Шихта для получения керамического пигмента цвета морской волны

 

Сущность изобретения: шихта для получения керамического пигмента цвета морской волны содержит, мас.%: оксид кальция 8 - 13; оксид кобальта 3 - 6; оксид титана 43 - 46; магний 10 - 11,5; сульфат кальция 30 - 35. Свойства пигмента: цвет - морской волны, температура термообработки 730 - 750^oС, укрывистость 59 г/м². 1 табл.

Изобретение относится к керамической промышленности, в частности к составам керамических пигментов.

Известна шихта для получения керамического пигмента, включающая СаО, SiO₂, TiO₂, Co₂O₃ [1] Недостатком известного состава шихты для получения пигмента серого цвета с большими энергозатратами обжиг при 1150-1170^оС в течение 1 ч.

Наиболее близкой к предлагаемой является шихта, включающая SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, Cr₂O₃, Co₂O₃, Fe₂O₃ [2] Недостатком известной шихты является большое количество компонентов и большая энергоемкость 1100-1150^оС.

В основу изобретения положена задача разработать шихту для получения керамического пигмента цвета морской волны с наименьшими энерго- и трудозатратами. Задача решается тем, что предлагаемая шихта для получения керамического пигмента цвета морской волны, включающая оксид кальция, оксид кобальта, дополнительно содержит оксид титана, магний и сульфат кальция, а в качестве оксида кобальта Со₃О₄ при следующем соотношении компонентов, мас. СаО 8-13 TiO₂ 43,0-46,0 Mg 10,0-11,5 СаSO₄ 30,0-35,0 Со₃O₄ 3,0-6,0 Указанная шихта для получения керамического пигмента цвета морской волны позволяет расширить цветовую гамму; получить пигмент более простой технологией; сократить энергозатраты.

Предлагаемая шихта позволяет получить керамический пигмент в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Получение пигмента в режиме СВС дает экономию электроэнергии и упрощение процесса.

Магний, входящий в состав шихты, выполняет роль восстановителя в окислительно-восстановительной реакции, протекающей в шихте при нагреве до 730-750^оС.

Количество и качество оксидного наполнителя СаО, вводимого в исходную шихту, определяется условиями стационарного режима ее горения.

Оксид кобальта вводят в качестве красителя.

Внесение в исходную шихту добавки в виде оксида титана приводит в условиях СВС к образованию шпинели СаОТiО₂, в решетку которой внедрены ионы кобальта, что обеспечивает керамическому пигменту цвет морской волны.

Компоненты шихты в количественном и качественном соотношении подобраны экспериментально. Так установлено, что при содержании Мg менее 10,0 мас. состав не воспламеняется, а более 11,5 мас. оплавляется, что приводит к резкому падению качественных характеристик пигмента.

При введении сульфата кальция свыше 35,0 мас. горение неустойчиво, возможно затруднение, а при содержании сульфата кальция менее 30,0 мас. состав оплавляется.

Отклонение от предельных значений Со₃О₄ и TiO₂ приводит к изменению как цвета, так и интенсивности окраски.

Нагревая шихту до 730-780^оС, создают условия окислительно-восстановительной реакции: Мg+CaSO₄ -> MgO + CaO + SO₃ + Q.

Эта реакция, как известно, экзотермична.

Тепло, выделяемое в результате реакции между Мg и CaSO₄ в заявляемом количественном соотношении, достаточно для прогрева реагентов и дальнейшего их взаимодействия.

Таким образом, создают условия для синтезирования нового вещества керамического пигмента СаО + TiO₂ -> CaOTiO₂ При нагреве измельченной и тщательной перемешанной шихты до 730-780^оС происходит реакция между окислителем и восстановителем с большим выделением тепла, которого достаточно для прогрева реагентов и дальнейшего их взаимодействия до образования нового химического соединения керамического пигмента цвета морской волны.

П р и м е р 1. Исходные компоненты 9,5 г СаО, 43 г TiO₂, 11,5 Mg, 30 г СaSO₄ и 6 г Со₃O₄ измельчают, тщательного перемешивают, формуют под давлением 10 МПа и помещают в муфельную печь, разогретую до 750^оС. Образец выдерживают в печи 2-5 мин. Это время отводится на предварительный прогрев 1-3 мин, необходимый для начала окислительно-восстановительной реакции, и непосредственно на сверхскоростной высокотемпературный синтез 2 мин.

Шихта воспламеняется, горит ярким свечением по всему объему. После синтеза полученный керамический пигмент цвета морской волны перемалывают до тонины, обеспечивающей прохождение через сито 10000 отв./см².

Примеры приготовления керамического пигмента составов 2-3 выполняют аналогично примеру 1 (см. таблицу).

Формула изобретения

ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА ЦВЕТА МОРСКОЙ ВОЛНЫ, включающая CaO, оксид кобальта, отличающаяся тем, что в качестве оксида кобальта она содержит Co₃O₄ и дополнительно TiO₂, Mg, CaSO₄ при следующем соотношении компонентов, мас.

CaO 8 13
Co₃O₄ 3 6
TiO₂ 43 46
Mg 10,0 11,5
CaSO₄ 30 35

РИСУНКИ

Рисунок 1