CN112457689A - 一种含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法及陶瓷色料 - Google Patents

一种含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法及陶瓷色料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法及陶瓷色料，方法包括以下步骤：步骤S1，提供富集后的六价铬溶液和铬铁粉，按铬与铁的氧化物计，六价铬溶液与铬铁粉质量比为1:(1‑5)；步骤S2，将所述铬铁粉加入到六价铬溶液中，混合搅拌一定时间后，干燥至完全脱水，得到块状的色料前驱体；步骤S3，将块状的色料前驱体直接放入高温炉内，在常温下逐步升温600‑800℃，得到预烧后的色料前驱体；步骤S4，将预烧后的色料前驱体中掺入或不掺入其他金属氧化物，然后进行研磨粉碎，加入高温炉内，在常温下逐步升温至1200‑1400℃，得到陶瓷色料。根据本发明实施例的含铬工业废水制备陶瓷色料的方法，既能充分利用含铬工业废水富集后的纯度不高的强毒性六价铬溶液。

Description

一种含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法及陶瓷色料
技术领域
本发明涉及含铬工业废水处理、铬回收后的综合利用，具体地，涉及一种含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法及陶瓷色料。
背景技术
铬铁是铬和铁为主要组成的铁合金，是钢铁工业的重要原料。铬铁合金一般采用高温冶炼的方法制备，就铬利用而言，其价格较为低廉。铬铁合金因含碳而质地较脆，易于破碎，可用于生产铬铁合金粉。
黑色陶瓷产品因色泽深厚、别具特色而深受人们的喜爱，目前黑白灰三种颜色的陶瓷占据着主要的市场。工业上常采用Cr、Fe等的氧化物，在高温煅烧合成仿刚玉、尖晶石型黑色色料。黑色陶瓷色料普适性很广，在含有一些其他金属氧化物(如Mn、Cu、Ni等)时，也可得到色度纯正的黑色陶瓷色料。该系色料在坯料中能达到良好的呈色效果，可广泛应用于建筑陶瓷、日用陶瓷、玻璃等行业。
随着经济的飞速发展，工业废水排放日益增加，其中含铬工业废水是主要废水来源之一，如果不加处理排放，更是会严重污染本就稀缺的水资源。一般而言，含铬工业废水成分复杂，处理达标要求又非常严格，目前，国内外对含铬工业废水中强毒性六价铬的回收，采用的方法有化学沉淀法、氧化还原法、电化学、吸附法、微生物法和离子交换法等，其中离子交换法更是以其简便高效、回收效率高被广泛重视。离子交换法是利用离子交换树脂上的可交换离子与含铬废水中的铬酸根离子(CrO42-)和重铬酸根离子(Cr2O72-)进行交换，去除强毒性的六价铬化合物，然后再通过相应的方法对其进行解吸，达到对六价铬化合物的富集与回收。但是即便是最有效的离子交换法，得到的六价铬化合物溶液中，也会含有其他的杂质离子，如Mn2+、Cu2+、Ni2+、Fe3+等，这些杂质离子都会影响六价铬化合物溶液的纯度及其综合利用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法及陶瓷色料，使用含铬工业废水回收富集后的六价铬化合物溶液制备陶瓷色料，其中铬元素以陶瓷色料的形式在陶瓷体中固化而得到处理，达到废弃物资源化利用的目的。
本发明采用以下技术方案：
根据本发明实施例的含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，提供富集后的六价铬溶液和铬铁粉，按铬与铁的氧化物计，所述六价铬溶液与所述铬铁粉质量比为1:(1-5)；
步骤S2，将所述铬铁粉加入到所述六价铬溶液中，混合搅拌一定时间后，干燥至完全脱水，得到块状的色料前驱体；
步骤S3，将所述块状的色料前驱体直接放入高温炉内，在常温下逐步升温600-800℃，得到预烧后的色料前驱体；
步骤S4，将所述预烧后的色料前驱体中掺入或不掺入其他金属氧化物，然后进行研磨粉碎，加入高温炉内，在常温下逐步升温至1200-1400℃，得到陶瓷色料。
优选地，所述六价铬溶液为含铬工业废水回收富集。
优选地，所述富集后的六价铬溶液与铬铁粉，按铬与铁的氧化物计，所述六价铬溶液与所述铬铁粉质量比为1:3。
优选地，所述步骤S3中，在常温下升温至600-800℃，升温速率为3℃/min，并在温度为600-800℃时保温2-4h。
优选地，所述步骤S4中，在常温下升温至700-900℃，升温速率为6℃/min，从700-900℃升温至1200-1400℃，升温速率为3℃/min，并在温度为1200-1400℃条件下保温1-3h。
优选地，所述步骤S4中，掺入或不掺入的金属氧化物为CoO、MnO2、CuO、NiO中的一种或几种；所述色料前驱体研磨至粒径为10-50μm。
