PT103624A - Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela - Google Patents

Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela Download PDF

Info

Publication number
PT103624A
PT103624A PT103624A PT10362406A PT103624A PT 103624 A PT103624 A PT 103624A PT 103624 A PT103624 A PT 103624A PT 10362406 A PT10362406 A PT 10362406A PT 103624 A PT103624 A PT 103624A
Authority
PT
Portugal
Prior art keywords
spinel
pigment
cobalt
free
black
Prior art date
Application number
PT103624A
Other languages
English (en)
Inventor
Joao Antonio Labrincha Batista
Manuel Joaquim Peixoto Marques Ribeiro
Maria Gracia Cordeiro Da Costa
Viviana Possamai Della
Original Assignee
Univ Aveiro
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Aveiro filed Critical Univ Aveiro
Priority to PT103624A priority Critical patent/PT103624A/pt
Priority to PCT/IB2007/055320 priority patent/WO2008081397A2/en
Priority to US12/521,439 priority patent/US20100316560A1/en
Publication of PT103624A publication Critical patent/PT103624A/pt

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/006—Wet processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0009—Pigments for ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/22—Compounds of iron
    • C09C1/24—Oxides of iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/34—Compounds of chromium
    • C09C1/343—Compounds of chromium containing silicon or associated with silicon containing material, except when silicon only occurs in a thin coating of the particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/34—Compounds of chromium
    • C09C1/346—Chromium oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40—Compounds of aluminium
    • C09C1/407—Aluminium oxides or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/006—Combinations of treatments provided for in groups C09C3/04 - C09C3/12
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04—Physical treatment, e.g. grinding or treatment with ultrasonic vibrations
    • C09C3/041—Grinding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04—Physical treatment, e.g. grinding or treatment with ultrasonic vibrations
    • C09C3/043—Drying, calcination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/30—Three-dimensional structures
    • C01P2002/32—Three-dimensional structures spinel-type (AB2O4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C01P2006/62—L* (lightness axis)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C01P2006/63—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values a* (red-green axis)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C01P2006/64—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values b* (yellow-blue axis)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM PIGMENTO CERÂMICO PRETO, ISENTO DE COBALTO, COM ESTRUTURA BASEADA NA ESPÍNELA E OBTIDO EXCLUSIVAMENTE A PARTIR DE RESÍDUOS INDUSTRIAIS, POR REACÇÃO DE ESTADO SÓLIDO. O PIGMENTO CERÂMICO É FORMULADO A PARTIR DE DUAS LAMAS GERADAS EM ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS DE INDÚSTRIAS DE REVESTIMENTO DE OBJECTOS METÁLICOS COM CRÓMIO E NÍQUEL E DE GALVANIZAÇÃO DE UMA TREFILARIA. A SÍNTESE DO PIGMENTO É CONSEGUIDA QUANDO SE COMBINAM LAMAS DE FORMA A GARANTIR ELEVADO TEOR DE PELO MENOS TRÊS DESTES CINCO ELEMENTOS: FERRO, NÍQUEL, CRÓMIO, MANGANÊS E COBRE. A PRESENTE INVENÇÃO DETERMINA QUE, APÓS CONTROLO DAS DIFERENTES COMPOSIÇÕES, É POSSÍVEL OBTER UM PIGMENTO CERÂMICO COM CAPACIDADE PARA CONFERIR COLORAÇÃO NEGRA A UMA VASTA GAMA DE PRODUTOS CERÂMICOS, SEM RECORRER A QUAISQUER MATÉRIAS-PRIMAS COMERCIAIS, VIABILIZANDO A SUA APLICAÇÃO EM ÁREAS DE ELEVADA VALORIZAÇÃO E DO QUAL RESULTAM PRODUTOS SEM QUALQUER PERIGOSIDADE PARA A SAÚDE PÚBLICA.

