Journal of thermal analysis

, Volume 35, Issue 2, pp 305–318 | Cite as

Thermogravimetric and mass spectrometric investigations of the decomposition and volatilization of raw materials by heating of a glass batch

  • K. Heide
11th Nordic Symposium on Thermal Analysis and Calorimetry

Abstract

The decomposition and volatilization reactions in the glass batch are important factors for the glass manufacturing, for the optimization of the melting conditions and material properties as well as for minimisation of the environmental impacts and complete utilisation of the raw materials. The use of modern analytical techniques to study such processes in laboratory is a first step towards industrial process control. One of the most successful techniques in evolved gas analysis has been the mass spectrometry.

The different types of mass filters and their advantages and limits are described for use in batch reactions and glass melting.

Secondly, the methods of interfacing for a simultaneous MS-analysis of decomposition and evaporation reactions under different conditions are discussed.

Thirdly, selected examples are given and discussed. They include
  • the control of decarbonatization of raw materials (soda, and calcite) by means of additives

  • the evaporation of raw materials (boron) by heating of a glass batch

  • the characterization of fining process of a glass melt

  • the volatilization of fluorine, phosphorous and the formation of metal — gas — complexes by melting of fluoro-phosphate and fluoro-aluminate glasses.

Keywords

Glass Batch Evaporation Reaction Spectrometric Investigation Mass Spectrometric Investigation Glass Manufacturing 

Zusammenfassung

Zersetzungs- und Verdampfungsreaktionen im Glasgemenge sind bedeutende Faktoren für die Glasherstellung, für die Optimierung der Schmelzbedingungen und Materialeigenschaften als auch für eine Minimalisierung von Umgebungseinflüssen und eine vollständige Nutzung der Rohstoffe. Die Anwendung moderner analytischer Methoden zur Untersuchung solcher Prozesse unter Laborbedingungen stellt einen ersten Schritt zur industriellen Fertigungsüberwachung dar. Eins der erfolgreichsten Verfahren zur Untersuchung der entstehenden Gase ist die Massenspektrometrie.

Es wurden die verschiedenen Arten von Analysatoren sowie deren Vorteile und Begrenztheit für die Anwendung in Glasgemengereaktionen und beim Glasschmelzen beschrieben. Weiterhin wurden Methoden zur Verbindung einer simultanen MS-Analyse von Zersetzungs- und Verdampfungsreaktionen unter verschiedenen Bedingungen besprochen.

Letztendlich wurden ausgewählte Beispiele dargestellt und besprochen, die folgendes umfassen:
  • Überwachung des Austreibens von Kohlendioxid aus Rohstoffen (Soda, Kalzit) mittels Zusätzen.

  • Verdampfen von Rohstoffen (Bor) durch Erhitzen des Glasgemenges.

  • Kennzeichnung des Läuterungsprozesses einer Glasschmelze.

  • Verdampfen von Fluor, Phosphor und Bildung von Metall-Glass-Komplexen beim Schmelzen von Fluorphosphat- und Fluoraluminatglass.

Резюме

Происходящие в стеко льной ванне реакции разложения и испарения являются важными факторами в производстве стекла, оптимизации условий плавления и свойств в еществ, а также в уменьшении до миниму ма влияния внешних вр здействий и полного использования сырья. Использование совре менных аналитических методов для изучения таких процессов в лабораторных услови ях, является первым шаго м в контроле промышле нного процесса. Mace-спектрометрия была и спользована как один из наиболее приемлемых методов в анализе выделяющего ся газа. Описаны преимуществ а и недостатки различны х масс-фильтров, используемых в реакционных ваннах и при плавлении стекл а. Обсуждены методы, позволяющие совмеща ть масс-спектральный анализ реакций разложения и испарен ия, проводимых в разли чных условиях. Приведены и обсуждены отдельны е примеры, включающие контроль обезуглероживания с ырья/сода и кальцит/пу тем введения добавок, испарение бора путем нагревания стекольн ой ванны, характеристик а конечного процесса с теклоплава, испарение фтора, фосфора и образовани е металл — газ комплек сов при плавлении фторофосфатных и фто роалюминатных стеко л.

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Copyright information

© Wiley Heyden Ltd, Chichester and Akadémiai Kiadó 1989

Authors and Affiliations

  • K. Heide
    • 1
  1. 1.”Otto-Schott-Institut”, Section ChemieFriedrich-Schiller-UniversitätJenaG.D.R.

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