FR2555753A1 - Procede et dispositif de surveillance de l'etat redox d'elements dans le verre - Google Patents

Procede et dispositif de surveillance de l'etat redox d'elements dans le verre Download PDF

Info

Publication number
FR2555753A1
FR2555753A1 FR8413159A FR8413159A FR2555753A1 FR 2555753 A1 FR2555753 A1 FR 2555753A1 FR 8413159 A FR8413159 A FR 8413159A FR 8413159 A FR8413159 A FR 8413159A FR 2555753 A1 FR2555753 A1 FR 2555753A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
glass
potential
electrodes
current
working electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR8413159A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2555753B1 (fr
Inventor
Paul Claes
Christian Dauby
Camille Dupont
Luc Van Cangh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Glass Europe SA
Original Assignee
Glaverbel Belgium SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Glaverbel Belgium SA filed Critical Glaverbel Belgium SA
Publication of FR2555753A1 publication Critical patent/FR2555753A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2555753B1 publication Critical patent/FR2555753B1/fr
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/386Glass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/48Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET DISPOSITIF DE SURVEILLANCE DE L'ETAT REDOX DU VERRE ALORS QUE CELUI-CI EST A L'ETAT FONDU. DES ELECTRODES 2, 7 SONT IMMERGEES DANS LE VERRE 11 ET UN BALAYAGE EN POTENTIEL EST APPLIQUE ENTRE CELLES-CI, AVEC SUPERPOSITION D'IMPULSIONS DE POTENTIEL. LE COURANT RESULTANT EST MESURE ET ANALYSE POUR DONNER UNE INDICATION DE L'ETAT REDOX D'ELEMENTS DU VERRE. L'INVENTION PERMET D'AGIR RAPIDEMENT SUR LA MARCHE DU FOUR DE FUSION DU VERRE (AJUSTEMENT DES MATIERES PREMIERES, DU CHAUFFAGE, ETC.) POUR ATTEINDRE UN ETAT REDOX DESIRE.

