一種“中國(guó)紫”和“中國(guó)藍(lán)”顏料傳統(tǒng)燒制方法

本發(fā)明涉及化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種“中國(guó)紫”和“中國(guó)藍(lán)”顏 料傳統(tǒng)燒制方法。

“中國(guó)紫”（或稱“漢紫”：BaCuSi2O6）、“中國(guó)藍(lán)”（或稱“漢藍(lán)”： BaCuSi4O10）是人工合成的銅鋇硅酸鹽顏料礦物，是中國(guó)古代一項(xiàng)偉大的科 技發(fā)明，其原料配方及燒制技術(shù)已失傳一千多年，至今尚無人揭示。目前國(guó)內(nèi) 還沒有有關(guān)燒制“中國(guó)紫”和“中國(guó)藍(lán)”的專利技術(shù)。

1900年，Le?Chatelier在不依賴于中國(guó)古代知識(shí)的情況下“重新發(fā)明”了 中國(guó)藍(lán)，并以埃及藍(lán)為基礎(chǔ)在柏林專利局申請(qǐng)了“從埃及藍(lán)逐漸形成中國(guó)藍(lán)和 中國(guó)紫”的專利（專利號(hào)：112761）。1959年美國(guó)科學(xué)家Pabst在研究超導(dǎo)材 料時(shí)也合成出了中國(guó)藍(lán)。Rhone?Poulenc公司利用現(xiàn)代方法提高和改善了Le? Chatelier的設(shè)計(jì)，并根據(jù)新的成果申請(qǐng)了“用溶膠-凝膠法生產(chǎn)中國(guó)藍(lán)和中國(guó) 紫”的專利。

古代合成這些礦物只能利用天然礦物，由于對(duì)中國(guó)的鋇礦資源缺乏了解及 研究思路上的問題，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究都解決不了古代燒制“中國(guó)紫”、 “中國(guó)藍(lán)”的原料配方及燒制技術(shù)問題。

為了恢復(fù)合成“中國(guó)紫”、“中國(guó)藍(lán)”的傳統(tǒng)原料配方及燒制工藝，為利用 傳統(tǒng)工藝進(jìn)行“中國(guó)紫”、“中國(guó)藍(lán)”顏料的生產(chǎn)提供技術(shù)支持。同時(shí)，在博物 館、科技館等場(chǎng)所向觀眾，尤其中小學(xué)生展示，并讓他們親手模擬操作這一技 術(shù)的工藝流程。本發(fā)明的目的是提供一種中國(guó)紫”和“中國(guó)藍(lán)”顏料傳統(tǒng)燒制 方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種中國(guó)紫”和“中國(guó)藍(lán)”顏料傳統(tǒng)燒制方法，其包括如下步驟：

（1）按比例配制原料;

（2）研磨原料，并混合均勻；

（3）將步驟（2）所得混合好的原料入爐燒制，得“中國(guó)紫”和“中國(guó)藍(lán)” 顏料。

優(yōu)選的，步驟（1）中所述原料為天然礦物石英，黑銅礦/孔雀石，和毒重 石；所述石英、黑銅礦/孔雀石、毒重石分別按重量百分比30%、20%和50% 或47%、15%和38%稱重配料。

