CN108624087A - 一种反应活性高的锆英粉的预处理方法 - Google Patents

一种反应活性高的锆英粉的预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锆英粉的预处理方法，将锆英粉进行加热和加压处理，所述加热处理的温度为350‑400℃，所述加压处理的压力为0.4‑0.6MPa，然后将加热和加压处理后的锆英粉进行酸洗至中性，将酸洗后的锆英粉先进行烘干再进行研磨，获得预处理后的锆英粉。本发明还涉及一种钒锆蓝色料的制备方法。本发明的锆英粉的预处理方法可以显著减少反应杂质并显著提高锆英粉的反应活性；本发明的钒锆蓝色料的制备方法具有提高产率和方法简单易控制的优点。

Description

一种反应活性高的锆英粉的预处理方法
本案是以申请日为2016年01月26日，申请号为201610051838.2，名称为“锆英粉的预处理方法以及钒锆蓝色料的制备方法”的发明专利为母案而进行的分案申请。
技术领域
本发明涉及色料生产技术，特别涉及一种锆英粉的预处理方法以及钒锆蓝色料的制备方法。
背景技术
目前陶瓷色料行业很少采用锆英粉作为原料来生产钒锆蓝色料，主要是锆英粉结构稳定，键与键之间结合牢固的原因。但是其在成份和活性方面达不到电熔锆的要求，同时其氧化铝和氧化钛等杂质的含量偏高。需对锆英粉进行预处理，使之符合钒锆蓝色料的反应要求。
专利号为03131530.5的发明专利公开了一种钒锆蓝颜料制造方法，以锆英砂、纯碱、钒化合物和卤化物为原料，经球磨、培烧、球磨、水洗、烘干制得，原料中添加有磷酸盐，焙烧时通入氟化氢和三氧化硫气体。该方法使制造钒锆蓝颜料的原料达到更加均匀和理想的混合状态，制造的钒锆蓝颜料的着色强度和颜色鲜艳度更好。但是，其预处理后的锆英粉仍存在反应活性低、杂质含量较高，进而成本高的不足；采用上述方法制备出的钒锆蓝颜料在成份纯度和活性方面亦存在不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可有效提高纯度和活性的锆英粉的预处理方法，并在此基础上提供一种钒锆蓝色料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种锆英粉的预处理方法，将锆英粉进行加热和加压处理，所述加热处理的温度为350-400℃，所述加压处理的压力为0.4-0.6MPa，然后将加热和加压处理后的锆英粉进行酸洗至中性，将酸洗后的锆英粉先进行烘干再进行研磨，获得预处理后的锆英粉。
本发明还提供一种钒锆蓝色料的制备方法，将上述的锆英粉的预处理方法预处理后的锆英粉、五氧化二钒和氯化钠混合，获得混合物，然后将所述混合物匀速加热至温度为800-900℃，所述加热的时间为8-11h，维持混合物温度为800-900℃并持续1-1.5h，然后进行冷却，获得钒锆蓝色料。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的锆英粉的预处理方法，上述加热和加压处理可以有效地将锆英粉中氧化锆和二氧化硅结合键打开，实现充分脱键，脱键率可达98％以上；酸洗具有除杂作用，烘干可以进一步固化除杂，可以显著减少反应杂质；研磨可以对锆英粉的粒度进行控制，即通过脱键、固化除杂质和粒度控制的工艺设计，对锆英粉进行预处理，在基本消除杂质影响的情况下，可以显著提高锆英粉的反应活性；
(2)本发明的钒锆蓝色料的制备方法，将预处理后的锆英粉与五氧化二钒、氯化钠等其他钒锆蓝制备原料进行混合加热，上述加热方式可以提高锆英粉的转化率，具有充分利用原料、提高产率和方法简单易控制的优点；
(3)可以替代电熔氧化锆生产钒锆蓝色料，减少了钒锆蓝色料的生产成本。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过脱键、固化除杂质和粒度控制的工艺设计，对锆英粉进行预处理，从而显著提高反应活性。