Description

i La présente invention concerne un procédé et un dispositif
de surveillance de l'état rédox d'éléments dans le verre.
L'état rédox d'éléments à valence variable dans du verre
est régi par les conditions dans lesquelles le verre est formé, les prin-
cipaux facteurs déterminants étant la composition de l'atmosphère dans
laquelle le verre est fondu et la composition de la charge vitrifiable.
Dès lors l'état rédox des tels éléments est régi par le mélange air/combus-
tible alimentant les flammes du four de fusion du verre, et par les quan-
tités d'agents oxydants tels que du sulfate de sodium et d'agents réduc-
teurs tels que des sulfures, du coke et des ions métalliques, qui peuvent être iLncorporés dans la charge vitrifiable alimentant le four. D'autres facteurs ont également un effet sur l'état rédox d'éléments dans le verre, et parmi ces facteurs, on peut citer les températures auxquelles le verre fondu est soumis pendant sa fabrication, et le temps pendant lequel le verre est soumis à ces températures. L'état rédox peut donc varier avec le débit du four, que ce soit un four chauffé au gaz ou un four électrique, ou un four A chauffage mixte gaz/électricité. L'état rédox peut aussi varier avec l'état des empilages dans un four à régénérateur, et donc
avec l'âge du four.
L'état rédox d'!.éments à valence variable dans du verre
peut avoir un effet important sur les propriétés du verre produit, parti-
culièrement sur les propriétés de transmission du rayonnement. A titre d'exemple, on peut citer: Per. Du fer est présent dans quasi tout verre produit commercialement, soit en tant qu'impureté, solt en tant qu'agent colorant
introduit délibérément. La présence d'ions F3+ dans le verre donne nais-
sance à une faible absorption de lumière visible de faible longueur d'onde et à une bande d'absorption très forte dans l'ultra-violet, tandis que la présence d'ions Fe2+ donne naissance à une forte absorption dans l'infra-rouge. Ainsi par exemple, si on désire produire un verre ayant une transmission énergétique élevée vis-à-vis du rayonnement solaire, le fer devrait y être dans l'état d'oxydation le plus élevéo De plus, les ions ferriques confèrent au verre une légère coloration jaune, et
les ions ferreux une couleur gris-bleu plus prononcée.
Soufre. Du soufre est également présent dans beaucoup de verresproduits commercialement, ayant été introduit sous forme de
sulfate, en tant que agent d'affinage, ou de sulfure, en tant qu'accé-
lérateur de fusion. Tandis que du soufre dans des états d'oxydation plus 2- élevés n'a pratiquement pas d'effet colorant, l'anion S, spécialement
en présence de fer, peut donner naissance à une couleur brun-jaunâtre.
Outre du fer et du soufre, le verre contient souvent d'au-
tres agents colorants, qu'ils soient introduits délibérément ou présents en tant qu'impuretés. Certains des agents colorants du verre les plus
importants sont cités ci-dessous.
4+ Sélénium. La forme Se n'a pratiquement pas d'effet colorant, tandis que l'élément non chargé Se confère une coloration rose. L'anion Se2- forme un chromophore avec tous ions ferriques présents
ce qui donne au verre une coloration rouge brunâtre.
Chrome. La présence de la coordinance (Cr III06) donne
naissance A des bandes d'absorption à 450 nm et 650 nm et donne une colo-
ration vert clair. Une oxydation forte donne naissance à la coordinance (CrVIO4) qui donne une bande d'absorption très intense à 365nm., ce qui
provoque une coloration Jaune.
Manganèse. Les ions Mn2+ n'ont pratiquement pas d'effet
colorant, mais les ions Mn3+ donnent naissance à une couleur violette.
Nickel. Le groupe (Ni i04) donne naissance à une coloration II
bleue du verre, et le groupe (Ni 06) à une coloration Jaune.
L'effet colorant d'autres agents tels que le cobalt, le cérium, le cuivre, le titane et le vanadium dépend également de leur
état d'oxydation.
On notera dès lors l'importance de la surveillance de l'état rédox des constituants du verre afin de contrôler la qualité du
verre produit.
Jusqu'à présent, l'état rédox des constituants du verre était contrôlé après mise en forme du produit désiré, que ce soit du verre plat ou du verre creux. Un tel contrôle est effectué indirectement par des techniques de spectroscopie optique, de fluorescence X, et de résonance paramagnétique électronique. A titre d'exemple, pour du verre clair contenant du fer, la proportion relative d'ions ferriques et ferreux présents a été calculée à partir de la transmission du verre
vis-à-vis de lumière de longueur d'onde 380 nm et 1050 nm, et la concen-
tration totale en fer a été obtenue par fluorescence X. Un des objets de la présente invention est de donner une indication plus rapide de l'état rédox des constituants du verre de manière A pouvoir prendre plus rapidement toute mesure correctrice nécessaire. La présente invention fournit un procédé de surveillance de l'état rédox d'un ou de plusieurs élément(s) dans du verre, caractérisé
en ce qu'une électrode de travail et une électrode auxiliaire sont immer-
gées dans le verre tandis que celui-ci est à l'état fondu, en ce qu'un potentiel de balayage est appliqué à l'électrode de travail, une série d'impulsions de potentiel est superposée au dit potentiel de balayage, et en ce que le courant résultant entre les électrodes est mesuré pour donner une indication de l'état rédox d'un ou de plusieurs 61éément(s) dans
le verre.
La présente invention s'étend à un dispositif pour la mise
en oeuvre d'un tel procédé et fournit dès lors un dispositif de surveil-
lance de l'état rédox d'éléments dans du verre, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode de travail et une électrode auxiliaire aptes A être immergées dans du verre fondu, des moyens pour appliquer un potentiel de balayage à l'électrode de travail et pour superposer des impulsions de potentiel au potentiel de balayage, et des moyens pour mesurer le courant
résultant entre les électrodes.
En opérant selon l'invention, on obtient une indication plus rapide de l!état rédox des constituants du verre, de sorte que toute action correctrice nécessaire peut à son tour être prise plus rapidement, en permettant ainsi une réduction de la production de verre de qualité
non souhaitée.
Comme le potentiel de balayage appliqué à l'électrode de travail varie, il est clair que le courant dans le verre fondu entre cette électrode de travail et l'électrode auxiliaire variera également. Le courant à travers la "celluld' formée par les deux électrodes et l'"électrolyte" qu'est le verre fondu peut théoriquement être scindé en trois composantes:
une première composante continue qui est due au potentiel de balayage appli-
qué à tout instant donné, et deux composantes intermittentes dues aux impul-
sions superposées, en l'occurence une composante capacitive qui diminue exponentiellement, et une composante faradique qui se produit pendant la durée de l'impulsion et qui est inversement proportionnelle à la racine
carrée de sa durée.
