шихта для получения пинкового пигмента со структурой оловянного сфена

Формула изобретения

Шихта для получения пинкового пигмента со структурой оловянного сфена, включающая оксид кремния SiO₂, оксид олова SnO₂ и красящее вещество оксид хрома Cr₂ O₃, отличающаяся тем, что в шихту для получения стехиометрического состава сфена дополнительно вводят кальцийсодержащее силикатное сырье - нефелиновый шлам, при этом указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

нефелиновый шлам 44.0-44.7, оксид кремния SiO₂ 15.4-15.6, оксид олова SnO ₂ 38.6-39.2, оксид хрома Cr₂O₃ 0.5-2.0.

Описание изобретения к патенту

Область использования изобретения - производство керамических изделий, пигментов, красок. В настоящее время для строительной индустрии требуются декоративные строительные материалы, при производстве которых используются керамические пигменты, краски, декоративные глазури. Обычно для получения пигментов и красок используют высокосортное дорогостоящее сырье. Для массового строительства необходимы недорогие, доступные пигменты на основе нетрадиционного сырья - природных минералов и техногенных отходов.

Пинковые пигменты, как правило, получают в системе CaO-SnO ₂-SiO₂.

Известен розовый пигмент оптимального состава, моль: 0.4 CaO, 0.2 SnO₂, 0.4 SiO₂ и 0.0023 Cr₂O₃. Установлено, что пинковые пигменты имеют кристаллическую структуру, аналогичную структуре природного минерала сфена CaTiSiO₅. Синтез этого соединения осуществляется при температуре 1350°C из станната кальция и титаната кальция (Филиппова Э.А., Быстриков А.С. Исследование хромсодержащих керамических пигментов на основе двуокиси олова // Стекло и керамика. - 1973. - № 2. - С. 26-27). Недостатком изобретения является высокая температура синтеза, что приводит к энергетическим затратам.

Известен также розовый пигмент состава, мас.%: оксид олова - 45.6, мел - 32.7, кварцевый песок - 14.6, хромпик - 3.6, бура - 3.5. Мел, кварц, оксид олова тщательно перемешивают, пропитывают раствором хромпика, буры и обжигают в окислительной среде при 1300°C. Лучшее развитие окраски пигмент приобретает при повторном обжиге (Туманов С.Г., Филиппова Э.А. Изучение условий образования и структуры пинковых пигментов // Стекло и керамика. - 1968. - № 4. - С. 37-39). Недостатком данного изобретения является также высокая температура синтеза и необходимость дополнительного обжига (прототип).

Задачей изобретения является получение пинкового керамического пигмента со структурой Sn-сфена, улучшение потребительских свойств пигментов за счет их удешевления.

Поставленная задача решается следующим образом. В соответствии с прототипом шихта для получения пинкового керамического пигмента включает кальцийсодержащее силикатное сырье, оксид кремния, оксид олова и красящее вещество оксид хрома Cr₂O ₃. В качестве кальцийсодержащего силикатного сырья в шихту вводят отход глиноземного производства - нефелиновый шлам. Для обеспечения стехиометрического состава сфена CaO·SnO ₂·SiO₂ вводят оксиды кремния SiO₂ и олова SnO₂. При этом указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

нефелиновый шлам 44.0-44.7;

оксид кремния SiO₂ 15.4-15.6;

оксид олова SnO₂ 38.6-39.2;

оксид хрома Cr₂O₃ 0.5-2.

Затем следует обжиг смеси при температуре 1150-1200°C и помол. Пигмент рекомендуется для получения керамических красок, окрашивания керамических масс и глазурей.

Красящий оксид Cr₂O₃ вводится в состав пигмента для получения розового цвета. Количества вводимого Cr₂ O₃ менее 0.5 мас.% недостаточно для получения требуемого цветового оттенка, а введение данного хромофора более 2 мас.% не дает улучшения окраски.

Обжиг при температуре ниже 1150°C не приводит к образованию достаточного количества кристаллической фазы оловянного сфена и обеспечению стабильной окраски пигмента, а повышение температуры обжига выше 1200°C не способствует улучшению цветовых свойств пигмента. Выдержка при максимальной температуре не менее 0.5 часа позволяет окончательно завершить процессы фазообразования кристаллической структуры пигмента и цветообразования.

Преимуществом предлагаемого изобретения является использование недорогого сырья - отработанного нефелинового шлама, содержащего в своем составе кроме оксидов CaO и SiO₂ красящий оксид Fe₂O₃ , что способствует получению более насыщенной окраски пигмента.

В таблице 1 приведен химический состав нефелинового шлама.

В таблице 2 приведены шихтовые составы пигментов.

В таблице 3 представлены цветовые характеристики пигментов.

Пример изготовления пигмента

Компоненты шихты, мас.%: нефелиновый шлам, измельченный до остатка на сите № 0063 не более 2% - 44.5, оксид кремния SiO₂ в виде кремниевой кислоты безводной - 15.5, оксид олова SnO ₂ в виде оксида - 39.0, оксид хрома Cr₂O ₃ в виде оксида - 1.0, смешивают мокрым способом, высушивают при температуре 100°C и обжигают при температуре 1200°C. После обжига пигмент измельчают до остатка на сите № 0063 не более 0.2%. Составы пигмента приведены в таблице 2.

Представленные составы пигмента обладают следующими физико-химическими свойствами: цвет пигмента розовый, дополнительная длина волны 497-499 нм, чистота тона - 11-21%. Цветовые характеристики пигментов приведены в таблице 3. Полученные пигменты могут использоваться для получения подглазурных, надглазурных красок (при добавлении флюса), окрашенных керамических масс, глазурей.

Таблица 1
Вид нефелинового шлама	Содержание оксидов, мас.%
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	mпрк
Нефелиновый шлам Ачинского глиноземного комбината	29,12	3,67	4,55	53,20	1,45	2,16	0,90	4,96

Таблица 2
№ пигмента	Компонентный состав пигментов, мас.%
	Нефелиновый шлам	SiO2	SnO2	Cr2O3
1	44.7	39.2	15.6	0.5
2	44.5	39.0	15.5	1.0
3	44.0	38.6	15.4	2.0

Таблица 3
№ пигмента	Координаты цветности		*, нм	Чистота тона p, %
	x	y
1	0,38	0,41	497	11
2	0,39	0,30	498	15
3	0,41	0,29	499	21
* - дополнительная длина волны