Керамический пигмент бирюзовый Советский патент 1992 года по МПК C03C1/04 

Изобретение относится к технологии получения керамических пигментов, применяемых для строительной керомики и может быть использовано для производства цветных глазурованных керамических плиток.

Известен, например, пигмент, включающий компоненты в следующих соотношениях, мзс.%: SlOz 36,65-40,76; А)20з 25,13-27,92; РеаОз 0,78-0,87; СаО 0,58- 0,65; МдО 0,31-0,34; Na20 1,7-1,89; К20 1,35- 1,47; СиО 10,5-14.3; Сг20з 14,5-17,02; №F 1,0-2,2, В качестве сырьевых материалов применялись, мас.%: каолин 73,90; СаО 10,6; СгОз 14,5; NaF 1,0.

Однако известный состав характеризуется высокой температурой синтеза 1200+20°С, высоким содержанием дорогостоящего оксида кобальта (10,0-14,3 мас,%).

Наиболее близким к изобретению является керамический пигмент, содержащий, мас.%: SI02 40,18-47,98; А120з 7,9-9,0; СзО 28,3-31,1; МдО 0,31-0,36; Na202,1-2.8; feO 5,91-7,06; Сг20з 5,0-7,0; Со20з 1/1-2,5; Ре20з 0,7-0,8.

Однако известный состав характеризуется невысокой чистотой цвета (23,8-26,0) с использованием в качестве красящего оксида в составе пигмента ядовитого хромпика калиевого KsCrzO. Кроме того, известный состав обеспечивает получение пигмента только сине-зеленого цвета.

Целью изобретения является повышение чистоты цвета и расширение цветовой гаммы от бледно-бирюзового до интенсивно-бирюзового.

Поставленная цель достигается тем, что керамический пигмент, включающий SI02, , РегОз, СаО, МдО, КаО, №гО, дополниЈ

X

О СЛ

тельно содержит ТЮа и СиО при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SlOa.40.96-46,08

А120з7,03-7,91

РеаОз2,48-2,79

СаО25,06-28,19

МдО1,53-1,72

TI020.27-0,31

N3201.08-1,21

К20 1,59-1,79 .

СиО10-20

В качестве сырьевых компонентов используют волластонитовую руду Койташ- ского месторождения и СиО.

t Предложенный пигмент имеет следующий шихтовый состав, мас.%:

Койташская волластонитовая руда80-90

Оксид меди.10-20

Предлагаемый состав керамического пигмента от светло-бирюзового до интенсивно-бирюзового цвета отличается от известного малокомпонентностью - содержанием 2 сырьевых компонентов-ок- сида меди и волластонитовой руды. В качестве нового компонента используется волластонитовая руда Койташского месторождения и в качестве хромофора - СиО.

В известном составе в качестве красящих оксидов вводили окись хрома (в виде хромпика foCnzOy, который является ток- сичным, второй красящий оксид - окись кобальта в виде сернокислого кобальта CoS04,

Известный пигмент синтезирован на основе кварц-полевошпатового сырья, предлагаемый - на основе волластонита и они различаются как по минералогическому составу, строением их структур, так и конечными продуктами в процессе синтеза шихтового состава пигментов: известный состав представлен ортоклазом и произвольными замещения ионов в ортоклазе красящими оксидами переходных металлов - хрома и кобальта.

В предлагаемом составе в тетраэдральных цепочках волластонита CaO-Si02 в процессе синтеза пигментов частично и полностью происходит замещение оксида кальция красящим оксидом меди с образованием частичных и полных продуктов замещения - о ртосиликатом меди.

Для экспериментальной проверки предлагаемого состава были подготовлены 5 составов керамического пигмента, три из которых показали оптимальные результаты. В составе пигмента использовали волластонитовую руду Койташского месторождения и оксид меди.Практический интерес представляет центральный участок место

рождения. На этом участке разведена обособленная залежь пироксен-кальцит-волла- стонитовых скарнов, образовавшаяся на контакте известняков с перекрывающими

их роговиками. Протяженность залежи по простиранию 1,7 км, мощность ее 3-12 м. По падению залежь прослежена на 230 м. Вол- ластонит в руде присутствует в виде игольчатых,спутанно-волокнистых..

веерообразных и радиально-лучистых агрегатов. Содержание волластонита в пределах залежи обычно 20-50%, в отдельных пробах -до 87%.

В минералогическом отношении Койташское месторождение волластонитовой руды представлено следующими соединениями, мас.%:

Волластонит65,4

Гроссуляр7,3

Кварц12.3

Пироксен12,7

Полевой шпат2,0

Кальцит и везувиан0,3

Химический состав Койташской волластонитовой руды следующий, мас.%: SlOz 49,86; 8,56; Ре2Оз3,02; СаО 30,50; MgO 1,85; TI02 0,33; Na20 1,32; КгО 1,94; п.п.п. 2,48

Содержание волластонита в руде

47,70%. При подготовке компонентов керамического пигмента, волластонитовая руда и оксид меди, предварительно взвешенные согласно шихтовому составу; загружали в шаровую мельницу при соотношении материала и мелющих тел 1:3. Измельчение и тщательное перемешивание осуществляли в течение 2 ч.

