一种“中国紫”和“中国蓝”颜料传统烧制方法

本发明涉及化学材料技术领域，具体涉及一种“中国紫”和“中国蓝”颜 料传统烧制方法。

“中国紫”（或称“汉紫”：BaCuSi2O6）、“中国蓝”（或称“汉蓝”： BaCuSi4O10）是人工合成的铜钡硅酸盐颜料矿物，是中国古代一项伟大的科 技发明，其原料配方及烧制技术已失传一千多年，至今尚无人揭示。目前国内 还没有有关烧制“中国紫”和“中国蓝”的专利技术。

1900年，Le Chatelier在不依赖于中国古代知识的情况下“重新发明”了 中国蓝，并以埃及蓝为基础在柏林专利局申请了“从埃及蓝逐渐形成中国蓝和 中国紫”的专利（专利号：112761）。1959年美国科学家Pabst在研究超导材 料时也合成出了中国蓝。Rhone Poulenc公司利用现代方法提高和改善了Le  Chatelier的设计，并根据新的成果申请了“用溶胶-凝胶法生产中国蓝和中国 紫”的专利。

古代合成这些矿物只能利用天然矿物，由于对中国的钡矿资源缺乏了解及 研究思路上的问题，目前国内外学者的研究都解决不了古代烧制“中国紫”、 “中国蓝”的原料配方及烧制技术问题。

为了恢复合成“中国紫”、“中国蓝”的传统原料配方及烧制工艺，为利用 传统工艺进行“中国紫”、“中国蓝”颜料的生产提供技术支持。同时，在博物 馆、科技馆等场所向观众，尤其中小学生展示，并让他们亲手模拟操作这一技 术的工艺流程。本发明的目的是提供一种中国紫”和“中国蓝”颜料传统烧制 方法。

为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

一种中国紫”和“中国蓝”颜料传统烧制方法，其包括如下步骤：

（1）按比例配制原料;

（2）研磨原料，并混合均匀；

（3）将步骤（2）所得混合好的原料入炉烧制，得“中国紫”和“中国蓝” 颜料。

优选的，步骤（1）中所述原料为天然矿物石英，黑铜矿/孔雀石，和毒重 石；所述石英、黑铜矿/孔雀石、毒重石分别按重量百分比30%、20%和50% 或47%、15%和38%称重配料。

其中，天然矿物石英，块状，主要成分SiO2含量﹥99%，莫氏硬度为7， 玻璃光泽；无或白，常含有少量三氧化二铝，氧化钙等杂质。

其中，黑铜矿/孔雀石：实验用黑铜矿灰黑，粉状，CuO含量﹥98%。

其中，毒重石：块状，主要成分碳酸钡（BaCO3），莫氏硬度3-3.5。实验 用呈灰黑，还有无或白的，BaO含量﹥75%，常含有少量的钙和锶。

优选的，步骤（2）中所述原料研磨后过200～250目筛。

优选的，所述步骤（2）中还包括烘干程序。

优选的，步骤（3）中所述烧制过程的反应式为：

BaO+CuO+2SiO2→BaCuSi2O6，

BaO+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10，

BaCuSi2O6+2SiO2→BaCuSi4O10。

所述反应条件为：温度为850℃～1100℃，时间为2～6小时。因为是一 种固态合成反应，温度和时间是相互关联的，提高温度可减少反应的时间；同 时和入炉配料的多少也有关。烧制中国紫为主，优选温度为1000℃±50℃； 如果炉料堆积不厚，或可适时翻动，时间优选为2～3小时，更优选2个小时。 烧制中国蓝为主时，温度要稍高一些，优选温度为1000℃～1100℃，时间优 选为4～6小时即可，更优选为6小时。温度过高、时间过长可能会有其它的硅 酸盐副产品物相出来。