Si on considère maintenant la composante faradique du courant isolément, le courant mesuré présentera des pics au cours du temps à mesure que le potentiel de balayage varie. Le potentiel de balayage auquel un tel pic se produit est caractéristique d'une réaction électrochimique particulière et dès lors de l'état rédox d'un élément particulier dans
le verre. La hauteur d'un tel pic varie proportionnellement à la concen-
tration dans le verre de cette espèce particulière, et proportionnellement au carré du nombre d'électrons transférés, tandis que la largeur du pic à la moitié de sa hauteur est inversement proportionnelle au nombre d'électrons transférés. Par exemple, au potentiel de balayage - 520 mV, il peut y avoir un pic de courant correspondant à une réaction rédox réversible impliquant du fer. Dès lors, lorsque la différence de. potentiel de balayage,
partant de zéro passe par - 520 mv, il est possible d'obtenir une indica-
tion directe de la concentration en ces ions de fer dans le verre fondu.
A partir de cette information et à partir de la concentration totale en
fer dans le verre, l'état rédox de ce fer est aisément déductible. Evidem-
ment, s'il n'y a pas de fer présent dans le verre, il n'y aura pas de
pic. La concentration totale en fer dans le verre tend à rester substan-
tiellement constante sur des périodes de plusieurs Jours en production industrielle et sera facilement évaluée après que le verre ait été mis en forme, par des procédés classiques, tels que la fluorescence X.
Dans la présente description, ainsi que dans les revendica-
tions, les références à des potentiels spécifiques, (et des plages de potentiels,) sont des références à des potentiels mesurés vis-à-vis d'une électrode de référence en zircone stabilisée ainsi qu'on le décrit dans l'article "Formation of Bubbles by Electrochemical Processes in Glass", E. Plumat et-al. publié dans le Journal of The American Ceramic Society,
Vol. 49, n 10, Octobre 1966, Pages 551 à 558.
On notera que l'état rédox d'un élément tel que le fer
donnera une indication des conditions oxydantes ou réductrices dans les-
quelles le verre fondu a été formé, et à partir de là, on peut obtenir une bonne estimation de l'état rédox d'autres éléments, par exemple du soufre, mais pas de leur concentration. Pour obtenir des données similaires vis-à-vis d'un tel autre élément, il est nécessaire de balayer le potentiel
approprié à cet élément.
Les électrodes peuvent être immergées dans le verre fondu
à toute position appropriée dans le four de fusion de verre, mais on pré-
fère que la surveillance soit effectuée sur du verre fondu ayant une tempé-
rature comprise entre le point 5,2 et le point 1,5, et de préférence com-
prise entre le point 3,3 et le point 2,8. Ce sont des températures aux-
quelles le. logarithme en base 10 de la viscosité du verre A la valeur du point indiqué, et les valeurs données correspondent, pour du verre sodocalcique, à des températures comprises entre 900 C et 1630'C, et de préférence entre 1150'C et 1250'C. A de telles températures, le verre a une viscosité suffisamment faible pour la commodité de l'opération de surveillance, sans être trop chaud et créer une grande difficulté dans la fabrication d'électrodes aptes à résister A la chaleur pendant cette opération. On préfère que les électrodes soient en platine ou en alliage de platine. Des électrodes de platine mont capables de r6ésister aux effets
corrosifs du verre fondu.
De préférence, le potentiel de balayage varie linéairement avec le temps. Ceci facilite la menure du courant induit, particulièrement la nesure de la composante faradique intermittente considérée isolémento A titre d'exemple, dans une forme de réalisation pratique de l'invention,
le potentiel de balayage varie suivant une vitesse constante de 20 mV/s.
Avantageusement, lorsque la surveillance est effectuée sur du verre sodocalcique, le potentiel de balayage balaye une zone qui comprend un ou plusieurs des potentiels suivants: + 120 mV, 0,-105 mV, - 380 mV, - 520 mV, 580 mV, - 680 mV, - 750 mvo On a trouvé que des réactions se produisent dans le verre fondu sodo-calcique à une température de 1200 C à ces potentiels, ainsi que l'indique le tableau suivant, lorsque le potentiel varie, partant
de z6ro.
Potentiel élément réactif réaction probable O - se 4+ + 120 mV sélénium Se -4e - Se4+ 0 chrome - 105 mV sélénium Se2- -2e -- Se0 - 380 mV soufre S +4e = S (adsorbé)
2+ 0
- 520 mV fer e2 +2e- Pe - 580 mV soufre S +4e- _$ S - 680 mVJ soufre S 6++ 6e- SO - 750 mV chrome L'examen du pic de courant à chacun des potentiels indiqués donnera une indication de la concentration en l'élément réactif indiqué, pourvu que le balayage en potentiel soit effectué à partir de zéro. Les réactions impliquant le fer à - 520 mV, le soufre à - 380 mV et - 580 mV
sont réversibles. Lorsque le balayage en potentiel est effectué en direc-
tion de zéro, on observe seulement deux pics du soufre.
Avantageusement, le potentiel de balayage balaye une zone qui comprend les potentiels de O à - 800 mV et de préférence comprend une ou l'une ou l'autre des zones 0 à + 500 mV et O à - 1000 mV, et on préfère faire varier le potentiel de balayage en aller et retour dans
des directions positive et négative. Le balayage en aller et retour faci-
lite la séparation des pics de densité de courant faradique dus aux diffé-
rentes réactions électrochimiques qui se produisent au cours de l'opération.
Dans les formes préférées de réalisation de lVinvention, les impulsions superposées sont des impulsions carrées uniformes. Ceci peut être facilement réalisé en incorporant un générateur d'ondes carrées aux moyens utilisés pour effectuer la superposition des impulsions de potentiel. L'emploi d'impulsions à onde carrée simplifie le calcul-de la concentration de l'espèce donnant naissance à la présence de tout pic
particulier de courant.
Avantageusement, le courant mesuré est la différence entre le courant circulant immédiatement avant la fin d!une impulsion et le courant circulant immédiatement avant le début de cette impulsion. Pourvu que la vitesse de variation du potentiel de balayage ne soit pas trop
grande, que le courant mesuré soit indépendant de la fréquence des impul-
sions et que la longueur de l'impulsion soit suffisante pour que la compo-
sante capacitive du courant ait disparu, l'adoption de cette caractéristique
permet une mesure suffisamment précise et directe de la composante fara-
dique intermittente du courant. Afin de s'assurer que le courant mesuré
soit indépendant de la fréquence des impulsions, cette fréquence est ajus-
tée de manière à être comprise dans une plage de fréquences dans laquelle
on a observé que le courant ne varie pas.
De préférence, l'électrode de travail est disposée entre des plaques constituées par l'électrode auxiliaire, et les électrodes sont immergées dans le verre de telle manière que ces plaques forment les parois d'un canal dans lequel peuvent s'écouler des courants naturels ou induits de verre fondu. L'adoption de cette caractéristique préférée présente l'avantage d'éviter substantiellement tout effet que la direction ou la vitesse de tels courants de verre pourrait avoir sur le courant
