Курсовая работа: Экспортоориентированные высокохудожественные изделия по технологии керамической флористики

Образцы никельсодержащих пигментов имеет бирюзовую окраску, яркость которой увеличивалась с повышением содержания оксида никеля. Кривые спектрального отражения никельсодержащего пигмента оптимального состава приведены на рисунке 3.3.3. Они характеризуются доминирующей длиной волны в области 540-580 нм. Коэффициенты отражения пигмента более 20 % , что характеризует яркость и насыщенность тона. Значения координатов цвета имели следующие параметры: х=18,32; у= 19,90; z=143,52; координаты цветности Х= 0,347; У=0,377; Z=0,275; что свойственно ярко бирюзовому цвету.

Рисунок 4.3.2- Рентгенограмма никельсодержащего пигмента состава № 10

Рисунок 4.3.3- Спектры отражения никельсодержашего пигмента

4.4 Железосодержащие пигменты на основе анортита

Для получения железосодержащих пигментов нами были синтезированы ряд составов с общей формулой СаАl2-х ?ех Si2O8, где х от 0,075 до 0,25. Полученные данные приводятся в таблице 4.4.1

Таблица 4.4.1- Химические составы синтезированных железосодержащих пигментов на основе анортита

На дифференциально-термических кривых образца №2, (рисунок 3.4.1) в пределах температур 100-900оС обнаружены эндо и экзоэффекты, указывающие на возможные химические реакции разложения и образования. Эндотермический эффект при 780оС характеризует процесс разложения СаСО3 на СаО и СО2, сопровождающего потерей массы. Начало процесса фазообразования выявляется экзотермическим эффектом при 870оС. Более интенсивное протекание этого процесса наблюдается при температуре выше 1180оС, о чем свидетельствует экзотермический эффект с максимумом при 1200оС.

Рисунок 4.4.1- Кривые ДТА, ДТG ТG образца железосодержащего пигмента, состава №2

Идентификация дифрактограмм (рисунок 3.4.2) с исходными оксидами и промежуточными фазами показала, что образцы содержащие 2,13 % ?е2О3 имеют рентгеновские рефлексы, характерные для анортита, а также линии характерные для б-кристобалита. В составе № 3, содержащего 4,23% ?е2О3 ,основной фазой является анортит, кроме него, обнаружены линии характерные для корунда. В последующих составах с увеличением содержания ?е2О3 на рентгенограммах основной фазой является анортит и сохраняются промежуточные кристаллические фазы корунда и ?е2О3.

При повышении температуры обжига до 1250оС с продолжительностью 6 часов продукты термообработки претерпевают существенные изменения в пользу увеличения рефлексов анортитовой фазы и уменьшения перечисленных промежуточных фаз.

Рисунок 4.4.2- Рентгенографические снимки синтезированных железосодержащих пигментов из составов № 2, 3 и 4.

В таблице 4.4.2 приводится характеристика керамических пигментов, полученных на основе химических реагентов.

Таблица 4.4.2-Свойства синтезированных пигментов

Как видно из представленных данных, разработанные составы железосодержащих пигментов обладают высокой термической и химической устойчивостью, цвет их меняется от бледно-серого до розового.

Таблица 4.4.3 - Физико-химические свойства керамических пигментов, полученных на основе природных сырьевых материалов

На основе результатов, полученных по изучению процессов фазообразования железосодержащих производных анортита в системе СаО - Аl2О3- ?е2О3 - SiO2 в условиях температур 1000-1300оС нами в дальнейшем были синтезированы керамические пигменты на основе природных сырьевых материалов таких как мел, кварцевый песок, а также производственных отходов Шуртанского газохимического комбината и Алмалыкского горно-металлургического комбината. Для снижения температуры синтеза в качестве минерализатора использовали борную кислоту в количестве 3%.

В таблице 3.4.3 приводятся физико-химические свойства керамических пигментов, полученных на основе природных сырьевых материалов. Синтезированные пигменты на основе природных сырьевых материалов и отходов производства сохраняют химическую устойчивость как в отношении СН3СООН так и в отношении Nа2СО3. Однако, в случае синтеза железосодержащих пигментов исключительно из природных сырьевых материалов и отходов производства цвет их меняется от розового на коричневый. Это происходит за счет влияния различных примесей, присутствующих как в сырьевых материалах так и в составе двух видов производственных отходов.

4.5 Разработка технологической схемы получения керамических пигментов на основе алюмосиликатов и фосфосиликатов кальция

Существуют различные способы получения керамических пигментов. Технологическая схема производства керамических пигментов на ведущих предприятиях России включает следующие операции: дозировка сырьевых материалов весовым способом; мокрый помол шихты (влажность 40-50%), сушка шихты (Т=110°С) до влажности 2%. Обжиг пигментов производится в газовых камерных печах при температурах 700-1200°С в зависимости от состава.

Обожженный материал измельчается в шаровых мельницах мокрым способом и отмывается на центрифугах при 80оС, до полной нейтральной реакции. Операция отмывки необходима для удаления непрореагировавшихся реагентов. Промытый порошок сушится до влажности 1% и подвергается сухому помолу до остатка на сите № 0056 менее 0,4%. Готовая краска отправляется на склад готовой продукции.

