Rohstoffe der Glasindustrie

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1 Rohstoffe der Glasindustrie Von Dr. rer. nat. Joachim Lange 3., überarbeitete Auflage Mit 59 Abbildungen, 128 Tabellen und 1 Beilage Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig Stuttgart

2 Inhaltsverzeichnis 1 Glasrohstoffe - Allgemeine Betrachtung Einteilung der Rohstoffe Glas und seine Bestandteile Systematik der Glasrohstoffe Die Netzwerk-Hypothese Netzwerkbildner Netzwerkwandler Netzwerkbildner und Netzwerkwandler Läuterungsmittel und Schmelzbeschleuniger Entfärbungsmittel Farbrohstoffe Trübungsrohstoffe Selten verwendete Rohstoffe Glasscherben und Rücklaufbehälterglas Schrifttum Glaszusammensetzung und Eigenschaften Darstellung der Glaszusammensetzung Wirkung der Oxide im Glas Wärmedehnung Dichte Spezifische Wärme Wärmeleitfähigkeit Elastizitätsmodul Oberflächenspannung Dielektrizitätskonstante Brechungsindex Dispersion Viskosität Kristallisationsfestigkeit Elektrische Leitfähigkeit Chemische Beständigkeit Festigkeit Härte Qualität, Bedarf, Wirtschaftlichkeit Qualität Bedeutung glasfärbender Verunreinigungen Bedarf und Wirtschaftlichkeit 54

3 8 Inhaltsverzeichnis 1.4 Glasrohstoffe - Arbeitsschutz und Umweltschutz Gesetzliche Grundlagen Gefahrstoffe Arbeits- und Umweltschutz Untersuchungsmethoden zur Beurteilung der Rohstoffqualität Qualitative chemische Verfahren Quantitative chemische Analysen verfahren Physikalische Analysenverfahren Genauigkeit von Analysenergebnissen Rohstoff-Normen 74 2 Glasrohstoffe - Eigenschaften, Wert und technologische Bedeutung Glassand, Quarzmehl und Quarzite Einteilung der Sande Entstehung und Aufbereitung Entstehung Aufbereitung Europäische Quarzsandvorkommen und ihre Charakteristika Chemische und physikalische Eigenschaften Technologische Kriterien Technische Verwendung Gehalt an glasbildenden Oxiden Bedeutung als Glasrohstoff Wirkung im Glas Qualitätskriterien Qualitätsforderungen für Quarzsande Qualitätsforderungen für Quarzmehl Qualitätsforderungen für hochwertige Quarzite Qualitätsstand und Qualitätskontrolle Borax, Rasorit und Borsäure Vorkommen, Gewinnung, Aufbereitung Chemische und physikalische Eigenschaften Technologische Kriterien Bedeutung von Boroxidträgern als Glasrohstoffe Wirkung des B im Glas Qualitätskriterien Phosphorpentoxid-Träger Wirkung im Glas Herstellungs- und Anwendungsformen Theoretische Gehalte an glasbildenden Oxiden Qualitätskriterien 110

4 Inhaltsverzeichnis Soda und Pottasche Vorkommen, Herstellung und Bedarf Chemische und physikalische Eigenschaften Technologische Kriterien Bedeutung von Soda und Pottasche als Glasrohstoff Wirkung von Na 2 0 undk 2 0 im Glas Qualitätskriterien Qualitätsforderungen Qualitätsstand und Qualitätskontrolle Lithiumoxid-Träger Vorkommen, Gewinnung und Aufbereitung Chemische und physikalische Eigenschaften des Lithiumcarbonats Wirkung des Li 2 0 im Glas Qualitätskriterien Kalk, Dolomit, Magnesiumcarbonat, Bariumcarbonat Vorkommen, Gewinnung, Herstellung Chemische und physikalische Eigenschaften Technologische Kriterien Bedeutung als Glasrohstoffe und Anwendungsformen Wirkung des CaO, MgO und BaO im Glas Qualitätskriterien Nebenbestandteile und Schadstoffe Qualitätsforderungen Qualitätsstand und Qualitätskontrolle Mennige, Blei(II)- und Zinkoxid Vorkommen, Gewinnung, Herstellung Chemische und physikalische Eigenschaften Technologische Kriterien Bedeutung als Glasrohstoffe und Anwendungsformen Wirkung des PbO und ZnO im Glas Qualitätskriterien Schadstoffe Qualitätsforderungen Qualitätsstand und Qualitätskontrolle Aluminiumoxid-Träger Allgemeines Entstehung, Vorkommen, Herstellung Natürliche Aluminiumoxid-Träger Synthetische Aluminiumoxid-Träger Chemische und physikalische Eigenschaften Natürliche Al Träger Synthetische Al Träger Technologische Kriterien Theoretische und praktische Gehalte an glasbildenden Oxiden Bedeutung des A als Glasbestandteil und seine Anwendungsformen 157

