шихта для получения керамического пигмента желто-коричневого цвета

Классы МПК:C03C1/04 глушители стекла, например фториды и фосфаты; пигменты 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-04-04
публикация патента:

Изобретение относится к керамическому производству, в частности к получению керамических пигментов. Техническим результатом изобретения является снижение себестоимости пигмента. Шихта для получения керамического пигмента желто-коричневого цвета включает оксид железа - Fe2О3, нефелиновый шлам и оксид кремния - SiO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: нефелиновый шлам - 66,7-71,9; SiO2 - 23,3-25,1; Fe2 O3 - 3,0-10,0. 3 табл.

Формула изобретения

Шихта для получения керамического пигмента желто-коричневого цвета, включающая кальцийсодержащее силикатное сырье и красящее вещество - оксид железа Fe2О 3, отличающаяся тем, что в шихту в качестве кальцийсодержащего силикатного сырья входит нефелиновый шлам и дополнительно вводят оксид кремния SiO2, указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

нефелиновый шлам66,7-71,9
оксид кремния SiO2 23,3-25,1
оксид железа Fe2О3 3,0-10,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к керамическому производству, в частности к получению керамических пигментов.

В настоящее время волластонитовые керамические пигменты получают в результате высокотемпературного твердофазового синтеза либо из чистых химических веществ, либо с использованием природного минерала волластонита CaSiO 3 высокой степени чистоты. Недостатком данных пигментов является необходимость использования дорогостоящих сырьевых материалов - химических реактивов и высокочистого обогащенного природного минерального сырья. В настоящее время большое внимание уделяется проблеме утилизации промышленных отходов, комплексного использования сырьевых материалов.

Известна шихта для получения керамического пигмента сиреневого цвета. Она состоит из волластонитового концентрата 93-98 мас.% и оксида кобальта СоО - 2-7 мас.% (Сиражиддинов Н.А., Акрамова Н.Н., Великанова Ф.И., Пулатова Л.З., Ахмедов Б.М. Керамические пигменты на основе силикатов цепочечных структур. / Стекло и керамика. 1992. - №1. - С. 26). Недостаток шихты - использование обогащенного природного минерального сырья, что существенно сказывается на стоимости пигмента.

Известна шихта для получения керамического пигмента светло-кофейного цвета. Она состоит из волластонитового концентрата 80-95 мас.% и оксида железа Fe2 О3 5-20 мас.%. (Седельникова М.Б., Погребенков В.М., Неволин В.М. Получение керамических пигментов на основе природного волластонита с использованием гель-метода. / Стекло и керамика. 2005. - №1. - С 25-27). Недостаток шихты - использование обогащенного природного минерального сырья, что существенно сказывается на стоимости пигмента.

Прототипом изобретения является шихта для получения керамического пигмента коричневого цвета. Она состоит из волластонитового концентрата Слюдянского месторождения 75-95 мас.% и оксида железа Fe2О 3 5-25 мас.% (В.М.Погребенков, М.Б.Седельникова, В.И.Верещагин. Керамические пигменты на основе кальций-магниевых силикатов. / Стекло и керамика. - 1996. - №1-2. - С.30-32). Недостаток прототипа - высокая стоимость пигмента из-за использования обогащенного природного минерального сырья.

Задачей изобретения является улучшение потребительских свойств пигментов за счет их удешевления.

Поставленная задача решается следующим образом. В соответствии с прототипом шихта для получения керамического пигмента желто-коричневого цвета включает кальцийсодержащее силикатное сырье и красящее вещество оксид железа Fe2O 3. Согласно изобретению в качестве кальцийсодержащего силикатного сырья в шихту вводят отход глиноземного производства - нефелиновый шлам и оксид кремния SiO2 для обеспечения стехиометрического состава волластонита CaSiO 2. При этом указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

нефелиновый шлам 66.7-71.9,

оксид кремния SiO2 23.3-25.1,

оксид железа Fe 2О3 3.0-10.0.

Затем следует обжиг смеси при температуре 1100-1200°С и помол. Пигмент рекомендуется для получения керамических красок, окрашивания керамических масс и глазурей.