其中，天然礦物石英，塊狀，主要成分SiO2含量﹥99%，莫氏硬度為7， 玻璃光澤；無或白，常含有少量三氧化二鋁，氧化鈣等雜質(zhì)。

其中，黑銅礦/孔雀石：實(shí)驗(yàn)用黑銅礦灰黑，粉狀，CuO含量﹥98%。

其中，毒重石：塊狀，主要成分碳酸鋇（BaCO3），莫氏硬度3-3.5。實(shí)驗(yàn) 用呈灰黑，還有無或白的，BaO含量﹥75%，常含有少量的鈣和鍶。

優(yōu)選的，步驟（2）中所述原料研磨后過200～250目篩。

優(yōu)選的，所述步驟（2）中還包括烘干程序。

優(yōu)選的，步驟（3）中所述燒制過程的反應(yīng)式為：

BaO+CuO+2SiO2→BaCuSi2O6，

BaO+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10，

BaCuSi2O6+2SiO2→BaCuSi4O10。

所述反應(yīng)條件為：溫度為850℃～1100℃，時(shí)間為2～6小時(shí)。因?yàn)槭且?種固態(tài)合成反應(yīng)，溫度和時(shí)間是相互關(guān)聯(lián)的，提高溫度可減少反應(yīng)的時(shí)間；同 時(shí)和入爐配料的多少也有關(guān)。燒制中國(guó)紫為主，優(yōu)選溫度為1000℃±50℃； 如果爐料堆積不厚，或可適時(shí)翻動(dòng)，時(shí)間優(yōu)選為2～3小時(shí)，更優(yōu)選2個(gè)小時(shí)。 燒制中國(guó)藍(lán)為主時(shí)，溫度要稍高一些，優(yōu)選溫度為1000℃～1100℃，時(shí)間優(yōu) 選為4～6小時(shí)即可，更優(yōu)選為6小時(shí)。溫度過高、時(shí)間過長(zhǎng)可能會(huì)有其它的硅 酸鹽副產(chǎn)品物相出來。

優(yōu)選的，步驟（3）中所述反應(yīng)條件還包括使用PbO催化劑。

優(yōu)選的，所述中國(guó)紫”和“中國(guó)藍(lán)”顏料傳統(tǒng)燒制方法，具體包括如下步 驟：

（1）準(zhǔn)備天然礦物石英，黑銅礦/孔雀石，和毒重石；所述石英、黑銅礦 /孔雀石、毒重石分別按重量百分比30%、20%和50%或47%、15%和38%稱 重配料；

（2）研磨原料，研磨后過200～250目篩，并混合均勻；

（3）在大氣環(huán)境和常壓條件下，將步驟（2）所得混合好的原料入爐燒制， 燒制溫度為850℃～1100℃，時(shí)間為2～6小時(shí)，所述燒制過程的反應(yīng)式為：

BaO+CuO+2SiO2→BaCuSi2O6，

BaO+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10，

BaCuSi2O6+2SiO2→BaCuSi4O10；

最終得“中國(guó)紫”和“中國(guó)藍(lán)”顏料。

本發(fā)明的積極效果如下：

本發(fā)明使用天然礦物直接研磨配料，鋇礦也可不提前煅燒，生產(chǎn)成本低廉。 傳統(tǒng)中國(guó)紫、中國(guó)藍(lán)顏料中含一定量的PbO，考慮到成本及環(huán)境問題，PbO催 化劑可以不用。由于天然礦物中都或多或少含一些CaO、aO等雜質(zhì)，也可起 到一定的催化作用，故和利用純化學(xué)試劑的合成相比，反應(yīng)時(shí)間會(huì)減少，而產(chǎn) 率會(huì)有所提高。有報(bào)道利用BaSO4作為鋇料來源模擬燒制中國(guó)紫、中國(guó)藍(lán)的， 不但需要大量的PbO催化劑，合成所需時(shí)間長(zhǎng)（實(shí)驗(yàn)用24小時(shí)）、溫度高（1000 ℃以上），產(chǎn)率也低。

基于化學(xué)試劑的現(xiàn)代合成技術(shù)研究不能解決古代合成中國(guó)紫、中國(guó)藍(lán)的原 料配方問題，也不可能復(fù)原古代的燒制工藝。因此在古代可行的技術(shù)條件下， 基于天然礦物原料的燒制技術(shù)不但可以向觀眾，尤其中小學(xué)生展示和親手模擬 操作這一技術(shù)的工藝流程，也可為利用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行“中國(guó)紫”、“中國(guó)藍(lán)”顏 料的生產(chǎn)提供技術(shù)支持，而這對(duì)于利用傳統(tǒng)材料進(jìn)行相關(guān)文物的修復(fù)和現(xiàn)代相 關(guān)顏料的生產(chǎn)提供幫助，其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都是不言而喻的。

圖1為實(shí)施例1直接利用天然礦物燒制的中國(guó)紫；

圖2為實(shí)施例1中國(guó)紫的XRD物相檢測(cè)，燒制產(chǎn)物只有中國(guó)紫；

圖3為實(shí)施例2直接利用天然礦物燒制的中國(guó)紫；

圖4為實(shí)施例2中國(guó)紫的XRD物相檢測(cè)，燒制產(chǎn)物只有中國(guó)紫；

圖5為實(shí)施例3直接利用天然礦物燒制的中國(guó)紫；

圖6為實(shí)施例3直接利用天然礦物燒制的中國(guó)紫放大圖；

圖7為實(shí)施例4直接利用天然礦物燒制的中國(guó)藍(lán)，含少量中國(guó)紫；

圖8為實(shí)施例4中國(guó)藍(lán)的XRD物相檢測(cè)；

圖9為實(shí)施例5直接利用天然礦物燒制的中國(guó)藍(lán)，含少量中國(guó)紫；

圖10為實(shí)施例5中國(guó)藍(lán)的XRD物相檢測(cè)；

圖11為實(shí)施例6直接利用天然礦物燒制的中國(guó)藍(lán)，含少量中國(guó)紫。

下面結(jié)合附圖及其具體實(shí)施方式詳細(xì)介紹本發(fā)明。但本發(fā)明的保護(hù)方位并 不局限于以下實(shí)例，應(yīng)包含權(quán)利要求書中的全部?jī)?nèi)容。

