Спосіб отримання керамічного пігменту
Винахід відноситься до технології отримання термостійких пігментів для декорування будівельної кераміки, порцелянових виробів та ін. Вихідна шихта для отримання керамічного пігменту містить, мас. борна кислота - 1 - 5, барвник - 2 - 24, азотнокислий амоній - 29 - 49. Шихту зазначеного складу подрібнюють, ретельно перемішують і займають електрозапал за допомогою термітної шашки або навішування алюмомагнієвого сплаву. Термосинтез пігменту відбувається у режимі горіння. Отриманий в результаті термосинтезу пігмент подрібнюють розмірів частинок менше 10 мкм. Спосіб забезпечує спрощення технології отримання керамічних пігментів та знижує енерговитрати при їх синтезі. 4 з.п.ф-ли, 1 табл.
Винахід відноситься до галузі отримання термостійких пігментів для декорування будівельної кераміки, фарфоро-фаянсових виробів та ін.
Відомі рецептури шихти для одержання керамічних пігментів різних кольорів. Найбільш близькими аналогами є: - для отримання пігментів рожевого кольору шихта містить оксиди алюмінію, хрому, цинку [1]; - для отримання пігментів синього кольору шихта містить оксиди алюмінію, кобальту, цинку або магнію [2]; містить оксиди заліза, хрому, кобальту [2].
У всіх перерахованих варіантах використовується загальний спосіб отримання за класичною схемою синтезу термостійких пігментів, що включає змішування компонентів, їх подрібнення в кульових млинах, сушіння, випал при T = 1000-1300 o C протягом 1-6 годин з подальшим подрібненням отриманих пігментів [2] .
Недоліком цього способу є високі енерговитрати високотемпературний випал пігментів.
Відомий спосібзниження температури термообробки за рахунок приготування шихти наступного складу, мас.%: магній - 6,2-7,5 оксид алюмінію - 41,1-45,5 сірчанокислий магній - 34,0-40,6 борна кислота - 3,0- 5,0 порошкоподібний алюміній - 3,0-5,0 барвник - 4-6,6 Спосіб полягає в змішуванні шихти зазначеного складу, її пресуванні при тиску, нагріванні при 650-750 o C з подальшою термообробкою в режимі високотемпературного високотемпературного синтезу та подрібнення отриманих пігментів [3].
Недоліком даного способу є складна технологія, пов'язана з пресуванням шихти, та енерговитрати на її попереднє прогрівання при 650-750 o C.
Метою цього винаходу є спрощення технології отримання керамічних пігментів та зниження енерговитрат при їх синтезі.
Поставлена мета досягається тим, що в способі отримання керамічного пігменту шляхом приготування шихти, термосинтезу і подрібнення беруть шихту складу, мас. 3-7 борна кислота - 1-5 барвник - 2-24 азотнокислий амоній - 30-49 Шихту змішують і займають від електрозапалу за допомогою термітної шашки або навішування алюмомагнієвого сплаву. Полум'я охоплює весь зразок і протягом 2-30 хв. залежно від розміру зразка та складу шихти відбувається синтез нового керамічного пігменту. Після охолодження до кімнатної температури, отримані пігменти подрібнюють до розміру частинок менше 10 мкм.
Для отримання пігменту рожевого кольору як барвник використовують хромовий ангідрид при наступних співвідношеннях компонентів шихти, мас.%: оксид алюмінію - 34-40 порошкоподібний алюміній - 3-7 порошкоподібний магній - 3-7 борна кислота - 1-5 хромовий ангідрид - 2-8 азотнокислий амоній - 41-49 Для отримання пігменту чорного кольору як барвник використовують оксид кобальту (II, III), хромовий ангідрид і сірчанокисле залізо при наступному співвідношенні компонентів шихти, мас.%: оксид алюмінію - 30-40 порошкоподібний алюміній - 3-7 порошкоподібний магній - 3-7 борна кислота - 1-5 оксид кобальту (II, III) - 1-5 хромовий ангідрид - 2-10 сірчанокисле залізо - 2-10 азотнокислий амоній - 34-40 Для отримання пігменту синього кольору як барвник використовують оксид кобальту (II, III) при наступному співвідношенні компонентів шихти, мас.%: оксид алюмінію - 30-40 порошкоподібний алюміній - 4-7 порошкоподібний магній - 4-7 борна кислота - 1-5 оксид кобальту (II, III) - 3-21 азотнокислий амоній - 30-48 Замість порошкоподібних алюмінію та магнію можна використовувати алюмомагнієві сплави, наприклад, ПАМ-4, що містять еквівалентні кількості металів при тих же співвідношеннях інших компонентів.
Кількісне співвідношення компонентів підібрано експериментально і оптимальне.
При введенні менше 6 мас.% сумарно порошкоподібних алюмінію та магнію або алюмомагнієвого сплаву композиція не займається, а понад 14 мас.% суміші металів або алюмомагнієвого сплаву ПАМ-4 - склад сплавляється, що призводить до погіршення якості пігменту.
При введенні окислювача - азотнокислого амонію більше 49 мас.% також відбувається оплавлення зразка, а при вмісті азотнокислого амонію менше 30 мас.% - нестійке горіння.