Нефелиновый шлам - продукт сложного, хорошо регулируемого технологического процесса переработки природных нефелин-апатитовых руд и получения глинозема, шлам стабилен по своим свойствам. Основными химическими компонентами нефелинового шлама являются СаО и SiO2, соответствующие молярному отношению СаО:SiO2 =2:1 и составляющие в сумме 85-88%. Присутствие в составе нефелинового шлама оксида железа Fe2O 3 позволяет снизить количество оксида-хромофора, вводимое для получения стабильной желто-коричневой окраски. Остальные оксиды (Al2О3, MgO, Na2O, K2О) можно рассматривать как второстепенные компоненты, мало влияющие на структуру и свойства получаемых пигментов. Химический состав нефелинового шлама представлен в таблице 1.

Красящий оксид Fe2O3 вводится в состав пигмента для получения требуемого цвета. Количества вводимого Fe2O3 менее 3 мас.% не достаточно для получения требуемого цветового оттенка, а введение данного хромофора более 10 мас.% не дает улучшения окраски.

Обжиг при температуре ниже 1100°С не приводит к образованию достаточного количества волластонитовой фазы и обеспечению стабильной окраски пигмента, а повышение температуры обжига выше 1200°С не способствует улучшению цветовых свойств пигмента, а также может привести к расплавлению пигмента. Выдержка при максимальной температуре не менее 0.5 часа позволяет окончательно завершить процессы фазообразования кристаллической структуры пигмента и цветообразования.

Преимуществом предполагаемого изобретения является использование недорогого сырья - отработанного нефелинового шлама, содержащего в своем составе кроме оксидов СаО и SiO 2 красящий оксид Fe2О 3, что позволяет снизить количество хромофора, вводимое в шихту.

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% - 70.4, оксид кремния SiO2 в виде кремниевой кислоты безводной - 24.6, оксид железа Fe2 О3 в виде соли FeSO4 ·7H2O - 5.0 (в пересчете на оксид) смешивают мокрым способом, высушивают при температуре 100°С и обжигают при температуре 1200°С. 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 желто-коричневый, доминирующая длина волны 593-605 нм, чистота тона - 67-70%. 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 шламаСодержание оксидов, мас.%
SiO 2Al2О 3Fe2O 3CaOMgO Na2O K2Oшихта для получения керамического пигмента желто-коричневого   цвета, патент № 2337889 mпрк
Нефелиновый шлам с поля (натуральный)29,12 3,674,55 53,201,452,16 0,904,96

Таблица 2
№ пигментаШихтовой состав пигментов, мас.%
Нефелиновый шлам SiO2Fe 2O3
171.925.1 3.0
270.4 24.65.0
366.723.3 10.0

Таблица 3
№ пигментаКоординаты цветности Доминирующая длина волны шихта для получения керамического пигмента желто-коричневого   цвета, патент № 2337889 домч., нм. Чистота тона Р, %
X Y
10,49 0,38593 67
20,51 0,37597 69
30,54 0,35605 70

Класс C03C1/04 глушители стекла, например фториды и фосфаты; пигменты 

способ получения алюмоникелевого пигмента -  патент 2482143 (20.05.2013)
шихта для получения керамического пигмента муллитового состава бирюзового цвета -  патент 2478584 (10.04.2013)
шихта для получения керамического пигмента синего цвета в системе cao-mgo-sio2 -  патент 2424988 (27.07.2011)
смесь для получения керамической краски -  патент 2423326 (10.07.2011)
сырьевая смесь для получения термостойких неорганических пигментов, способ получения термостойких неорганических пигментов и устройство для его осуществления -  патент 2418830 (20.05.2011)
керамический пигмент -  патент 2403213 (10.11.2010)
смесь для получения керамической краски -  патент 2400438 (27.09.2010)
керамический пигмент -  патент 2398746 (10.09.2010)
шихта для получения керамического пигмента со структурой геленита желто-коричневого цвета -  патент 2389697 (20.05.2010)
керамический пигмент зеленый -  патент 2387603 (27.04.2010)
Наверх