Редокс-номер партии и его влияние на производство цветного стекла

Введение в пакетный окислительно-восстановительный номер

Номер партии redox является инструментом, используемым стеклопроизводителями как указание на свойства окончательного стекла, сформированного, а также в самом расплава. Стекло состоит в основном из кремнезема, как правило, полученных из песка, наряду с карбонатом натрия и оксида кальция, а также целый ряд других добавок в зависимости от желаемого стекла. Redox в этом случае относится к балансу окислительных и редуктивных эффектов, предоставляемых стеклу добавленными компонентами, и число может быть достигнуто на основе этих компонентов. Номер партии redox рассчитывается стеклодувами для каждой произведенной партии, и результат расчета полезен при прогнозировании таких исходов, как цвет. Таким образом, номер redox является эмпирическим показателем состояния снижения окисления каждой партии.

Расчет окислительно-восстановительного числа партии

Номера batch redox рассчитываются на основе процесса изготовления стекла с использованием 2 мт песка. Контримирующее воздействие общих стеклянных добавок хорошо известно (1), и поэтому это просто случай принятия этих чисел, умножения на массу и добавления значений вместе. Песок не способствует расчету Redox. Пример простого рецепта кремневого стекла заключается в следующем:

Партия кремневого стекла потребует следующих компонентов:

Песок 2000 кг
Шлаг 100 кг
Соль (NaSO₄) 20 кг

Таким образом, номер redox можно вычислить:
Шлаг 100 кг х -0,092 х -9.20
Соль 20 кг х 0,670 и 13,40
-9.20 - 13.40 - 4,20

В этом примере шлак обеспечивает как оксид кальция, так и карбонат натрия

Стекло расплава в этом случае будет иметь пакет redox номер 4,20. Для более сложного расплава расчет будет длиннее, с учетом всех добавок.

Как можно изменить номер окислительно-восстановительного числа партии?

Цвет в очках основан на взаимодействии добавок и остатков редокса. Типичными стеклянными добавками являются переходные металлические соединения, которые в разных состояниях окисления имеют разные валентности. Специфический ион, отвечающий за цвет, называется хромофором. Валентность соединений зависит от количества кислорода в расплава, общего баланса добавок, состояния редокса и температуры (2).

Наиболее важным хромофором в стекольном стекле является янтарный хромофор, который вырабатывается в результате взаимодействия ионов железа и серы. Сульфаты добавляются в большинство стаканов, удаление пузырьков и семян в расплава решений для превосходного конечного продукта, как правило, добавляют в виде сульфата натрия. В стекле сульфат можно уменьшить до сульфида, это происходит при низких количествах редокса партии. Эмбер хромофор образуется в присутствии ионов Fe^{3 и} S^2- (сульфид) и имеет интенсивно коричневую окраску (3).

Проще говоря, номер партии Redox может быть изменен путем добавления окисления или уменьшения компонентов. Добавление сокращения видов приведет к увеличению числа пакетов redox, в то время как добавление окисляющих видов приведет к увеличению числа пакетов redox. Измерение наблюдаемого номера redox партии косвенно - glassmaker установит отношение уменьшенного утюга (Fe²⁾к общему утюгу в случае законченного продукта стекла, через оптически ед (4). Более высокое соотношение Fe^{2 'к} общему соотношению указывает на более уменьшенные очки. Соотношение железа используется как железо присутствует практически во всех очках. В случае расплава измеряется частичное давление кислородного газа с более высокими значениями, свидетельствуют о более окисленном стекле (5).

Для типичного контейнерного или тарелкного стекла следующие значения redox и соотношения железа связаны с цветами (6):

Номер пакетного редокса	_Общее соотношение Fe^2'/Fe	Стеклянный цвет
От 0 до 5	от 0,10 до 0,40	Флинт (бесцветный)
от -15 до 0	от 0,40 до 0,65	Изумрудно-зеленый
от 25 до -15	от 0,60 до 0,75	Фейе морт
от 30 до -20	от 0,75 до 0,90	Янтаря

Поэтому можно сказать, что более низкий номер redox партии соответствует уменьшенным стеклом. Номера пакетных редоксов, превышающие 5, связаны с окисленным кремневым стеклом и зелеными окрасками UVA.

Каковы последствия нашей продукции?

Как уже упоминалось, добавки к стеклу широко классифицируются на те, которые вызывают окисляющий эффект или уменьшающий эффект, тем самым перемещая положение номера redox. Утюг присутствует практически во всех очках, поэтому redox вклады ниже должны быть рассмотрены в дополнение к железу при участии в процессе изготовления стекла. Индивидуальные номера редокса для добавок были определены экспериментально.

Красный оксид железа

Утюг является одним из наиболее распространенных добавок в стекле, присутствует в подавляющем большинстве коммерчески произведенных очков. Красный оксид железа (Fe₂O₃, оксид железа (iii), оксид железа) является одним из наиболее широко используемых и доступных оксидов железа, обеспечивая Fe^{3 ".} Как оксид, добавление его будет толкать положение равновесия к окислительной стороне. Как краситель в своем собственном праве, оксид железа, обеспечивающий Fe^{3 "приводит}к сине-зеленой окраски. Оксид железа был добавлен в стекло тает в течение многих лет из-за его способности лучше проводить тепло, поэтому сокращение количества наружного нагрева требует (7). При уменьшении до Fe^{2 ",}синяя окраска наблюдается.