优选的，步骤（3）中所述反应条件还包括使用PbO催化剂。

优选的，所述中国紫”和“中国蓝”颜料传统烧制方法，具体包括如下步 骤：

（1）准备天然矿物石英，黑铜矿/孔雀石，和毒重石；所述石英、黑铜矿 /孔雀石、毒重石分别按重量百分比30%、20%和50%或47%、15%和38%称 重配料；

（2）研磨原料，研磨后过200～250目筛，并混合均匀；

（3）在大气环境和常压条件下，将步骤（2）所得混合好的原料入炉烧制， 烧制温度为850℃～1100℃，时间为2～6小时，所述烧制过程的反应式为：

BaO+CuO+2SiO2→BaCuSi2O6，

BaO+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10，

BaCuSi2O6+2SiO2→BaCuSi4O10；

最终得“中国紫”和“中国蓝”颜料。

本发明的积极效果如下：

本发明使用天然矿物直接研磨配料，钡矿也可不提前煅烧，生产成本低廉。 传统中国紫、中国蓝颜料中含一定量的PbO，考虑到成本及环境问题，PbO催 化剂可以不用。由于天然矿物中都或多或少含一些CaO、aO等杂质，也可起 到一定的催化作用，故和利用纯化学试剂的合成相比，反应时间会减少，而产 率会有所提高。有报道利用BaSO4作为钡料来源模拟烧制中国紫、中国蓝的， 不但需要大量的PbO催化剂，合成所需时间长（实验用24小时）、温度高（1000 ℃以上），产率也低。

基于化学试剂的现代合成技术研究不能解决古代合成中国紫、中国蓝的原 料配方问题，也不可能复原古代的烧制工艺。因此在古代可行的技术条件下， 基于天然矿物原料的烧制技术不但可以向观众，尤其中小学生展示和亲手模拟 操作这一技术的工艺流程，也可为利用传统工艺进行“中国紫”、“中国蓝”颜 料的生产提供技术支持，而这对于利用传统材料进行相关文物的修复和现代相 关颜料的生产提供帮助，其社会效益和经济效益都是不言而喻的。

图1为实施例1直接利用天然矿物烧制的中国紫；

图2为实施例1中国紫的XRD物相检测，烧制产物只有中国紫；

图3为实施例2直接利用天然矿物烧制的中国紫；

图4为实施例2中国紫的XRD物相检测，烧制产物只有中国紫；

图5为实施例3直接利用天然矿物烧制的中国紫；

图6为实施例3直接利用天然矿物烧制的中国紫放大图；

图7为实施例4直接利用天然矿物烧制的中国蓝，含少量中国紫；

图8为实施例4中国蓝的XRD物相检测；

图9为实施例5直接利用天然矿物烧制的中国蓝，含少量中国紫；

图10为实施例5中国蓝的XRD物相检测；

图11为实施例6直接利用天然矿物烧制的中国蓝，含少量中国紫。

下面结合附图及其具体实施方式详细介绍本发明。但本发明的保护方位并 不局限于以下实例，应包含权利要求书中的全部内容。

实施例所用天然矿物石英来自安徽凤阳总铺，块状，主要成分SiO2含量﹥ 99%，莫氏硬度为7，玻璃光泽；无或白，常含有少量三氧化二铝，氧化 钙等杂质。

实验用黑铜矿来自湖北大冶，灰黑，粉状，CuO含量﹥98%。

实验用毒重石来自重庆城口，块状，主要成分碳酸钡（BaCO3），莫氏硬 度3-3.5。实验用呈灰黑，还有无或白的，BaO含量﹥75%，常含有少量 的钙和锶。

实施例1中国紫的烧制过程Ａ

（1）按比例配制原料;所述原料为天然矿物石英，黑铜矿，和毒重石； 将上述三种原矿分别按重量百分比30%、20%和50%称重。

（2）研磨原料，并混合均匀；矿物研磨至过200～250目筛即可，研磨设 备不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和设备不限，保障均匀即可。

（3）将步骤（2）所得混合好的原料入炉烧制，烧制所用的炉子为普通鼓 风炉或马弗炉，在大气环境和常压条件下即可，所述烧制过程的反应式为：

BaO+CuO+2SiO2→BaCuSi2O6，

所述反应条件为：温度为1050℃，时间为2小时。烧制产物及物相XRD 分析如图1和图2所示，烧制出的产品呈紫，粉状或弱烧结状，物相分析显 示主要是中国紫。

实施例2中国紫的烧制过程B

（1）按比例配制原料;所述原料为天然矿物石英，黑铜矿，和毒重石； 将上述三种原矿分别按重量百分比30%、20%和50%称重。

（2）研磨原料，并混合均匀；矿物研磨至过200～250目筛即可，研磨设 备不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和设备不限，保障均匀即可。

（3）将步骤（2）所得混合好的原料入炉烧制，烧制所用的炉子为普通鼓 风炉或马弗炉，在大气环境和常压条件下即可。

所述烧制过程的反应式为：

BaO+CuO+2SiO2→BaCuSi2O6，等。

所述反应条件为：温度为950℃，时间为2小时，所用催化剂为PbO，添 加量占总重量的25%。烧制产物及XRD分析如图3和图4所示，烧制出的产 品呈蓝紫，弱烧结状。由于是固态聚合反应，加上中国紫等铜钡硅酸盐矿物 之间会发生复杂的相变，故烧制出的中国紫中有少量的其它中间产物。

