Untersuchungen zur Verdampfung von Bor beim Einschmelzen von borhaltigen Glasgemengen

Abstract

Durch die massenspektrometrische Analyse werden die Borverluste von Rohstoffgemengen beim Aufheizen bis zu 1200 °C unter Quasi-Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtsbedingungen analysiert. Als Borrohstoffe wurden Borsäure und Borax eingesetzt. Reine Borsäure kann vollständig als H3BO3 verdampfen, wenn durch den H2O-Dampfdruck eine Zersetzung verhindert bzw. die Rückreaktion entsprechend HBO2 + H2O <—> H3BO3 (Dampf) möglich wird. Unter Nichtgleichgewichtsbedingungen wird die Verdampfung im wesentlichen durch die thermische Stabilität von HBO2 und B2O3 bestimmt. Die Flüchtigkeit von HBO2 kann vernachlässigt werden. B2O3 verdampft bei Abwesenheit von H2O mit zunehmender Geschwindigkeit ab 1000 °C. Bei Anwesenheit von Na2CO3 erfolgt parallel zur Verdampfung und Zersetzung der Borsäure eine Natriumboratbildung. Dampfförmige Borspezies bilden sich hierbei ab 800 °C (NaBO2 (Dampf)) und je nach Na2O : B2O3-Verhältnis ab 1000 °C (B2O3 (Dampf)). Sowohl die Kristallstruktur der Borate als auch der Zusatz von SiO2 beeinflussen zwar den Verdampfungsmechanismus nicht (d. h. nur monomere H3BO3-, NaBO2- und B2O3-Moleküle in der Dampfphase), es verändert sich aber bei Anwesenheit von SiO2 die Verdampfungsgeschwindigkeit der borhaltigen Moleküle.