ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПИНКОВОГО ПИГМЕНТА СО СТРУКТУРОЙ ОЛОВЯННОГО СФЕНА Российский патент 2014 года по МПК C03C1/04 

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-SnO₂-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 Cr₂O₃. В качестве кальцийсодержащего силикатного сырья в шихту вводят отход глиноземного производства - нефелиновый шлам. Для обеспечения стехиометрического состава сфена CaO·SnO₂·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 Cr₂O₃ 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 SnO₂ в виде оксида - 39.0, оксид хрома Cr₂O₃ 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 Δm_прк 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 λ*, 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 λ* - дополнительная длина волны

Изобретение относится к керамическому производству, в частности, к получению керамических пигментов. Техническим результатом изобретения является понижение температуры синтеза пигмента, удешевление керамических пигментов и утилизация отхода производства глинозема. Шихта для получения пинкового пигмента содержит компоненты 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 0.5-2.0. Температура синтеза пигмента составляет 1150-1250°C. Пигмент применяют для получения подглазурных и надглазурных керамических красок. 3 табл.

Шихта для получения пинкового пигмента со структурой оловянного сфена, включающая оксид кремния SiO₂, оксид олова SnO₂ и красящее вещество оксид хрома Cr₂O₃, 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 SnO₂ 38.6-39.2, оксид хрома Cr₂O₃ 0.5-2.0.