GEHLKEN, P.-L. & KRAKOW, L. (1998):
Quantitative infrarotspektroskopische Bestimmung von Quarz bzw. freier Kieselsäure in keramischen Rohstoffen.
Bei der Herstellung keramischer Erzeugnisse wird im Hinblick auf eine Reduzierung der Brennzeiten (Schnellbrand) eine streng quantitative Bestimmung von Mineralanteilen in den Rohstoffen immer dringlicher, da die bei der maximalen Brenntemperatur benötigte Haltezeit u. a. auch durch die Auflösung von kristallinen Massekomponenten, insbesondere von Quarz, bestimmt wird (SCHOLZE 1983). Der bei den niedrigen Brenntemperaturen des Ziegelbrandes aus den Rohstoffen übrig bleibende Quarz und der eventuell neugebildete Cristobalit werden für die Brenneigenschaften als nachteilig angesehen, da sie wegen des Volumensprungs beim displaziven Übergang von der Hochtemperaturphase in die Tieftemperaturmodifikation Spannungsrisse im Mikrobereich hervorrufen können (SCHÜLLER 1993). Mit dem Begriff „freier Kieselsäure“ (zuweilen auch „freier Quarz“) wird kristallines, in nichtsilkatischer Bindung auftretendes SiO2 verstanden, das nicht als Tridymit oder Cristobalit vorliegt.
In keramischen Betrieben spielt der Gehalt des silkogenen Staubes oder Feinstaubes der Luft, der als gesundheitsgefährlicher mineralischer Staub eingestuft wird, eine bedeutende Rolle. Die Höhe des Quarzgehaltes im Feinstaub hängt im wesentlichen vom Quarzgehalt der eingesetzten Materialien sowie dem der verwendeten Arbeits- und Hilfsstoffe ab. Unter silikogenem Staub wird Feinstaub verstanden, der 1 v. H. seines Gewichts oder mehr an freier kristalliner Kieselsäure enthält, wobei als freie kristalline Kieselsäure die kristallinen SiO2-Modifikationen Quarz, Cristobalit und Tridymit bezeichnet werden. Der MAK-Wert wird mit 0,15 mg/m3 Quarzfeinstaub bzw. mit 4,0 mg/m3 quarzhaltiger Feinstaub (Quarzgehalt > 1 Gew.-%) angegeben (BIA-Arbeitsmappe 1989).
Die FTIR-Technik bietet zur exakten Bestimmung des Anteiles an Quarz in keramischen Rohstoffen eine echte Alternative zu konventionellen Untersuchungsmethoden wie z. B. der Röntgendiffraktometrie. Grundlegende Voraussetzung bilden genaue Kenntnisse über den Korngrößenbereich von Eichsubstanz und Probe. Mit Hilfe der FTIR-Spektroskopie kann der Quarzgehalt in Mineralgemengen selbst bei Konzentrationen unterhalb von 1 Gew. % noch quantitativ bestimmt werden. Die mittleren relativen Fehler der Quarzanalyse liegen bei 3 %.