ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА ОРАНЖЕВО-КОРИЧНЕВОГО ЦВЕТА Российский патент 2005 года по МПК C03C1/04 C04B41/86 

Область использования предлагаемого изобретения - керамическое производство, получение керамических пигментов.

В настоящее время керамические пигменты получают, как правило, высокотемпературным синтезом из чистых химических веществ, что обусловливает их высокую стоимость. Исходя из этого представляется целесообразным обратиться к отходам промышленного производства, содержащим цветонесущие компоненты, например V₂О₅. При этом решаются вопросы, связанные с созданием ресурсо- и энергосберегающей, а также экологически безопасной технологии.

Известен керамический пигмент зеленый, который содержит V₂O₅ при соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ 36.7-41.34, CaO 18.55-22.83, V₂О₅ 12.34-28.13 (А.с. СССР 1049445, кл. С 03 С 1/04 1983). Недостатком пигмента является высокая концентрация красящего оксида V₂О₅, а также необходимость введения его в виде чистого химического вещества.

Подглазурная краска насыщенного солнечно-желтого цвета отличается стабильностью при обжиге и повышенной пластичностью. Состав, мас.%: SiO₂ 78-90, CaO 2-5, V₂O₅ 2-7, TiO₂ 5-10 (а.с. СССР 761443, кл. С 04 В 41/06, С 04 В 31/28 1980). Недостатком данного пигмента является высокая температура синтеза.

Прототипом предлагаемого изобретения является керамический пигмент светло-коричневого цвета, включающий SiO₂ и CaO, который с целью получения требуемого цвета и снижения температуры обжига содержит V₂O₅ и Мn₂О₃ при следующем соотношении компонентов, мас. %: SiO₂ 18.34-26.0, CaO 17.06-23.25, V₂O₅ 3.63-13.08, Мn₂O₅ 45.33-53.31 (а.с. СССР 1014805, кл. С 03 С 1/04 1983). Недостатком данного пигмента является высокая концентрация красящего оксида Мn₂О₃.

Задачей предлагаемого изобретения является получение оранжево-коричневого керамического пигмента на основе отхода СВД-катализатора (сульфованадата на диатомите), формула которого 35SiO₂•_{V2O5•3K2O• 6SO3. Химический состав СВД представлен в таблице 1.}

Поставленная задача решается путем добавки к прокаленному отходу СВД катализатора оксида марганца (МnО), последующего обжига и помола смеси. Шихта для получения керамического пигмента содержит SiO₂, Al₂O₃, V₂O₃ и К₂О в виде прокаленного отработанного СВД катализатора состава, мас.%: SiO₂ - 73.81, V₂O₅ - 8.33, Аl₂О₃ - 5.95, K₂О - 11.91, а также содержит МnО при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Отработанный катализатор СВД 85-95

МnО 5-15

Пигмент отличается невысокой температурой синтеза 800-950° С, рекомендуется для использования в надглазурных керамических красках (при добавлении флюса) и для окрашивания глазурей.

Сырьевыми материалами для СВД являются природный диатомит, оксид ванадия (V) и сульфат калия. Диатомит содержит 90% аморфного кремнезема в виде панцирей диатомовых водорослей, скелетов радиолярий и губок, 2-7% кварца, остальное - полевые шпаты, глауконит, слюда. В состав СВД входит как структурообразующий оксид SiO₂, так и цветонесущий оксид V₂O₅, который используется в составе многих пигментов различной цветовой гаммы. СВД представляет собой гранулы, которые имеют окраску желтого цвета, вызванную равномерно распределенным по поверхности носителя (диатомита) оксидом ванадия, V₂O₅.

Пример изготовления пигмента

Компоненты шихты, мас.%: прокаленный отработанный СВД-катализатор (химический состав представлен в табл.2), измельченный до прохождения через сито 10000 отв/см² - 95, оксид марганца (II) (в виде раствора соли марганца MnCl₂·_{4H2O) - 5 смешивают, высушивают при температуре 100° С, затем обжигают при температуре 800-950° С.}

Красящий оксид МnО вводится в состав шихты для получения более насыщенной и стабильной окраски пигмента. Количества МnО менее 5 мас.% недостаточно для обеспечения требуемого цвета, а повышение содержания данного хромофора более 15 мас.% нецелесообразно, поскольку не приводит к видимому улучшению окраски.

Температуры ниже 800° С недостаточно для образования стабильной окраски пигмента, а повышение температуры обжига выше 950° С приводит к расплавлению пигмента. Выдержка при максимальной температуре не менее 0.5 часа способствует окончательному завершению процессов фазообразования кристаллической структуры пигмента.

После обжига пигмент измельчают до прохождения через сито 10000 отв/см². Составы пигмента приведены в таблице 3.

Представленные составы пигмента обладают следующими физико-химическими свойствами: температура обжига 850° С, цвет пигмента - оранжево-коричневый, доминирующая длина волны 589-592 нм (табл. 4), чистота тона - 80-88%. Полученные пигменты имеют окраску от оранжево-коричневой до коричневого, легкоплавки, могут использоваться для получения надглазурных красок (при добавлении флюса), окрашенных глазурей.

ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА ОРАНЖЕВО-КОРИЧНЕВОГО ЦВЕТА

Таблица 1.Химический состав СВД, мас.%SiO₂V₂O₅Аl₂O₃К₂OSO₃62751016

Таблица 2.Химический состав прокаленного катализатора СВД, мас.%SiO₂V₂O₅Аl₂О₃К₂O73.818.335.9511.91

Таблица 3.Шихтовой состав пигментов, маc. %№пигментаСВДMnO19552901038515

Таблица 4.Цветовые характеристики пигментов№пигментаКоординаты цветностиДоминирующая Чистота тона  XYдлина волны λ _дом., нм.Р,%10,550,405928820,520,415898230,520,4059180

Изобретение относится к керамической промышленности, в частности к области производства керамических пигментов для декорирования фарфоро-фаянсовых и майоликовых изделий. Шихта для получения керамического пигмента содержит SiO₂, Al₂O₃, V₂O₅ и К₂О в виде прокаленного отработанного СВД (сульфованадата на диатомите) катализатора состава, мас.%: SiO₂ – 73,81, V₂O₅ – 8,33, Al₂O₃ – 5,95, К₂О – 11,91, а также содержит MnO при следующем содержании ингредиентов, мас.%: отработанный катализатор СВД 85 – 95, MnO 5 -15.Пигмент отличается невысокой температурой синтеза 800 - 950°С, рекомендуется для использования в надглазурных керамических красках и для окрашивания глазурей. Использование промышленных отходов вместо традиционного дорогостоящего сырья дает возможность снизить затраты на производство предложенного пигмента. 4 табл.

Шихта для изготовления керамического пигмента оранжево-коричневого цвета, включающая SiO₂, V₂O₅, MnO, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит оксиды Al₂O₃, К₂О, причем оксиды SiO₂, Al₂O₃, V₂O₅ и К₂О вводятся в шихту в виде прокаленного отработанного СВД катализатора (сульфованадата на диатомите) следующего состава, мас.%: SiO₂ – 73,81, V₂O₅ – 8,33, Al₂O₃ – 5,95, К₂О - 11.91, при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Отработанный катализатор СВД 85–95

MnO 5–15