Redoxkontrolle in Glasschmelzen
ZrO2-Sensor für die kontinuierliche Messung im Produktionsbetrieb
Die Farbe prägt das Erscheinungsbild eines Glases. Viskosität, viskoelastisches Verhalten und Oberflächenspannung bestimmen seine Verarbeitbarkeit. Das Läuterverhalten der Glasschmelze entscheidet über die Qualität des fertigen Produktes. Allen diesen Größen gemeinsam ist die starke Abhängigkeit vom Oxidationszustand der Glasschmelze. Angesichts der Notwendigkeit Recyclingscherben und Filterstäube einzuschmelzen - Rohstoffe, deren Oxidationszustand starken Schwankungen unterliegt wird es immer wichtiger den Oxidationszustand der Glasschmelze messtechnisch zu erfassen.
Kühnreich & Meixner bietet (mit technischer Unterstützung der Hüttentechnischen Vereinigung der Deutschen Glasindustrie „HVG“) einen Sauerstoff-Sensor für die kontinuierliche Messung in der Glasschmelze an.
Diese neue Technik hat gegenüber herkömmlichen Methoden wie der Farbmessung eine Reihe von Vorteilen:
Die Positionierung des Sensors in der Speiserinne macht die Information über den Oxidationszustand deutlich früher verfügbar, eine aufwendige Probenpräparation ist überflüssig, die höhere zeitliche Dichte der Messdaten macht es einfacher, Trends zu erkennen.
In mehreren Forschungsprojekten wurden betrieblich verwertbare Zusammenhänge erarbeitet:
Das Sensorsignal ist eng verknüpft mit der Gemengezusammensetzung. Wenn mit dem Gemenge große Anteile an Fremdscherben zugeführt werden, lassen sich mit einem Sauerstoffsensor die organischen Verunreinigungen direkt beobachten. Blasenprobleme treten in Grüngläsern vorwiegend dann auf, wenn der Sauerstoffpartialdruck unter 2 x 10-4 bar absinkt. Ein ZrO2-Sensor bietet die Möglichkeit, solche Blasenprobleme zu vermeiden. In Braungläsern ist der Sauerstoffpartialdruck für die intensivste Färbung und die beste Läuterung nicht identisch. Ein ZrO2-Sensor ermöglicht es, den optimalen Arbeitspunkt unter den vorherrschenden Produktionsbedingungen, d. h. dem gegebenen Eisen- und Schwefelgehalt der Glasschmelze, zu wählen.
Der Sauerstoff-Sensor wird üblicherweise in der Speiserinne hängend installiert. Eine optimale Kühlvorrichtung erlaubt es, den Sensor auch an anderer Stelle einzusetzen. Kernstück des Sensors ist ein Stift aus Y2O3-stabilisiertem ZrO2, der sich im Kontakt mit der Glasschmelze befindet. Dieser Zylinder löst sich während des Betriebs auf. Je nach der Temperatur in der Speiserinne und der Zusammensetzung des Glases beträgt die Standzeit des Sensors 6 bis 12 Monate.
