Emeljanowa Julija Nikolaewna Fakultät: Der Ökologie und der chemischen Technologien Das Beruf: die Technologie der strengflussigen, nicht metallischen und silikatischen Materialien Das Thema der Magistersarbeit: Die Produktion der keramischen Pigmenten und Farben Wissenschaftlichleiter: Belomerja Nikolai Iosivowitsch

über mich

Autoreferat: "Keramische Pigmenten und Farben aufgrund des Minerals Granat"

Einführung

          Die Pigmente sind die gefärbten dispersen Stoffe, nicht auflösbar in dispersiynyh Umgebungen.

          Die Produktion der keramischen Pigmente hat noch im fernen Altertum angefangen. Die keramischen Erzeugnisse von ägypten, Assyrien und Babylonien waren für viele Jahrhunderte vor unserer Zeitrechnung in blau-türkis, braun und gelb des Tönen gefärbt[1-3].

          Zur Zeit hat die große Nachfrage Produktion, die in verschiedenen Farben gefärbt, deshalb die Entwicklung der Technologie von unorganischen Pigmenten ist sehr wichtig für die Produzenten der vielfältigen keramischen, Glas und Emaille Erzeugnisse.

          Die reinen Oxide oder Salze der polyvalenten Metalle werden für die Produktion keramischer Pigmente als Chromophore verwendet .

          In der Ukraine sind etwas Million Tonnen der Abfälle, die Schwermetalle enthaltend, gespeichert. Die Halden nehmen die nützlichen Fläche.

          Das Ziel dieser Arbeit ist das Erhalten der keramischen Pigmente und der Farben auf der Grundlage der Mineral Granat .

          Die Aufgaben der Arbeit:

Die analytische Durchsicht der Literatur

Die Hauptgesetzmäßigkeiten der Synthese der Pigmente

          Zur Zeit wird die Synthese der keramischen Pigmente aufgrund der kristallinischen Vereinigungen, die über die Standhaftigkeit zur Einwirkung der aggressiven Umgebungen und die hohen Temperaturen verfügen. Wenn zu den Gittern der Mineralien die Ionen der instationären Metalle gehören, so erwerben die Kristalle charakteristisch der Färbung. Der Eintritt der angegebenen Ionen wird solide mit den Reaktionen gewährleistet, die bei den hohen Temperaturen verlaufen. Die Synthese der keramischen Pigmente verwirklichen bei der optimalen Temperatur, es ist die viele Oxide der instationären Metalle werden flüchtig.

          Die Synthese der Pigmente geschieht bei der hohen Temperatur auf der Grundlage solide der Reaktionen. Die Prozesse, die in den festen Mischungen beim Erwärmen verlaufen, sind sehr kompliziert eben nehmen die folgenden elementaren Stadien auf: das Entstehen der Lockerungdefekte der kristallinischen Gitter, die Bildung und die Kosten der festen Lösungen, die Umgestaltung infolge der polymorphen Umwandlungen, die Diffusion (äusserlich, inner, oberflächlich); das Sintern, Umkristallisation, die Dissoziation, die eigentlich chemische Wechselwirkung der Ausgangskomponenten [3, 4-6].

          Die Geschwindigkeit des Durchfließens solide der Reaktionen hängt von der Temperatur, der Dauer des Extraktes bei der endlichen Temperatur des Glühens, sowie der Oberfläche der Wechselwirkung zwischen den Reagenzien ab. Je nach dem Durchfließen des Prozesses des Kornes einen der Reagenzien werden mit der Schicht des Produktes der Reaktion abgedeckt, dessen Dicke mit der Strömung der Zeit wächst.

Den Einfluss der Mineralisierung auf den Prozess des Sinterns der Pigmente

          Die Stoffe, die das Durchfließen der Reaktionen silikatoobrazovaniya beschleunigen, heißen Mineralisatoren. Die Effektivität der Handlung Mineralisatoren hängt von ihrer Natur, der Zahl und der Dispergierenstufe im aktivierten Reagens ab.