Description

1
DESCRIÇÃO "PIGMENTO CERÂMICO PRETO, ISENTO DE COBALTO, COM ESTRUTURA BASEADA NA ESPINELA" A presente invenção diz respeito a um pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela e obtido exclusivamente a partir de resíduos industriais, por reacção de estado sólido. A presente invenção refere-se à síntese, por reacção de estado sólido, de um pigmento cerâmico preto, isento de cobalto e obtido exclusivamente a partir de resíduos industriais. 0 pigmento cerâmico é classificado, em termos químico-estruturais pela Dry Colors Manufactures Association (DCMA), como uma espinela negra de níquel, crómio e ferro, (Ni,Fe)(Fe,Cr)204, com o número 13-50-9, e é formulado exclusivamente a partir de lamas geradas em Estações de Tratamento de Águas Residuais de indústrias - ETAR. 2
As lamas utilizadas na formulação resultam do processo de revestimento de objectos metálicos com crómio e niquel (lama C) e do processo de galvanização de uma trefilaria (lama F).
Ambas as lamas são constituídas maioritariamente por hidróxidos metálicos, sendo utilizadas após secagem e desagregação. A presente invenção determina que, após ajuste e controlo das características das diferentes composições, é possível obter um pigmento cerâmico com capacidade para conferir coloração negra a uma vasta gama de produtos cerâmicos, tais como: vidrados, engobes, esmaltes, pastas cerâmicas e tintas cerâmicas, sem recorrer a quaisquer matérias-primas comerciais, viabilizando a sua aplicação em áreas de elevada valorização e do qual resultam produtos sem qualquer perigosidade para a saúde pública. A - Síntese dos pigmentos cerâmicos 0 estado da arte actual sobre pigmentos inorgâncios, isentos de cobalto, que conferem coloração preta a uma vasta gama de produtos cerâmicos e possuem estabilidade até 1300°C, são espinelas que combinam pelo menos três 3 dos seguintes elementos na forma de óxidos: níquel, ferro, crómio, manganês e cobre. São pigmentos cerâmicos estruturais, em que os elementos cromóforos fazem parte integrante da estrutura.
Existe uma vasta gama de fases espinélicas que se podem formar devido às numerosas combinações de catiões que podem assumir estados de oxidação entre 1 e 6, especialmente com os metais de transição da primeira série.
Esta estrutura é quimicamente estável e tolera amplas substituições de iões metálicos de igual valência sendo, por isso, uma estrutura hospedeira de diferentes impurezas ou espécies dopantes. A síntese de pigmentos cerâmicos realiza-se através do método cerâmico tradicional, também designado por reacção de estado sólido (FIG 1).
Convém realçar que com o uso de matérias-primas comerciais a calcinação decorre normalmente a temperaturas de cerca de 1250°C, mas no presente invento ela pode ser minimizada para 900 ou 1000°C. 4 A FIG 2 representa de forma esquemática a metodologia utilizada para caracterizar os resíduos e os pigmentos.
Formulação dos pigmentos
As matérias-primas utilizadas na formulação dos pigmentos foram: a lama de cromagem e niquelagem como fonte de óxido de níquel e óxido de crómio e a lama proveniente do processo de galvanização para introduzir o óxido de ferro.
Os resíduos são, previamente, secos e desagregados, antes de serem misturados em diferentes percentagens e têm as suas composições químicas especificada na TABELA 1.