électrique induit par intermittence.
De préférence, l'électrode de travail a une section substan-
tiellement circulaire, et dans les formes préférées de réalisation de l'invention, l'électrode de travail comprend une tige et une portion de travail élargie destinée A être immergée dans le verre. L'adoption de cette caractéristique réduit l'effet que des variations indésirables de de la profondeur d'immersion de l'électrode de travail dans le verre fondu auraient sur la densité du courant mesurée. En fait, le courant entre les électrodes sera proportionnel à la surface immergée et inversement
proportionnel à la résistance de la cellule.
On préfère que les moyens de mesure du courant comprennent
un polarographe.
De préférence, les électrodes sont montées sur un bras constituant une chemise de refroidissement pour les connexions. Ceci aide
à protéger ces connexions de l'ambiance du four de fusion de verre.
La présente invention comprend un procédé de fabrication de verre dans lequel la composition de la matière première et/ou le mélange combustible/air alimentant des brûleurs pour la fusion du verre et/ou l'injection de gaz dans la masse fondue est ou sont ajustés en fonction de l'état rédox d'un ou de plusieurs élément(s) dans le verre surveillé par un procédé tel que décrit ci-dessus, afin de maintenir ou d'obtenir
un état rédox voulu de tel(s) 61éément(s).
L'invention s'applique A la fabrication de verre plat,
par exemple du verre flotté ou étiré, A la fabrication de tout autre pro-
duit verrier, par exemple des tubes ou des articles creux tels que des
bouteilles et A la fabrication de verre clair ou coloré.
Des formes préférées de réalisation de l'invention seront maintenant décrites à titre d'exemple seulement, en se référant aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble d'électrodes; - la figure 2 est une vue latérale d'un support de liensemble d'électrodes; - la figure 3 est une section d'un détail de l'extrémité du support d'électrodes;
- la figure 4 est un graphique représentant le potentiel appliqué A l'en-
semble d'électrodes; - la figure 5 comprend des graphiques illustrant les composantes du courant résultant induit entre les électrodes; et - les figures 6 à 10 représentent des courbes de densité de courant induit dans des verres de différentes compositions aux différents
potentiels appliqués.
A la figure 1, un ensemble d'électrodes 1 comprend une première électrode 2 à laquelle on doit appliquer un potentiel et qui dépasse d'un tube réfractaire isolant 3. Un fil de connexion 4 de cette électrode de travail traverse le tube isolant 3. Une gaine conductrice 5 entoure le tube isolant 3, et à son extrémité inférieure, porte une pièce
6 en forme de canal inversé de section en U carrée dont les plaques laté-
-rales 7 constituent une électrode auxiliaire.
Dans une forme de réalisation pratique spécifique, l'élec-
trode de travail 2 est constituée d'un fil de 1 mm de diamètre, en platine, et le tube isolant 3, en alumine a des diamètres interne et externe de 3 mm et 6 mm respectivement. La gaine conductrice 5 est en alliage platine-rhodium et a des diamètres interne et externe de 6,6 mm et 7 mm
respectivement. La pièce 6 en forme de canal est du même alliage platine-
rhodium, a 1 mm d'épaisseur, et est soudée à la gaine 5. Les plaques laté-
rales 7 ont chacune 35 mm de long et 30 mm de haut et sont espacées l'une de l'autre de 30 mm, avec l'électrode de travail disposée au milieu de
cet espace. L'ensemble est conçu de manière que lorsque les plaques laté-
rales 7 sont chacune immergées de 10 mm dans le verre fondu, l'électrode
du travail 2 est immergée de 5 mm.
La figure 2 représente l'ensemble d'électrodes 1 porté par un support 8 qui traverse une ouverture 9 dans la paroi d'une partie d'un four de fusion de verre 10 de manière que les électrodes 2, 7 soient immergées dans le verre fondu 11. Des électrodes peuvent, par exemple, être immergées dans le verre contenu dans un chenal de distribution d'un four de fusion de verre plat ou dans un feeder d'un four de fusion de verre creux. Le support 8 comprend deux tubes parallèles 12, 13 assemblés par une tête 14 portant l'ensemble d'électrodes. Les tubes 12, 13 sont montés un au-dessus de l'autre et portés par un pied à hauteur réglable 15 pour relever et abaisser le support 8, de manière que les électrodes 2,7 de l'ensemble 1 puissent être retirées ou immergées dans le verre fondu 11, et de manière que la profondeur de leur immersion puisse être modifiée. La tête 14 porte également un thermocouple 16 pour mesurer la
température du verre fondu près de lVensemble d'électrodes 1. Le thermo-
couple 16 est de préférence un thermocouple platine/platine rhodié à 10%.
La tête 14 du support 8 est représentée avec plus de détails à la figure 3. A l'utilisation, un fluide de refroidissement, tel que de l'eau, pénètre dans la tête 14 par le tube inférieur 13 du support, et circule autour d'une chambre centrale 17pour quitter la tête 14 par le tube supérieur 12 du support Le tube supérieur 12 du support contient un conduit 18 pour les connexions (non représentées dans la figure 3) de l'ensemble d'électrodes 1 et du thermocouple 16 (figure 2). L'ensemble d'électrodes est dirigé vers le bas depuis une ouverture 19 à la base
de la chambre centrale 17 de la tête.
La figure 4 est un graphique illustrant un potentiel qui peut être appliqué à l'électrode de travail 2 des figures 1 et 2, et montre un potentiel qui varie de façon régulière, par exemple qui varie à raison de 20 mV/s, sur lequel sont superposées des impulsions, représentées comme une série d'ondes uniformes carrées. De telles impulsions peuvent avoir
une amplitude de 10 mV, une durée de 88 ma et une fréquence de 2,5 Hz.
La figure 5a illustre la composante du courant résultant qui est due au balayage en potentiel de base, la figure 5b illustre une composante capacitive du courant due à la charge et à la décharge du condensateur formé autour de l'électrode de travail,
et la figure 5c illustre une composante faradique du courant due aux réac-
tions électrochllimiques initiées et maintenues par les impulsions de poten-
tiel. Une indication directe de la composante faradique du courant est obtenue en faisant la diff4rence entre les courants immédiatement avant
le début et immédiatement après la fin de chaque impulsion de potentiel.
Le courant dans la cellule formée par les électrodes et-
le verre fondu variera proportionnellement à la surface immergée des élec-
trodes mais toute variation de profondeur dimmersion peut être compen- -
sée si la résistance de la cellule est contrôlée. Il apparaît que le débit du verre fondu pasoant entre les électrodes n'a pas d'effet sur
les résultats obtenus.
Les figures 6, 7, 8 montrent des représentations graphiques des composantes faradiques de la densité de courant mesurée en fonction du potentiel dans du verre clair sodo-calcique ordinaire à une température
de 1200'C.