5 10 Inhaltsverzeichnis Wirkung des A im Glas Nebenbestandteile und Schadstoffe Qualitätskriterien Qualitätsforderungen Qualitätsstand und Qualitätskontrolle Läuterungsrohstoffe Läuterung des Glases Die Läuterungrohstoffe Überblick Kenndaten Qualitäten Technologische Kriterien Richtzahlen zur Anwendung Hinweise zur Anwendung Schmelzbeschleuniger Rohstoffe zur Entfärbung des Glases Entfärbung des Glases Chemische Entfärbung Physikalische Entfärbung Entfärbungsrohstoffe und ihre Anwendung Qualitäten Farboxide Färbung des Glases Färbungsrohstoffe Glasfarben und färbende Bestandteile Die glasfärbenden Rohstoffe Technologische Kriterien Richtzahlen zur Anwendung Hinweise zur Anwendung Charakteristische Farbglasgemengesätze nach Schmidt und Kocik Qualitätsforderungen und Qualitätskontrolle Trübungsmittel Trübung des Glases Trübung durch feste Teilchen Trübung durch Emulsionsbildung Die Trübungsrohstoffe Kenndaten Vorkommen, Gewinnung, Darstellung Technologische Kriterien Flußspat Kryolith Natriumsilicofluorid Qualitätsforderungen und Qualitätskontrolle 202

6 Inhaltsverzeichnis Selten verwendete Glasrohstoffe Allgemeines Technologische Kriterien selten verwendeter Glasrohstoffe Kenndaten Wirkung im Glas Qualitätsforderungen Glasrohstoffe - Chemisch-technische Berechnungen Allgemeine Betrachtungen Berechnung der Glaszusammensetzung aus gegebenem Gemengesatz Stöchiometrische Grundlagen Reinheits-Faktor f R Chemie-Faktor/ch Technologie-Faktor f T Rechnerische Besonderheiten beim»fluorabbrand« Genauigkeiten beim zahlenmäßigen Rechnen Rechenbeispiele Alkali-Kalk-Glas Trübglas Berechnung eines Gemengesatzes aus gegebener Glaszusammensetzung Stöchiometrische Grundlagen Rechenbeispiele Schrittfolge Trübglas Probenahme Allgemeine Betrachtungen Geräte zur Probenahme fester Stoffe Probenahmeverfahren Grobstückiges Material Feinkörniges und pulveriges Material Probenaufbereitung Aufbewahrung und Beschriftung der Laboratoriumsprobe Spezielle Probenahmeverfahren Proben zur Bestimmung der Feuchtigkeit und des Glühverlustes Scherbenfreie Gemengeproben 238

7 12 Inhaltsverzeichnis 5 Rohstoff-Analytik Bemerkungen zur Probenvorbereitung Das Trocknen der Proben Zerkleinerung als Analysenvorbereitung Analyse des Glassandes Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes Bestimung des Glühverlustes Bestimmung des Si0 2 -Gehaltes und des HF-Rückstandes Bestimmung des R Gehaltes Kolorimetrische Bestimmung des Fe Gehaltes Kolorimetrische Bestimmung des Ti0 2 -Gehaltes Analyse der Soda Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung Bestimmung des Na 2 C0 3 -Gehaltes Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes Kolorimetrische Bestimmung des Fe Gehaltes Titrimetrische Bestimmung des NaCl-Gehaltes Analyse der Pottasche Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung Bestimmung des K 2 C0 3 -Gehaltes Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes Bestimmung des Fe Gehaltes Bestimmung des KCl-Gehaltes Analyse des Natriumsulfats Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung Bestimmung des Na 2 S0 4 -Gehaltes Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes Bestimmung des Fe Gehaltes Bestimmung des Hydrogensulfat-Gehaltes Analyse der Kalke und Dolomite Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung Bestimmung des Glühverlustes Bestimmung des Säureunlöslichen Bestimmung des R Gehaltes Bestimmung des CaO-Gehaltes Bestimmung des MgO-Gehaltes Bestimmung des Gesamt-Schwefelgehaltes nach Eschka 252

