[发明专利]利用天然矿物提纯过程中剔除的石英制备钴蓝杂化颜料的方法

说明书

本发明公开了一种利用天然矿物提纯过程中剔除的石英制备钴蓝杂化颜料的方法，是将天然矿物湿法提纯过程中产生的石英与钴源、铝源、钙源混合后放入行星磨中进行研磨，通过机械力化学协同钙离子掺杂得到具有反应活性的前驱体，再将前驱体直接置于马弗炉中进行煅烧，制得色度可调的高性能钴蓝/石英杂化颜料。本发明联用矿物加工过程中剔除的石英和不同来源的钙离子，通过机械力化学法成功制备了不同蓝色色系的钴蓝/石英杂化颜料，所得颜料色泽亮丽、饱满，有望不用复配可直接满足不同领域对钴蓝颜色的个性化需求；同时引入石英和钙源改善了钴蓝纳米粒子的团聚现象，大幅降低了钴蓝颜料制备成本，同时提高了矿物加工过程中矿物资源的综合利用率。

技术领域

本发明涉及一种钴蓝杂化颜料的制备方法，尤其涉及一种利用天然矿物提纯过程中剔除的石英制备钴蓝杂化颜料的方法，属于纳米尖晶石杂化颜料制备和非金属矿物固废资源利用技术领域。

背景技术

众所周知，天然矿物常伴生有石英、长石、云母、碳酸盐岩屑等杂质矿物，尤其是石英含量较高（可高达40%以上）。为了实现天然矿物高值利用，必须对其进行提纯处理。相比传统干法提纯工艺，湿法提纯可以保证产品纯度、批次稳定性等关键指标。同时在天然矿物湿法提纯过程中，石英的分离剔除对于后续产品的属性影响至关重要，因此在矿物提纯过程中更多的研究焦点集中于伴生石英的分离剔除，但对于剔除之后的石英再利用鲜有关注。随着矿产资源合理开发利用“三率”指标的出炉，对于矿物加工过程中产生的石英等尾矿资源的利用技术提出了迫切需求。

钴蓝是一种尖晶石型高性能环保无机颜料，可用于耐高温涂料、防腐涂料、陶瓷、玻璃和工程塑料着色等领域。在专利CN 107177217 A中，发明了一种以低品位石英砂为基材，利用金属离子掺杂制备亮蓝色钴蓝/石英砂杂化颜料的方法，为低品位石英砂的利用提供了可行途径。但是其中涉及的试剂、原料的要求较高，同时其共沉淀制备技术在制备和后续洗涤过程容易产生废水。因此，亟需发展生产成本更低、生产过程更为绿色清洁的制备方法。

发明内容

本发明目的是提供一种利用天然矿物提纯过程中剔除的石英制备钴蓝杂化颜料的方法。

一、钴蓝/石英杂化颜料的制备

本发明钴蓝/石英杂化颜料的制备方法，是将天然矿物湿法提纯过程中产生的石英与钴源、铝源、钙源混合后放入行星磨中进行研磨，通过机械力化学协同钙离子掺杂得到具有反应活性的前驱体，再将前驱体直接置于马弗炉中进行煅烧，制得色度可调的高性能钴蓝/石英杂化颜料。

所述石英是天然矿物湿法提纯过程中产生的石英，其白度不低于65%；其添加量以石英在杂化颜料中的质量百分含量20%~80%计量。

所述钴源为氧化亚钴、三氧化二钴、四氧化三钴、氢氧化钴、硝酸钴、硫酸钴、醋酸钴、氯化钴、碳酸钴中的至少一种。

所述铝源为氧化铝、氢氧化铝、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中至少一种。钴源与铝源的比例以钴铝物质的量之比为1:4~1:2计量。

所述钙源为熟石灰、生石灰、碳酸钙（包括重质碳酸钙、轻质碳酸钙、石灰石、大理石、方解石、白垩、贝壳，CaCO₃含量大于70%）中的至少一种；钴源与钙源的比例以钴钙物质的量之比为1:4~1:0.25计量。

所述研磨的球料比为5~40，研磨速度为50~500 rpm，研磨时间为60~480 min。

所述煅烧是在900~1200℃下煅烧30~120 min。

二、钴蓝杂化颜料的结构与性能