Керамічні пігменти на основі шлаку доменного виробництва

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

УДК 666.291

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Керамічні пігменти на основі шлаку доменного виробництва

05.17.11 - технологія тугоплавких неметалічних матеріалів

Шовкопляс Олена Вадимівна

Дніпропетровськ - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі хімічної технології кераміки та скла ДВНЗ «Український державний хіміко-технологічний університет» Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.

Науковий керівник:

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Білий Яків Іванович,

Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет», професор кафедри хімічної технології кераміки та скла

доктор технічних наук, доцент

Салєй Аркадій Аркадійович,

Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет», професор кафедри хімічної технології в'яжучих матеріалів

кандидат технічних наук, доцент

Біломеря Микола Йосипович,

Донецький національний технічний університет, професор кафедри прикладної екології та охорони навколишнього середовища

Захист відбудеться «31» 03 2011 р. о 13:30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.078.02 при Державному вищому навчальному закладі «Український державний хіміко-технологічний університет» за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Державного вищого навчального закладу «Український державний хіміко-технологічний університет» за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.

Автореферат розісланий «18» 02 2011 р. Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 08.078.02, к.т.н., доцентН.П. Макарченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Виробництво керамічних пігментів пов'язане, як відомо, зі значними матеріальними та енергетичними витратами. При їх синтезі переважно використовують технічно чисті сировинні матеріали високої вартості, а випал шихт проводять при високих температурах, що негативно впливає на собівартість продукту. Крім того, в Україні ринок керамічних пігментів переважно заповнений дорогокоштуючими імпортними барвниками.

Одним з шляхів економії матеріальних та паливно-енергетичних ресурсів у виробництві керамічних пігментів і, як наслідок, підвищення їх конкурентоспроможності є розширення сировинної бази для них за рахунок застосування промислових відходів, у тому числі і металургійного комплексу.

На сьогоднішній день в науково-технічній літературі однак відсутні дані щодо синтезу керамічних пігментів з використанням шлаків доменного виробництва, які за хімічним складом є близькими до окремих видів сировинних матеріалів, що традиційно використовують в пігментній технології.

У зв'язку з вище зазначеним, розробка технології отримання керамічних пігментів нових складів зі зниженими матеріальними та енергетичними витратами за рахунок використання гранульованого доменного шлаку є актуальною науково-технічною задачею. Її рішення може бути реалізованим завдяки розробці науково обґрунтованих рекомендацій стосовно ефективного використання гранульованого доменного шлаку в технології виготовлення керамічних пігментів. Впровадження результатів досліджень у виробництво безумовно матиме важливе народногосподарське значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась у відповідності до планів виконання науково-дослідних робіт кафедри хімічної технології кераміки та скла Державного вищого навчального закладу «Український державний хіміко-технологічний університет» Міністерства освіти і науки України, за державною бюджетною темою Д.Р. 0108U001155 «Наукові основи одержання нових оксидних стекол, склоемалей та склокераміки з використанням золь-гель технології та інших нетрадиційних способів приготування сировинних матеріалів» та за господарчо-договірною темою Д.Р.0108U001718 «Синтез та дослідження керамічних пігментів на основі відходів різних металургійних виробництв».

Мета та задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розроблення наукових основ технології отримання нових складів керамічних пігментів широкої колірної гами з використанням гранульованого доменного шлаку.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:

- проаналізувати дані науково-технічної і патентної літератури та провести обґрунтований вибір базової оксидної системи для синтезу нових складів керамічних пігментів з використанням доменного шлаку;

- виконати комплексні фізико-хімічні дослідження доменного гранульованого шлаку з метою визначення можливості його використання в якості основного компонента при синтезі керамічних пігментів;

- встановити закономірності зміни забарвлення композицій в базовій системі з використанням для їх синтезу технічно чистої сировини і гранульованого доменного шлаку при введенні оксидів металів змінної валентності;

- здійснити спрямований синтез практичних складів керамічних пігментів синьо-зеленої та рожевої колірних гам на основі доменного гранульованого шлаку і вивчити особливості протікання в них фізико-хімічних процесів, їх фазовий склад та його взаємозв'язок з колірними показниками;

- дослідити залежність оптико-колірних характеристик синтезованих керамічних пігментів та склопокриттів від кількісного співвідношення оксидів металів змінної валентності в їх складі;

- запропонувати технологічну схему виробництва нових складів керамічних пігментів на основі доменного гранульованого шлаку;

- розроблені керамічні пігменти випробувати у виробничих умовах у складі глазурних та емалевих покриттів.

Об'єкт дослідження-технологічні процеси одержання керамічних пігментів на основі гранульованого доменного шлаку.

Предмет дослідження-умови одержання та закономірності зміни властивостей керамічних пігментів на основі гранульованого доменного шлаку від їх хімічного складу.

Методи досліджень. Структуру та фазовий склад дослідних пігментів вивчали за допомогою сучасних методів фізико-хімічного аналізу: диференційно-термічного (ДТА), рентгенофазового (РФА) та інфрачервоної спектроскопії (ІЧС). Оптико-колірні характеристики (коефіцієнт дифузного відбиття - КДВ, координати кольору та колірності, коефіцієнт дзеркального відображення - КДзВ) розроблених пігментів і склопокриттів з їх використанням визначали за допомогою оптичних і колориметричних приладів. Закономірності зміни властивостей встановлювали із застосуванням математичних методів планування експерименту з обробкою результатів експериментальних даних за допомогою ЕОМ.

Основна наукова новизна дисертаційної роботи полягає в тому, що експериментальними дослідженнями сировинних сумішей в базовій оксидній системі CaO-Al₂O₃-SiO₂ з використанням в якості хромофорів Cr₂O₃, CoO та Fe₂O₃ встановлені загальні закономірності кількісного взаємозв'язку між оптико-колірними характеристиками одержаних пігментів, їх оксидним і кристалофазовим складом, вмістом доменного шлаку та температурами синтезу. шлак оксидний керамічний пігмент

Вказані закономірності і є науковою основою для розроблення нових складів керамічних пігментів, які мають стабільне синьо-зелене та рожеве забарвлення і містять понад 50 мас. % доменного шлаку.