As composições testadas estão indicadas na TABELA 2.
Homogeneização
As diferentes composições foram preparadas por via cerâmica, tal como se esquematiza na FIG 1.
As lamas, devidamente doseadas, foram homogeneizadas, por via húmida com álcool etílico, em moinho de bolas, seguindo-se a secagem a 110°C até se obter peso constante. 5
Calcinação
As amostras feitas a partir dos lotes "A" foram calcinadas a 1000 e 1100°C, enquanto o pigmento formulado com os lotes "B" foi calcinado entre 900 e 1200°C, com velocidade de aquecimento de 5°C/min. e patamar de 3 horas em forno eléctrico. TABELA 1.
Composição química (FRX) dos resíduos em percentagem ponderai, após calcinação a 1000°C, de dois lotes diferentes.
Lama Lama Lama Lama Componentes C C F F (% em peso) (lote (lote (lote (lote a) b) a) b) F β2θ 3 1,13 0,53 62,09 64,91 NiO 24,11 33,17 0,01 0,01 Cr203 9,57 14,49 0,09 0,07 CuO 3,32 3, 11 0,01 0,01 MnO 0, 00 0,00 0,37 0,41 A1203 0,49 0,23 0, 14 0,13 ZnO 1,87 2,13 2,96 2,76 Si02 6,81 3, 15 0,41 0,57 CaO 0,30 0,60 5,31 5, 09 PbO 8,88 1, 01 0, 00 0,00 P2O5 1,08 1, 95 3,09 2, 65 S04 2,39 0,86 0,11 0, 13 CoO 0,00 0,00 0,00 0,00 Outros 2,82 1,67 4,24 3, 69 Perda ao rubro 37,23 37,10 21,17 19, 57 6 TABELA 2
Formulações de pigmentos pretos. A referência foi elaborada de modo a que as duas primeiras letras representem a estrutura (E = Espinela) e a cor (p = preto) , por esta ordem, seguida dos teores em lama C e lama F; a última letra (a ou b) representa o lote utilizado.
Ref. Formulação (% ponderai) Lama C Lama F Ep-100C/a 100 0 Ep-75C25F/a 75 25 Ep-50C50F/a 50 50 Ep-25C75F/a 25 75 Ep-100F/a 0 100 Ep-50C50F/b1 43, 5 56,5 1 A formulação da referência Ep-50C50F/b foi feita de modo a conter a mesma percentagem molar de óxido de níquel que aquela que é obtida na formulação Ep-50C50F/a, utilizando lotes de resíduos diferentes. 7
Desagregação
Os pigmentos obtidos foram desagregados manualmente. B - Caracterização dos pigmentos
Os pigmentos foram caracterizados pelas seguintes técnicas: - Identificação das fases cristalinas por difracção de raios X (DRX); - Microscopia electrónica de varrimento (SEM); - Espectroscopia de reflectância difusa no visivel (UV-vis);
Medidas colorimétricas usando o sistema CIE L* a* b* . A FIG 3 mostra os dif ractogramas de raios X (DRX) dos pigmentos calcinados a 1000°C. A TABELA 3 lista as fases identificadas. A fase maioritária identificada em todas as formulações que apresentam a mistura das duas lamas consiste na estrutura de uma espinela com os três elementos: ferro, níquel e crómio, o que não sucede quando se calcinam as lamas isoladamente. A lama de cromagem e niquelagem (Ep-100C/a) calcinada apresenta, para além de óxido de níquel (NiO), uma estrutura espinélica designada por nicromite (NiCr204) de coloração verde-escuro.
Na lama de galvanização rica em ferro, após calcinação, verifica-se a presença de hematite (Fe203) e uma espinela de zinco e ferro (ZnFe204) , ambas conhecidas como corantes cerâmicos que conferem coloração castanha. TABELA 3
Identificação das fases cristalinas presentes nos pigmentos.
