Введение к работе
Актуальность темы Основой классификации керамических пигментов, предложенной Тумановым С.Г., является тип кристаллической структуры. Широко исследованы пигменты с кристаллическими решётками типа шпинели, корунда, циркона, граната. Их синтезируют при высоких температурах из оксидов и солей различных элементов. Такая технология делает керамические пигменты одним из наиболее дорогостоящих сырьевых материалов в керамическом производстве. Актуальным является использование природных минералов и промышленных отходов, позволяющее снизить температуру синтеза пигментов, уменьшить затраты на их производство.
Недостатком применения природных кристаллических структур для синтеза керамических пигментов является их ограниченная способность усваивать красящие ионы, и, как следствие, недостаточно высокая яркость пигментов. Актуальной задачей является разработка новых способов получения керамических пигментов, позволяющих улучшить их цветовые свойства.
Диссертационная работа выполнена в рамках госбюджетной темы:
1.29.01 «Изучение физико-химических закономерностей процессов переработки минерального сырья и продуктов на их основе».
Цель работы Получение и исследование керамических пигментов на основе природного минерального сырья и промышленных отходов, разработка новых способов получения керамических пигментов, позволяющих расширить существующую цветовую палитру.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
исследовать закономерности и особенности синтеза керамических пигментов на основе природных минералов топаза и каолинита;
исследовать возможность использования кристаллической структуры топаза в качестве основы для перехода к другим структурам, таким, как анортит и кордиерит;
- исследовать возможность применения топаза в качестве минерализатора
для получения керамических пигментов;
исследовать возможность использования нетрадиционных способов получения керамических пигментов, таких, как гель - метод и метод автоклавирования с целью повышения ионной ёмкости природных минералов;
получить керамические пигменты на основе выше перечисленных минералов, а также отработанного катализатора сернокислотного производства CB Д (сульфованадата на диатомите).
Научная новизна
1. Впервые изучены закономерности синтеза керамических пигментов на. основе природного топаза. Установлено, что введение хромофоров до 5 мас.% интенсифицирует муллитообразование в
топазе. При получении пигментов со структурой анортита предпочтительней топаз подшихтовывать чистыми оксидами, чем природными минералами, а для получения кордиерита лучшие результаты получаются при подшихтовке тальком.
2. Установлено минерализирующее воздействие небольших добавок
топаза (до 3 мас.%) на синтез керамических пигментов,
проявляющееся через участие фторид-ионов газовой фазы.
. Температура синтеза пигментов со структурами диопсида и анортита, полученных при использовании природного волластонита, снижается до 11000C.
3. Изучен способ получения керамических пигментов на основе
природного волластонита через стадию гелеобразования.
Установлено, что кристаллизация структуры волластонита при
получении пигментов наблюдается при 10000C. Введение
хромофоров свыше 15 мас.% препятствует восстановлению
волластонитовой структуры.
Практическая ценность Разработаны составы и получены керамические пигменты для подглазурных и надглазурных красок. Использование природного сырья и относительно невысоких температур синтеза (1100-12000C) позволяет снизить расходы на их производство. Разработаны новые способы получения керамических пигментов, позволяющие улучшить их цветовые свойства.
Апробация работы Материалы диссертации доложены на научно-практической конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий», Томск, 2000 г.; на региональной научно - практической конференции «Полифункциональные химические материалы и технологии», Томск, 2000 г.; на российской научно-практической конференции, посвященной 90-летию проф. В.В. Серебренникова Томск, 2001 г.; на 2 Всероссийской научной конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий» Томск, 2002 г, на научно-практической конференции «Физико-химия и технология оксидно-силикатных материалов», г. Екатеринбург, 2003 г.; на Всероссийской конференции «Химия твердого тела и функциональные материалы - 2004» - Екатеринбург, 2004 г.
На защиту выносятся;
- основные закономерности процессов получения керамических
пигментов с использованием природного топаза и каолинита при
подшихтовке чистыми оксидами и природными минералами;
- особенности минерализирующего воздействия топаза и вводимых
хромофоров на процесс синтеза керамических пигментов;
- результаты использования гель-метода и метода автоклавирования в
получении керамических пигментов на основе природных минералов -
волластонита, топаза, диопсида, тремолита, цеолита;
результаты исследования физико-химических и цветовых характеристик полученных пигментов;
разработанные составы керамических пигментов на основе отхода CBД-катализатора.
Структура и объем диссертации Диссертация изложена на 173 страницах машинописного текста и состоит из пяти глав и основных выводов, содержит 32 рисунка, 50 таблиц. Список литературы насчитывает 104 источника.
Публикации Основные положения диссертационной работы опубликованы в 15 работах, в том числе в 2 статьях и 9 материалах конференций.
