一种用于壁画修复的天然土黄矿物颜料的加工工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种用于壁画修复的天然土黄矿物颜料的加工工艺，通过利用先进的选矿与提纯技术制备色度、粒径及其粒径分布稳定的土黄矿物颜料。该加工工艺与流程的具体步骤为：破碎—磨粉—湿法研磨—压滤—水洗—压滤—强力干燥—（或焙烧）—装袋。天然土黄原矿中羟基氧化铁含量不低30%，提纯后羟基氧化铁含量不低于60%，粒径介于100~600目。该工艺过程简便，制得颜料色正质纯、粒径可控，可以满足壁画修复过程中对天然土黄矿物颜料色泽和粒径的个性化需求。个性化需求。

Processing technology of natural earthy yellow mineral pigment for mural restoration

【技术实现步骤摘要】
一种用于壁画修复的天然土黄矿物颜料的加工工艺


[0001]本专利技术涉及一种用于壁画修复的天然土黄矿物颜料的加工工艺，属于天然矿物颜料选矿与提纯


技术介绍

[0002]矿物质颜料主要来源天然矿石，可用于绘画、仿古、工艺品和文物修复等领域。黄色系列的矿物颜料在墓室壁画和石窟壁画也占有重要的地位。其中，土黄作为古代壁画的一种重要天然矿物颜料，早在《禹贡》上就已有记载。土黄，又名“黄赭石”，一般为针铁矿晶形，其主要化学成分是羟基氧化铁（α
‑
FeOOH），颜色在纯黄到暗黄、暗棕甚至棕红色之间变化，这主要与α
‑
FeOOH的含量有关。天然土黄中α
‑
FeOOH的含量为40% ~ 50%时为金黄色，25%~40%为正黄色，12% ~ 25%时为浅黄色[王进玉, 王进聪. 中国古代的土黄颜料. 地球, 1980(2): 17.]。目前，在炳灵寺石窟西秦时期绘制的菩萨左臂、山西忻州九原岗北朝壁画墓、河北磁县湾漳墓壁画、麦积山石窟北魏和北周时期壁画中检测出使用了土黄颜料（显示成分为α
‑
FeOOH）[马清林. 炳灵寺石窟彩塑—壁画颜料分析研究. 考古, 1996(7): 82.]。
[0003]众所周知，天然矿物颜料需经过比较复杂的物理加工制作过程[王进玉，敦煌壁画中使用的绛矾及其它含铁颜料, 敦煌研究, 1986(4): 78
‑
81.]，其工艺流程包括手工挑选、粉碎、反复人工研磨、漂洗、胶液悬浮和水飞过程，制备过程耗时耗力，同时制得天然矿物颜料的色度、粒径及粒径分布的批次稳定性差。根据费米公式，颜料颗粒在发色效果方面起到至关重要的作用，颜料的粒径和粒径分布直接影响壁画呈现出来的色彩效果。因此，针对传统天然矿物颜料加工工艺技术缺陷，本申请专利技术发展现代工艺制备色度、粒径和粒径分布均一的天然土黄矿物质颜料。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对传统天然矿物颜料加工工艺的技术缺陷，旨在提供一种壁画修复用天然土黄矿物颜料的现代加工工艺与流程。
[0005]一、壁画修复用天然土黄矿物颜料的加工工艺本专利技术用于壁画修复颜料的天然土黄矿物颜料的加工工艺，是将天然土黄原矿依次经破碎—磨粉—湿法研磨—压滤—水洗—压滤—强力干燥—（或焙烧）处理，装袋得到提纯的天然土黄矿物颜料，其羟基氧化铁含量不低于60%，粒径介于100~ 600目。具体步骤如下：（1）破碎：将采集的天然土黄矿物颜料原矿经破碎机破碎至粒径≤ 5 mm；所述天然土黄原矿中羟基氧化铁含量不低于30%；（2）磨粉：将破碎后的矿样经雷蒙磨研磨至粒度为不低于80目；（3）湿法研磨：将研磨后的粉状矿样加入含有酸液的砂磨机中湿法研磨制得悬浮液，固液比为10% ~ 40%，球料比为5:1 ~ 30:1，研磨速率为400 rpm ~1000 rpm，研磨时间为30 min ~ 360 min；酸液为0.02 mol/L ~ 3.00 mol/L硫酸、硝酸、盐酸中的一种；
