Шихта для получения керамического пигмента оранжево-коричневого цвета

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.

 

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.%
SiO2	V2O5	Аl2O3	К2O	SO3
62	7	5	10	16

Таблица 2.
Химический состав прокаленного катализатора СВД, мас.%
SiO2	V2O5	Аl2О3	К2O
73.81	8.33	5.95	11.91

Таблица 3.
Шихтовой состав пигментов, маc. %
№пигмента	СВД	MnO
1	95	5
2	90	10
3	85	15

Таблица 4.
Цветовые характеристики пигментов
№пигмента	Координаты цветности	Доминирующая	Чистота тона
	X	Y	длина волны λ дом., нм.	Р,%
1	0,55	0,40	592	88
2	0,52	0,41	589	82
3	0,52	0,40	591	80

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