[發(fā)明專利]利用白云石制備高性能鈣鎂共摻雜鈷藍(lán)雜化顏料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010110639.0
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111087834B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牟斌;王愛勤;王曉雯;汪琴;許江;康玉茹;惠愛平;宗莉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C09C1/64
• 分類號: C09C1/64;C09C3/04
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

本發(fā)明公開了一種利用白云石制備高性能鈣鎂共摻雜鈷藍(lán)雜化顏料的方法，是將白云石、黏土礦物分別經(jīng)破碎、對輥處理后與鈷源、鋁源混合，放入行星磨中，通過機(jī)械力化學(xué)法得到具有反應(yīng)活性的前驅(qū)體，然后將前驅(qū)體直接置于馬弗爐中煅燒制得高性能鈣鎂共摻雜鈷藍(lán)雜化顏料。本發(fā)明基于天然白云石的理化性能，以其所含碳酸根為機(jī)械力化學(xué)法制備過程中的pH調(diào)節(jié)劑和活化劑，以其鈣鎂離子為天然摻雜劑，使得形成尖晶石鈷藍(lán)顏料的制備過程的工藝更加簡單，成本更低，產(chǎn)率更高；制備的尖晶石鈷藍(lán)顏料色澤亮麗、顏色可調(diào)，從而可滿足涂料、油墨、繪畫、陶瓷等領(lǐng)域?qū)︹捤{(lán)顏料顏色的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈣鎂共摻雜鈷藍(lán)雜化顏料的方法，尤其涉及一種利用白云石制備高性能鈣鎂共摻雜鈷藍(lán)雜化顏料的方法，屬于納米尖晶石雜化顏料制備和非金屬礦物材料利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈷藍(lán)亦稱為鋁酸鈷（CoAl₂O₄），是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的金屬氧化物混相顏料。在CoAl₂O₄晶體中，Co²⁺主要占據(jù)1/8的四面體間隙，形成[CoO₄]四面體，其四次配位離子半徑為0.56 nm，而Al³⁺占據(jù)1/2的八面體間隙，形成[AlO₆]八面體，其六次配位離子半徑為0.68nm。在CoAl₂O₄高溫晶化過程中（1200 ^oC），Co²⁺既可以進(jìn)入四面體間隙，也可以六次配位進(jìn)入八面體間隙（六次配位離子半徑為0.65 nm），形成反尖晶石結(jié)構(gòu)（Al[CoAl]O₄）。在正尖晶石結(jié)構(gòu)中，四面體間隙的Co²⁺顯示藍(lán)色；在反尖晶石結(jié)構(gòu)中，其呈現(xiàn)為綠色或黑色。研究表明，在制備過程中采用Zn²⁺、Ni²⁺、Mg²⁺等四次配位離子半徑相近的金屬離子摻雜，不僅有利于調(diào)控Co²⁺填充在四面體間隙，同時(shí)還可以減少鈷的用量。但制得鈷藍(lán)顏料顏色較暗，藍(lán)色色相較淺，鈷藍(lán)納米粒子在高溫晶化過程中易發(fā)生團(tuán)聚。

專利CN 105199435A、CN 106629867B和CN 109181369A公開了黏土礦物、富鋁非金屬礦物協(xié)同共沉淀法或微波水熱法制備鈷藍(lán)雜化顏料的方法；專利CN 107177217B和CN107057408B公開了金屬離子摻雜協(xié)同共沉淀法調(diào)控鈷藍(lán)雜化顏料的方法。上述方法有效解決了鈷藍(lán)顏料在高溫晶化過程中粒子團(tuán)聚問題，提升了鈷藍(lán)顏料的顏色性能。但是所用液相法制備步驟冗長，產(chǎn)物產(chǎn)率低于傳統(tǒng)固相法，并伴有廢水產(chǎn)生，同時(shí)涉及的摻雜離子主要是金屬可溶鹽或其氧化物，其原料價(jià)格較高。因此，亟需尋求成本可控、工藝簡單、綠色環(huán)保的高性能鈷藍(lán)顏料制備方法。

白云石是一種屬于三方晶系的天然碳酸鹽礦物，化學(xué)成分為CaMg(CO₃)₂。純白云石為白色，因含其他元素和雜質(zhì)有時(shí)呈灰綠、灰黃、粉紅等色，可用于建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工以及農(nóng)業(yè)、環(huán)保、節(jié)能等領(lǐng)域。我國白云石礦蘊(yùn)藏豐富，白云石資源遍及我國各省區(qū)，特別是山西、寧夏、河南、吉林、青海、貴州等省區(qū)，現(xiàn)已探明儲量達(dá)億噸以上。因此，基于其理化性能特征有望制備性價(jià)比優(yōu)異的鈣鎂共摻雜鈷藍(lán)雜化顏料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種利用白云石制備高性能鈷鈣鎂共摻雜鈷藍(lán)雜化顏料的方法。

一、鈣鎂共摻雜鈷藍(lán)/雜化顏料的制備

本發(fā)明利用白云石制備高性能鈣鎂共摻雜鈷藍(lán)雜化顏料的方法，是將經(jīng)破碎、對輥處理的天然白云石、天然黏土礦物與鈷源、鋁源混合，放入行星磨中進(jìn)行研磨，控制球料比為5~60，研磨速度為50~700 rpm，研磨時(shí)間為1~8 h；通過機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)制得具有反應(yīng)活性的前驅(qū)體，然后將前驅(qū)體直接置于馬弗爐中，在800~1200℃下煅燒1~4 h，得到鈣鎂共摻雜鈷藍(lán)雜化顏料。