Пирит железа (FeS2, дисульфид железа (ii))

Пирит известен как редуктное средство в стекольном пространстве, с номером redox -1.20. Таким образом, добавление пирита будет толкать положение эквалдибриума redox в пользу уменьшенного стекла, и более низкий номер redox партии. Пирит поэтому добавляется для производства янтарной окраски (8), полезно для контейнерных стаканов, содержащих скоропортящиеся продукты.

Хромовая мука

Путь Redox, который имеет решающее значение с хромитом между уменьшенным хромом (ii), стандартным хромом (iii) и высокоокисленным хромом (vi). Стоит отметить, что независимо от общего номера redox партии, зеленый символ, связанный с хромом (iii) будет преобладать - это только модулируется общей среде redox. В хромите хром (iii) является состояние окисления металла.

В условиях сокращения, баланс Redox для хромированной муки будет в пользу Cr^{2 "и} Cr^3", в то время как в окисляющей среде, это будет в пользу Cr^{3 "и} Cr^6". Эффект самого низкого количества окисления хромовмия минимален, и он рассматривается как более редкое состояние окисления. С другой стороны, Cr^{6 "обеспечивает} желтую окраску, которая в сотрудничестве с Cr^3" будет "разбавить" зеленый цвет несколько более приглушенный тон. Примечательным является тот факт, что Cr^{6 "вредно} для человека, поэтому следует позаботиться о том, чтобы свести к минимуму воздействие любых газов, возникающих в результате расплава.

Взаимодействие хрома и янтарного хромофора особенно интересно, так как такие цвета, как оливковая и античная зелень требуют как янтарного, так и хромового хромофора - модуляция янтаря хромом вызывает сдвиг в положении хром-железо равновесие, и соизмеримые изменения цвета. Именно этот эффект, который приводит к коричнево-зеленые цветные очки, такие как feuille morte или deadleaf зеленый.

Антрацит / Carbon

Как органическое соединение, антрацит не влияет на окраску стекла в своем собственном праве, но сместит положение эклокса равновесия в сторону уменьшая окружающей среды. Чистый углерода и антрацита (85 углерода) имеют редокс номера -6,70 и -5,70 соответственно. Поскольку среда сокращения предпочтительнее с точки зрения производственного процесса, антрацит в значительной степени добавляется по этой причине.

Оксид меди

В условиях окисления оксид меди останется в форме оксида (КуО). Ион Cu^2' имеет зелено-синюю окраску. При снижении, однако, оксид меди будет присутствовать в форме закиси куцеоса (Cu₂O), с Ионом Cu^и отвечает за интенсивно красный цвет. Поэтому, для достижения красного или черного стекла, необходимо поддерживать снижение условий с помощью низкой партии redox номер. Черное стекло достигается с тепловой удар и многое другое можно прочитать здесь.

Влияние окислительно-восстановительного числа партии на производственный процесс

Согласно исследованиям, температура печи может работать ниже при более низком значении redox, в дополнение к тому, легче уточнить (9). При более низком редоксе, будет меньше пузырьков в расплава из-за меньшего количества кислорода в расплава. Как и в любой химической реакции, redox эквилибрии зависят от температуры. В современном стекольном стекольном, где экологические проблемы имеют первостепенное значение, переработанный стеклянный кульлет может быть использован. Часто, это стекло использовано в порошковой форме и добавлено к расплаву, хотя должно быть замечено что по мере того как cullet часто содержит вмеру количество органического материала, добавление может причинить уменьшение в номере redox партии - который может или не может быть пожеланным.

коллекция старых стеклянных бутылок, тонированные

днища различных цветных стеклянных бутылок

Резюме

Номер партии redox является инструментом, используемым стеклопроизводителями для прогнозирования и мониторинга свойств стекла
Модуляция номера redox обеспечивает различные цвета стекла, полученные из баланса многих переходных металлических хромофоров
Номер партии Redox может быть рассчитан заранее, чтобы предсказать результаты стеклянного процесса, и рассчитывается на протяжении всего процесса для мониторинга прогресса
В дополнение к составу и балансу redox, температура, использование штрафных агентов оказывают влияние на общее окончательное стекло

Ссылки

1 W. Симпсон и D. D. Myers, Стекло Tech., 1978, 19, 82

2 В. Тимсорн и др., Бык. Матер. Sci., 2007, 30, 487

3 Н. Ф. Черновая и др., Стекло и керамика, 2000, 57, 84

4 C. R. Bamford, Поколение цвета и управление в стекле, науке стекла и технологии,Elsevier, Amsterdam, 1977

5 P. Laimbock, линейные датчики кислорода для талшии и тинговые ванны, в GlassTrend, Эйндховен, 2013

6 Р. Фальконе и др., преподобный Минералол. Геохим., 2011, 73, 113

7 Р. Л. Шут и А. Е. Барсук Дж. Soc., 1942, 25, 355

8 W. A. Weyl, Цветные очки, Общество стеклянных технологий, Шеффилд, 1951

9 A. Hubert et al., Влияние Redox в промышленном расплавлении стекла и важность управления Redox в 77-й конференции по проблемам стекла, Columbus, 2017