优选地，所述步骤S2中，所述搅拌时间为1-2h，所述干燥温度为100-120℃。
本申请还提供一种陶瓷色料，该色料通过上述实施例的含铬工业废水制备陶瓷色料的方法制得。
本发明的上述技术方案至少具有如下效果之一：
本申请实施例的含铬工业废水制备陶瓷色料的方法，将铬铁合金粉加入通过离子交换法回收富集的六价铬化合物溶液中，使之充分反应，生成Cr2(CrO4)3和Fe2(CrO4)3。将1)反应后的溶液干燥至完全脱水后，放入高温炉中富氧焙烧，使Cr2(CrO4)3和Fe2(CrO4)3全部转化Cr2O3和Fe2O3，其中少量的锰元素、铜元素、镍元素转化为MnO2、CuO、NiO，并将此混合氧化物作为制备陶瓷色料的前驱体。将2)制备的陶瓷色料前驱体，不加或加入CoO、MnO2、CuO、NiO中的一种或几种，通过科学的配方，于高温固相反应合成陶瓷色料。既能够有效的处理强毒性的六价铬，同时又能够得到颜色纯正的黑色陶瓷色料，最终将铬元素以陶瓷色料的形式在陶瓷体中固化而得到处理，达到废弃物资源化利用的目的。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面具体描述根据本发明实施例的含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法，包括以下步骤；
步骤S1，提供富集后的六价铬溶液和铬铁粉，按铬与铁的氧化物计，六价铬化合物溶液与铬铁粉质量比为1:(1-5)；
具体地，所述六价铬溶液为含铬工业废水回收富集，以去除工业废水中的铬。
在本发明的一个实施例中，富集后的六价铬溶液与铬铁粉，按铬与铁的氧化物计，六价铬溶液与铬铁粉质量比为1:3。以得到质量更好的陶瓷质地。
步骤S2，将所述铬铁粉加入到六价铬溶液中，混合搅拌一定时间后，干燥至完全脱水，得到块状的色料前驱体；
具体地，所述搅拌时间为1-2h，所述干燥温度为100-120℃。
也就是说，将上述铬铁粉加入到六价铬溶液中，混合1-2h，然后在温度为100-120℃的干燥箱中干燥至完全脱水，得到块状色料前驱体。
步骤S3，将块状色料前驱体直接放入高温炉内，在常温下逐步升温600-800℃，得到预烧后的色料前驱体。
具体地，在常温下升温至600-800℃，升温速率为3℃/min，并在温度为600-800℃时保温2-4h。
也就是说，将色料前驱体放入高温炉中进行预烧，通过逐步升温的方式将六价铬溶液中的未完全反应的强氧化性的Cr2O72-或CrO42-充分的与铬铁粉进行氧化还原反应，得到预烧后的色料前驱体。
步骤S4，将预烧后的色料前驱体中掺入或不掺入其他金属氧化物，进行研磨粉碎，加入高温炉内，在常温下逐步升温至1200-1400℃，得到陶瓷色料。
具体地，掺入或不掺入的金属氧化物为CoO、MnO2、CuO、NiO中的一种或几种；所述色料前驱体研磨至粒径为10-50μm；在常温下升温至700-900℃，升温速率为6℃/min，从700-900℃升温至1200-1400℃，升温速率为3℃/min，并在温度为1200-1400℃条件下保温1-3h。
也就是说，将预烧后的色料前驱体掺入或不掺入CoO、MnO2、CuO、NiO中的一种或几种，放入球磨机中球磨至所需粒径，再通过逐步升温的方式，将球磨后的色料前驱体煅烧成颜色纯正的黑色陶瓷色料。
由此，根据本发明实施例的含铬工业废水制备陶瓷色料的方法，既能充分利用含铬工业废水富集后的纯度不高的强毒性六价铬溶液，达到工业废弃物回收处理的目的，又能制备出符合国家标准的黑色陶瓷色料。
此外，本发明还提供一种陶瓷色料，该陶瓷色料通过上述方法制备得到。黑色的陶瓷色料，该黑色陶瓷色料颜色纯正，黑度高。
为使本领域的技术研究人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
1)提供富集后的六价铬溶液和铬铁粉，按铬与铁的氧化物计，六价铬溶液与铬铁粉质量比为1:3。
2)将计算好的铬铁粉加入到六价铬溶液中，搅拌2h后，放入干燥箱中在120℃下干燥至完全脱水，得到块状的色料前驱体。
3)将干燥后的块状色料前驱体放入高温炉中进行预烧，从常温下升温至800℃，升温速率为3℃/min，并在温度为800℃时保温3h，得到预烧后的色料前驱体。
4)将预烧后的色料前驱体掺入MnO2和NiO，进行研磨，得到粒径20μm左右的色料前驱体。将球磨后的色料前驱体放入高温炉中进行煅烧，在常温下升温至800℃，升温速率为6℃/min，从800℃升温至1350℃，升温速率为3℃/min，并在温度为1350℃的条件下保温2.5h，得到陶瓷色料。
该黑色陶瓷色料颜色纯正，黑度高。
实施例2
1)提供富集后的六价铬溶液和铬铁粉，按铬与铁的氧化物计，六价铬溶液与铬铁粉质量比为1:2。
2)将计算好的铬铁粉加入到六价铬溶液中，搅拌1h后，放入干燥箱中在100℃下干燥至完全脱水，得到块状的色料前驱体。