Dans la figure 6, qui a été obtenue en balayant depuis OV jusqu'à - 800 mV dans du verre à basse teneur en soufre et contenant
du fer, il se présente un pic de densité de courant à - 520 mV qui corres-
pond A la réduction d'ions de fer. La hauteur de ce pic est directement proportionnelle A la concentration des ions de fer dans le verre fondu, et correspond à une teneur totale en fer dans le verre de 0,384% en poids calculée sous forme d'oxyde ferrique. En fait la teneur en soufre du verre
calculée sous forme de S03 est 0,022% en poids.
La figure 7 montre un graphique similaire pour du verre à faible teneur en fer et contenant du soufre, et on notera qu'il y a des pics de densité de courant à - 380 mV et - 580 mV correspondant à la
pr4sence de soufre + l'tat S. La hauteur du pic A - 580mV est propor-
présence de soufre à l'état S. La hauteur -du pic à-58mespro-
tionnelle A la concentration en cette espèce tandis que le pic A - 380 mV n'est proportionnel A cette concentration que pour de faibles teneurs en soufre. Ce verre a une teneur en fer de 0,076% et une teneur en soufre de
0,322%, toutes deux calculées comme ci-dessus.
La figure 8 montre un graphique similaire pour du verre
contenant du fer et du soufre.
Lorsque les données requises pour dresser un tel graphique
ont été obtenues, ces données peuvent aisément être résolues mathématique-
ment, par une technique connue en soi, pour donner une indication des populations des différentes espèces électroactives présentes dans le verre fondu. Une telle résolution est représentée graphiquement A la figure 9. Dans la figure 9, la courbe en trait continu E représente la courbe expérimentale de la densité de courant vis-A-vis de la tension lorsqu'on balaye depuis zéro vers les valeurs négatives. Cette courbe est résolue mathématiquement en quatre courbes de distribution gaussiennes A A D, dont: la courbe A est centrée A - 380 mV et indique la présence de soufre dans l'état S, la courbe B est centrée à - 520 mV et indique la présence d'ions de fer, la courbe C est centrée A - 580 mV et indique la présence de soufre dans l'état S, et la courbe D est centrée A.- 680 mV et indique 6+ la présence de soufre dans l'état S. La somme de ces courbes A A D est représentée en trait interrompu (courbe S), et quoiqu'elle ne coincide pas exactement avec la courbe expérimentale E, la fidélité de la conformité entre elles indique que cette méthode de résolution est très acceptable en pratique, et la concentration des espèces électroactives particulières peut être dérivée avec suffisamment de précision A partir des courbes résolues A A D. Les figures o10a et 10b montrent également des graphiques de densité de courant en fonction de la tension obtenus par un procédé selon l'invention. Les graphiques des figures O10a et lob sont obtenus par des mesures faites dans des chenaux de distribution de fours continus
A bassin contenant des compositions de verre ayant différentes concentra-
tions en soufre, celui de la figure O10a contenant 0,258% de soufre, calculé sous forme de S03, et celui de la figure 10b contenant 0,233% de soufre, calculé sous forme de SO3. Dans ces figures, les courbes en trait continu sont tracées en balayant au moyen d'un potentiel qui varie depuis zéro vers des valeurs négatives croissantes, et les courbes en trait interrompu, en balayant en direction inverse, vers zéro. On notera, A partir de ces figures, que les courbes en trait continu montrent chacune trois pics distincts, tandis que les courbes en trait interrompu en montrent seulement deux. Il faut souligner ici que la présente invention n'est liée en aucune manière aux explications données aux phénomènes qui se produisent, ni en particulier aux détails des réactions électrochimiques spécifiques qui, croyons-nous, se produisent. Néanmoins, lorsqu'on mesure la densité
de courant en fonction du potentiel il résulte des pics à certains poten-
tiels appliqués, et on a trouvé que ceux-ci donnent une indication de
la quantité d'éléments particuliers et de leur état rédox.
Dès que l'état rédox du fer et/ou du soufre dans le verre a été mesuré, il est possible de modifier cet état de manière contrôlée,
par exemple en modifiant le rapport combustible/air alimentant les brû-
leurs du four, ou en modifiant la quantité d'agent oxydant et/ou réducteur
incorporé dans la composition vitrifiable enfournée.
Une autre manière de modifier l'état rédox du verre est
d'injecter un gaz dans la masse fondue. En fait de l'air est souvent in-
Jecté dans la masse fondue dans un four de fusion du verre afin de provo-
quer un effet d'agitation, et la variation de la quantité d'air introduite aura un effet sur l'état rédox des éléments A valence multiple dans le verre. Les mesures sont effectuées valablement dans le chenal de distribution ou le feeder d'un four de fusion de verre, quoiqu'elles
puissent être effectuées ailleurs.
On a trouvé que les mesures sont substantiellement indépen-
dantes de la tirée du four de fusion de verre.
Le dispositif utilisé pour effectuer les mesures illustrées aux figures 6 a 8 est un polarographe de Tacussel (France) modèle PRG5, qui comprend des générateurs de potentiel de balayage et d'impulsions à
onde carrée et un appareil de mesure de densité de courant.
En variante, on peut utiliser un équipement comprenant un calculateur, un convertisseur digital/analogique et analogique/digital, un potentiostat,une unité de mesure de courant et un enregistreur. Dans
un exemple particulier, un dispositif de traitement de données, par exem-
ple un "EXORSET" 165(marque commerciale) de Motorola, contrôle un conver-
tisseur digital/analogique qui fournit le balayage en potentiel requis avec les impulsions superposées, aux électrodes immergées dans le verre fondu. Le courant circulant entre les électrodes alimente un amplificateur opérationnel qui alimente à son tour un convertisseur analogique/digital avec un signal dont le potentiel est proportionnel au courant mesuré. Le signal digital est ensuite introduit dans l'unité de traitement de données et peut être stocké, par exemple sur disquette. Avec une base de temps réel, une imprimante appropriée et une programmation appropriée, un graphi- que du type représenté dans chacune des figures 6 à 10 peut être généré automatiquementquand on le désire. Un tel dispositif a été utilisé pour
effectuer les mesures illustrées aux figures 9, 10Oa et lob.
Dans certains cas, il est utile non seulement de mesurer
l'état rédox d'un ou plusieurs éléments dans le verre ainsi qu'on l'a dé-
crit, mais aussi de coupler cette mesure avec une analyse de la teneur en oxygène (et de l'acidité) du verre fondu. Celle-ci peut être évaluée
en mesurant l'activité de l'oxygène au moyen d'une sonde potentiométrique.
Une telle sonde peut être utilisée pour mesurer la pression partielle de l'oxygène dissous dans le verre fondu, il peut comprendre deux électrodes,
une électrode de référence en zircone stabilisée et une électrode indica-
trice formée par une pièce de platine immergée dans le verre. Ceci donne
une information complémentaire sur l'état rédox de la masse fondue.