          Mineralisator verursachen das Aussehen der flüssigen Phase, die mullitization Alumosilikate beiträgt, die Schaffung künstlicher Kristallisationszentren fördert die Bildung von festen Lösungen. Mineralisator beeinflussen die Bildung der Zentren der Kristallisation und die Veränderung der Geschwindigkeit dieses Prozesses, sowie auf den Bau und die Eigenschaften des kristallinischen Gitters, rufen die Bildung der neuen kristallinischen Phase herbei.

          Auswirkungen von Mineralisator ist, dass im Prozess des Schmelzens es untergräbt die kristalline Struktur, wodurch es zu aktiven Zustand reduziert. Die Anwesenheit in der Reaktionsmischung und bilden eine mehr oder weniger niedrig schmelzende Mischung mit einem oder mehreren Bestandteilen der Ladung, hilft, die Kontaktfläche zwischen den Reaktanten zu erhöhen, die Diffusionsgeschwindigkeit und der gesamte Prozess.

          Wie der mineralisierten Zusatzstoffe in der Synthese von Pigmenten verwenden oft Borax, Borsäure, Salze der Alkalimetalle. Borsäure H₃BO₃ bei 100 °C erhitzt wird, dehydriert und Säure umgewandelt metabornuyu HBO₂. Bei weiterem Erhitzen gebildet Glaskörper B₂O₃, Kristall-Modifikation, die einen Schmelzpunkt von 450 °C hat und Siedepunkt 2250 °C. Alle Oxide mit Ausnahme von BeO, Al₂O₃, ZrO₂ und TiO₂ sind leicht gelöst in das geschmolzene B₂O₃[7-9].

Pigmente aufgrund des Granat

          Keramische Pigmente können auf der Grundlage der reine Oxide oder Salze gewonnen werden, sowie auf der Grundlage von chemischen Verbindungen mit der Einführung von Chromophoren in ihrer Struktur, wobei die letzteren Pigmente stabiler sind Eigenschaften und weniger empfindlich auf Schwankungen in der Temperatur-und Gas-Regimes für ihre Konsolidierung. Eine dieser Verbindungen ist der Granatapfel.

          Farbenfrohe natürlichen Granaten sind eine große Klasse von Silikaten die Kompositionen durch die allgemeine Formel R²⁺₃R³⁺₂(SiO₄)₃ beschrieben. Hier R²⁺ — Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, R³⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Cr³⁺.

          Die wichtigsten Arten von Granaten sind in Tabelle 1 dargestellt [3].

Tabelle 1 - Zusammensetzung und einige Eigenschaften von Granaten

          Die Grundlage der Kristallstruktur von Granat ist eine kubische Elementarzelle, die acht Einheiten der formalen Zusammensetzung der obigen Formel enthält. Das Kristallgitter des Granat - Körper-bot einen Rahmen von miteinander verbundenen Si-Tetraeder und Al-Oktaeder in den Hohlräumen, die Ionen sind R²⁺.

Der experimentale Teil

          In der Arbeit sind die Fragen der Synthese der keramischen Pigmente der grünen Farbe aufgrund des Granatapfels (3CaO•Al₂O₃•3SiO₂ ) mit der Nutzung als Chromophor des Oxids des Chroms (Cr⁺³) betrachtet.

          Als die Ausgangskomponenten bei der Synthese des Granatapfels wird der mineralische Rohstoff, der die Oxide CaO enthält, Al₂O₃, SiO₂ verwendet. Ursprünglich verwendeten als Chromophor das reine Oxid des Chroms (Cr⁺³). Zur Erleichterung der Synthese der Ladung als Mineralisator wurde Zusatzstoff Borsäure von 2% über 100% injiziert.

          Rohstoffe wurden unterworfen Feinschliff, um die Passage durch das Sieb der 0063 abgeschlossen ist, lastete auf einer analytischen Waage nach ihrer Masse Anteil im Gemisch. Mischen und Mahlen der Materialien produziert in einer gemeinsamen Porzellanmörser.