8 Inhaltsverzeichnis Bestimmung des Sulfat-Schwefels Berechnung des Sulfid-Schwefelgehaltes Kolorimetrische Bestimmung des Fe Gehaltes Analyse der Mennige und Bleiglätte Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung Gravimetrische Bestimmung des Gesamt-PbO-Gehaltes Komplexometrische Bestimmung des Gesamt-PbO-Gehaltes Bestimmung des Pb0 2 -Gehaltes in Mennige Kolorimetrische Bestimmung des Fe Gehaltes Analyse des Bariumcarbonats Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung Bestimmung des säureunlöslichen Rückstandes Bestimmung des Bariumcarbonat-Gehaltes Kolorimetrische Bestimmung des Fe Gehaltes Analyse des Zinkoxids Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung Bestimmung des ZnO-Gehaltes Kolorimetrische Bestimmung des Fe Gehaltes Analyse des Borax, Rasorits und der Borsäure Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung Bestimmung des Wassergehaltes Bestimmung des Na 2 0-Gehaltes von Borax und Rasorit Bestimmung des B Gehaltes von Borax und Rasorit Bestimmung des B Gehaltes von Borsäure Kolorimetrische Bestimmung des Fe Gehaltes Analyse des Flußspats Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung Bestimmung des CaC0 3 -Gehaltes Bestimmung des Si0 2 -Gehaltes Bestimmung des R Gehaltes Indirekte Bestimmung des CaF 2 -Gehaltes Bestimmung des MgO-Gehaltes Kolorimetrische Bestimmung des Fe Gehaltes Bestimmung des Gesamt-Schwefel-Gehaltes Analyse der Kryoliths Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung 263

9 14 Inhaltsverzeichnis Bestimmung der wasserlöslichen Anteile Bestimmung des Al Gehaltes Gemenge-Analytik - Allgemeine Betrachtung Vorbemerkung Richtigkeit der Ergebnisse und Zeitbedarf Genauigkeit der Ergebnisse und Gemengebeurteilung Abschließende Betrachtung Analysenempfehlungen zur Gemengebeurteilung (Kurzfassungen) Alkali-Kalk-Glas-Gemenge Titrimetrische R 2 C0 3 -Bestimmung Flammenfotometrische Na 2 0- und K 2 0-Bestimmung Komplexometrische CaO- und MgO-Bestimmung Gravimetrische BaO-Bestimmung in sulfatfreiem Gemenge Gravimetrische BaO-Bestimmung in sulfathaltigem Gemenge Gravimetrische S0 3 - bzw. Na 2 S0 4 -Bestimmung Borosilicat-Glas-Gemenge Komplexometrische ZnO-, CaO-, MgO- und Al Bestimmung Flammenfotometrische Na 2 0- und K 2 0-Bestimmung Titrimetrische Na 2 0- und B Bestimmung Blei-Glas-Gemenge Komplexometrische PbO-Bestimmung Flammenfotometrische Na 2 0- und K 2 0-Bestimmung Lot-Glas-Gemenge (mit Mennige) des Systems 2,5 PbOZnO B Komplexometrische PbO- und ZnO-Bestimmung Titrimetrische B Bestimmung AAS-Bestimmung von BaO Gravimetrische Si0 2 -Bestimmung als Säureunlösliches Gravimetrische Al Bestimmung Bestimmung des Oxydationszustandes von Glasrohstoffen und Gemengen (Redoxpotential) Theoretische Grundlagen Praktische Durchführung (Koch-Aufschluß) Autoklaven-Aufschluß Schlußbemerkungen 282 Anhang 283 Literatur und Quellenverzeichnis 314 Sachwörterverzeichnis 320