Mécanismes physiques et chimiques mis en jeu lors de la fusion du mélange SiO2-Na2CO3

par Julien Grynberg

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Michael Toplis.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    Entre l'enfournement des matières premières sur le bain liquide et le verre la sortie du four, on peut s'interroger sur les étapes par lesquelles le mélange vitrifiable passe avant d'être transformé en un liquide homogène. D'un point de vue chronologique, l'élaboration du verre peut être considérée en trois étapes : l’état initial du mélange granulaire avant réaction ; l'étape de réaction chimique entre les différents constituants ; un liquide avec ses inclusions gazeuses et solides (bulles et quartz résiduel). Chacune de ces étapes concerne un domaine spécifique, avec un fort couplage entre physique et chimie. Aborder la façon dont réagissent ces matières premières ensemble et comment la microstructure peut influencer le chemin réactionnel suivi globalement par le mélange est indispensable pour savoir a chaque moment de la transformation quels mécanismes sont mis en jeu. Cela permettrait de corriger certains problèmes liés à l'élaboration d'un verre industriel (bulles piégé es dans le liquide, grains de quartz non incorporés au liquide, hétérogénéité chimique du liquide). La variété de phénomènes possibles lors de la fusion d'un mélange vitrifiable industriel nous poussera à simplifier le système un maximum, afin d'être capable de relier l'évolution de la microstructure à celle de la chimie du matériau. C'est la raison pour laquelle nous avons décidé d'étudier le système SiO2-Na2CO3. Nous avons de plus utilisé des grains tamisés dans des tranches précises, afin de pouvoir relier la transformation chimique du mélange à la répartition spatiale initiale du mélange granulaire.

  • Titre traduit

    Physical and chemical mechanisms involved during the fusion of SiO2-Na2CO3 glass batch


  • Résumé

    From the raw materials used to make glass, to the homogeneous liquid made out of the furnace, we may wonder about the steps by which the glass batch is being transformed into a homogeneous liquid. From a chronological point of view, glass making can be considered in three stages : The initial state before reaction of the granular mixture ; The step of chemical reactions between the different components ; A liquid with gaseous and solid inclusions (bubbles and residual quartz). Each of these steps relates to a specific field, with a strong coupling between physics and chemistry. Studying how these materials react together and how the microstructure can influence the overall reaction path followed by the batch is essential to know the mechanisms involved at every moment of the transformation. This understanding could fix some problems related to the making of an industrial glass (bubbles trapped in the liquid, quartz grains not dissolved into the liquid and the liquid chemical heterogeneity). The variety of phenomena involved during the fusion of an industrial glass batch push us to simplify the system, to be able to relate the evolution of the microstructure to the chemistry of the batch. This is why we decided to study the system SiO2-Na2CO3. We have also sieved grains in specific sizes in order to connect the chemical transformation of the mixture to the spatial distribution of the initial granular mixture.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (143 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 139-143. 88 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2012 506
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