Referência Fases Identificadas por DRX Maioritárias Minoritárias Ep-100C/a Hematite Espinela de zinco e ferro Ep-75C25F/a Espinela Hematite Ep-50C50F/a Espinela Hematite Ep-25C75F/a Espinela Sílica e fosfato de chumbo Ep-100F/a Nicromite e óxido de niquel Sílica, fosfato de chumbo e olivina Ep-50C50F/b Espinela Hematite 9
Os pigmentos calcinados a 1100°C apresentam exactamente as mesmas fases cristalinas, os difractogramas apresentam picos de maior intensidade, sinal de uma maior cristalização da estrutura. A FIG 4 mostra a microestrutura do pigmento Ep-50C50F/b calcinado a 1000°C.
Permite concluir que: (i) no pigmento existe uma elevada quantidade de cristais de tonalidade mais clara que correspondem a fase da espinela, maioritariamente composta por níquel, ferro e crómio (ii) a zona mais escura corresponde a fase da hematite; (iii) não existem vestígios de qualquer outra fase, o que indicia que as impurezas presentes nas lamas ficaram totalmente incorporadas na estrutura da espinela. A FIG 5 mostra os espectros de reflectância na zona do visível dos pigmentos Ep-50C50F/b, calcinados a 1000 e 1200°C.
Ambos os espectros são caracterizados por terem uma absorção muito linear em toda a sua gama, tal como seria 10 expectável num pigmento de coloração preta, embora o pigmento calcinado a temperatura superior apresente uma menor reflectância, o que indica uma menor luminosidade, ou seja neste caso uma coloração preta mais intensa. A pequena depressão que se pode observar na zona dos 630 nm, indica uma ligeiríssima tonalidade avermelhada no pigmento, que não é detectada a olho nu. A TABELA 4 mostra as coordenadas colorimétricas dos pigmentos e dos diferentes materiais (vidrados e pastas) onde foram testados. A cor preta traduz-se numa componente "L" (luminosidade) baixa e valores de "a*" (verde/vermelho) e "b*" (azul/amarelo) próximos de zero. C - Testes de aplicação dos pigmentos
Para verificar o desenvolvimento da cor e comprovar a sua estabilidade perante factores experimentais relevantes (ex., temperatura de cozedura) ensaiaram-se dois tipos de aplicação: 11 (i) No primeiro, escolheram-se dois vidrados comerciais (a) transparente brilhante - vidrado TB e (b) opaco brilhante - vidrado OB, aos quais se adicionou 5% (em peso) de pigmento. Seguiu-se a homogeneização em moinho de bolas, secagem, prensagem de pastilhas de 25 mm de diâmetro e colocação sobre suporte cerâmico. As peças foram cozidas em forno eléctrico a 1050°C, com taxa de aquecimento e arrefecimento de 5°C/min. e 30 min. de patamar. (ii) Foram realizados dois testes de aplicação: (c) vidrado comercial transparente brilhante de média/alta temperatura - vidrado TBA, ao qual se incorporou 5% (em peso) de pigmento e (d) uma pasta de grés à qual foi incorporada 10% (em peso) de pigmento. Ambas as misturas foram homogeneizadas em moinho de bolas, procedeu-se à secagem e prensagem de pastilhas de 25 mm de diâmetro que foram submetidas a uma cozedura em forno eléctrico a 1200°C, com velocidade de aquecimento de 5°C/min. e 30 min. de patamar.
Após a cozedura, a cor das peças foi avaliada por colorimetria. 12
De um modo geral, verifica-se que todos os pigmentos após calcinação desenvolvem cor preta.
