Optimization and control of selenium chemistry and color in flint glass melts

Jitwatcharakomol, Tepiwan; Conradt, Reinhard

doi:26412

Optimization and control of selenium chemistry and color in flint glass melts

Jitwatcharakomol, Tepiwan (Author)

2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Tepiwan Jitwatcharakomol

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

Umfang102 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Conradt, Reinhard (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-04-29

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-20050893
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/59911/files/Jitwatcharakomol_Tepiwan.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik (500000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Weißglas (Genormte SW) ; Glasherstellung (Genormte SW) ; Glasschmelze (Genormte SW) ; Entfärbung (Genormte SW) ; Selen (Genormte SW) ; Oxidationszahl (Genormte SW) ; Technische Chemie (frei) ; selenium (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 660

Kurzfassung
Die Chemie des Selens im Entfärbungsprozess bei der Weißglasherstellung wurde sowohl in der Industrie als auch durch Laborexperimente untersucht. Es wurde Proben von zwei Weißglaswannen genommen und auf den Gehalt von Se, Fe, den Redoxzustand und die Farbe hin analysiert. Farbdefekte während der Produktion konnte auf unzulässig hohe Se-Verluste zurückgeführt werden, die wiederum auf Produktionsperioden mit zu hoher Oberofentemperatur zurückgeführt werden könnten. Wechsel des Durchsatzes hatten dagegen keine eindeutiger Effekt. In Laborexperimenten wurde der Zusammenhang zwischen Redoxzustand und Se-, Co-, Fe-, S- Gehalt einerseits und der resultierenden Farbe andererseits empirisch gründlich aufgeklärt. Wegen der geringen Se-Gehalt konnte allerdings eine Spezies-Analyse für Se nicht durchgeführt werden. Bei Proben mit 0.05% Fe sollte das Fe2+ zu Gesamteisen Verhältnis einen Wert von 0.12 nicht überstreiten, der Sulfatgehalt unter 0.4 Massen-% bleiben. Andernfalls erfolgt ein vollständiger Verlust von Se. Oxidierende Bedingungen entsprechend einer Redoxzahl von ca. 15 wurden als optimal für die Entfärbung identifiziert. Der gleiche Absorptionsbereich, der in Fe-freier Gläsern mit 220 ppm Se und in eisen haltigen Gläsern mit nur 2 ppm Se gefunden wurde, legt nahe, dass FeSe die Rolle des dominierenden Chromophors bei der Entfärbung übernehmen kann. Die Annahme der Existenz des FeSe unter den gewählten Bedingungen wird durch thermodynamische Rechnungen unterstützt. Schließlich wurde eine Strategie der Vektoraddition im L*a*b*- Farbraum entwickelt, mit deren Hilfe optimale Bedingungen für die Entfärbung rasch bestimmt werden können. Die Strategie wurde erfolgreich an einem mit 0.1 Massen-% sehr eisenreichen Glas erfolgreich getestet.

The selenium chemistry in the decoloration process in flint glass melts was investigated both in commercial practice and in laboratory. Samples were taken from two furnaces of a flint glass production site, analysed with respect to Se, Fe, redox state, and color. Color defects during production could be attributed to an unduly high Se loss which, in turn, could be traced back to production periods with too high temperatures in the combustion space. Pull rate changes did, however, not have an unanimous effect. In lab experiments, the relation between redox state, total Se, Co, Fe, S on the one side, and the resulting color on the other side, were thoroughly investigated in an empirical way. Due to the very loss Se level, a speciation of Se could, however, not be performed. With respect to 0.05 % iron containing glass, the ratio Fe2+ to total Fe should not exceed 0.12 and the amount of sulfate should be ~ 0.4 wt. %. Otherwise the Se loss might reach 100 %. Oxidizing conditions with a redox number about 15 was also found the optimum condition for the decoloration. The same absorption range of spectra between 220 ppm Se-iron free glass and 2 ppm Se-iron containing industrial glass, suggests FeSe may act as the dominating coloring agent in the decoloration process. This got along well with the constructed phase stability diagrams of Na-O-Se system. Finally, a strategy of vectors addition in the L*a*b* color space diagram was developed by which optimal decoloration conditions can be swiftly determined. The strategy was verified with a glass containing total Fe as high as 0.1 wt. %.

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