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HVG-DGG Forschung

 
Publication Nr EFOR004
Author Müller-Simon, H.
 
Title
Elektronenaustauschreaktionen polyvalenter Elemente in industriellen Glasschmelzen
 
Keywords
 
Journal
Publication Year 1999
Volume
ISS
Page
 
Abstract
Im Jahr 1999 wurden die Untersuchungen zu den Elektronenaustauschreaktionen polyvalenter Elemente weiter fortgeführt. Um die erarbeiteten Modellvorstellungen zu überprüfen, wurde eine Wechselwirkungsmatrix entwickelt, in der die Reaktionsrichtungen dargestellt werden. Diese Matrix verknüpft die thermodynamischen Daten, die in Gleichgewichtsexperimenten oder elektrochemisch gewonnen wurden, mit den Ergebnissen spektralphotometrischer oder nasschemischer Analysen an Gläsern. Für das am häufigsten untersuchte Kalk-Natron-Silicatmodellglas (64 % SiO2, 16 % Na2O, 10 % CaO) konnte damit die Gültigkeit des thermodynamischen Wechselwirkungsmodells für die Elemente Cr, Mn, As, Sb, Ce und Fe bestätigt werden.
Besondere Bedeutung für den industriellen Glasschmelzprozess besitzt das Paar Eisen/Schwefel. Diese beiden Elemente sind sowohl im Hinblick auf die Läuterung als auch die Farbe maßgeblich. In einem grünen Glas konnte eindeutig nachgewiesen werden, dass die Gispigkeit eine Funktion der SO2-Übersättigung bei Tropfentemperatur ist. Diese Übersättigung kann auf zwei verschiedenen Wegen zustande kommen. Zum einen führt ein Absinken des Sauerstoffpartialdrucks zu einer zusätzlichen Freisetzung von SO2, da in der Regel in einem industriellen Glasschmelzaggregat der Gesamtschwefelgehalt nicht entsprechend der Änderung des Sauerstoffpartialdrucks absinkt. Ähnliche Verhältnisse erhält man, wenn durch erhöhte Filterstaubzugaben der Schwefelgehalt der Glasschmelze stark der Änderung des Sauerstoffpartialdrucks ansteigt, die damit verbundene Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks jedoch nicht ausreicht, um die gesamte zusätzlich zugeführte Menge Schwefel als SO3 in das Glas einzubinden. Wenn der Sauerstoffpartialdruck eines Grünglases durch erhöhtes Einbringen organischer Verunreinigungen extrem absinkt, kommt es zur Bildung des Braunchromophors. Auch hier wurde eine gute Übereinstimmung zwischen den Vorhersagen des thermodynamischen Läutermodells und den in der industriellen Praxis beobachteten Farbstörungen gefunden. Eine weitere Bestätigung erhielt das Modell durch Farbmessungen an industriellen Braungläsern. So wurde am Otto-Schott-Institut in Jena festgestellt, dass das Braunchromophor beim Erhitzen des Glases im Temperaturbereich zwischen 500 und 600 °C verschwindet. Modellrechnungen konnten zeigen, dass sich dieser Befund thermodynamisch erklären lässt.
 
 
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