No entanto, quando se utilizam pigmentos elaborados apenas com uma lama (100C ou 100F) em produtos cerâmicos, a qualidade cromática desenvolvida não é satisfatória. A FIG 6 mostra imagem do pigmento lOOC/a, tanto na forma de pó como depois de aplicado num vidrado transparente. A FIG 7 mostra uma representação semelhante mas relativa ao pigmento lOOF/a. Só pela mistura das duas lamas se forma a espinela de níquel, ferro e crómio, ideal em termos cromáticos.
Logo, a formulação é optimizada quando se consegue sintetizar um pigmento que contém um elevado teor relativo de espinela que agrega os três elementos metálicos, minimizando tanto quanto possível as fases secundárias. A FIG 8 confirma esta conclusão. A formulação elaborada com lotes distintos de lamas 13 desenvolve igualmente elevada qualidade cromática. indesejáveis efeitos de das expectáveis variações por vezes com alguma
Esta observação acautela os coloração variável resultantes composicionais dos resíduos, expressão.
Ou seja, pequenos ajustes de doseamento das lamas garantem reprodutibilidade cromática muito aceitável. TABELA 4:
Medidas de L*a*b* dos pigmentos de calcinados a 1000°C e dos vários testes de aplicação.
Referênc ia Ref. do produto corados Coordenadas colorimétricas Tonalidade L* a* b* Ep-100Ca Pigmento 26, 0 0,5 5,3 Preto Vidrado TB 27,2 -1,9 2,8 Verde-escuro Vidrado OB 58,4 -2,5 5,2 Cinza claro esverdeado Vidrado TBA 35, 6 -4,0 + 1,4 Verde Pasta de grés 38, 1 + 1,6 + 5, 9 Castanho ocre Ep- 75C25F/a Pigmento 21, 5 2, 9 3, 1 Preto acastanhado Vidrado TB 24,7 -0,5 1, 5 Preto Vidrado OB 50, 6 -0, 5 2,2 Cinza Vidrado TBA 29, 7 -i,o 1,3 Preto Pasta de grés 33,7 1,7 4,5 Cinza acastanhado 14
Ep- 50C50F/a Pigmento 20, 4 3,0 0, 9 Pr et o acastanhado Vidrado TB 25, 4 -0, 6 2, 0 Preto Vidrado OB 51, 5 0,1 2, 2 Cinza Vidrado T3A 27, 0 -1,0 0,7 Preto Pasta de grés 31, 8 0,8 2,1 Cinza claro Ep- 2 5C7 5F/a Pigmento 24, 8 1,2 -0, 6 Preto acastanhado Vidrado TB 2 6,6 -0,2 4, 1 Preto amarelado Vidrado 03 54,3 0,8 4,8 Cinza amarelado Vidrado TBA 32,7 1,1 9, 8 Castanho-escuro Pasta de grés 31, 1 0, 3 0, 6 Cinza escuro Ep~ 1OOF/a Pigmento 27,3 0,4 -1, 5 Preto Vidrado TB 38, 5 7,5 20, 3 Ocre Vidrado 03 71,7 1, 6 20,4 Amarelo avermelhado Vidrado TBA 24, 9 -0,5 -2, 0 Castanho Pasta de grés 32, 9 + 0,2 -1,1 Preto Ep- 5 0C5 OF/b Pigmento 19, 6 -0, 9 -1,2 Preto Vidrado TR 26, 7 -1,2 1,6 Preto Vidrado 0? 54, 3 -1,7 -0, 3 Cinza Vidrado TRA 27, 4 -2,4 -0, 9 Preto Pasta de grés 29, 3 0, 0 0, 9 Preto
Descrição dos Desenhos
Para melhor ilustração da presente invenção são juntos a titulo elucidativo e não limitativo desenhos que fazem parte integrante da descrição em que: FIG 1 - Procedimento utilizado para sintetizar os
15 FIG pigmentos 2 - Metodologia seguida na caracterização dos pigmentos FIG 3 FIG 4 FIG 5 FIG 6 FIG 7 - Identificação das fases cristalinas nos pigmentos formulados, calcinados a 1000° C - Microestrutura do pigmento Ep-50C50F/b calcinados a 1000°C ampliada 700 vezes (à direita) e 3000 vezes (à esquerda). - Espectro de reflectância na zona do visível do pigmento Ep-50C50F/b calcinado a 1000°C e a 1200°C. - Imagens da amostra lOOC/a calcinada a 1000°C: a) pigmento calcinado; b) vidrado TB com 5% de pigmento. - Imagens da amostra lOOF/a calcinada a 1000°C: a) pigmento calcinado; b) vidrado TB com 5% de pigmento. 16 16 FIG 8 - Imagens da amostra Ep-50C50F/a calcinada a 1000 °C: (a) pigmento calcinado; (b) vidrado TB com 5% de pigmento. LISBOA, 27 de DEZEMBRO de 2006