При сухом способе производства компоненты шихты перемешиваются и измельчаются способом сухого помола. Шихту обжигают и измельчают также сухим способом. При этом отсутствуют стадии сушки и промывки пигмента. В данной работе, была предпринята попытка получения керамических пигментов различной окраски на основе химических реактивов ,природных сырьевых материалов и отходов производства. С этой целью предварительно были рассчитаны шихтовые составы пигментов на основе химического состава исходных компонентов. Синтез пигментов проводился методом сухого перемешивания и помола шихты. Термообработка в электрической печи при различных температурах 800- 1250°С с интервалом 50°. Выдержка при максимальной температуре 1- 2 часа.

Рисунок 4.5.1-Технологическая схема получения керамических пигментов

Технологическая схема производства керамических пигментов следующая: исходные компоненты дозируются весовым способом, перемешивание и помол исходных компонентов проводится в шаровой мельнице с уралитовыми шарами. Возможны два варианта подготовки шихты по мокрому и сухому способу производства. По мокрому способу помол производится при влажности смеси 45-50-% до остатка на сите №0056 менее 1%. Затем полученную суспензию необходимо высушить в сушиле до влажности порошка 2-2,5%. Порошок затариваются в шамотные капсели и направляются на обжиг. По сухому способу подготовки шихты перемешивание и помол проводятся в шаровых мельницах сухим способом. Выгрузка из шаровых мельниц тонкодисперсного порошка пигмента должна производиться при помощи пневмонасоса, один рукав которого герметично крепится к отверстию шаровой мельницы, а другой к отверстию ёмкости для пигмента. Готовую шихту загружают в шамотные капсели и направляют на обжиг. При сухом способе подготовки шихты отпадает необходимость в сушке пигмента, что значительно упрощает технологический процесс. В связи с тем, что разработанные пигменты являются устойчивыми по отношению к агрессивным средам обжиг пигментов может быть проведен как в камерных так и в туннельных печах. Топливом могут служить газ или электроэнергия. Максимальная температура обжига 1250°С-1300оС. Скорость подъёма температуры 200° в час. Время изотермической выдержки при максимальной температуре 1-2 часа. Скорость охлаждения 200° час. Общая продолжительность термообработки 10 часов. Обожженный пигмент подвергается тонкому помолу в шаровых мельницах мокрым способом. Влажность шликера 40-45%. Тонина помола до остатка на сите №0056 менее 0,01%. Готовый шликер перемешивается с глазурью для изделий в шаровой мельнице. Рецепт цветной глазури в массовых процентах подбирается для каждого вида пигмента отдельно.

Изделия глазуруются методом окунания и направляются на обжиг. После обжига изделия будет иметь соответствующие цвета.

5. Разработка и изучение свойств глазурной основы для получения окрашенных глазурей на основе местных сырьевых материалов

Глазурный покров на изделиях представляет собой силикатное стекло непостоянного химического состава. Количественно преобладающей фазой глазури является прозрачное стекло.

Структура глазурного покрова и его состав оказывают влияние на усадку, деформацию и белизну черепка. Хорошо подобранная к черепку глазурь будет проявлять свои достоинства и сохранять должное состояние в тех условиях обжига, в которых происходила ее разработка.

Химический состав глазури подбирается в зависимости от состава керамического черепка, температуры обжига глазурованного изделия и других. Тугоплавкие глазури применяются для фарфора и полуфарфора, их шихта содержит кварц, полевошпатовые материалы, карбонаты кальция и магния, глинистые вещества и фарфоровый бой. Легкоплавкие глазури применяются для фаянса, каменных керамических изделий и других. Сырьем для этих глазурей являются кварц, полевой шпат, мел, мрамор, сода, поташ, бура, соединения бария и свинца.

Для приготовления цветных глазурей используют окрашивающие окислы и соединения (пигменты). Для кристаллизованных и глухих глазурей применяют добавки окислов стронция, лития, цинка, титана, циркония, а также других соединений (циркон, фосфаты и т.д.) Когда некоторые компоненты легкоплавких глазурей растворимы в воде, их предварительно фриттуют (спекают), затем размалывают с добавкой глины и воды.

В процессе обжига сырье разлагается на оксиды, газообразные и другие продукты, при этом улетучиваются не только газообразные продукты, но и частично оксиды. Прозрачные бесцветные глазури используют в производстве всех тонкокерамических изделий.

Окрашивая глазурь, вводят в ее состав красящие оксиды или соли, растворяющиеся в глазурном расплаве, т.е. молекулярные красители или огнеупорные красящие вещества в тонкодисперсном состоянии, равномерно распределяющиеся в массе глазури, т.е. коллоидные красители.

Для получения цветных глазурей с использованием разработанных нами керамических пигментов с широкой цветовой палитрой были подобраны составы тугоплавких глазурей для фарфорового и фаянсового черепка. При разработке состава глазурей ориентировались на использование, по возможности, доступных местных видов сырья.

В таблице 5.1. приводятся шихтовые составы опытных глазурей для фарфорового черепка.

Таблице 5.1-Шихтовые составы опытных глазурей для фарфорового черепка