Подготовленная указанным способом шихта пигмента засыпалась в тигли и подвергалась термообработке в силитовых печах при максимальной температуре. 1150°С и выдержке при указанной температуре 1 ч с последующей грануляцией-расплава в проточной воде, Оптимальная температура

обжига и время выдержки при оптимальной температуре подбиралась экспериментально. Затем синтезированный пигмент разма- лывали в шаровой мельнице при соотношении пигмент: мелющие тела: вода

1:1:0,8 и контролировали по остатку на сите 0056 не более 0,1-0,2%.

Пигментный шликер подвергали сушке в камерной сушилке до о статочной влажно- сти не более 0,1 %. Продолжительность сушки до указанной влажности составила 32 ч. Готовый пигмент смешивали с фриттой ЗЗБ 3-5% (сверх 100%), затем размывали в шаровой мельнице при соотношении материал: мелющие тела: вода 1:1:1.

Помол осуществляли до остатка на контрольном сите 0063 - 0,08-0,1 %.

Глазурь с плотностью 1,50-1,56 г/см3 наносили на поверхность облицовочных плиток (предварительно прошедших утиль- ный обжиг при 930-940°С) методом полива. Затем плитки обжигали на поточно-конвейерной линии 1012А при максимальной температуре 930°С, время обжига 30 мин.

Возможность получения керамических пигментов иллюстрируется табл. 1 и 2.

Анализ табл. 1 и 2 показывает, что чистота тона у 1 и 5 предлагаемых составов одного порядка с известным составом.

Составы 2-4 имеют повышенную чисто- ту тона - в 2 раза выше, чем у известных составов.

Предлагаемые составы керамического пигмента обеспечивают получение цветных глазурованных керамических плиток широ- кой цветовой гаммы от светло-бирюзового до интенсивно-бирюзового, которые можно рекомендовать как оптимальные.

В основе строения волластонита СиО «SlOa лежит цепочка связанных кремнекис- лородных тетраэдров, образующих непрерывные цепочки - SI02. Это сочленение происходит в боковом направлении за счет катионов Са; при параллельности и одинаковости ориентировок тетраэдров в сосед- них цепочках возникает триклинная модификация. Такая структура волластонита позволяет создавать процесс изоморфного замещения, в котором могут участвовать красящие оксиды переходных металлов, таких как Сг20з. МпОа. Рв20з, СоаОз и СиО.

В проводимых исследованиях в тетраэдральных цепочках волластонита частично и полностью производили замещение оксида кальция красящими оксидами меди.

Синтез пигмента осуществляли при относительно низкой температуре без минерализаторов. При частичном замещении СаО на СиО цвет пигмента изменялся от бледно-бирюзового до интенсивно-бирюзового. При полном замещении СаО на СиО цвет пигмента темно-зеленый.

Формула изобретения

Керамический пигмент бирюзовый, включающий SI02, , СаО, Рв20з, МдО, NaaO, foO, отличающийся тем. что, с целью повышения чистоты цвета и расширения цветовой гаммы от бледно-бирюзового до интенсивно-бирюзового цвета, он дополнительно содержит СиО и ТЮг при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SI02 40,96-46.08

А 20з7,03-7,91

СаО25,06-28,19

Рв20з2,48-2,79

МдО1,53-1,72

Na201,08-1,21

К201.59-1,79

СиО10,0-20,0

ТЮ20,27-0,31

Сущность изобретения: пигмент содержит, мас.%: оксид кремния 40,96-46,08: оксид алюминия 7,03-7,91, оксид кальция 25,06-28,19; оксид железа 2,48-2,79; оксид магния 1,53-1,72; оксид натрия 1,08-1,21; оксид калия 1,59-1,79;оксид меди 10,0-20,0; оксид титана 0,27-0,31. Подготовленную шихту термообрабатывают при 1150°С в течение 1 ч в силитовых печах. Расплав гранулируют в воду. Пигментный шликер сушат до влажности не более 0,1 %. Пигмент сме- шипают с фриттой в количестве 75-95% фритты и 5-25% пигмента, затем разламывают в шаровой мельнице. Характеристики пигмента: чистота тона 64%, химстойкость к 1 н. HCI 99,28-99,51%. 2 табл. (Л С

Конкретные составы керамических пигментов f

Таблица 1

Физико-химические свойства пигментов

Продолжение табл.1

Т а б л и ц а 2