Reaktionsvorgänge zwischen SiO₂ und einer Natriumsilicatschmelze Teil 2. Reaktionen an der Phasengrenze

Abstract

Der Angriff einer Natriumsilicatschmelze auf Kieselglas und Naturquarz wurde bei 1200 °C verfolgt. Die dabei an der Phasengrenze gebildeten Reaktionsprodukte wurden phasenanalytisch (Lichtmikroskopie, Röntgenbeugung, IR-Spektroskopie, Differentialthermoanalyse) untersucht, ferner ließen sich Konzentrationsprofile von Natrium und Silicium in der Reaktionszone unter Einsatz einer Elektronenstrahlmikro-sonde ermitteln. Es zeigt sich, daß Kieselglas und Naturquarz beim Angriff der Natriumsilicatschmelze sich ähnlich verhalten, d. h. dem eigentlichen Auflösungsvorgang geht eine Umwandlung des SiO₂ in Cristobalit bzw. Tridymit voraus. Bemerkenswert ist, daß sich an der Grenzfläche SiO₂/ Schmelze eine Natriumanreicherung einstellt, die weit über den Natriumgehalt der Schmelze hinausgehen kann. Die Ergebnisse liefern einen Ansatz zur Aufklärung der Einzelschritte des Angriffsvorgangs. Reaction processes between SiO₂ and a sodium silicate melt. Part 2. Reactions at the phase boundary The attack of sodium silicate melts an vitreous silica and natural quartz was observed at 1200 °C. The reaction products formed at the interface were examined by light microscopy, x-ray diffraction, infra-red spectroscopy and differential thermal analysis; moreover silicon and sodium concentration profiles were determined by electron microprobe. It was shown that vitreous silica and natural quartz both behaved in a similar way when attacked by sodium silicate melts and transformed into cristobalite and tridymite before dissolving. It is noteworthy that an enrichment in sodium, possibly exceeding that in the bulk melt considerably, occurs at the silica-melt interface. The results help to clarify the individual steps in the process of attack. Processus du reaction entre SiO₂ et une fonte de silicate de sodium. 2e partie. Réactions à la limite des phases L'attaque d'un verre de silice et d'un quartz naturel par une fonte de silicate de sodium est étudiée à 1200 °C. Les produits de la réaction qui se sont formés à la limite des phases au cours de cette attaque sont étudiés par analyse des phases (au microscope optique, par diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge et analyse thermique différentielle) et l'on établit les profils de concentration du sodium et du silicium dans la zone de réaction en utilisant une microsonde électronique. Il apparait que le verre de silice et le quartz naturel ont un comportement semblable lorsqu'ils sont attaqués par la fonte de silicate de sodium en ce sens qu'une transformation du SiO₂ en cristobalite ou en tridymite précède le processus de dissolution proprement dit. Il est ä remarquer qu'un enrichissement en sodium intervient ä l'interface SiO₂/fonte, enrichissement qui peut être nettement supérieur à la teneur en sodium de la fonte. Les résultats fournissent une base qui permet d'éclairer les différentes étapes du processus d'attaque.