Claims (19)

REVENDICA T IONS
1. Procédé de surveillance de l'état rédox d'un ou de plusieurs élément(s) dans du verre, caractérisé en ce qu'une électrode
de travail et une électrode auxiliaire sont immergées dans le verre tan-
dis que celui-ci est à l'état fondu, en ce qu'un potentiel de balayage est appliqué à l'électrode de travail, une série d' impulsions de potentiel
est superposée auditpotentiel de balayage, et en ce que le courant résul-
tant entre les électrodes est mesuré pour donner une indication de l'état
rédox d'un ou de plusieurs élément(s) dans le verre.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que la surveillance est effectuée sur du verre fondu ayant une tempéra-
ture comprise entre le point 5, Z et le point 1, 5, et de préférence
comprise entre le point 3,3 et le point 2,8.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que le potentiel de balayage varie linéairement avec
le temps.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, carac-
térisé en ce que le potentiel de balayage balaye une zone qui comprend
les potentiels de 0 à + 500 mV.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, carac-
térisé en ce que le potentiel de balayage balaye une zone qui comprend
les potentiels de 0 à - 1. 000 mnV.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, carac-
térisé en ce que l'on fait varier le potentiel de balayage en aller et retour
dans des directions Dositive et négative. - -
7. Procédé selon L'une des revendications 1 à 6, carac-
térisé en ce que la surveillance est effectuée sur du verre sodo-calcique et le potentiel de balayage balaye une zone qui comprend un ou plusieurs des potentiels suivants + 120 mV, 0, - 105 mV, - 380 mV, - 520 mV, - 580 mV, - 680 mV, - 750 mV
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, carac-
térisé en ce que les impulsions superposées sont des impulsions carrées uniformes.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, carac-
térisé en ce que le courant mesuré est la différence entre le courant circulant immédiatement avant la fin d'une impulsion et le courant
circulant immédiatement avant le début de cette impulsion.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, carac-
térisé en ce que l'électrode de travail est disposée entre des plaques constituées par l'électrode auxiliaire, et les électrodes sont immergées dans le verre de telle manière que ces plaques forment les parois d'un canal dans lequel peuvent s'écouler des courants naturels ou induits,
de verre fondu.
11. Procédé de fabrication de verre dans lequel la com-
position de la matière première et/ou le mélange combustible/air alimentant des braleurs pour la fusion du verre et/ou l'injection de gaz dans la masse fondue est ou sont ajustés en fonction de l'état rédox d'un ou de plusieurs élément(s) dans le verre surveillé par un procédé selon
l'une des revendications 1 à 10, afin de maintenir ou d'obtenir un état
rédox voulu de tel(s) élément(s).
12. Dispositif de surveillance de l'état rédox d'éléments dans du verre, caractérisé en ce qu'il comprend une électrode de travail et une électrode auxiliaire aptes à être immergées dans du verre fondu, des moyens pour appliquer un potentiel de balayage à l'électrode de travail et pour superposer des impulsions de potentiel au potentiel de balayage, et des moyens pour mesurer le courant résultant entre les électrodes.
13. Dispositif selon la revendication IZ, caractérisé en
ce que les électrodes sont en platine ou en alliage de platine.
14. Dispositif selon l'une des revendications 12 ou 13,
caractérisé en ce que l'électrode de travail est disposée entre des plaques
constituant l'électrode auxiliaire.
15. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 14,
caractérisé en ce que l'électrode de travail a une section substantielle-
ment circulaire.
16. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 15,
caractérisé en ce que l'électrode de travail comprend une tige et une
portion de travail élargie destinée à être immergée dans le verre.
17. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 16,
caractérisé en ce que les moyens de superposition d'impulsions de
potentiel comprennent un générateur d'ondes carrées.
18. Dispositif selon l'une des revendications 1Z à 17,
I; caractérisé en ce que les moyens de mesure du courant comprennent
un polarographe.
19. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 18,
caractérisé en ce que les électrodes sont montées sur un bras constituant une chemise de refroidissement pour les connexions.
FR8413159A 1983-09-01 1984-08-22 Procede et dispositif de surveillance de l'etat redox d'elements dans le verre Expired FR2555753B1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB838323519A GB8323519D0 (en) 1983-09-01 1983-09-01 Monitoring redox state of elements in glass