          Firing Pigment-Gemisch wurde in einem Labor Muffelofen mit Siliziumkarbid Heizkörper durchgeführt. Mittwoch während feuern - Oxidation, die Endtemperatur brannte Pigmente 0,5 Stunden gehalten. Burned Pigmente sind Aggregate mit dumpfem grünliche Farbe-Struktur, die Intensität der Farbe, die auf die Konzentration von Cr₂O₃ hängt gesintert. Die Abbildungen 1 und 2 zeigen die Pigmente, die sichtbare Unterschiede in Farbe bei unterschiedlichen Konzentrationen von Chromoxyd und die Synthese Temperatur sind.

Beim Auswechseln 0,1 mol CaO bei 0,1 mol Cr2O3	Beim Auswechseln 0,3 mol CaO bei 0,3 mol Cr2O3

Ersetzung von 0,1 mol CaO bei 0,1 mol Cr2O3	Ersetzung von 0,2 mol CaO bei 0,2 mol Cr2O3	Ersetzung von 0,3 mol CaO bei 0,3 mol Cr2O3

          Dann wird die gleiche Methodik wurden Pigmente gemacht, aber mit der Verwendung von Chrom-Lager Abfälle, entsprechend vorbereitet.

          Wurden erzielt Pigmente grün. Und es kann auf folgendes hinzuweisen:

Mit zunehmender Menge der Abfälle, die Intensität der Farbpigmente erhöht (wie in den Abbildungen 3 und 4 zu sehen).

Rein Cr2O3	Chrom-Lager Abfälle

Abbildung 4 - Keramische Pigmente, bei 1100 ° C mit dem Ersatz von 0,1 mol CaO bei 0,1 mol synthetisiert Cr₂O₃

Rein Cr2O3	Chrom-Lager Abfälle

Abbildung 5 - Keramische Pigmente, bei 1100 ° C mit dem Ersatz von 0,3 mol CaO bei 0,3 mol synthetisiert Cr₂O₃

          Von diesen Pigmenten (beide auf der Basis von reinem Cr₂O₃, und mit dem Einsatz von Menschen verursachten Abfälle) wurden Keramik malen, die glasierte keramische Proben angewendet wurde und feuerte in einer Muffel elektrischen Ofen. Wurden erzielt bei der für den gelb-grün mit zunehmender Intensität der Färbung mit zunehmender Konzentration des Chromophors.

          Studien haben ergeben, dass die Herstellung keramischer Pigmente auf Abfälle von Leder-Industrie beruht eine der Möglichkeiten ihrer Nutzung. Der wichtige Punkt ist auch die Tatsache, dass die Verwendung von künstlich hergestellten Produkte billiger Produktion von Pigmenten sind.

          Magistersarbeit ist noch nicht beendet, weitere Studien werden durchgeführt .

REFERENZEN

1. Туманов, С.Г. Синтез керамических красок/ Физико – химические основы керамики. – М.: Промстройиздат, 1956. – 237с.
2. Беленький И.В. и др. Химия и технология пигментов. - Ленинград: Государственное Научно - Техническое издательство химической литературы, 1960. - 756с.
3. Пищ И.В. Масленникова Г.Н. Керамические пигменты. - Минск: Высшая школа, 1987. - 132с.
4. Кутолин С.А. Нейч А.И. Физическая химия цветного стекла. - М.: Стройиздат, 1988. - 296с.
5. Штейнберг Ю.Г. Тюрн Э.Ю. Стекловидные покрытия для керамики. - Ленинград: Стройиздат, 1989. - 192с.
6. Пигменты (Введение в физическую химию пигментов)/ Под ред. Д.Паттерсона. – Ленинград: Химия, 1971. – 176с.
7. Производство пигментов (современное состояние и тенденции развития)/ Под ред. И.Н.Сапгир. – М: Химия, 1958. – 48с.
8. Будников, П.П. Химическая технология керамики и огнеупоров. – М.: Издательство литературы по строительству, 1972. – 552с.
9. Химическая технология стекла и ситаллов/ Под ред. Н.М. Павлушкина. – М.: Стройиздат, 1983. – 432с.

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