Шихта для изготовления керамического пигмента светло- коричневого цвета

 

Изобретение относится к технологии производства керамических пигментов и красок для декорирования фарфоровых, фаянсовых, майоликовых изделий и получения цветных глазурей. Шихта для изготовления керамического пигмента светло-коричневого цвета содержит следующие компоненты, мас.%: продукт нейтрализации каталитического комплекса Циглера-Натта, содержащий оксид титана 40-60 мас.% БФ TiO₂ и оксид алюминия 40-60 мас.% БФ Al₂O₃, - 78,43 - 93,14, оксид железа 4,90-19,61 БФ Fe₂O₃, оксид бора 1,96 БФ B₂O₃. Пигмент отличается повышенной кислото- и щелочестойкостью, устойчивостью в расплавах, невысокой температурой синтеза. Использование дешевого сырья повышает его экономичность. Доминирующая длина волны пигмента 586-590 нм, чистота тона 15-23%. 2 табл.

Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к технологии производства керамических пигментов и красок, применяемых для декорирования изделий из фарфора, фаянса, майолики, для получения цветных глазурей.

Керамические пигменты получают в результате высотемпературного синтеза из оксидов и солей металлов. Существующие технологии производства пигментов отличаются трудоемкостью и большими материальными затратами.

Известен коричневый керамический пигмент, содержащий оксид алюминия Al₂O₃, оксид хрома Cr₂O₃, отличающийся тем, что с целью снижения температуры обжига и себестоимости, он дополнительно содержит борат кальция 2CaO·3Ba₂O₃ и оксид марганца MnO при следующем содержании компонентов, мас.%: Al₂O₃ - 69,08 - 77,74 Cr₂O₃ - 3,09 - 4,18 2CaO·3Ba₂O₃ - 9,09 - 18,18 MnO - 8,99 - 10,55 Недостатком пигмента является использование чистых химических веществ для ввода основных компонентов (1).

Другой керамический пигмент получают на основе калиймагнийхромового катализатора, отработанного при производстве стирола и α- -метилстирола. Химический состав пигмента, мас.%: Fe₂O₃ - 30 - 73 K₂CO₃ - 12,5 - 15,0 MgO - 9,0 - 10,2 Cr₂O₃ - 5,0 - 5,2
Его недостатком является ограниченная область применения для глазурных покрытий (2).

Прототипом служит светло-коричневый керамический пигмент с повышенной химической стойкостью, дополнительно содержащий оксид титана TiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO₂ - 50,4 - 53,4
Al₂O₃ - 7,0 - 12,3
CaO - 0,3 - 0,6
MgO - 0,4 - 0,7
Na₂O - 1,3 - 2,3
K₂O - 1,2 - 2,2
Fe₂O₃ - 0,2 - 0,5
Cr₂O₃ - 3,3 - 7,6
TiO₂ - 23,8 - 34,5
Основная часть компонентов, кроме оксидов хрома и титана вводится с Арагацким перлитом. Недостатками являются довольно высокая температура синтеза 1260 - 1280^oC и узкая сфера применения в качестве надглазурных красок и пигментов для глазури (3).

Задачей предлагаемого изобретения является получение светло-коричневого керамического пигмента из отходов нефтехимического производства, повышение кислото- и щелочестойкости, устойчивости в расплавах, снижение температуры синтеза пигмента, повышение его экономичности.

Это достигается применением продуктов нейтрализации каталитического комплекса Циглера-Натта, использованного для полимеризации пропилена и непредельных соединений жидких продуктов пиролиза прямогонных бензинов. Комплекс содержит хлорид титана III (IV) TiCl₃(TiCl₄) и диэтилалюминийхлорид. После нейтрализации его в основном производстве образуется смесь гидроксидов Al(OH)₃ и TiO(OH)₂. В пересчете на оксиды их содержание в смеси составляет, мас.%:
Al₂O₃ - 40 - 60
TiO₂ - 40 - 60
В среднем соотношение оксидов алюминия и титана в смеси можно принять 50:50. Предлагаемый состав пигмента, мас.%:
Продукт нейтрализации каталитического комплекса Циглера-Натта указанного состава - 78,43-93,14
Fe₂O₃ - 4,90-19,61
B₂O₃ - 1,96
Отработанный катализатор представляет собой порошок серого цвета, содержащий остатки органических соединений, поэтому есть необходимость в предварительной прокалке при температуре 600 - 800^oC. Уменьшение нижнего предела температуры не обеспечивает полное выгорание органических примесей, а увеличение верхнего предела способствует переходу аморфного материала в более регулярную структуру, что негативно сказывается на синтезе пигментов, повышая его температуру.

Пример изготовления.

Компоненты шихты, мас. %: прокаленный катализатор 93,14, оксид железа (III) 4,90, оксид бора 1,96 смешивают и измельчают до прохождения через сито 10 000 отв/см², затем обжигают при температуре 1100-1200^oC. При температуре обжига ниже 1100^oC пигмент не набирает достаточно интенсивную окраску, а выше 1200^oC образуется плотный спек, трудно поддающийся размалыванию, при этом не происходит изменения окраски пигмента. Выдержка при максимальной температуре 1 ч. Уменьшение этого временного интервала негативно сказывается на полноте протекания процессов синтеза, а значит, и на интенсивности окраски пигмента. Увеличение времени выдержки более 1 ч не дает ощутимых результатов в изменении цвета. Предлагаемые составы пигмента приведены в табл. 1.

После обжига пигменты измельчают до прохождения через сито 10 000 отв/см², наносят на обоженные изделия, затем изделия глазуруют и повторно обжигают при температуре 1050^oC.

Представленные составы пигмента обладают следующими физико-химическими свойствами: температура обжига - 1100^oC, цвет пигмента - светло-коричневый, доминирующая длина волны - 586 нм (табл. 2), чистота тона - 23% (для составов 2,3,4 - 15%), кислото- и щелочестойкость - 99%.

Полученные пигменты имеют приятную светло-коричневую окраску, устойчивы к действию расплавленной глазури и могут применяться как для надглазурных, так и для подглазурных красок, а также для получения цветных глазурей. Данный состав позволяет использовать отходы производства вместо традиционного дорогостоящего сырья.

Формула изобретения

\ \ \ 1 Шахта для изготовления керамического пигмента светло-коричневого цвета, включающая TiO₂, Al₂O₃ и Fe₂O₃, отличающаяся тем, что она содержит TiO₂ и Al₂O₃ в виде прокаленного продукта нейтрализации каталитического комплекса Циглера-Натта следующего состава, мас. %: TiO₂ 40-60, Al₂O₃ 40-60 и дополнительно содержит B₂O₃ при следующем содержании ингредиентов, мас. %: \\\3 Продукт нейтрализации каталического комплекса Циглера-Натта указанного состава \\\7 78,43-93,14 \\\3 Fe₂O₃ \\\7 4,90-19,61 \\\3 B₂O₃ \\\7 1,96

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2