ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА МУЛЛИТОВОГО СОСТАВА БИРЮЗОВОГО ЦВЕТА Российский патент 2013 года по МПК C03C1/04 

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

Известен керамический пигмент со структурой муллита грязно-зеленого цвета, в котором в качестве исходных компонентов использовали оксиды SiO₂, Al₂O₃ и Cr₂O₃, при следующем соотношении компонентов, моль: 3Al₂O₃·2SiO₂ - 2Al₂O₃·Cr₂O₃·2SiO₂ - 3Cr₂O₃·2SiO₂ (Масленникова Г.Н., Пищ И.В. Керамические пигменты. - 2-е изд. перераб. и доп.- М.: ООО РИФ «Стройматериалы», 2009. - 224 с.). Недостатком пигмента является использование чистых оксидов и высокая температура синтеза 1350ºС.

Прототипом предлагаемого изобретения является шихта для получения керамического пигмента оранжево-коричневого цвета, которая содержит SiO₂, Al₂O₃, V₂O₅ и К₂О в виде прокаленного отработанного ванадиевого катализатора СВД состава, мас.%: SiO₂ - 73.81, V₂O₅ - 8.33, Al₂O₃ - 5.95, K₂O - 11.91, а также содержит MnO при следующем содержании ингредиентов, мас.%: отработанный ванадиевый катализатор СВД 85-95, MnO 5-15 (Патент №2255056 РФ, С03С 1/04, С04В 41/86 Шихта для получения керамического пигмента оранжево-коричневого цвета. Погребенков В.М., Седельникова М.Б. и др. Опубл. 27.06.2005. Бюл. №18). Недостатком прототипа является невысокая температура синтеза 800-950ºС и, следовательно, ограниченная область использования - в надглазурных керамических красках и для окрашивания легкоплавких глазурей.

Задачей предлагаемого изобретения является получение жаростойкого керамического пигмента муллитового состава бирюзового цвета с использованием отхода ванадиевого катализатора СВД (сульфованадат-диатомитовая контактная масса), снижение затрат на производство керамического пигмента за счет использования техногенного сырья.

Поставленная задача решается путем добавления к прокаленному отходу ванадиевого катализатора СВД оксида алюминия (Al₂O₃) и оксида никеля (NiO) (в виде раствора соли никеля NiSO₄·7H₂O), последующего обжига и помола смеси. Шихта для получения керамического пигмента муллитового состава бирюзового цвета включает оксиды SiO₂, V₂O₅, Al₂O₃, K₂O в виде прокаленного отработанного ванадиевого катализатора СВД, дополнительно содержит оксиды Al₂O₃ и NiO при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

отработанный ванадиевый катализатор СВД 33,7-37,7;

Al₂O₃ 51,3-57,3;

NiO 5,0-15,0.

Техническим преимуществом изобретения является повышение огнеупорности пигмента, расширение области применения - для получения надглазурных и подглазурных керамических красок, для окрашивания глазурей и керамических масс.

Сырьевыми материалами для ванадиевого катализатора 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 ванадиевого катализатора СВД входит как структурообразующий оксид SiO₂, так и цветонесущий оксид V₂O₅, который используется в составе многих пигментов различной цветовой гаммы. Ванадиевый катализатор 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 ванадиевый катализатор СВД, измельченный до прохождения через сито №0063 - 35,7, оксид алюминия - 54,3, оксид никеля (II) (в виде раствора соли никеля NiSO₄·7H₂O) - 10,0 (в пересчете на оксид) смешивают, высушивают при температуре 100ºС, затем обжигают при температуре 1100-1200ºС.

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

Температуры ниже 1100ºС недостаточно для формирования цветонесущей фазы, а повышение температуры обжига выше 1200ºС экономически нецелесообразно. 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 №0063. Представленные составы пигмента обладают следующими физико-химическими свойствами: температура обжига 1100ºС, цвет пигмента - бирюзовый, доминирующая длина волны 493 нм, чистота тона - 17%. Полученные пигменты имеют бирюзовую окраску, могут использоваться для получения надглазурных и подглазурных керамических красок для окрашивания глазурей и керамических масс.

В таблице 1 приведен химический состав прокаленного отработанного ванадиевого катализатора (ОСВД).

В таблице 2 приведен шихтовый состав пигментов.

В таблице 3 приведены цветовые характеристики пигментов.

Таблица 1 Химический состав прокаленного отработанного ванадиевого катализатора СВД, мас.% SiO₂ V₂O₅ Al₂O₃ К₂О 73,8 8,3 6,0 11,9

Таблица 2 Шихтовой состав пигментов, мас.% № пигмента СВД Al₂O₃ NiO 1 37,7 57,3 5,0 2 35,7 54,3 10,0 3 33,7 51,3 15,0

Таблица 3 Цветовые характеристики пигментов № пигмента Координаты цветности Доминирующая длина волны λ_дом, нм. Чистота тона Р,% X Y 1 0,31 0,35 498 15 2 0,29 0,34 493 17 3 0,27 0,35 495 22

Изобретение относится к области производства керамических пигментов для декорирования фарфоро-фаянсовых и майоликовых изделий. Технический результат изобретения заключается в повышении огнеупорности пигмента. Шихта для изготовления керамического пигмента муллитового состава бирюзового цвета включает оксиды SiO₂, V₂O₅, Al₂O₃, K₂O в виде прокаленного отработанного ванадиевого катализатора СВД и дополнительно содержит оксиды Al₂O₃ и NiO в виде раствора соли никеля NiSO₄·7H₂O при следующем содержании ингредиентов, мас.%: отработанный ванадиевый катализатор СВД 33,7-37,7; Al₂O₃ 51,3-57,3; NiO 5,0-15,0. 1 пр., 3 табл.

Шихта для изготовления керамического пигмента муллитового состава бирюзового цвета, включающая оксиды SiO₂, V₂O₅, Al₂O₃, К₂О в виде прокаленного отработанного ванадиевого катализатора СВД, дополнительно содержит оксиды Al₂O₃ и NiO в виде раствора соли никеля NiSO₄·7H₂O при следующем содержании ингредиентов, мас.%:
отработанный ванадиевый катализатор СВД 33,7-37,7 Al₂O₃ 51,3-57,3 NiO 5,0-15,0