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2555753A1 true FR2555753A1 (fr) 1985-05-31
FR2555753B1 FR2555753B1 (fr) 1989-01-13

Family

ID=10548211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR8413159A Expired FR2555753B1 (fr) 1983-09-01 1984-08-22 Procede et dispositif de surveillance de l'etat redox d'elements dans le verre

Country Status (15)

Country Link
US (1) US4557743A (fr)
JP (1) JPS60155966A (fr)
AU (1) AU566848B2 (fr)
BE (1) BE900397A (fr)
BR (1) BR8404417A (fr)
CA (1) CA1216893A (fr)
CH (1) CH659326A5 (fr)
DE (1) DE3431987A1 (fr)
ES (2) ES8600821A1 (fr)
FR (1) FR2555753B1 (fr)
GB (2) GB8323519D0 (fr)
IN (1) IN161617B (fr)
IT (1) IT1179080B (fr)
NL (1) NL8402633A (fr)
SE (1) SE457667B (fr)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2700393B1 (fr) * 1993-01-14 1995-03-31 Souchon Neuvesel Verreries Procédé et dispositif de détermination de l'état d'oxydation d'un matériau ionique en fusion.
DE19955827B4 (de) * 1999-11-20 2005-03-31 Schott Ag Verfahren zur Unterdrückung der Bildung von O2-Gasblasen an der Kontaktfläche zwischen einer Glasschmelze und Edelmetall
US7006228B2 (en) * 2003-06-24 2006-02-28 Corning Incorporated Methods for quantifying the oxidation state of glass
US20060070405A1 (en) * 2004-10-06 2006-04-06 Anheuser-Busch, Inc. Method for the production of amber glass with reduced sulfur-containing emissions
WO2008054334A1 (fr) * 2006-10-30 2008-05-08 Kibol Viktor F Installation permettant de produire des fibres inorganiques à partir de roches : module de kibol
JP5981398B2 (ja) * 2013-07-12 2016-08-31 株式会社日本自動車部品総合研究所 内燃機関のSOx濃度検出装置
US11667555B2 (en) 2020-02-12 2023-06-06 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass redox control in submerged combustion melting
US11912608B2 (en) 2019-10-01 2024-02-27 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass manufacturing
EP4091999A1 (fr) * 2021-05-21 2022-11-23 Schott Ag Verre possédant un facteur de transmission uv et une résistance à la solarisation élevés
EP4091998A1 (fr) * 2021-05-21 2022-11-23 Schott Ag Verre possédant un facteur de transmission uv et une résistance à la solarisation élevés

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2766423A (en) * 1951-09-08 1956-10-09 Nat Res Dev Polarographs
FR2309863A1 (fr) * 1975-04-28 1976-11-26 Mitsubishi Chem Ind Appareil voltametrique
DD203397A1 (de) * 1981-12-03 1983-10-19 Volker Herrmann Verfahren und pruefanordnung zur bestimmung des schmelzverhaltens von glas