实施例3中国紫的烧制过程C

（1）按比例配制原料;所述原料为天然矿物石英，黑铜矿，和毒重石； 将上述三种原矿分别按重量百分比30%、20%和50%称重。

（2）研磨原料，并混合均匀；矿物研磨至过200～250目筛即可，研磨设 备不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和设备不限，保障均匀即可。

（3）将步骤（2）所得混合好的原料入炉烧制，烧制所用的炉子为普通鼓 风炉或马弗炉，在大气环境和常压条件下即。

所述烧制过程的反应式为：

BaO+CuO+2SiO2→BaCuSi2O6

所述反应条件为：温度为1100℃，时间2小时。烧制产物如图5和图6 所示，呈暗蓝紫，玻璃体到强烧结态，晶体矿物为中国紫，呈放射状生 长。研磨后可做颜料。

添加一定量的PbO可起到催化剂作用。天然矿物会含有一些杂质，温 度高时会熔融，中国紫、中国蓝晶体也会比较粗大，作为颜料需要研磨。 故相比较而言，实施例1效果更好些。

实施例4中国蓝的烧制过程A

（1）按比例配制原料;所述原料为天然矿物石英，黑铜矿，和毒重石； 将上述三种原矿分别按47%、15%和38%称重配料。

（2）研磨原料，并混合均匀；矿物研磨至过200～250目筛即可，研磨设 备不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和设备不限，保障均匀即可。

（3）将步骤（2）所得混合好的原料入炉烧制。烧制所用的炉子为普通鼓 风炉或马弗炉，在大气环境和常压条件下即可。

所述烧制过程的反应式为：

BaO+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10，

BaCuSi2O6+2SiO2→BaCuSi4O10，等。

所述反应条件为：温度为1100℃，时间为6小时。烧制产物及物相XRD分析 如图7和图8所示，烧制产物呈蓝紫，弱烧结状，除中国蓝外，还有中国紫 及其它中间产物、少量残余反应物。

实施例5中国蓝的烧制过程B

（1）按比例配制原料;所述原料为天然矿物石英，黑铜矿，和毒重石； 将上述三种原矿分别按47%、15%和38%称重配料。

（2）研磨原料，并混合均匀；矿物研磨至过200～250目筛即可，研磨设 备不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和设备不限，保障均匀即可。

（3）将步骤（2）所得混合好的原料入炉烧制，烧制所用的炉子为普通鼓 风炉或马弗炉，在大气环境和常压条件下即可。

所述烧制过程的反应式为：

BaO+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10，

BaCuSi2O6+2SiO2→BaCuSi4O10，等。

所述反应条件为：温度为1100，烧制时间6小时，所用催化剂为PbO，添加 量占总重量的25%。烧制产物及物相XRD分析如图9和图10所示，烧制产 物呈浅蓝和蓝紫的混合物，烧结状，除中国蓝外，还有中国紫及催化剂 PbO。和实施例4相比，反应更彻底。

实施例6中国蓝的烧制过程C

（1）按比例配制原料;所述原料为天然矿物石英，黑铜矿，和毒重石； 将上述三种原矿分别按47%、15%和38%称重配料。

（2）研磨原料，并混合均匀；矿物研磨至过200～250目筛即可，研磨设 备不限。若都是干磨，可不需要烘干。混料方法和设备不限，保障均匀即可。

（3）将步骤（2）所得混合好的原料入炉烧制，烧制所用的炉子为普通鼓 风炉或马弗炉，在大气环境和常压条件下即可。

所述烧制过程的反应式为：

BaO+CuO+4SiO2→BaCuSi4O10，

BaCuSi2O6+2SiO2→BaCuSi4O10，等。

所述反应条件为：温度为1050℃，烧制时间2小时，烧制产物如下图11所示： 烧制产物呈浅蓝和紫的混合物，弱烧结状，除中国蓝外，还有中国紫。和 实施例5、实施例6相比，中间产物和残余反应物相对多些。

烧制纯的中国蓝比较难，都会或多或少含中国紫，这也和古代的现象 吻合。温度高些、反应时间长些，生成物产率也会高些。

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解， 在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它 们都将落入本发明的保护范围内。