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Die Beeinfluaung ·des Reflexionsverbal tens von Gesohirrpo~_..llan ~uroh schwefelhaltige& ·~as beim Brennen - eill Bei trag zur Natur und Entste~ von zwei durch SchwetelverlH.ndungen ve.rursachte POl'•ellanverfärbungen
Von -der
Fakultät fUr Baustoffingenieunt$Sen an der Hochsohule fUr Architektur und Bauwesen Weimar
zur E~langung des Grades eines Doktor - Ingenieurs
genehmigte
D I S S E R T A T I 0 N
vorgelegt von Dipl.-Ing. Günter Naumann
Dekan : Prof. Dr.-Ing . habil. Röbert Gutachter : Gutachter
'rag der Einreichung : /f'd. 03 .. lf .1'18 ·
Tag der mündlichen Prüfung
1'
Inhaltsverzeiobnis ~=====~=~======~=~
1. EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG
2. LITERATURUBERSICHT
2.1 Ergebnisse des WTI Jena-Burgau aus Betriebsuntersuchungen im VEB Vgt. Porzellanwerke Kahla über die Entstehung der Hellfärbung
2. 2 Erge.bnisse der Betriebsuntersuchungen
Seite
1
im VEB Porzellanwerk Colditz 7
2.3 Aufnahme von Schwefel aus Rauchgasen durch keramische Stoffe 9
2.4 Bindungsform dee aufgenommenen Schwefels in keramischen Gemengen 12
2.5 . Verfärbungen durch Schwefel 13
2.5.1 Ultramarinfärbung 13
2.5.2 Kohlegelbfärbung 14
2.5.3 Verfärbungen durch Schwefel in kera-
2.6
mischen Produkten
Zusammenfassung der Literaturauswertung Uber die Hell- und Dunkelfärbung nach
f ~l -· [?]
15
17
3.
3.1
VERSUCHS PROGRAMM
Untersuchungen an mit H2so4 behandelten Proben
3.1.1 BegrUndung für die Verwendung des Modell-systems Geschirrporzellan-H2so4
3.1.2 Reproduktion der Brennbedingungen, unter denen die Verfärbungen entstehen
1
3.1.2.1 At~osphärenmuffelbrände
3.1.2.2 Rohrofenbrände
3.1.3 Auswertung der Brennversuche im Hinblick
Seite _ .............. 19
19
19
21
22
24
auf die Natur der Hell- und Dunkelfärbung 27
3.2 Untersuchungen an mit (NH4) 2so4, K2so4 und NH4Cl behandelten Proben 28
3.3 Untersuchungen an im generatorgasbehe1zten
4.
4.1 .
4.1 .1
Tunnelofen verglühten Proben
VERSUCHSDURCHFÜHRUNG
Art der Proben und ihre Herstellung
Proben aus Geschirrporzellanmasse
28
29
29
29
4.1.1.1 Plättchen aus Geschirrporzellanmasse 30
4,1.1.2 Plättchen aus Geschirrporzellanmasse mit Zusätzen von Sn02 30
4.1.1.3 Plättchen aus mit Ozon behandelter Ge-sohirrporzellanmasse 31
Seite
4·.1. 2 Proben aus Porzellanmodellmassen 32
4.1. 3. Glasur 34
4.2 Behandlung der Probepiättchen mit Schww~ felverbindttngen )6
4.2.1 Plättchen aus Ge~chirrporzelJ.anmaese 36
4.2.2 Plättchen aus Porzellanmodellmassen und
4.3
4.3.1
4.3.2
mit Ozon behandelter Geschirrporzellan-masse
Das Brennen der Proben
Glühbrand
Glatt brand
•• o 3. 2 .1 Atmosphärenmu:tfel
4.J.2.2 Rohrofen
4. 4 . Auswertung
4.4.1 . Photometrische Messungen
11 l~ ~ ~ „1 Messung des Reflexionsgrades mit dem
38
)8
39
40
40
41
45
45
Leukometer 45
4.4.1.2 Spektralphotometrische Mess'U?lgen mit dem SF 10 47
4.4.1.J Spektralphotometrische Messungen mit dem DK - 2 A 48
4.4.1.4 .Messung des Transmissionsgrades 49
4.4.1.5 Möglichkeiten der visuellen Beurteilung 51
4.4.2 Spezielle chemische Untersuchungsmethoden
4.4 . 2 . 1 GesS;Dltschwefel bestimttrung
4.4.2.2 Sulfidschwefelbestimmung
Seite -----5)