本发明提供一种锆英粉的预处理方法，将锆英粉进行加热和加压处理，所述加热处理的温度为350-400℃，所述加压处理的压力为0.4-0.6MPa，然后将加热和加压处理后的锆英粉进行酸洗至中性，将酸洗后的锆英粉先进行烘干再进行研磨，获得预处理后的锆英粉。
本发明还提供一种钒锆蓝色料的制备方法，将上述的锆英粉的预处理方法预处理后的锆英粉、五氧化二钒和氯化钠混合，获得混合物，然后将所述混合物匀速加热至温度为800-900℃，所述加热的时间为8-11h，维持混合物温度为800-900℃并持续1-1.5h，然后进行冷却，获得钒锆蓝色料。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的锆英粉的预处理方法，上述加热和加压处理可以有效地将锆英粉中氧化锆和二氧化硅结合键打开，实现充分脱键，脱键率可达98％以上；酸洗具有除杂作用，烘干可以进一步固化除杂，可以显著减少反应杂质；研磨可以对锆英粉的粒度进行控制，即通过脱键、固化除杂质和粒度控制的工艺设计，对锆英粉进行预处理，在基本消除杂质影响的情况下，可以显著提高锆英粉的反应活性；
(2)本发明的钒锆蓝色料的制备方法，将预处理后的锆英粉与五氧化二钒、氯化钠等其他钒锆蓝制备原料进行混合加热，上述加热方式可以提高锆英粉的转化率，具有充分利用原料、提高产率和方法简单易控制的优点；
(3)可以替代电熔氧化锆生产钒锆蓝色料，减少了钒锆蓝色料的生产成本。
本发明的锆英粉的预处理方法中：
进一步的，所述酸洗采用质量浓度为1-2％的硫酸或盐酸。将锆英粉酸洗至杂质质量浓度小于0.1％，所述杂质包括Al2O3、Fe2O3、TiO2和P2O5中的至少一种。
由上述描述可知，酸洗可采用质量浓度为1-2％的硫酸或盐酸；可以对酸洗后的锆英粉进行光谱测量，杂质含量大于0.1％时，继续对锆英粉进行酸洗，直至杂质质量浓度均小于0.1％，优选的杂质质量浓度可以小于0.06％。
进一步的，所述研磨为将锆英粉的粒度控制为5-10μm。
由上述描述可知，粒度控制可以通过球磨设备研磨，并由激光粒度仪进行观察控制。优选的，粒度控制为5-10μm，可以进一步提高锆英粉的表面积，使反应更加充分。
本发明的钒锆蓝色料的制备方法中：
进一步的，先将所述混合物研磨，再进行匀速加热。
由上述描述可知，匀速加热之前可以先将混合物进行研磨，根据需要研磨至一定的粒度，进一步促进反应的进行，可提高反应效率、缩短反应时间。
本发明的实施例一为：
本实施例的一种钒锆蓝色料的制备方法，将锆英粉进行加热和加压处理，所述加热处理的温度为350℃，所述加压处理的压力为0.4MPa，然后将加热和加压处理后的锆英粉采用质量浓度为1％的硫酸或盐酸进行酸洗至中性，同时通过酸洗控制Al2O3、Fe2O3、TiO2和P2O5杂质质量浓度为0.1％。将酸洗后的锆英粉先进行烘干再进行研磨以将锆英粉的粒度控制为5μm，获得预处理后的锆英粉。
将上述的锆英粉的预处理方法预处理后的锆英粉、五氧化二钒和氯化钠(也可加入现有技术中的其他钒锆蓝色料的制备原料)均匀混合，获得混合物，先将所述混合物研磨，然后将所述混合物匀速加热至温度为800℃，所述加热的时间为8h，维持混合物温度为800℃并持续1h，然后进行冷却，获得钒锆蓝色料。
本发明的实施例二为：
本实施例的一种钒锆蓝色料的制备方法，将锆英粉进行加热和加压处理，所述加热处理的温度为400℃，所述加压处理的压力为0.6MPa，然后将加热和加压处理后的锆英粉采用质量浓度为2％的硫酸或盐酸进行酸洗至中性，同时通过酸洗控制Al2O3、Fe2O3、TiO2和P2O5杂质质量浓度为0.01％。将酸洗后的锆英粉先进行烘干再进行研磨以将锆英粉的粒度控制为10μm，获得预处理后的锆英粉。
将上述的锆英粉的预处理方法预处理后的锆英粉、五氧化二钒和氯化钠(也可加入现有技术中的其他钒锆蓝色料的制备原料)均匀混合，获得混合物，先将所述混合物研磨，然后将所述混合物匀速加热至温度为900℃，所述加热的时间为11h，维持混合物温度为900℃并持续1.5h，然后进行冷却，获得钒锆蓝色料。
