Utilisation of MnSi waste materials as ceramic pigments for colouring clinker products

openaccess, Vol. 627 (11) 2024 / poniedziałek, 25 listopada, 2024

Utylizacja surowców odpadowych MnSi jako pigmentów ceramicznych do barwienia wyrobów klinkierowych

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2024.11.07

citation/cytuj: Jarząb D., Kraus K., Lach R., Zarzecka-Napierała M., Gubernat A. Utilisation of MnSi waste materials as ceramic pigments for colouring clinker products. Materiały Budowlane. 2024. Volume 627. Issue 11. Pages 55-61. DOI: 10.15199/33.2024.11.07

The paper presents research carried out under the project under Priority Axis I, Knowledge Economy of the Regional Operational Program of theMałopolska Voivodeship 2014 – 2020, entitled: „Development of technology for the production of pigment for colouring red ceramics with the use ofMnSi waste generated in the production of ferroalloys with the contract number RPMP.01.02.01-12-0497/17-00”. On the basis of XRD phase composition studies and colour measurements in the CIELab and CIELCh color space, it was shown that it is possible to recycle waste from the production of ferroalloys in which ferrites and coloured manganese oxides are the basic component. The wastes (pigments) differed significantly inmanganese content. Itwas found that the addition of both pigments in an amount less than 1 wt. % does not change the phase composition and thus the colour of clinker bricks.Addition of significantly higher changes the colour of bricks and finally they become grey.

W artykule przedstawiono badania przeprowadzone w ramach projektu I Osi Priorytetowej GOSPODARKA WIEDZY Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Małopolskiego na lata 2014 – 2020, pt.: „Opracowanie technologii produkcji pigmentu do barwienia ceramiki czerwonej z wykorzystaniem odpadu MnSi powstającego przy produkcji żelazostopów o numerze umowy RPMP.01.02.01-12-0497/17- 00”. Na podstawie badań składu fazowego XRD i pomiarów barwy w przestrzeni barw CIELab i CIELCh wykazano, że możliwa jest utylizacja odpadów z produkcji żelazostopów, w których podstawowym składnikiem są ferryty i barwne tlenki manganu. Odpady (pigmenty) istotnie różniły się zawartością manganu. Stwierdzono, że dodatek obu pigmentów w ilości mniejszej od 1% mas. nie zmienia składu fazowego i tym samym barwy cegieł klinkierowych, natomiast dodanie ich w znacznie większej ilości powoduje, że cegły zmieniają barwę i ostatecznie stają się szare.
ceramic pigment; MnSi; waste material; clinkier; colour measurements; colour space CIEL*a*b*.

pigment ceramiczny; MnSi; odpad; klinkier; pomiary barwy; układ przestrzenny CIEL*a*b*.
  1. Stolboushkin A, Akst D, Fomina O, Ivanov A. Structure and properties of ceramic brick colored by manganese-containing wastes. MATEC Web Conf. 2018; https://doi.org/10.1051/matecconf/201814302009.
  2. Pavlova IA, Sapozhnikova M, Farafontova EP. The Effect of Manganese- Containing Pigment on the Strength of Ceramic Bricks. Mater Sci Forum. 2020; https://doi.org/10.4028/www. scientific.net/MSF. 989.329.
  3. Zhang J, Li R, Nie D, Zhang Y. Preparation of building ceramic bricks using waste residue obtained by mutual treatment of electrolytic manganese residue and red mud. Ceram Int. 2023; https://doi.org/10.1016/j.ceramint. 2023.04.083.
  4. He D, Shu J, Wang R, Chen M, Wang R, Gao Y, Liu R, Liu Z, Xu Z, Tan D, Gu H,Wang N,Acritical review on approaches for electrolytic manganese residue treatment and disposal technology: Reduction, pretreatment, and reuse. J Hazard Mater. 2021; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat. 2021.126235.
  5. Stolecki J. Porównanie wybranych surowców stosowanych do produkcji wyrobów klinkierowych. https://domzcegly.pl/baza-wiedzy/porownanie-wybranych- surowcow-stosowanych-do-produkcji-wyrobow-klinkierowych. (dostęp 12.05.2024).
  6. Dzibak C. Pigmenty ceramiczne: wytwarzanie i stosowanie. Opole, Warszawa: Wydawnictwo Instytut Śląski; 2016.
  7. Bielański A. Chemia ogólna i nieorganiczna. Warszawa: Państwowe Wydawnictwa Naukowe; 1976.
  8. Kareem Jassem E, Mustafa Abdul Majeed A, Mossa Umran N. The Effect of Temperature on Structural and optical properties of Manganese Oxide Nanoparticles. J Phys Conf Ser. 2019; https://doi. org/10.1088/1742- 6596/1279/1/012004.
  9. Podstawy pomiaru barwy kontrola barwy od postrzegania do pomiaru. https://www. konicaminolta. pl/pl-pl/urzadzenia-pomiarowe/centrum-wiedzy/ pomiar-koloru/podstawy-pomiaru-barwy. (dostęp 18.02.2023).
  10. Mokrzycki W, Tatol M. Color difference Delta E – A survey. Mach Graph Vis. 2011; 20: 383 – 411.
  11. Saviuc Paval AM, Victor Sandu A, Marcel Popa I, Anca Sandu IC, Petru BerteaA, Sandu I. Colorimetric and microscopic study of the thermal behavior of new ceramic pigments. Microsc Res Tech. 2013; https://doi. org/10.1002/jemt. 22201.
mgr inż. Daniel Jarząb, Ferrocarbo Sp. z o.o.
mgr inż. Karolina Kraus, Ferrocarbo Sp. z o.o. dr inż. Radosław Lach, AGH University of Krakow, Faculty of Materials Science and Ceramics
ORCID: 0000-0001-8513-6780
dr inż. Magdalena Zarzecka-Napierała, AGH University of Krakow, Faculty of Materials Science and Ceramics
ORCID: 0000-0003-0026-4973
dr hab. inż. Agnieszka Gubernat, prof. AGH, AGH University of Krakow, Faculty of Materials Science and Ceramics
ORCID: 0000-0002-8815-2943

dr hab. inż. Agnieszka Gubernat, prof. AGH, AGH University of Krakow, Faculty of Materials Science and Ceramics
ORCID: 0000-0002-8815-2943

Correspondence address: gubernat@agh.edu.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2024.11.07

Article in PDF file

Received: 15.07.2024 / Artykuł wpłynął do redakcji: 15.07.2024 r.
Revised: 09.09.2024 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 09.09.2024 r.
Published: 25.11.2024 / Opublikowano: 25.11.2024 r.