3)将干燥后的块状色料前驱体放入高温炉中进行预烧，从常温下升温至650℃，升温速率为3℃/min，并在温度为650℃时保温2h，得到预烧后的色料前驱体。
4)将预烧后的色料前驱体不掺入其他金属氧化物，进行研磨，得到粒径40μm左右的色料前驱体。将球磨后的色料前驱体放入高温炉中进行煅烧，在常温下升温至750℃，升温速率为6℃/min，从750℃升温至1200℃，升温速率为3℃/min，并在温度为1200℃的条件下保温1.5h，得到陶瓷色料。
该黑色陶瓷色料颜色纯正，黑度高。
实施例3
1)提供富集后的六价铬溶液和铬铁粉，按铬与铁的氧化物计，六价铬溶液与铬铁粉质量比为1:5。
2)将计算好的铬铁粉加入到六价铬溶液中，搅拌2h后，放入干燥箱中在100℃下干燥至完全脱水，得到块状的色料前驱体。
3)将干燥后的块状色料前驱体放入高温炉中进行预烧，从常温下升温至700℃，升温速率为3℃/min，并在温度为700℃时保温3.5h，得到预烧后的色料前驱体。
4)将预烧后的色料前驱体掺入CuO和NiO，进行研磨，得到粒径35μm左右的色料前驱体。将球磨后的色料前驱体放入高温炉中进行煅烧，在常温下升温至800℃，升温速率为6℃/min，从800℃升温至1300℃，升温速率为3℃/min，并在温度为1300℃的条件下保温2h，得到陶瓷色料。
该黑色陶瓷色料颜色纯正，黑度高。
将三个实施例的黑色陶瓷色料进行色度检测，其结果如表1：
表1
项目 明度值(L*) 红绿值(a*) 黄蓝值(b*)
实施例1 27.74 1.51 1.47
实施例2 29.96 0.99 1.11
实施例3 28.52 3.23 1.93
由表1中的数据可知，本发明所制备的黑色陶瓷色料颜色纯正，黑度高。
虽然已参考具体的实施方式描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不偏离本发明的范围下，可进行各种变化，并且等价物可替代其要素。因此，本发明不局限于所公开的具体实施方式，而是其包括落入所附权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (8)

1.一种含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，提供富集后的六价铬溶液和铬铁粉，按铬与铁的氧化物计，所述六价铬溶液与所述铬铁粉质量比为1:(1-5)；
步骤S2，将所述铬铁粉加入到所述六价铬溶液中，混合搅拌一定时间后，干燥至完全脱水，得到块状的色料前驱体；
步骤S3，将所述块状的色料前驱体直接放入高温炉内，在常温下逐步升温600-800℃，得到预烧后的色料前驱体；
步骤S4，将所述预烧后的色料前驱体中掺入或不掺入其他金属氧化物，然后进行研磨粉碎，加入高温炉内，在常温下逐步升温至1200-1400℃，得到陶瓷色料。
2.根据权利要求1所述的含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法，其特征在于，所述六价铬溶液为含铬工业废水回收富集。
3.根据权利要求2所述的含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法，其特征在于，所述富集后的六价铬溶液与铬铁粉，按铬与铁的氧化物计，所述六价铬溶液与所述铬铁粉质量比为1:3。
4.根据权利要求1所述的含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，在常温下升温至600-800℃，升温速率为3℃/min，并在温度为600-800℃时保温2-4h。
5.根据权利要求1所述的含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，在常温下升温至700-900℃，升温速率为6℃/min，从700-900℃升温至1200-1400℃，升温速率为3℃/min，并在温度为1200-1400℃条件下保温1-3h。
6.根据权利要求5所述的含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，掺入或不掺入的金属氧化物为CoO、MnO2、CuO、NiO中的一种或几种；所述色料前驱体研磨至粒径为10-50μm。
7.根据权利要求1所述的含铬工业废水制备陶瓷色料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述搅拌时间为1-2h，所述干燥温度为100-120℃。
8.一种陶瓷色料，其特征在于，根据权利要求1至7任一项所述的含铬工业废水制备陶瓷色料的方法制得。
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