53
55
4,4,3 Magnetische Untersuchungen 59
4.4.4 Lichtmikroskopisohe Untersuchungen 60
4.4.5 Elektronenmikroskopische Untersuchungen 60
5. ERGEBNISSE 62
5.1 Untersuchungen am Modellsystem Gesobirr-porzellanmasse-H2so4 62
5.1.1 Auswertung der Atmosphärenmuffelbrände 62
5.1.1.1 Photometrische Messungen mit dem Leuko-meter 62
5.1.1.2 Spektralphotometrische Messungen mit dem SF 10 7!
-,;. ~ ~ . ~ !f.9ssung des Transmissionsgrade~ 74
5.1.1.4 Visuelle Beurteilung der Ziehproben 75
5,1.2 Grundlagenuntersuchungen zur Natur der Hell- und Dunkelfärbung 75
5,1.2.1 Rohrofenbrände; photometrische Auswertung an Plättchen aus Geschirrporzellanmasse 75
5.1.2.2 Rohrofenbrände; spektralphotometrische Auswertung an Plättchen aus Modellporzel-lanmasse 83
Seite
5.1u?. .3 Gesamtsohwefelbestimmung 84
5.1 . ?. . 4 Sulfidschwefelbestimmung 87
5.1.2,5 Magnetische Untersuchungen 91
5.1.2.6 Bestimmung der Roh- und Reindiohte 93
5.1.2.7 Lichtmikroskopische Untersuchungen 94
5.1.2.8 Elektronenmikroskopische Untersuohungen 97
5.2 Untersuchungen ~n mit (NH4) 2so4, K2so4 und NH4Cl behandelten Proben aus Gesohirr-porzellanma.sse 1 ÖO
5.3 Untersuchungen an im generatorgasbe-heizten Tunnelofen verglUhten Proben 102
c:; 3.1 BegrU.ndung des Versuchsprogramms 102
5.3.2 Ergebnisse 105
6. DISKUSSION DER ERGEBNISSE 112
6.1
6.1.1
Untersuchungen .am Modellsystem Geschirrporzellanmasse-H2so4
Die Natur der Hellfärbung
6.1.2 . Die Natur der Dunkelfärbung
6.1.2.1 Möglichkeit einer Verfärbung durch Koh-lensto:ff
6.1 . 2 . 2 Möglichkeit einer Verfärbung durch Magne~ tit oder elementares Eisen
6.1.2.3 Möglichkeit einer Verfärbung durch Schwermetallsulfide
. 112
112
122
122
124
124
6.1.3 zusammenfassende IBrstellung über die Entstehung der Hell- und Dunkelfärbung in Abhängigkeit von den Brennbedingungen
6.2 Untersuchungen an mit (NH4) 2so4 , X2so4 und NH4Cl behandelten Proben
6.3 Untersuchung an im generatorgasbeheizten Tunnelofen verglUhten Proben
6.3.1
6.3.2
6.3.3
Gesamtschwefelbestimmungen
Atmosphärenmuffelbrände
Untersuchungen zur Natur der Hell- und Dunkelfärbung
Schlußfolgerungen für den Industrieofenbau
Glatt brand
Glühbrand
Vergleich der wichtigsten Ergebnisse die-
Seit$ --
135
137
140
140
140
147
147
1-48
152
ser Arbeit mit den Literaturangaben 155
Zusammenfassung 158
Literaturverzeichnis 161
Verzeichnis der Abbildungen 166
Verzeichnis der Tabellen 169
