия, кальция, магния, железа, фосфора, кремния, хлориды, сульфаты, карбонаты — остаются в виде оксидов, карбонатов и других тугоплавких соединений. Их суммарная масса и составляет зольный остаток.

Формально зольность вычисляется по формуле:

A = (m₁ / m₀) × 100 %

где m₁ — масса зольного остатка после прокаливания, m₀ — масса исходной пробы.

¶Зольность топлива

В топливоведении зольность — один из основных показателей качества твёрдого топлива (угля, сланцев, торфа, биотоплива). Различают:

• Зольность исходную ( Aad ) — по массе воздушно-сухой пробы;
• Зольность рабочего топлива ( Ar ) — с учётом влажности и содержания воды;
• Зольность сухого топлива ( Ad ) — после высушивания;
• Зольность горючего вещества ( Adaf ) — в пересчёте на горючую часть.

Высокая зольность ухудшает теплоту сгорания, увеличивает расход топлива, приводит к образованию шлаков и зольных отложений на стенках котлов, снижает КПД теплоэнергетического оборудования. Зола угля содержит оксиды кремния, алюминия, железа, кальция, магния, а также примеси тяжёлых металлов, что определяет её дальнейшее использование или утилизацию.

¶Зольность в сельском хозяйстве

В агрономии зольность почвы — содержание минеральных (неорганических) компонентов в почвенном образовании, обычно в пределах 1–15 % от массы почвы. Основу почвенной золы составляют оксиды и соли кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия, фосфора, натрия. Зольность растений (ботаническая зольность) — массовая доля минеральных веществ в сухом веществе растения, обычно 2–15 % в зависимости от вида и органа. Зерновые культуры имеют зольность около 2–5 %, листовые овощи — до 10–15 %.

Зольность зерна и муки — важный показатель в хлебопечении. Мука высшего сорта имеет зольность не более 0,55 %, первого сорта — до 0,75 %, второго — до 1,1 % (по российским стандартам). Повышенная зольность муки указывает на избыточное содержание оболочек зерна (отрубей), влияет на цвет, вкус и технологические свойства теста.

¶Зольность в пищевой промышленности

Зольность — обязательный показатель при оценке качества пищевых продуктов: муки, круп, молока, мёда, масел, кондитерских изделий. По содержанию золы судят о степени очистки сырья, наличии примесей и минеральном составе. В молоке зольность составляет около 0,7–0,8 %, в мёде — 0,1–1,5 %, в растительных маслах — менее 0,1 %. Показатель нормируется техническими регламентами и стандартами (ГОСТ, ТУ).

¶Методы определения

Основной метод — прокаливание пробы в муфельной печи до постоянной массы. Пробу помещают в тигель из огнеупорного материала, сушат, затем подвергают постепенному нагреву до 250–300 °C (обезвоживание и обугливание), после чего доводят до 550–900 °C и прокаливают до получения постоянной массы остатка. Охлаждение проводят в эксикаторе, взвешивание — на аналитических весах.

Для определения элементного состава золы применяют спектральный анализ, рентгенофлуоресцентный анализ, атомно-абсорбционную спектрометрию. В почвоведении зольность определяют прокаливанием навески почвы при 550 °C в течение 4–6 часов.

¶Применение показателя

Зольность используется при:

• классификации и сортировке топлива;
• оценке качества зерна, муки и пищевого сырья;
• контроле технологических процессов в металлургии, цементной и керамической промышленности;
• характеристике почв в агрономии и геоботанике;
• оценке качества биотоплива и пеллет;
• контроле качества фармацевтического сырья.

Показатель зольности нормируется стандартами: ГОСТ 11022 (уголь), ГОСТ 27314 (мука), ГОСТ 33996 (пеллеты), ISO 1171 (твёрдое топливо) и другими.

¶Источники

• ГОСТ 11022-95. Топливо твёрдое. Методы определения зольности
• ГОСТ 27314-91. Мука пшеничная. Методы определения зольности
• Горшков В. С., Фролов А. И. «Химический анализ топлива»
• Справочник по химии. Под ред. Б. П. Никольского
• ISO 1171:2010. Solid mineral fuels — Determination of ash