實(shí)施例所用天然礦物石英來自安徽鳳陽總鋪，塊狀，主要成分SiO2含量﹥ 99%，莫氏硬度為7，玻璃光澤；無或白，常含有少量三氧化二鋁，氧化 鈣等雜質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)用黑銅礦來自湖北大冶，灰黑，粉狀，CuO含量﹥98%。

實(shí)驗(yàn)用毒重石來自重慶城口，塊狀，主要成分碳酸鋇（BaCO3），莫氏硬 度3-3.5。實(shí)驗(yàn)用呈灰黑，還有無或白的，BaO含量﹥75%，常含有少量 的鈣和鍶。

實(shí)施例1中國(guó)紫的燒制過程Ａ

（1）按比例配制原料;所述原料為天然礦物石英，黑銅礦，和毒重石； 將上述三種原礦分別按重量百分比30%、20%和50%稱重。

（2）研磨原料，并混合均勻；礦物研磨至過200～250目篩即可，研磨設(shè) 備不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和設(shè)備不限，保障均勻即可。

（3）將步驟（2）所得混合好的原料入爐燒制，燒制所用的爐子為普通鼓 風(fēng)爐或馬弗爐，在大氣環(huán)境和常壓條件下即可，所述燒制過程的反應(yīng)式為：

BaO+CuO+2SiO2→BaCuSi2O6，

所述反應(yīng)條件為：溫度為1050℃，時(shí)間為2小時(shí)。燒制產(chǎn)物及物相XRD 分析如圖1和圖2所示，燒制出的產(chǎn)品呈紫，粉狀或弱燒結(jié)狀，物相分析顯 示主要是中國(guó)紫。

實(shí)施例2中國(guó)紫的燒制過程B

（1）按比例配制原料;所述原料為天然礦物石英，黑銅礦，和毒重石； 將上述三種原礦分別按重量百分比30%、20%和50%稱重。

（2）研磨原料，并混合均勻；礦物研磨至過200～250目篩即可，研磨設(shè) 備不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和設(shè)備不限，保障均勻即可。

（3）將步驟（2）所得混合好的原料入爐燒制，燒制所用的爐子為普通鼓 風(fēng)爐或馬弗爐，在大氣環(huán)境和常壓條件下即可。

所述燒制過程的反應(yīng)式為：

BaO+CuO+2SiO2→BaCuSi2O6，等。

所述反應(yīng)條件為：溫度為950℃，時(shí)間為2小時(shí)，所用催化劑為PbO，添 加量占總重量的25%。燒制產(chǎn)物及XRD分析如圖3和圖4所示，燒制出的產(chǎn) 品呈藍(lán)紫，弱燒結(jié)狀。由于是固態(tài)聚合反應(yīng)，加上中國(guó)紫等銅鋇硅酸鹽礦物 之間會(huì)發(fā)生復(fù)雜的相變，故燒制出的中國(guó)紫中有少量的其它中間產(chǎn)物。

實(shí)施例3中國(guó)紫的燒制過程C

（1）按比例配制原料;所述原料為天然礦物石英，黑銅礦，和毒重石； 將上述三種原礦分別按重量百分比30%、20%和50%稱重。

（2）研磨原料，并混合均勻；礦物研磨至過200～250目篩即可，研磨設(shè) 備不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和設(shè)備不限，保障均勻即可。

（3）將步驟（2）所得混合好的原料入爐燒制，燒制所用的爐子為普通鼓 風(fēng)爐或馬弗爐，在大氣環(huán)境和常壓條件下即。

所述燒制過程的反應(yīng)式為：

BaO+CuO+2SiO2→BaCuSi2O6

所述反應(yīng)條件為：溫度為1100℃，時(shí)間2小時(shí)。燒制產(chǎn)物如圖5和圖6 所示，呈暗藍(lán)紫，玻璃體到強(qiáng)燒結(jié)態(tài)，晶體礦物為中國(guó)紫，呈放射狀生 長(zhǎng)。研磨后可做顏料。

