1. Le rôle de la poudre de minerai de chrome dans la coloration du verre
Principaux composants
Le composant principal de la poudre de minerai de chrome est l’oxyde de chrome (principalement Cr₂O₃), qui peut contenir une petite quantité d’impuretés telles que Fe₂O₃ et Al₂O₃.
L’effet colorant du Cr³+ : Dans la masse fondue du verre, les ions Cr³+ absorbent la lumière d’une longueur d’onde spécifique (lumière bleu-violet) et réfléchissent la lumière jaune-vert, donnant au verre une apparence verte (applications typiques telles que le vert foncé des bouteilles de bière).
Régulation des couleurs
Effet de concentration : La quantité de Cr₂O₃ ajoutée est généralement de 0,1 % à 2 % de la masse totale du verre. Une quantité excessive entraînera une couleur trop foncée (vert foncé) ou une turbidité.
État redox :
Conditions d’oxydation (fusion riche en oxygène) : Cr³+ est stable et apparaît vert.
Conditions de réduction (fusion en manque d’oxygène) : Une partie du Cr³+ est réduite en Cr²+, qui peut apparaître bleu-vert ou de couleur inégale.
2. Étapes d’application de la poudre de chromite comme colorant pour verre
1. Prétraitement des matières premières
Purification et broyage :
Éliminer les impuretés (telles que le fer et le silicium) de la poudre de chromite pour éviter d’affecter l’effet de développement de la couleur.
Broyer à 100-200 mesh pour assurer une dispersion uniforme dans le lot de verre.
2. Conception de la formule
Composition de base du verre : principalement verre sodocalcique (SiO₂-Na₂O-CaO) ou verre borosilicaté.
Quantité de poudre de chromite ajoutée :
Vert clair : 0,1 %-0,5 % Cr₂O₃.
Vert foncé : 0,5%-2% Cr₂O₃.
Colorant auxiliaire :
Correspondance avec Fe₂O₃ : ajustez la tonalité de couleur (comme le vert olive).
Ajoutez du CoO : améliorez le ton bleu-vert.
3. Processus de fusion
Température de fusion : 1400-1600℃ (selon le type de verre).
Contrôle redox :
Introduire de l’air ou ajouter du nitrate de sodium (NaNO₃) pour maintenir une atmosphère oxydante afin d’assurer la stabilité du Cr³+.
Évitez de mélanger des substances réductrices (comme le carbone) pour éviter que Cr³+ ne soit réduit.
Traitement d’homogénéisation : bien mélanger la masse fondue pour éviter les différences de couleur ou les traces.
4. Moulage et recuit
Moulage : Moulage dans les produits requis par soufflage, calandrage ou procédé de flottage.
Recuit : Refroidissement lent (plage de 500 à 600 °C) pour éliminer les contraintes internes et éviter les fissures du verre.
III. Avantages et limites de l’application de la poudre de minerai de chrome
Avantages
Stabilité de la couleur : Cr³+ résiste aux températures élevées et au vieillissement dans le verre, et la couleur dure.
Faible coût : la poudre de minerai de chrome naturel est plus économique que l’oxyde de chrome synthétique (Cr₂O₃).
Compatibilité environnementale : le Cr³+ dans la poudre de minerai de chrome présente une faible toxicité et répond aux exigences d’une production de verre respectueuse de l’environnement (Remarque : la génération de Cr⁶+ doit être évitée).
Inconvénients
Sensibilité aux impuretés : les impuretés de fer peuvent provoquer une couleur jaunâtre ou trouble.
Contrôle strict du processus : l’état redox de fusion doit être contrôlé avec précision, sinon une différence de couleur est facile à produire.
Risques pour la santé : une mauvaise utilisation (comme l’inhalation de poussières) peut nuire à la santé des travailleurs.
IV. Points clés
Contrôle des impuretés :
Utilisez de la poudre de minerai de chrome de haute pureté (teneur en Cr₂O₃ > 90 %) ou éliminez les impuretés de fer par séparation magnétique et décapage.
Protection de sécurité :
Portez un masque anti-poussière pendant le fonctionnement pour éviter l’inhalation de poussière de chrome.
Les déchets de scories doivent être traités comme des déchets dangereux (s’ils contiennent du Cr⁶+).
Alternatives :
Si un vert plus pur est requis, l’oxyde de chrome synthétique (Cr₂O₃) peut être utilisé à la place, mais le coût est plus élevé.
Pour les scènes avec des exigences de protection environnementale extrêmement élevées (comme les conteneurs alimentaires), il est nécessaire de garantir qu’il n’y a aucun risque de dissolution du Cr³+.
5. Exemples d’application
Verre de bouteille de bière : ajoutez 0,5 % à 1 % de poudre de minerai de chrome, ajustez au vert foncé avec Fe₂O₃, bloquez les rayons ultraviolets pour protéger la saveur de la bière.
Verre d’art : mélanger avec du bleu de cobalt (CoO) pour obtenir un verre dégradé bleu-vert.
Verre filtrant : utiliser la propriété d’absorption ultraviolette du Cr³+ pour les instruments optiques ou les lampes.
Résumé
L’objectif principal de la poudre de minerai de chrome utilisée comme colorant pour verre est d’obtenir une couleur verte grâce à l’absorption sélective des ions Cr³+. Son application doit se concentrer sur la pureté de la matière première, le contrôle redox de la fusion et la stabilité du procédé. Une utilisation raisonnable peut prendre en compte à la fois le coût et les performances, mais les impuretés et la sécurité opérationnelle doivent être rigoureusement gérées afin d’éviter les risques environnementaux et sanitaires.