Claims (5)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela caracterizado por ser obtido exclusivamente a partir de resíduos industriais, pela mistura de duas lamas de ETAR, uma originada pelo processo de galvanização de uma unidade fabril de trefilaria e outra proveniente do processo de revestimento de objectos metálicos com crómio e níquel, sem necessidade de qualquer outro componente, e sintetizado por reacção de estado sólido entre 900 e 1200°C.
2. Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela, de harmonia com a reivindicação 1, caracterizado por os resíduos industriais (lamas provenientes de ETAR de indústrias de tratamento de superfícies metálicas, cujo destino é a deposição em aterro) serem fundamentais para formar a estrutura espinélica (Ni,Fe) (Fe,Cr) 204. 2
3. Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela, de harmonia com a reivindicação 1, caracterizado por ser composto maioritariamente pelos óxidos dos seguintes elementos metálicos: ferro, níquel e crómio, na forma espinélica (Ni,Fe)(Fe,Cr)204 de elevada estabilidade química, sendo esta estrutura responsável pela coloração preta do composto.
4. Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela, de harmonia com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por conservar a sua identidade estrutural (espinela)pelo menos até 1300°C, quando adicionado até 10 %, devidamente disperso e homogeneizado, em produtos cerâmicos ou em vidros, não se dissolvendo devido à sua estabilidade química, com o fim de os colorir de modo uniforme e proporcionar um elevado rendimento cromático, sem alterar as propriedades físicas da matriz onde foi inserido.
5. Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela, de harmonia com as 3 reivindicações 1 a 4, caracterizado por a sua síntese através do método cerâmico tradicional, também designado por reacção de estado sólido, resultar, para além das suas propriedades cromáticas, na inertização dos componentes tóxicos por formar uma espinela de elevada estabilidade química que incorpora na totalidade os elementos tóxicos presentes no resíduo nessa estrutura, permitindo a sua reutilização e valorização. LISBOA, 21 de MARÇO de 2007
PT103624A 2006-12-27 2006-12-27 Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela PT103624A (pt)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PT103624A PT103624A (pt) 2006-12-27 2006-12-27 Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela
PCT/IB2007/055320 WO2008081397A2 (en) 2006-12-27 2007-12-27 Production of mixed-metal-oxide inorganic pigments from industrial wastes such as slimes from metal winning and processing
US12/521,439 US20100316560A1 (en) 2006-12-27 2007-12-27 Process for the production of mixed-metal-oxide inorganic pigments from industrial wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PT103624A PT103624A (pt) 2006-12-27 2006-12-27 Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PT103624A true PT103624A (pt) 2008-06-30