При цьому встановлено, що:

- збільшення у складі композиційних шихт вмісту діоксиду кремнію понад 40 мас.% сприяє стабілізації зеленого забарвлення синтезованих пігментів за рахунок зміщення рівноваги іонів Cr⁺³-Cr⁺⁶ в бік тривалентної форми;

- зростання в складі дослідних кобальтовмісних композицій базової системи концентрації доменного шлаку обумовлює підвищення інтенсивності синього забарвлення та суттєве розширення області його формування за рахунок збільшення вмісту оксиду кальцію від 17 до 64 мас.%, який переважно вноситься за допомогою склофази доменного шлаку, що виключає його безпосередню взаємодію з оксидом кобальту і негативний вплив на формування синього забарвлення;

- зростання вмісту доменного шлаку у складі вихідних залізовмісних шихт збільшує концентрацію зв'язаного оксиду кальцію та виключає безпосередню взаємодію його з оксидом заліза з утворенням відповідних феритів і, як наслідок, розширює область формування коричнево-рожевого забарвлення (загальний вміст СаО зростає до 50 мас.%);

- встановлена можливість синтезу рожевих хромовмісних керамічних пігментів зі структурою олов'яного сфену з використанням в якості одного з основних сировинних компонентів доменного шлаку за рахунок створення окислювального мікросередовища в об'ємі композиційних шихт.

Практичне значення отриманих результатів:

- розроблені нові склади та визначені технологічні параметри отримання керамічних пігментів синьо-зеленої та рожевої колірних гам на основі доменного шлаку при знижених температурах випалу, які забезпечують стабільні естетико-декоративні показники глазурних та емалевих склопокриттів;

- встановлені найбільш раціональні температури синтезу керамічних пігментів, які сприяють формуванню необхідного фазового складу та забезпечують стабільні оптико-колірні показники;

- виконані успішні виробничі випробування розроблених керамічних пігментів в умовах ЗАТ «Інтеркерама» у складі глазурних покриттів та ТОВ «Новомосковський посуд» у складі емалевих покриттів;

- виявлена можливість використання залізовмісних пігментів у складі водоемульсійної фарби.

Особистий внесок здобувача полягає в:

- аналізі патентної та науково-технічної літератури за тематикою дисертаційної роботи;

- безпосередній участі у постановці мети та вирішенні завдань, поставлених в роботі;

- виборі методик експерименту і проведенні досліджень по синтезу керамічних пігментів та одержання склопокриттів з їх додаванням;

- математичній обробці експериментальних даних, їх аналізі та інтерпретації;

- формулюванні основних висновків та їх обговоренні на конференціях, підготовці публікацій та заявки на винахід;

- участі у виробничих випробуваннях розроблених пігментів.

Внесок співавторів публікацій полягає в науковому керівництві, участі у експериментальних дослідженнях, обговоренні отриманих результатів, підготовці публікацій, заявки на винахід та доповідей за результатами досліджень.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи обговорювались на: I Міжнародній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Современные технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», (Харків, 2009); II Міжнародній науковій конференції студентів, аспірантів та молодих вчених НТУУ ХТП (Київ, 2009); IV Міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Хімія і сучасні технології», (Дніпропетровськ, 2009); Международной научно-технической конференции «Новейшие достижения в области импортозамещения в химической промышленности и производстве строительных материалов», (Минск, 2009); IV Всеукраїнській науковій конференції студентів, аспірантів і молодих учених «Хімічні проблеми сьогодення», (Донецьк, 2010); III Міжнародній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології, (Київ, 2010).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 14 робіт, серед яких: 5 статей у фахових науково-технічних виданнях ВАК України, 8 тез і матеріалів доповідей міжнародних та вітчизняних конференцій, а також патент на винахід.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, 6 розділів, загальних висновків, списка використаної літератури (207 найменувань) та 10 додатків. Повний об'єм дисертації становить 220 сторінок тексту, які містять 34 таблиці та 45 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність роботи, сформульована мета досліджень та шляхи її досягнення, викладені наукова новизна та практична значимість отриманих результатів, надана загальна характеристика роботи.

У першому розділі розглянуто стан пігментної галузі промисловості, виконано аналіз науково-технічної літератури з питань забарвлення стекол, глазурей та емалей, хімічних систем і способів синтезу керамічних пігментів. Узагальнені результати досліджень в області отримання керамічних пігментів із застосуванням технічної сировини та відходів промисловості.

Аналітичний огляд технічної літератури дозволив встановити, що склади керамічних пігментів синьо-зеленої та коричневої колірних гам коливаються в досить широких межах, однак в багатьох із них основою для виробництва є складові оксиди кальцієалюмосилікатної системи. В той же час в літературі відсутні систематичні дослідження щодо взаємозв'язку між оптико-колірними характеристиками та хімічним складом композицій у зазначеній системі при введенні різноманітних хромофорів.

У зв'язку з відміченим основною задачею досліджень було систематичне вивчення закономірностей формування забарвлення в базовій кальцієалюмосилікатній системі при додаванні оксидів металів змінної валентності з метою подальшого направленого синтезу нових складів різнозабарвлених керамічних пігментів при знижених температурах.

Виробництво пігментів з технічно чистої сировини, як відомо, пов'язане зі значними матеріальними та енергетичними витратами, що обумовлює високу собівартість продукції.

Останнім часом приділяється увага і дослідженням, спрямованим на використання в складі керамічних барвників вторинних матеріалів, що містять необхідні для їх виробництва компоненти; в той же час в літературі відсутня інформація щодо застосування в пігментній технології доменного гранульованого шлаку, хоча такий матеріал, виходячи з особливостей його хімічного та фазового складу, становить інтерес для отримання таких пігментів широкого спектра забарвлення.

У другому розділі обґрунтований вибір базової оксидної системи CaO-Al₂O₃-SiO₂ для синтезу керамічних пігментів, наведені характеристики сировинних матеріалів, які застосовувались, методики приготування керамічних пігментів, глазурних та емалевих шлікерів, а також методи визначення їх властивостей; виконані комплексні фізико-хімічні дослідження гранульованого доменного шлаку. Термічний аналіз композиційних шихт виконували на дериватографі «Q-1500D» системи Ф. Паулік, Н. Паулік, Н. Эрдей, а рентгенофазовий аналіз синтезованих пігментів - на установці ДРОН-3. Дослідження спектрів поглинання пігментів в інфрачервоній області виконували на автоматичному спектрофотометрі «Specord-75IR». Оптико-колориметричні характеристики пігментів і склопокриттів, отриманих з їх введенням, знімали на компараторі кольору КЦ-3 з використанням колірного графіка Міжнародної комісії з освітлення; блиск покриттів вимірювали на блискомірі ФБ-2. В роботі використаний симплекс-решітчастий метод планування експерименту. Розрахунок коефіцієнтів рівняння регресії, що описують взаємозв'язок між складом та властивостями пігментів, здійснювали за відомими алгоритмами на ЕОМ.

У третьому розділі дисертаційної роботи вперше здійснені систематичні дослідження щодо виявлення закономірностей формування забарвлення композицій в базовій потрійній системі з використанням технічно чистої сировини та хромофорів, найбільш розповсюджених в пігментній технології, а саме оксидів металів змінної валентності (Cr₂O₃, CoO та Fe₂O₃). Зазначені оксиди вводили в кількості 2,5 мас.ч. з метою більш повного виявлення ефективності та особливостей їх забарвлюючої дії за відношенням до складових базової системи; температура випалу дослідних шихт варіювалась в межах 900-1200⁰С.

Експериментально встановлено, що зі збільшенням температури випалу хромовмісних композиційних шихт кальцієалюмосилікатної системи від 900 до 1200⁰С область формування зеленого забарвлення значно звужується та зміщується у її висококальцієву та висококремнеземисту частини (рис. 1). Підвищення ж вмісту оксиду алюмінію в складі таких композицій (понад 50 мас.%) викликає розширення палітри забарвлення за рахунок формування яскраво-жовтого (л=581 нм) та рожевого (л=515? нм) кольорів.

Зростання ж температури випалу кобальтовмісних композицій обумовлює суттєве розширення області утворення синього забарвлення, причому у високоглиноземистій області системи (рис. 2) формується блакитне забарвлення синтезованих порошків, а у висококремнеземистій - композиції забарвлені в бузковий колір, насиченість якого посилюється зі збільшенням вмісту діоксиду кремнію (до 75 мас.%). Значення л при цьому з синьої частини спектра (=450-460 нм) зміщуються в пурпурну (=579? нм), при зниженні коефіцієнта дифузного відбиття (КДВ) від 36,54 до 26,96%. Наявність в шихтах понад 50 мас.% оксиду кальцію негативно впливає на формування синього забарвлення при їх випалі.

Рис. 1. Області формування зеленого забарвлення та залежність значень колірного тону (л, нм) від хімічного складу дослідних хромовмісних композицій



Рис. 2. Області формування синього забарвлення та залежність значень колірного тону (л, нм) від хімічного складу дослідних кобальтовмісних композицій

При застосуванні в якості хромофору оксиду заліза утворюється рожево-коричневе забарвлення дослідних композицій переважно в області, прилеглій до сторони Al₂O₃-SiO₂ при температурах випалу, що не перевищують 1050⁰С (рис. 3); при підвищенні температури до 1200⁰С зазначене забарвлення композицій значно світлішає (КДВ змінюється від 42,08-45,60 до 43,28-57,22%).

Встановлені закономірності та особливості зміни забарвлення композицій системи CaO-Al₂O₃-SiO₂ в широкому температурному інтервалі з використанням в якості хромофорів оксидів хрому, кобальту та заліза дозволяють виділити області, які є перспективними для подальшого спрямованого синтезу практичних складів пігментів широкої колірної гами.

Відзначене обумовлює доцільність здійснення подальших досліджень, спрямованих на виявлення можливості введення оксидів CaO, Al₂O₃ та SiO₂ за допомогою доменного гранульованого шлаку, який за хімічним складом може бути віднесений саме до вказаної трикомпонентної системи.

У четвертому розділі наведені результати систематичних досліджень формування забарвлення композицій кальцієалюмосилікатної системи при частковому введенні базових оксидів гранульованим доменним шлаком.

Рис. 3. Область формування рожево-коричневого забарвлення та залежність колірного тону (л, нм) від хімічного складу дослідних залізовмісних композицій

Побудову дослідної області здійснювали безпосередньо через точку ДШ, яка відповідає складу доменного шлаку у перерахунку на основні оксиди системи (рис. 4).

При цьому концентрація оксидів в дослідних шихтах вцілому варіювалась у межах від 7,81 до 84,38 мас.% (рис. 4, II), а в подаль-шому доменний шлак вводився в якості основного компонента шихти з обмеженням його вмісту понад 50мас.% (рис. 4, III) та відповідній підшихтовці складових оксидів технічно-чистими сировинними матеріалами. Забарвлюючі оксиди додавали до складів композицій-них шихт, як і раніше, у кількості 2,5 мас.ч. Випал шихт вико-нували в інтервалі температур 1050-1150⁰С, в якому дос-лідні композиції зна-ходились в порошко-подібному стані.

Рис. 4. План розміщення експериментальних точок в базовій кальцієалюмосилікатній системі

Для хромовмісних композицій при поступовому зростанні вмісту доменного шлаку в їх складі область формування зеленого забарвлення звужується та зміщується у висококальцієву та кремнеземисту частини дослідної системи (рис. 5). При цьому отримані композиції не відзначаються чистим зеленим кольором (присутній захисний відтінок), що, на наш погляд, обумовлено зміщенням рівноваги Cr⁺³-Cr⁺⁶ в бік шестивалентної форми за рахунок високої концентрації оксиду кальцію в склофазі, якою представлений доменний шлак.

В той же час для отримання керамічних пігментів зеленої колірної гами перспективними є псевдобінарні кальцієсилікатна та кальцієалюмінатна області, в яких можна виділити склади 1?? (температура випалу 1150⁰С), 4?? (температура випалу 1150⁰С) та 8?? (температура випалу 1100⁰С), які мають відповідно зеленувато-сіре (л=550 нм, КДВ=42,39%), зелене (л=530 нм, КДВ=23,64%) та жовтувато-салатове (л=582 нм, КДВ=51,27%) забарвлення.

Рис. 5. Області формування зеленого забарвлення та залежність колірного тону (л, нм) від вмісту доменного шлаку в складі дослідних хромовмісних композицій псевдосистем II та III (позначення за рис. 4)

При порівнянні областей утворення синього забарвлення для композицій, отриманих з використанням доменного шлаку (рис. 6) та технічно-чистої сиро-вини (рис. 2), відмічено пози-тивний вплив навіть невеликої кількості зазначеного вторинного матеріалу на ступінь взаємодії між компонентами вихідних су-мішей, що дає змогу отримати порошки з більш високою інтен-сивністю синього і бузкового кольорів та значно розширити область їх формування за рахунок суттєвого збільшення концерн-трації оксиду кальцію від 17 до 64 мас.%.

Відзначене можна пояснити переважним введенням оксиду кальцію за допомогою доменного шлаку, в якому він знаходиться у зв'язаному стані, що виключає його безпосередню взаємодію з оксидом кобальту і негативний вплив на формування синього забарвлення.

В якості найбільш перспективної для подальшої розробки практичних складів керамічних пігментів була обрана псевдоподвійна алюмосилікатна область дослідної частини системи, в якій порошки (синтезовані при 1150⁰С) характеризуються наступними колірними показниками: 1?? (світлий бузково-синій, л=575? нм, КДВ=40,45%); 9?? (світлий синьо-блакитний, л=577? нм, КДВ=29,59%); 10" (блакитно-синій, л=578? нм, КДВ=25,35%); 11?? (синій з насиченим бузковим відтінком, л=577? нм, КДВ=23,12%); 12?? (насичений синій з бузковим відтінком л=576? нм, КДВ=22,01%); 13?? (синій з блакитним відливом, л=505? нм, КДВ=26,18%); та 15?? (насичений синій л=577? нм, КДВ=17,79%).

Введення до складу шлаковмісних композицій оксиду заліза дало змогу отримати рожево-коричневе забарвлення при температурі їх випалу 1050⁰С (рис. 7). Порівняльна характеристика шлаковмісних композицій з аналогічними, отриманими на технічно-чистій сировині (рис. 3), вказує на розширення області формування рожево-коричневого забарвлення за рахунок збільшення вмісту оксиду кальцію від 13 до 50 мас.%. Встановлене пояснюється переважним введенням СаО доменним шлаком, в якому він знаходиться у зв'язаному стані, що виключає його безпосередню взаємодію з Fe₂O₃ з утворенням феритів кальцію.

З метою розширення колірної гами шлаковмісних керамічних пігментів також здійснювали дослідження щодо впливу співвідношення різних оксидів металів змінної валентності на забарвлення композицій, отриманих лише з доменного шлаку. Випал шихт виконували в інтервалі температур 1150-1200⁰С.

Рис. 6. Області формування синьо-бузкового забарвлення та залежність колірного тону (л, нм) від вмісту доменного шлаку в складі дослідних кобальтовмісних композицій псевдосистем II та III (позначення за рис. 4)

Рис. 7. Області формування рожево-коричневого забарвлення та залежність колірного тону (л, нм) від вмісту доменного шлаку в складі дослідних залізовмісних композицій псевдосистем II та III (позначення за рис. 4)

В якості основного хромофору вивчався оксид хрому з урахуванням його стабільності по відношенню до агресивної дії склорозплаву.

Експериментально встановлено, що навіть незначні зміни у співвідношенні між дослідними оксидами перехідних металів (2,5/0; 1,875/0,625; 1,25/1,25; 0,625/1,875; 0/2,5) суттєво розширюють палітру забарвлення пігментів.

При одночасному введенні дослідних оксидів-хромофорів виявлена можливість розширення палітри забарвлення дослідних композицій за рахунок формування кольорів від бірюзового до табачно-коричневого, які характеризуються зміною л в межах 494-579 нм. Оптимальне співвідношення Cr₂O₃:CoO для формування бірюзового кольору (л=494 нм) становить 3:1.

Таким чином, здійсненними дослідженнями виявлені особливості та закономірності зміни забарвлення шлаковмісних композицій в базовій системі CaO-Al₂O₃-SiO₂ при додаванні в якості хромофорів оксидів хрому, кобальту та заліза. Визначені області складів і раціональне співвідношення забарвлюючих оксидів, що в подальшому також дозволить проводити спрямований синтез керамічних пігментів синьо-зеленої колірної гами.

П'ятий розділ присвячений розробці та дослідженню практичних складів керамічних пігментів широкої колірної гами з метою одержання високоякісних яскравозабарвлених склопокриттів з їх вмістом.

На основі встановлених закономірностей зміни забарвлення в композиціях базової оксидної системи, приготовлених на основі гранульованого доменного шлаку та визначених областей складів для подальшого спрямованого синтезу керамічних пігментів широкої колірної гами, вміст оксидів-хромофорів в них збільшували від 10 до 50 мас.ч.

Для синтезу пігментів зеленої колірної гами найбільш перспективними були раніше визначені псевдобінарні кальцієсилікатна та кальцієалюмінатна частини дослідної області базової системи (рис. 5).

Композиційні шихти складів 1", 4" та 8" (рис. 4) випалювали при 1150 і 1100⁰С відповідно з підвищеним вмістом оксиду хрому - до 50 мас.ч. КДВ дослідних пігментів при зростанні вмісту Cr₂O₃ в їх складі наданий на рис. 8. При цьому оптимальним можна вважати вміст оксиду хрому 40 мас.ч.. Його зростання до 50 мас.ч. не обумовлює помітної інтенсифікації зеленого забарвлення, про що свідчить незначне зниження КДВ від 15,18-21,37 до 15,02-20,96%.

Рис. 8. Вплив кількості оксиду хрому на КДВ шлаковмісних пігментів

Здійсненими рентгенофазовими дослідженнями (рис. 9) встановлено, що забарвлюючою сполукою в синтезованому піг-менті складу 4" є в-CaCr₂O₄ (низько-температурна фор-ма хроміту каль-цію), а в пігментах 1" та 8" - в основ-ному оксид тривалентного хрому, що узгоджується з даними ІЧ-спектроскопії (рис. 10), а саме, наявністю широкої подвійної смуги в області 600-700 см^-1, яка відповідає за валентні коливання зв'язку Cr³⁺-O в хромокисневих октаедрах [CrO₆]. На спектрі пігменту 8" відмічається також сильне поглинання у високочастотній області 800-1000 см^-1, яке частково пов'язане з коливанням зв'язків Cr⁶⁺-O в поліедрах [CrO₄], що свідчить про наявність великої кількості в композиції такого складу оксиду хрому і у шестивалентнії формі, що підтверджується візуальним оцінюванням кольору (салатне забарвлення) та оптико-колірними вимірюваннями (= 585 нм; КДВ=15,18%).

Необхідно зазначити, що оксид шестивалентного хрому утворюється з його тривалентної форми в усіх дослідних хромовмісних пігментах в температурному інтервалі 850-960⁰С, що згідно з даними ДТА (рис. 11), підтверджується зростанням маси дослідних проб (криві TG, DTG). Наступне ж підвищення температури випалу до 1000⁰С викликає зворотний ефект, а саме, відбувається дисоціація оксиду шестивалентного хрому до тривалентної форми. Однак, для пігменту складу 8" відмічається найменший ступінь розпаду оксиду хрому (6+), ймовірно, за рахунок входження іонів Cr⁶⁺ в структуру алюмінатів кальцію в тетраедричній позиції.

Ларніт, вапно та однокальцієвий алюмінат, які утворюються в пігментах складів 4" та 8", проявляють в'яжучі властивості та порушують реологію водних шлікерів (як глазурних, так і емалевих), що викликає необхідність корегування їх властивостей при нанесенні на керамічну чи металеву основи.

Рис. 9. Дифрактограми розроблених хромовмісних пігментів (номери складів за рис. 5)

Рис. 10. Спектрограми синтезованих хромовмісних пігментів (номери складів за рис. 5)

Пігмент же складу 1", що знаходиться у висококремнезе-мистій частині дослідної області системи CaO-Al₂O₃-SiO₂ та випалений при 1150⁰С, дозволив отримати яскраве та стабільне оливково-зелене забарвлення склопокриттів різного призначення (глазурного та емалевого).

Експериментально також вста-новлено, що серед кобальтовмісних пігментів найбільш стійкими за відношенням до розчинної дії розплавів базових глазурі та емалі були композиції, синтезовані у висококремнеземистій (склад 1") та високоглиноземистій (склад 9") областях кальцієалюмосилікатної системи, оптимальні температури випалу для яких складають відпо-відно 1200 та 1300⁰С.

Раціональний вміст СоО у складі таких композицій, що обумовлює формування максимально насиченого та чистого від непрореагованого оксиду кобальту (чорний колір) синього спектра забарвлення пігментів, становить 30 мас.ч. (рис. 12).

При цьому в пігменті складу 1" (синьо-бузковий) за даними рентгенофазового аналізу (рис. 13) носієм кольору переважно виступає силікат кобальту (Co₂SiO₄), присутність якого підтверджується наявністю основних рефлексів на дифрактограмі, які відповідають цій сполуці (d·10^-10 = 3,69, 2,45, 2,51 і 2,29 м). Крім того, внаслідок ізоморфного заміщення катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺ іони кобальту (2+) також можуть входити до структури діопсиду (CaO·MgO·2SiO₂) і воластоніт (в-CaO·SiO₂), які є продуктами взаємодії меліліту, що викристалізовується зі склофази доменного шлаку, з в-кварцем, який вводиться як підшихтовочний матеріал.

Рис. 11. Дериватограми хромовмісних пігментних шихт (номери складів за рис. 5)

Пігмент складу 9" має синьо-блакитне забарвлення (л= 575?-576?нм, КДВ=9,95-10,07%) та, згідно з даними рентгенофазового аналізу (рис. 13), в якості основної забарвлюючої фази містить алюмінат кобальту з характерними для нього дифракційними максимумами при d·10^-10 = 2,83, 2,42, 2,01 і 1,28 м.

Введення вказаних пігментів на помел глазурної та емалевої фрит у кількості 8 мас.ч. забезпечило отримання якісних склопокриттів зі стабільними оптико-колірними показниками (для ема-левих покриттів л=573? нм, КДВ= 6,18% - для складу 1" та л=574? нм, КДВ=4,28% - для складу 9"; для глазурних: л=575? нм, КДВ= 5,21% - для складу 1" та л=575? нм, КДВ=3,96% - для складу 9").

Необхідно також відзначити, що введення залізовмісних пігментів з підвищеним вмістом оксиду заліза в їх складі (5-30 мас.ч.) до емалевого та глазурного шлікерів не забезпечило отримання рожево-коричневого забарвлення склошару в наслідок високої розчинності даного пігменту в їх розплавах. Однак такого типу пігменти з успіхом можуть засто-совуватись у лакофарбовій галузі промисловості. Так, пігменти складів 9-11 (номера складів за рис. 4) як з технічно чистої сировини (рис.4 I), так і на основі доменного шлаку (рис. 4 II, III) вводились до складу повнотонової водо-емульсійної фарби «CAPAROL».

Рис. 12. Значення КДВ для пігментів 1?? та 9?? в залежності від вмісту оксиду кобальту в їх складі

Рис. 13. Дифрактограми дослідних кобальтовмісних керамічних пігментів (номера складів за рис. 5)

Отримані покриття характеризуються стійким коричнево-рожевим забарвленням у часі, з л= 609-614нм та КДВ 41,10-62,56%.

З метою розширення спектра забарвлення керамічних пігментів з використанням доменного шлаку, а також склопокриттів з їх введенням, у кращих за кольором композиціях з бінарним вмістом оксидів-хромофорів їх сумарну концентрацію збільшували до 30 мас.ч. (табл. 1).

Таблиця 1 Склади та оптико-колірні характеристики композицій хромового ряду

Номери складів	Вміст хромофорів понад 100 мас.% доменного шлаку, мас.ч.	Найменування характеристик композицій, випалених при 12000С
	Cr2O3	CoO	Fe2O3	КДВ, %	л, нм	чистота кольору, %	візуальне оцінювання кольору порошку
18	30,00	-	-	12,15	580	12	Зеленувато-оливковий
19	26,25	3,75	-	11,57	502	2	Зелений з оливковим відтінком
20	22,50	7,50		11,24	494	6	Насичений бірюзовий
30	22,5	-	7,50	12,67	587	15	Коричнево-сірий
31	26,25	-	3,75	12,57	583	15	Табачно-коричневий
33	22,50	3,75	3,75	11,39	545	1	Зелений з коричневим відтінком
34	25,00	2,50	2,50	11,79	560	2	Сіро-зелений з коричневим відтінком

Випал таких композицій виконували при температурі 1200⁰С. Введення синтезованих композицій до складу емалевого та глазурного шлікерів дало змогу отримати якісні склопокриття, зокрема, насиченого бірюзового кольору (пігмент 20) з л=496 нм, КДВ= 6,86%, - для емалевих та л=501нм, КДВ= 8,31% - для глазурних, рис. 14).

Рис. 14. Залежність колірного тону (л, нм) емалевих (а) та глазурних (б) склопокриттів від співвідношення оксидів-хромофорів в складах пігментів

Крім того, при дослідженні хромовмісних композицій базової трикомпонентної системи, отриманих на основі технічно чистої сировини, визначена область складів, що збагачені оксидом алюмінію, які можуть становити інтерес для синтезу керамічних пігментів рожевого кольору. Однак застосування тільки доменного шлаку в складі кальцієалюмосилікатних композицій не забезпечило отримання чистого рожевого забарвлення.

В той же час з літературних даних відомо, що рожеві керамічні пігменти одержують і в олововмісній кальціє-силікатній системі. В зв'язку з цим в подальших дослідженнях виник інтерес до синтезу рожевих пігментів в складовій базовій бінарній системі CaO-SiO₂ з додаванням діоксиду олова та використанням доменного гранульованого шлаку, основними компонентами якого є саме зазначені оксиди базової системи, що дозволило б значно знизити енергетичні витрати на їх виробництво. Діоксид олова вводився до складу дослідних композицій із розрахунку на утворення мінералу малаяіту (СаSnSiО₅).

Оскільки в промисловості синтез таких пігментів виконують в окислювальному середовищі, в роботі досліджувався і вплив природи різних сполук хрому (оксиду хрому, нітрату хрому та біхромату калію) на оптико-колірні характеристики випалених порошків. Синтез дослідних композиційних шихт виконували в температурному інтервалі 1200-1300⁰С.

Фазовий склад шлаковмісного рожевого пігменту, синтезованого при температурі 1300⁰С, переважно представлений олов'яним сфеном (рис. 15 а). В пігменті ж, який отриманий на основі технічно чистої сировини (рис. 15 б), олов'яний сфен утворюється лише при температурі випалу 1350⁰С.

Залежність оптико-колірних характеристик глазурних покриттів від температури синтезу дослідних пігментів надана на рис. 16. Встановлено, що з підвищенням температури випалу таких пігментів відмічена більша інтенсивність рожевого забарвлення як самих пігментів, так і глазурних покриттів з їх використанням, що підтверджується візуальним оцінюванням кольору отриманих композицій і виміром їх оптико-колірних показників.

Найбільш інтенсивне та насичене рожеве забарвлення отримано в склошарі, що містить у своєму складі пігменти, синтезовані з використанням нітрату хрому.

Рис. 15. Рентгенівські дифрактограми дослідних рожевих керамічних пігментів, отриманих: а) - з використанням доменного шлаку; б) - з технічно-чистої сировини



Рис. 16. Вплив температури випалу рожевих керамічних пігментів на оптико-колірні показники (а - колірного тону, нм; б - чистоти кольору, %; в - КДВ,%) глазурних покриттів

З підвищенням температури випалу таких пігментів забарвлення склошару змінюється від світлого рожево-бузкового до рожевого, що підтверджується переходом значень домінуючої довжини хвилі з помаранчевої (617 нм) в червону (680 нм) область спектра та підвищенням чистоти кольору з 11 до 23%.

Зниження температури випалу синтезованих керамічних пігментів за рахунок використання відходу промисловості (доменного шлаку) у їх складі, безумовно, дозволить зменшити собівартість продукції та підвищити рівень її конкурентоспроможності.

У шостому розділі наведені технологічна схема виготовлення керамічних пігментів з урахуванням особливостей попередньої підготовки доменного шлаку та температурно-часові режими їх випалу, результати виробничих випробувань розроблених нових керамічних пігментів на ЗАТ «Інтеркерама» (м. Дніпропетровськ) і ТОВ «Новомосковський посуд» (м. Новомосковськ), а також порівняльна характеристика за техніко-економічними показниками розроблених пігментів з відомими аналогами.

У додатках наведені хімічні та мінералогічні склади відомих керамічних пігментів, а також їх фізико-хімічні властивості; значення коефіцієнтів регресії залежності оптико-колірних характеристик синтезованих композицій сумішей від вмісту псевдокомпонентів, а також акти виробничих випробувань розроблених пігментів.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Аналіз літературних і патентних даних щодо відомих керамічних пігментів синьо-зеленої та коричневої колірних гам показав:

- більшість складів зазначених барвників містить в своїй основі оксиди системи СаО-Al₂O₃-SiO₂, що дозволяє вважати вказану систему в якості базової для синтезу різноманітних керамічних пігментів, особливо при відсутності систематичних досліджень взаємозв'язку між хімічним складом її композицій та оптико-колориметричними характеристиками випалених шихт з різними хромофорами ;

- кальцієалюмосилікатну систему за її складовими компонентами можна розглядати як базову і для синтезу пігментів з використанням вторинної сировини металургійного комплексу, зокрема, доменного шлаку.

2. В літературі відсутня інформація щодо використання доменного гранульованого шлаку при виготовленні будь-яких керамічних пігментів. В той же час висока концентрація оксидів кальцію, алюмінію та діоксиду кремнію (сумарно близько 92,0 мас.%), а також майже повна його рентгеноаморфність (вміст склофази 95-97%) обумовлюють доцільність вивчення можливості використання зазначеного відходу в якості основного компонента для синтезу керамічних пігментів при знижених температурах випалу.

3. Встановлено значне розширення палітри дослідних композицій базової кальційалюмосилікатної системи при випалі їх в широкому інтервалі температур (900-1200⁰С) від зеленого (л=505-536 нм) до рожевого (л=515'-517' нм) кольору, а також інтенсифікацію синього кольору (КДВ=26,10-36,54 %) при використанні в якості хромофорів відповідно Cr₂O₃ та CoO.

4. При застосуванні доменного гранульованого шлаку в якості основного компонента вихідних шихт відмічено:

- звуження області формування зеленого забарвлення випалених композицій у порівнянні з такими, що отримані з технічно чистої сировини, за рахунок зміщення рівноваги Cr⁺³-Cr⁺⁶ в бік шестивалентного ступеня окислення внаслідок високого вмісту СаО в склофазі доменного шлаку;

- інтенсифікацію та суттєве розширення області формування синього забарвлення за рахунок збільшення концентрації оксиду кальцію (від 17 до 64 мас.%), який переважно вноситься склофазою доменного шлаку, що виключає його безпосередню взаємодію з оксидом кобальту і негативний вплив на формування синього забарвлення;

- можливість отримання рожево-коричневого забарвлення залізовмісних дослідних композицій (л=600-604 нм) при температурі їх випалу 1050⁰С та розширення області його формування за рахунок збільшення вмісту оксиду кальцію від 13 до 50 мас.%, що пояснюється виключенням безпосередньої взаємодії оксидів кальцію та заліза з утворенням феритів кальцію.

5. Встановлено, що у вихідних хромовмісних шихтах в інтервалі температур 850-960⁰С відбувається часткове окислення Cr₂O₃ до CrO₃ з подальшою дисоціацією оксиду шестивалентного хрому при підвищенні температури до 970-1000⁰С. При цьому пігменти, які синтезовані у висококремнеземистій і висококальцієвій областях системи CaO-Al₂O₃-SiO₂, характеризуються зеленим забарвленням. Зазначений колір композицій висококремнеземистої області системи пояснюється зростанням їх кислотності, що приводить до зміщення рівноваги Cr⁺³-Cr⁺⁶ в бік тривалентної форми, а висококальцієвої -формуванням низькотемпературної форми хроміту кальцію.

6. Відмічено, що при синтезі кобальтовмісних керамічних пігментів, склади яких знаходяться в алюмосилікатній області базової системи, у висококремнеземистій її частині отримано синьо-бузкове забарвлення (л=574' нм, КДВ=14,81%), а у високоглиноземистій - синє (л=575' нм, КДВ=10,01%) за рахунок формування в якості основних кольоронесучих фаз відповідно силікату та алюмінату кобальту.

7. Встановлена можливість синтезу рожевих керамічних пігментів зі структурою олов'яного сфену при використанні в якості одного з основних сировинних компонентів доменного шлаку (вміст 37 мас.%) за рахунок введення до їх складу 2 мас.ч. оксиду хрому у вигляді азотнокислої солі і створення окислювального мікросередовища в об'ємі композиційних шихт.

8. Встановлено, що сумісне використання оксидів хрому, кобальту та заліза в складі шихт на основі доменного шлаку забезпечує розширення колірної гами як розроблених пігментів від бірюзового до табачно-коричневого кольорів (л в межах 494-579 нм), так і склопокриттів з їх застосуванням. Відмічено, що для отримання насиченого бірюзового забарвлення оптимальним є введення оксидів хрому та кобальту у масовому співвідношенні 3:1.

9. Запропонована технологічна схема виготовлення керамічних пігментів на основі доменного гранульованого шлаку, яка враховує особливості його попередньої підготовки. Крім того, розроблено та запропоновано наступний температурно-часовий режим синтезу керамічних пігментів, що обумовлює формування заданого фазового складу: температурний інтервал випалу 1150-1300⁰С, витримування при максимальній температурі протягом однієї години з наступним природним охолодженням.

10. Розроблені керамічні пігменти успішно випробувані у виробництві в складі емалевих та глазурних склопокриттів відповідно для металевого посуду і облицювальної фаянсової плитки, та показали високу їх якість.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Білий Я.І. Дослідження особливостей зміни забарвлення хромвмісних композицій системи СaO-Al₂O₃-SiO₂, як базової при синтезі пігментів / Я.І. Білий, О.В. Зайчук, О.В. Шовкопляс, В. О. Глуховська // Вопросы химии и химической технологи. - 2009. - №3. - С. 173-177.

Здобувачем здійснені експериментальні дослідження впливу хімічного складу на забарвлення в зазначеній системі в широкому температурному інтервалі. Проведена обробка отриманих даних та зроблені необхідні висновки.

2. Білий Я.І. Дослідження особливостей зміни забарвлення кобальтвмісних композицій в системі СaO-Al₂O₃-SiO₂, як базової для синтезу пігментів синьої колірної гами / Я.І. Білий, О.В. Зайчук, О.В. Шовкопляс, В.О. Глуховська // Вопросы химии и химической технологии. - 2009. - №4. - С. 198-202.

Здобувачем здійснені експериментальні дослідження кобальтвмісних композицій системи СaO-Al₂O₃-SiO. Зроблені висновки стосовно впливу температури випалу та концентрації базових компонентів на формування забарвлення дослідних композицій.

3. Білий Я.І. Вивчення особливостей зміни забарвлення залізовмісних композицій в системі СaO-Al₂O₃-SiO₂ / Я.І. Білий, О.В. Зайчук, О.В. Шовкопляс // Вопросы химии и химической технологии. - 2009. - №5. - С. 129-133.

Здобувачем виконані дослідження залізовмісних композицій кальцієалюмосилікатної системи, визначена тенденція зміни їх забарвлення та оптико-колориметричних характеристик.

4. Шовкопляс Е.В. Хромсодержащий керамический пигмент на основе гранулированного доменного шлака / Е.В. Шовкопляс, А.В. Зайчук, Я.И. Белый // Вестник НТУ «ХПИ». - 2010. - №10. - С. 156-166.

Здобувачем встановлені особливості та закономірності формування забарвлення в композиціях системи СaO-Al₂O₃-SiO₂ з використанням в якості базової сировини гранульованого доменного шлаку та виконано синтез практичних складів керамічних пігментів оливково-зеленого кольору, а також зроблені висновки стосовно областей їх застосування.