本发明的实施例三为：
本实施例的一种钒锆蓝色料的制备方法，将锆英粉进行加热和加压处理，所述加热处理的温度为380℃，所述加压处理的压力为0.5MPa，然后将加热和加压处理后的锆英粉采用质量浓度为1.5％的硫酸或盐酸进行酸洗至中性，同时通过酸洗控制Al2O3、Fe2O3、TiO2和P2O5杂质质量浓度为0.05％。将酸洗后的锆英粉先进行烘干再进行研磨以将锆英粉的粒度控制为8μm，获得预处理后的锆英粉。
将上述的锆英粉的预处理方法预处理后的锆英粉、五氧化二钒和氯化钠(也可加入现有技术中的其他钒锆蓝色料的制备原料)均匀混合，获得混合物，先将所述混合物研磨，然后将所述混合物匀速加热至温度为850℃，所述加热的时间为10h，维持混合物温度为850℃并持续1.2h，然后进行冷却，获得钒锆蓝色料。
本发明的实施例四为：
本实施例的一种钒锆蓝色料的制备方法，
包括以下步骤：
1)：脱键处理：将普通锆英粉，通过反应釜在一定温度和压力下进行处理，使锆英粉中氧化锆和二氧化硅结合键打开符合钒锆蓝色料反应需求；
2)固化除杂质：将步骤1)所得产物用稀酸进行洗涤，所述稀酸可以是2％(质量)稀硫酸或稀盐酸，酸洗至锆英粉中杂质Al2O3、Fe2O3、TiO2、P2O5含量各小于0.1％(质量)，过程中取部分样品通过光谱检测如射线荧光光谱仪，如果Al2O3、Fe2O3、TiO2、P2O5含量大于0.1％(质量)时，继续对锆英粉进行酸洗，直至Al2O3、Fe2O3、TiO2、P2O5含量小于0.1％(质量)后，将除杂的锆英粉烘干；
3)粒度控制：对步骤2)去除杂质后的锆英粉进行研磨，过程采用立式搅拌机进行研磨，并通过马尔文粒度仪进行观察，控制锆英粉的粒度在5-10μm之间；
4)制备试样：称量步骤3)所得的锆英粉与钒锆兰其他原料，按照配方充分混合，过程中使用干球磨进行混合研磨，磨细后在箱式电炉或高温炉中加热煅烧10个小时，温度设置为800-900℃，达到预设温度后保温1个小时，降温后取出。
效果测试
将实施例一至实施例四制备获得的钒锆蓝色料、以及现有技术中电熔氧化锆方法获得的钒锆蓝色料分别进行发色实验，发色实验结果如表1所示。表1为本发明实施例一至实施例四制备获得的钒锆蓝色料与现有技术的电熔氧化锆方法获得的钒锆蓝色料的发色实验结果对比表。
表1
由表1可知，本发明实施例一至实施例四获得的钒锆蓝色料均具有达到或超过电熔氧化锆的发色效果，其发光色差接近电熔氧化锆制备的钒锆蓝色料。
具体的，可以有效的降低锆英粉中的Al2O3、Fe2O3、TiO2、P2O5的含量，减少反应杂质的影响，并且控制锆英粉的粒度，提高其反应活性，更有利于钒锆蓝色料的生产，可以完全取代电熔氧化锆，降低钒锆蓝色料的生产成本。
在固化除杂质的过程，一般可以将Al2O3、Fe2O3、TiO2、P2O5的含量降至各为0.06％(质量)，此时在锆英粉制备钒锆蓝色料的生产中可以忽略杂质的影响，达到理想的效果。
所述的最佳保温温度为850℃，在该温度下保温1个小时，使得制备过程物料反应完全。
综上所述，本发明提供的锆英粉的预处理方法可以显著减少反应杂质并显著提高锆英粉的反应活性；本发明的钒锆蓝色料的制备方法具有提高产率和方法简单易控制的优点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种反应活性高的锆英粉的预处理方法，其特征在于，将锆英粉进行加热和加压处理，所述加热处理的温度为350-400℃，所述加压处理的压力为0.4-0.6MPa，然后将加热和加压处理后的锆英粉进行酸洗至中性，将酸洗后的锆英粉先进行烘干再进行研磨，获得预处理后的锆英粉；所述研磨为将锆英粉的粒度控制为5-10μm；所述酸洗采用质量浓度为1-2％的硫酸或盐酸；将锆英粉酸洗至杂质质量浓度小于0.1％，所述杂质包括Al2O3、Fe2O3、TiO2和P2O5中的至少一种。
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