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB709826A (en) * 1951-09-08 1954-06-02 Nat Res Dev Improvements in or relating to polarographs
GB820244A (en) * 1958-03-18 1959-09-16 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to pulse filter circuits
US3298872A (en) * 1963-01-02 1967-01-17 Owens Illinois Inc Means for generating an electromotive force
US3295944A (en) * 1963-01-02 1967-01-03 Owens Illinois Inc Method for controlling the rate of devitrification
GB1401761A (en) * 1971-04-01 1975-07-30 Cambridge Scientific Instr Ltd Polarographic apparatus
US3854919A (en) * 1971-07-23 1974-12-17 Owens Illinois Inc Method of forming transparent glass ceramic with compression layer
GB1412545A (en) * 1973-08-07 1975-11-05 A C I Operations Glass colour changes
US4358305A (en) * 1981-09-23 1982-11-09 Ppg Industries, Inc. Method of and apparatus for analyzing atmosphere of a combustion chamber

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2766423A (en) * 1951-09-08 1956-10-09 Nat Res Dev Polarographs
FR2309863A1 (fr) * 1975-04-28 1976-11-26 Mitsubishi Chem Ind Appareil voltametrique
DD203397A1 (de) * 1981-12-03 1983-10-19 Volker Herrmann Verfahren und pruefanordnung zur bestimmung des schmelzverhaltens von glas

Also Published As

Publication number Publication date
US4557743A (en) 1985-12-10
DE3431987A1 (de) 1985-03-21
FR2555753B1 (fr) 1989-01-13
BE900397A (fr) 1985-02-21
GB2145829B (en) 1986-09-24
IT8467855A1 (it) 1986-02-28
SE8404366L (sv) 1985-03-02
IT8467855A0 (it) 1984-08-28
GB2145829A (en) 1985-04-03
CA1216893A (fr) 1987-01-20
ES535778A0 (es) 1985-10-16
AU566848B2 (en) 1987-10-29
BR8404417A (pt) 1985-07-30
SE8404366D0 (sv) 1984-08-31
ES8600821A1 (es) 1985-10-16
GB8421750D0 (en) 1984-10-03
JPS60155966A (ja) 1985-08-16
NL8402633A (nl) 1985-04-01
IN161617B (fr) 1988-01-02
ES535777A0 (es) 1985-10-16
ES8600820A1 (es) 1985-10-16
SE457667B (sv) 1989-01-16
CH659326A5 (fr) 1987-01-15
JPH056661B2 (fr) 1993-01-27
IT1179080B (it) 1987-09-16
GB8323519D0 (en) 1983-10-05
AU3178184A (en) 1985-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2555753A1 (fr) Procede et dispositif de surveillance de l'etat redox d'elements dans le verre
EP1599423B1 (fr) Procede et dispositif de preparation d'un verre par melange de verres fondus
Brice et al. Whispering gallery mode resonator and glucose oxidase based glucose biosensor
Dias et al. Electrochemistry coupled to fluorescence spectroscopy: a new versatile approach
Wachtveitl et al. Structure, spectroscopic, and redox properties of Rhodobacter sphaeroides reaction centers bearing point mutations near the primary electron donor
Liu et al. Effect of Bi2O3 content on the structure and properties of Bi2O3-B2O3-BaO-ZnO glass
FR2501354A1 (fr) Four electrique pour la fusion d'une charge non homogene et le melange de la matiere fondue, et procede pour optimiser la fusion d'un oxyde et melanger l'oxyde
Ma et al. An ultrasensitive photoelectrochemical platform for quantifying photoinduced electron-transfer properties of a single entity
Saini et al. Survey of chalcogenide glasses for engineering applications
Thomas et al. Optical fibers in analytical electrochemistry: Recent developments in probe design and applications
EP0316206B1 (fr) Procédé et appareil de détection des modifications d'un état de surface et de contrôle de celui-ci
Ashrafi et al. Pulsed laser deposition of Mo-VO thin films for chromogenic applications
EP2165177A1 (fr) Fenêtre autonettoyante pour cellules de mesure spectroscopique, sondes de processus ou réacteurs chimiques
Singkiburin et al. Effect of antimony (III) oxide on reduction of bubbles from glass melting process
EP1184345B1 (fr) Procédé pour réprimer la formation de bulles d' oxygène dans un bain de fusion de verre, appareil pour faire ceci et application de ce verre ainsi obtenu
FR2589579A1 (fr) Dispositif pour mesurer la teneur en oxyde d'aluminium d'un bain de cryolite se trouvant dans un four d'electrolyse d'aluminium
Srivastava et al. Electrically controlled nanophotonic slot structure based on photocatalytic nanocomposite for optical detection of foodborne pathogens
Stępniewski et al. Nonlinearity shaping in nanostructured glass-diamond hybrid materials for optical fiber preforms
Chovin et al. Electrochemical modulation of remote fluorescence imaging at an ordered opto‐electrochemical nanoaperture array
DE2220841A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer ionen-selektiven Elektrode
CN114778469B (zh) 一种测定氧表面交换系数的光学装置及其使用方法
Steiner et al. In situ gaseous pre-treatment of liver extracts in a modified carbon rod atomiser during the determination of cadmium and lead
DE921285C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung kleiner Konzentrationen umsetzungsfaehiger Gase im Gemisch mit anderen Gasen
Fakhri et al. Synthesis of gold nanowires using laser ablation for improved colon biosensor
Thorpe XCIV.—The electrolytic estimation of minute quantities of arsenic, more especially in brewing materials

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse