В настоящее время к глазурованным материалам предъявляются особые требования. Они должны одновременно сочетать в себе устойчивость к механическому разрушению, высокую прочность на изгиб, а так же относительно невысокий коэффициент теплового расширения с пониженной температурой термообработки. Отвечающие этим требованиям глазурные покрытия характеризуются высокой стоимостью реагентов и сложной технологией изготовления . Существующая технология получения цветных покрытий предусматривает введение во фритту специальных красителей (пигментов) при совместном помоле. Окрашивание глазури обеспечивается за счет диспергирования в ней твердых частиц красителя или растворения окрашивающего соединения в ионном состоянии в стекловидной фазе. В зависимости от устойчивости пигментов к воздействию алюмосиликатного расплава, которым является глазурная фритта, изменяется качество окрашивания глазури. На данный момент известно лишь небольшое количество пигментов устойчивых к воздействию алюмосиликатного расплава, что существенно обедняет цветовую гамму предлагаемых покрытий .
Наиболее перспективным способом окрашивания глазурных стекол является введение в их состав различных соединений переходных металлов, которые при химическом взаимодействии с компонентами алюмосиликатного расплава и специальной термической обработке позволяют получить сложные соединения класса шпинелидов, гранатов и др. отвечающие химической формуле RO*R2O3 . В состав таких красителей могут входить следующие оксиды: Fe2O3, Al2O3, FeO, CoO, NiO, Cr2O3, CuO, ZnO, MgO и другие. Эти оксиды, как правило, составляют основу техногенных продуктов.
В качестве окрашивающей добавки, вместо дорогостоящих пигментов, мы использовали отходы – «Афенаш» Горловского комбината «Стирол».
Химический состав отхода: Al2O3 (84%), MgO (12%), CoO ( 4%).
Отходы (АМК) мы использовали в составах фриттованных глазурей, а также в составах кристаллизующихся стекол, используемых для получения пористых стеклокристаллических материалов (СКМ).
Перед использованием отходы подвергались термической обработке в муфельной печи при температуре 9000С и выдержке 10 мин. Химический состав фритты 13-14: SiO2 (49%), AL2O3 (10%), B2O3 (15%), K2O (4%), CaO (12%), MgO (10%). Варка фритты проводилась в корундовых тиглях объемом 400 мл. в лабораторной электрической печи. Температура варки фритты 13500С, выдержка при данной температуре 50 мин.
Шликеры готовили мокрым совместным помолом в шаровой мельнице, продолжительность помола 14 часов (до остатка на сите №0056 0.15-0.3%). Составы помольных смесей представлены в таблице 1.
Составы помольных смесей (мас. ч.)
| Состав | Г-10 | Г-15 | Г-20 | Г-25 | Г-30 |
| Фритта 13-14 | 58.5 | 55.25 | 52 | 48.75 | 45.5 |
| Отход «АМК» | 6.5 | 9.75 | 13 | 16.25 | 19.5 |
| Вода | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
Глазурь наносили на керамические изделия методом полива. Обжиг производили в селитовой печи (в течение 30 мин. с выдержкой 6 мин.) в интервале температур 880 – 10000С, с шагом 300С. Наиболее качественные покрытия фиолетового цвета для облицовочных плиток и декоративных керамических изделий были у состава Г-15 температура обжига - 9400С, ТКЛР – 5.6*10-6 град-1, блеск – 72 %, термостойкость – 1700С, микротвердость – 4900 МПа. Пористый стеклокристаллический материал получали по порошковой технологии с использованием CaCO3 в качестве газообразователя, при анологичных условиях термообработки. Закристаллизованный материал имеет фиолетовую окраску и характеризуется пористостью в пределах 38-60%, высокой термостойкостью (4000С) и механической прочностью (12 МПа).
При синтезе цветных стекол нами было установлено, что для получения устойчивого цвета, а также регулирования физико-механических свойств материалов важное значение имеет координационное состояние ионов металла переменной валентности.
Данные ИК-спектральных исследований термообработанных стекол, содержащих окрашивающие добавки, показали, что ионы кобальта присутствуют в их структуре в виде двухвалентных катионов, чем обусловлено создание устойчивого фиолетового цвета.
Анализ проведенных исследований показал:
• Изменение температуры термообработки с 880 до 10000С ведет к изменению цвета от светло-голубого к насыщенному темно-фиолетовому.
• Увеличение количества отхода с 10 до 30 % изменяет цвет покрытий от голубого до темно-синего, дальнейшее увеличение количества отхода, вводимого в состав помольной смеси, ведет к кристаллизации и матовости стекол при их термообработке. Такие составы, представляют интерес при производстве метлахских плиток и пористых СКМ используемых в автомобилестроении в качестве фильтрующих элементов, к которым обычно не предъявляются высокие требования по эстетико-потребительским свойствам.
Оптимальные образцы, имея хорошие эксплуатационные и физико-химические свойства, не содержит специальных дорогостоящих красителей. В качестве красящего вещества используются отходы производства катализаторов Горловского комбината «Стирол», что позволяет снизить стоимость готовых изделий.