（4）压滤：将湿法研磨后的悬浮液采用板框式压滤机固液分离制得滤饼，控制滤饼含水率不高于40%，降低滤饼中可溶盐和酸液的残留量；（5）水洗压滤：将所得滤饼经机械搅拌制浆水洗后再次压滤固液分离，水洗固液比为20% ~ 40%，控制最终滤饼含水率不高于45%，降低强力干燥工序的能耗；（6）强力干燥：将所得最终滤饼经强力干燥机干燥粉碎后，装袋得到用于壁画修复的天然土黄矿物颜料，其羟基氧化铁含量不低于60%，粒径介于100~ 600目；（7）焙烧：为了调控天然土黄矿物颜料的颜色，可以选择将强力干燥后的粉末样品直接进入回转窑焙烧，煅烧温度为300 ~ 700℃，煅烧时间为30 ~ 180 min。焙烧工序是为了进一步调控天然土黄矿物颜料的颜色，该工序也可省去直接装袋。
[0006]二、用于壁画修复颜料的天然土黄矿物颜料结构和性能表征1、X
‑
射线衍射谱图如图1所示，2θ位于17.819
o
、21.230
o
、33.231
o
、34.738
o
、36.640
o
、40.010
o
、41.168
o
、53.210
o
、59.034
o
、61.279
o
、64.137
o
和71.572
o
处出现了α
‑
FeOOH的特征衍射峰，其分别归属于（020）、（110）、（130）、（021）、（111）、（121）、（140）、（221）、（151）、（002）、（061）和（132）晶面，表明两个样品中含有针铁矿；2θ位于24.171
o
、33.150
o
、35.640
o
处出现了α
‑
Fe2O3（012）、（104）和（110）晶面的特征衍射峰，表明两个样品含有少量赤铁矿。这种现象可能是由于气候原因，土黄颜料经风化失去结晶水而变成赤铁矿。此外，在H2的衍射谱图中，2θ位于30.947
o
处出现了铁辉石的特征衍射峰（Ferrosilite，PDF#31
‑
0634，(Fe,Mg)SiO3）。综上所述，经选矿
‑
提纯后制得天然土黄矿物颜料物相纯正。
[0007]2、粒径分布根据Mie散射理论，当颜料粒径小于光波波长时，会引起强烈的散射。一些具有浓烈颜色的无机颜料，如钴蓝或镉黄，有很高的折射率，反射光很有效，这类颜料磨得太细反而损失颜色或产生减饱和作用。因此，这些颜料颗粒尺寸较大可以避免散射，典型值从1到10 μm或更大。图2为本专利技术实施例一制得天然土黄矿物颜料的粒径分布图。经现代工艺处理后天然矿物颜料的平均粒径D
50
达到了5.1 μm，且粒径分布图中左峰为主，右峰面积较小，因此样品粒径基本呈单一分布，测试颜料颗粒的比表面积可达到501.8 m2/kg。
[0008]3、颜色性能本专利技术实施例1
‑
5所得的天然土黄矿物颜料的CIE
‑
L
*
a
*
b
*
颜色参数如表1所示。经现代工艺处理后，颜料呈土黄色，样品的亮度值L
*
达到+39以上，黄值b
*
值可达到+37以上，样品红值a
*
值介于+14 ~ +23，这也导致色度角h
o
会更偏向橙区（橙区40
o
＜ h
o ≤ 75
o
、黄区75
o
＜ h
o ≤ 95
o
）。
[0009]综上所述，本专利技术天然土黄矿物颜料的加工工艺与具有以下优点：1、采用现代工艺加工天然土黄矿物颜料，解决了传统天然矿物颜料加工工艺的技术缺陷；2、采用现代加工工艺实现了天然矿物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于壁画修复的天然土黄矿物颜料的加工工艺，包括以下步骤：（1）破碎：将采集的天然土黄原矿破碎至粒径≤ 5 mm；（2）磨粉：将破碎后的矿样经雷蒙磨研磨至粒度为不低于80目；（3）湿法研磨：将研磨后的粉状矿样加入含有酸液的砂磨机中湿法研磨制得悬浮液，固液比为10% ~ 40%，球料比为5:1 ~ 30:1，研磨速率为400 rpm ~1000 rpm，研磨时间为30 min ~ 360 min；（4）压滤：将湿法研磨后的悬浮液进行压滤制得滤饼，控制滤饼含水率不高于40%；（5）水洗压滤：将所得滤饼经机械搅拌制浆水洗后再次压滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱勤，王晓雯，牟斌，吴亚绒，汪琴，朱永峰，
申请(专利权)人：甘肃千岩竞秀文化产业有限公司，
类型：发明
国别省市：