添加一定量的PbO可起到催化劑作用。天然礦物會(huì)含有一些雜質(zhì)，溫 度高時(shí)會(huì)熔融，中國(guó)紫、中國(guó)藍(lán)晶體也會(huì)比較粗大，作為顏料需要研磨。 故相比較而言，實(shí)施例1效果更好些。

實(shí)施例4中國(guó)藍(lán)的燒制過程A

（1）按比例配制原料;所述原料為天然礦物石英，黑銅礦，和毒重石； 將上述三種原礦分別按47%、15%和38%稱重配料。

（2）研磨原料，并混合均勻；礦物研磨至過200～250目篩即可，研磨設(shè) 備不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和設(shè)備不限，保障均勻即可。

（3）將步驟（2）所得混合好的原料入爐燒制。燒制所用的爐子為普通鼓 風(fēng)爐或馬弗爐，在大氣環(huán)境和常壓條件下即可。

所述燒制過程的反應(yīng)式為：

BaO+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10，

BaCuSi2O6+2SiO2→BaCuSi4O10，等。

所述反應(yīng)條件為：溫度為1100℃，時(shí)間為6小時(shí)。燒制產(chǎn)物及物相XRD分析 如圖7和圖8所示，燒制產(chǎn)物呈藍(lán)紫，弱燒結(jié)狀，除中國(guó)藍(lán)外，還有中國(guó)紫 及其它中間產(chǎn)物、少量殘余反應(yīng)物。

實(shí)施例5中國(guó)藍(lán)的燒制過程B

（1）按比例配制原料;所述原料為天然礦物石英，黑銅礦，和毒重石； 將上述三種原礦分別按47%、15%和38%稱重配料。

（2）研磨原料，并混合均勻；礦物研磨至過200～250目篩即可，研磨設(shè) 備不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和設(shè)備不限，保障均勻即可。

（3）將步驟（2）所得混合好的原料入爐燒制，燒制所用的爐子為普通鼓 風(fēng)爐或馬弗爐，在大氣環(huán)境和常壓條件下即可。

所述燒制過程的反應(yīng)式為：

BaO+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10，

BaCuSi2O6+2SiO2→BaCuSi4O10，等。

所述反應(yīng)條件為：溫度為1100，燒制時(shí)間6小時(shí)，所用催化劑為PbO，添加 量占總重量的25%。燒制產(chǎn)物及物相XRD分析如圖9和圖10所示，燒制產(chǎn) 物呈淺藍(lán)和藍(lán)紫的混合物，燒結(jié)狀，除中國(guó)藍(lán)外，還有中國(guó)紫及催化劑 PbO。和實(shí)施例4相比，反應(yīng)更徹底。

實(shí)施例6中國(guó)藍(lán)的燒制過程C

（1）按比例配制原料;所述原料為天然礦物石英，黑銅礦，和毒重石； 將上述三種原礦分別按47%、15%和38%稱重配料。

（2）研磨原料，并混合均勻；礦物研磨至過200～250目篩即可，研磨設(shè) 備不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和設(shè)備不限，保障均勻即可。

（3）將步驟（2）所得混合好的原料入爐燒制，燒制所用的爐子為普通鼓 風(fēng)爐或馬弗爐，在大氣環(huán)境和常壓條件下即可。

所述燒制過程的反應(yīng)式為：

BaO+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10，

BaCuSi2O6+2SiO2→BaCuSi4O10，等。

所述反應(yīng)條件為：溫度為1050℃，燒制時(shí)間2小時(shí)，燒制產(chǎn)物如下圖11所示： 燒制產(chǎn)物呈淺藍(lán)和紫的混合物，弱燒結(jié)狀，除中國(guó)藍(lán)外，還有中國(guó)紫。和 實(shí)施例5、實(shí)施例6相比，中間產(chǎn)物和殘余反應(yīng)物相對(duì)多些。

燒制純的中國(guó)藍(lán)比較難，都會(huì)或多或少含中國(guó)紫，這也和古代的現(xiàn)象 吻合。溫度高些、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)些，生成物產(chǎn)率也會(huì)高些。

以上對(duì)本發(fā)明的描述是說明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術(shù)人員理解， 在權(quán)利要求限定的精神與范圍之內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多修改、變化或等效，但是它 們都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。