本发明涉及一种与天然翡翠硬玉异质同晶,组成为Na1-XLiXCrSi2O6(X=1~0)的翡翠绿颜料的制造方法。 与天然翡翠异质同晶,组成为Na1-XLiXCrSi2O6的翠绿色颜料,是近十年才开始研究的,目前仍处于开发阶段,还没有一个统一的名称。起先称为“宇宙绿”,是因为该颜料首先在陨石中发现。其后称其为“尤雷石”,是为纪念诺贝尔奖金获得者、陨石学家尤雷。化学家一般根据其化学组成来取名,但是一种颜料仅以其化学组成来命名是难于反映出该种颜料的特征的。本发明正是考虑到这一点,同时又注意到组成为Na1-XLiXCrSi2O6(X=0~1)的颜料与天然翡翠异质同晶,具有比氧化铬绿更令人愉快的翡翠般的颜色,所以取名为翡翠绿。
翡翠绿颜料目前主要有干法和湿法两种制造工艺,本发明属于干法工艺。目前采用的干法工艺虽然流程简单,但存在着炉料烧结,反应不完全,铬利用率低,色泽暗绿等问题。如苏联发明者证书412144和676551,以及美国专利3692735所提供的发明,均存在这一类问题。有人试图介决这些问题,如欧洲专利14408提出,通过两次焙烧以克服上述缺点,但效果并不十分理想。
本发明旨在提供一种既能保持干法工艺简单的优点,又能克服干法工艺存在的上述缺点,获得优质翡翠绿颜料的制造方法。
本发明是将可以产生氧化铬、氧化锂、氧化钠和二氧化硅的物质,至少按化学计量比例混匀,并配加含碳还原剂,在一定温度下进料,然后迅速升温至焙烧温度进行焙烧合成,合成物急冷后经细磨或经浸洗干燥后细磨或不浸洗经湿磨后再干燥,得到与天然翡翠异质同晶,组成为Na1-XLiXCrSi2O6(X=0~1),色泽令人十分喜爱的翡翠绿颜料。
本发明所说的可以产生氧化铬、氧化硅、氧化钠、氧化锂的物质和含碳物质,例如,红矾钠、重铬酸锂、重铬酸铵、铬酸钠、铬酸锂、铬酸铵、碳酸钠、碳酸锂、三氧化铬、硅酸盐、石英、硅胶、白碳黑、活性炭、木炭、木屑、淀粉、松香等,均可做为合成翡翠绿颜料的原料和还原剂。例如,将红矾钠、石英和活性炭;或将铬酐、石英(或硅胶)和碳酸锂、松香;或将红矾钠、石英、酪酐、碳酸锂和淀粉按比例混合焙烧,均可合成出理想的翡翠绿颜料。对于这些原料的要求是不应带入或在合成中不应产生水溶性盐或其它有害杂质。做为含硅的物质的石英,二氧化硅含量不应低于98%。
上述各种合成翡翠绿颜料的物质,至少要按生成物的化学计量比混合,硅适当过量可以提高铬利用率,一般Si/Cr的摩尔比为2.0~2.3最好。还原剂可以在混料前或混料时或混料后配加,一般为理论量的30~350%摩尔,最好是理论量的50~300%摩尔。
从合成反应的机理上分析,发现在350℃以上进料,更利于反应的进行,可基本消除炉料的烧结现象。本发明认为反应物在350~800℃进料都可取得较为理想的结果,而450~650℃是进料的最佳温度。当然本发明也不排除在室温进料的可能。比较逐步升温至合成反应温度和快速升温至合成反应温度的结果,发现快速升温得到的产品质量要优于逐步升温得到的产品。高温进料和快速升温相结合可以明显地提高翡翠绿颜料的质量。
本发明所说的焙烧温度,即为合成反应温度。翡翠绿颜料的焙烧温度随Na1-XLiXCrSi2O6(X=0~1)中的X值的变化而变化。对于X=0,焙烧温度为800~1060℃,最佳温度为900~1000℃;对于X=1,焙烧温度为950~1350℃,最佳温度为1000~1200℃。对于0<X<1,焙烧温度在850~1350℃,最佳温度为950~1200℃。焙烧温度随X值的增大而升高。
由于NaCrSi2O6与LiCrSi2O6能部份互熔,X的值最好取在0<X≤0.2和0.7≤X<1的范围内。
焙烧时间至少为两小时,一般不超过6小时,3~4小时即可达到最佳反应效果。
合成翡翠绿颜料所使用的各种原料和还原剂的粒度及混匀情况,不仅影响反应速度,而且影响产率和产品质量,尤其是在使用石英为含硅原料时,其粒度的影响更为明显,石英粉粒径以小于74μ为宜。其它原料如红矾钠、碳酸锂、三氧化铬、木炭、淀粉等的粒度对反应影响不大,但它们的粒径仍应小于150μ。物料的充分混匀,对合成反应有利。当使用含有结晶水的原料时,如二水重铬酸,在混料时不要过于激烈,以防结晶水的析出,从而造成物料结块。物料结块对这样的固相合成反应是相当有害的。已经发现,如果予先烘干除去原材料中的结晶水,然后充分混合,则利于合成反应。
本发明既保持了干法工艺流程简单的特点,又避免了炉料的烧结,从而使反应进行完全,得到的颜料色调纯正,给人以愉快感,令人喜爱,没有氧化铬绿的那种暗绿感,价格远远低于氧化铬绿颜料。
本发明制造的翡翠绿颜料,主要应用于搪瓷、美术陶瓷、建筑陶瓷、彩石米、彩色玻璃、彩色花砖、建筑涂料等方面,亦可用于日用陶瓷、油漆、塑料、抛光皂以及制取混合颜料等方面。若在实际应用中要求颜料的Cr6+含量为PPm级时,则可采用焙烧后浸洗或焙烧产物的湿磨等方法来达到使用要求。
实例1
56份工业红矾钠,45份石英粉,配加为理论量的125%的活性炭,将原料于100℃烘12小时,球磨机中研磨30分钟,于马弗炉中焙烧,焙烧后急冷、粗磨、细磨、过320目筛。产品做X光物相分析和光谱反射率测定及应用考核。
实例2
称样同实例1,配加为理论量的50%的淀粉,以下步骤同实例1。
实例3
称样同实例1,配加为理论量的160%的木屑,以下步骤同实例1。
实例4
称样同实例1,配加为理论量的200%的木屑,以下步骤同实例1。
实例5
称取89.5份工业红矾钠,81份石英粉,25份碳酸锂,10.1份铬酐,配加为理论量的200%的木屑,以下步骤同实例1。
实例6
称取80份工业铬酐,15份碳酸锂,96份石英粉,配加理论量的50%的松香,以下步骤同实例1。
上述实例的反应条件和结果见表1。