Family

ID=39514890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PT103624A PT103624A (pt) 2006-12-27 2006-12-27 Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20100316560A1 (pt)
PT (1) PT103624A (pt)
WO (1) WO2008081397A2 (pt)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471835C1 (ru) * 2011-06-01 2013-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" Способ получения антикоррозионного пигмента

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2323256B1 (es) * 2007-10-25 2010-04-21 Asociacion De Investigacion De Las Industrias Ceramicas A.I.C.E. Metodo para obtener pigmentos ceramicos.
FR2969601A1 (fr) * 2010-12-22 2012-06-29 Saint Gobain Ct Recherches Piece frittee coloree.
IT202100005810A1 (it) * 2021-03-11 2022-09-11 Sicer S P A Preparato antibatterico e virucida per superfici amorfe o cristalline, composizione che lo contiene e relativo uso
PL246378B1 (pl) * 2021-10-01 2025-01-13 Polskie Centrum Przetwarzania Osadow Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Sposób wytwarzania pigmentu z osadów pofiltracyjnych i jego zastosowanie

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2078211B (en) * 1980-07-04 1983-06-29 Hillside Minerals Banknock Ltd Beneficiation of iron oxide waste
US4624710A (en) * 1985-09-30 1986-11-25 Harshaw/Filtrol Partnership Pigment consisting of a mixture of chromium oxide and iron oxide useful in high infra red reflectance gray vinyl composition
RU2097356C1 (ru) * 1994-08-25 1997-11-27 Эмилия Михайловна Веренкова Композиция для защитно-декоративного покрытия
FR2737503B1 (fr) * 1995-08-04 1997-10-10 Wheelabrator Allevard Procede de preparation de pigments mineraux, pigments mineraux ainsi obtenus, et installation pour la mise en oeuvre d'un tel procede
RO116489B1 (ro) * 1997-11-14 2001-02-28 Sc Inst De Metale Neferoase Si Procedeu de separare fractionata a metalelor grele, toxice, din namoluri complexe
ATE288402T1 (de) * 1998-11-10 2005-02-15 Rethmann Lippewerk Gmbh Verfahren zur herstellung kristallwasser-haltiger calciumverbindungen
BRPI0611831A2 (pt) * 2005-06-17 2010-09-28 Ferrinov Inc pigmentos anticorrosão derivados da poeira de um forno de arco voltaico e contendo cálcio sacrificial

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471835C1 (ru) * 2011-06-01 2013-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" Способ получения антикоррозионного пигмента

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008081397A2 (en) 2008-07-10
WO2008081397A3 (en) 2008-10-23
US20100316560A1 (en) 2010-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Prim et al. Synthesis and characterization of hematite pigment obtained from a steel waste industry
Costa et al. Synthesis of black ceramic pigments from secondary raw materials
Jose et al. Lanthanum–strontium copper silicates as intense blue inorganic pigments with high near-infrared reflectance
Muñoz et al. Environmental study of Cr2O3–Al2O3 green ceramic pigment synthesis
Lavat et al. In situ formation of coloured M (II)–doped Zn2SiO4–willemite in ceramic glazes (M= Mn, Co, Ni, Cu)
US20120100769A1 (en) Preparation of Green Colorant from Mixed Rare Earth and Molybdenum Compounds and Process of Surface Coatings Thereof
Hajjaji et al. Evaluation of metal-ions containing sludges in the preparation of black inorganic pigments
AU2017259957B2 (en) Pink and violet pigments comprising antimony and/or niobium oxide(s) that display heat stability, resistance to acidic conditions, and good lightfastness
PT103624A (pt) Pigmento cerâmico preto, isento de cobalto, com estrutura baseada na espinela
Maranha et al. Synthesis and characterization of pigments of the LaAl1− xFexO3 system–Application in ceramic and polymer
Ozel et al. Production of brown pigments for porcelain insulator applications
He et al. Synthesis and coloring properties of a novel Na2NiMn2O6 black ceramic pigment
Dohnalová et al. Effect of Er3+ substitution on the quality of Mg–Fe spinel pigments
Gorodylova et al. Thermal stability and colour properties of CuZr4 (PO4) 6
Markovska et al. Synthesis and characterization of willemite ceramic pigments suitable for the ceramic industry by utilization of Rice Husk Ash
Gayo et al. Application of LnCrTeO6 oxides as new ceramic pigments of the type “green chromium”
Šulcová et al. Study of Bi2O3 doped by rare-earth element
Hajjaji et al. Recycling of solid wastes in the synthesis of Co-bearing calcium hexaluminate pigment
Lavat et al. New Environmental friendly yellow ceramic pigments of the type (FeIIIMV)-TiO2
CN115362132B (zh) 强着色的铁酸锰彩色颜料
Tanisan et al. Synthesis of Fe-Mn black pigments by using hematite waste and manganese ore mixtures
PT103540A (pt) Pigmento cerâmico azul-turquesa isento de cobalto, vanádio e zircónio, contendo lama de cromagem/niquelagem
Feng et al. Novel Co/Ni-free spinel-type CuFe2-x-yCrxMnyO4 high-temperature black ceramic pigment
Aby et al. Doped oxides of cerium as inorganic colorants
Jarząb et al. Influence of waste from ferroalloy production on the color and properties of clinker ceramics

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Laying open of patent application

Effective date: 20070427

FC3A Refusal

Effective date: 20130422