При вмісті оксидів алюмінію понад 40 мас.% - склад не спалахує, а менше 30 мас.% - сплавляється.
Граничні значення мінералізатора – борної кислоти (1-5 мас.%) забезпечують оптимальні значення термосинтезу пігментів. Зменшеннявміст кислоти знижує насиченість кольору пігментів, а збільшення понад оптимальну кількість призводить до остекловыванию керамічного пігменту, що негативно позначається на якості продукту.
Відхилення від граничних значень барвників (хромовий ангідрид, сірчанокисле залізо, оксид кобальту (II, III) призводить до зміни кольору, інтенсивності фарбування та якості продукту. Так, зменшення концентрації барвника призводить до зниження інтенсивності кольору пігменту, а збільшення - зміни кольору (для рожевого пігменту) або зниження якості внаслідок відновлення металу (хрому, кобальту чи заліза).
Керамічний пігмент пропонованого складу одержують наступним способом. Складові компоненти вихідної шихти подрібнюють, перемішують у необхідному співвідношенні та поміщають на теплоізоляційний металевий піддон. Дистанційно спалахують від електрозапалу за допомогою термітної шашки або навішування алюмомагнієвого сплаву. Полум'я охоплює весь зразок і протягом 2-30 хв в залежності від складу вихідної шихти та розмірів зразка відбувається синтез нової сполуки – керамічного пігменту необхідного кольору.
Отриманий пігмент охолоджують до кімнатної температури та подрібнюють до розміру частинок менше 10 мкм.
приклад. Вихідні компоненти (мас.%): оксид алюмінію - 7, борна кислота - 1, хромовий ангідрид - 2, азотнокислий амоній - 49, подрібнюють і ретельно перемішують. Отриману суміш висипають на теплоізоляційний металевий піддон і займаються за допомогою термітної шашки або навішування алюмомагнієвого сплаву. Шихта спалахує і горить з яскравим світінням по всьому об'єму. Після термосинтезу одержаний пігмент рожевого кольору охолоджують до кімнатної температури та подрібнюють до розміру частинок менше 10 мкм.
Приклади приготуваннякерамічного пігменту складів 2-14 виконують аналогічно до прикладу 1 (див. таблицю).
Таким чином, технічне рішення, що заявляється, дозволяє зменшити енергоємність термосинтезу керамічних пігментів різних кольорів і спростити технологію їх отримання порівняно з відомим способом.
ЛІТЕРАТУРА 1. Авт. свід. СРСР N 1318560, кл. C 03 C 1/04, 1987, БІ N 23.
2. М.А.Мартинов, В.А.Візір. Технологія виробництва керамічних фарб. -Київ: Держ.вид.техн.літ. УРСР, 1956, с.73, 87 та 122.
1. Спосіб отримання керамічного пігменту шляхом приготування шихти, що містить оксид алюмінію, порошкоподібні алюміній і магній, барвник, борну кислоту, її термосинтезу та подрібнення, який відрізняється тим, що шихта додатково містить азотнокислий амоній при наступному співвідношенні компонентів, мас. Оксид алюмінію - 30 - 40 Порошкоподібний алюміній - 3 - 7 Порошкоподібний магній - 3 - 7 Красник - 2 - 25 Борна кислота - 1 - 5 Азотнокислий амоній - 30 - 49 шихту перемішують і займають від електрозапалу за допомогою термітної шашки або навішування алюмомагнієвого сплаву, термосинтез проходить в режим горіння, а отриманий пігмент подрібнюють до розмірів частинок менше 10 мкм.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для отримання пігменту рожевого кольору як барвника використовують хромовий ангідрид при наступних співвідношеннях компонентів шихти, мас.%: Оксид алюмінію - 34 - 40 Порошкоподібний алюміній - 3 - 7 Порошкоподібний магній - 3 - 7 Хромовий ангідрид - 2 - 8 Борна кислота - 1 - 5 Азотнокислий амоній - 41 - 49 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як порошкоподібні алюмінію і магнію використовуються алюмомагнієві сплави при тих же співвідношеннях компонентів.
4. Спосіб за п. 1,відрізняється тим, що для отримання пігменту синього кольору як барвник використовують оксид кобальту (II, III) при наступних співвідношеннях компонентів шихти, мас.%: Оксид алюмінію - 30 - 40 Порошкоподібний алюміній - 4 - 7 Порошкоподібний магній - 4 - 7 Оксид кобальту (II, III) - 3 - 21 Борна кислота - 1 - 5 Азотнокислий амоній - 30 - 48 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для отримання пігменту чорного кольору як барвник використовують оксид кобальту (II, III), хромовий ангідрид і сульфат заліза при наступних співвідношеннях компонентів шихти, мас. %: Оксид алюмінію - 30 - 40 Порошкоподібний алюміній - 3 - 7 Порошкоподібний магній - 3 - 7 Оксид кобальту (II, III) - 1 - 5 Хромовий ангідрид - 2 - 10 Сульфат заліза - 2 - 10 Борна кислота - 1 - 5 Азотнокислий амоній - 34 - 40я