5. Шовкопляс О.В. Використання гранульованого доменного шлаку для синтезу керамічних пігментів синьої колірної гами / О.В. Шовкопляс, О.В. Зайчук, Я.І. Білий // Вестник НТУ ХПИ. - 2010. - № 52- С. 65-73

Здобувачем здійснені експериментальні дослідження шлаковмісних композицій в системі СaO - Al₂O₃ - SiO₂, аналіз отриманих залежностей, а також синтез керамічних пігментів синіх тонів.

6. Зайчук А.В. О синтезе керамических пигментов на основе доменного шлака / А.В. Зайчук, Е.В. Шовкопляс, Е.А. Белых, И.В. Черная, Я.И. Кольцова, Я.И.Белый // І Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учених «Современные технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», НТУ ХПИ. - Харьков, 2009. - С. 11.

Дисертантом здійснені експериментальні дослідження, обробка та аналіз отриманих даних.

7. Шовкопляс Е.В. Керамические пигменты на основе доменного шлака и основних его оксидов / Е.В. Шовкопляс, А.В. Зайчук, Я.И. Белый // II Міжнародна наукова конференція студентів, аспірантів та молодих вчених, НТУУ ХТП. - Київ, 2009. - С. 150.

Дисертантом здійснені дослідження щодо визначення властивостей доменного шлаку та можливості синтезу на його основі керамічних пігментів, оброблені експериментальні дані.

8. Шовкопляс Е.В. Исследование возможности синтеза кобальтсодержащих керамических пигментов на основе доменного шлака / Е.В. Шовкопляс, А.В. Зайчук, В.А. Глуховская, Я.И. Белый // IV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Хімія і сучасні технології», ДВНЗ УДХТУ. - Днепропетровск, 2009. - С. 237.

Здобувачем здійснені експериментальні дослідження щодо отримання керамічних пігментів та склопокриттів з їх введенням синьо-бузкового кольору, а також узагальнені одержані результати.

9. Шовкопляс О.В. Дослідження можливості синтезу хромвміщуючих керамічних пігментів на основі доменного шлаку / О.В. Шовкопляс, О.В. Зайчук, В.О. Глуховська, Я.І. Білий // IV Міжнародна науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Хімія і сучасні технології», ДВНЗ УДХТУ. - Дніпропетровськ, 2009. - С. 209.

Здобувачем виконано експериментальні дослідження та встановлено оптимальний вміст хромофору і температуру випалу керамічних пігментів.

10. Шовкопляс Е.В. Шлаковые отходы как базовое сырье для синтеза керамических пигментов / Е.В. Шовкопляс, А.В. Зайчук, В.А. Глуховская, Я.И. Белый // IV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Хімія і сучасні технології», ГВУЗ УГХТУ. - Днепропетровск, 2009. - С. 236.

Дисертантом здійснені дослідження щодо використання доменного шлаку для синтезу керамічних пігментів, обробка та аналіз експериментальних даних.

11. Белый Я.И. Об особенностях изменения окраски кобальтсодержащих композиций в системе СaO-Al₂O₃-SiO₂ / Я.И. Белый, Е.В. Шовкопляс, А.В. Зайчук // Международная научно-техническая конференция «Новейшие достижения в области импортозамещения в химической промышленности и производстве строительных материалов». - Минск, 2009. - С. 241-244.

Здобувачем здійснені експериментальні дослідження, а також обробка та узагальнення їх результатів.

12. Шовкопляс Е.В. Синие керамические пигменты на основе доменного шлака / Е.В. Шовкопляс, Я.И. Белый, А.В. Зайчук // IV Всеукраїнська наукова конференція студентів, аспірантів і молодих учених «Хімічні проблеми сьогодення». - Донецьк, 2010. - С. 211.

Дисертантом досліджено область кальцієалюмосилікатної системи, що обмежена вмістом понад 50 мас.ч. доменного шлаку та встановлена можливість отримання в ній різнозабарвлених керамічних пігментів зі стабільними оптико-колірними характеристиками як самих порошків, так і склопокриттів з їх введенням.

13. Шовкопляс Е.В. Оливково-зеленые керамические пигменты на основе доменного шлака / Е.В. Шовкопляс, И.В. Дунаевская, А.В. Зайчук, Я.И. Белый // III Міжнародна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології. - Київ, 2010. - С. 202.

Здобувачем здійснено експериментальні дослідження та встановлено особливості отримання керамічних пігментів оливково-зеленого кольору на основі гранульованого доменного шлаку зі стабільними показниками, а також виявлено можливість їх використання для забарвлення склопокриттів різноманітного призначення.

14. Пат № 931153 МПК, Україна С 03 С 1/00, С 09 С 1/00, С 03 С 8/14 (2006.01), С 03 С 8/20 (2006.01), С 09 С 1/28, С 09 С 1/36, С 09 С 1/40. Керамічний пігмент оливково-зелений / Я.І. Білий, О.В. Зайчук, О.В. Шовкопляс (Україна); заявник та патентовласник Державний вищий навчальний заклад “Український державний хіміко-технологічний університет”; заявл. 24.11.2009, опубл. 10.01.2011. - Бюл. № 1.

АНОТАЦІЯ

Шовкопляс О.В. Керамічні пігменти на основі шлаку доменного виробництва - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. - Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет», Дніпропетровськ, 2011 р.

Дисертаційна робота присвячена розробці наукових основ технології отримання нових складів керамічних пігментів синьо-зеленої та рожевої колірних гам з використанням доменного гранульованого шлаку.

Обґрунтовано вибір базової системи СaO-Al₂O₃-SiO₂ та вторинної сировини для вихідних шихт дослідних керамічних пігментів. Вперше здійснено систематичні дослідження особливостей і закономірностей формування забарвлення залежно від хімічного складу композиційних шихт системи СaO-Al₂O₃-SiO₂ як на основі технічно чистої сировини, так і з використанням доменного шлаку при введенні в якості хромофорів оксидів хрому, кобальту та заліза. Експериментально визначено, що для синтезу практичних складів пігментів зеленого кольору перспективними є псевдоподвійні кальцієсилікатна та кальцієалюмінатна області базової системи, а для синіх та рожево-коричневих - алюмосилікатна.