vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2025-61-1-73-79vestich-940Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯTECHNICAL CHEMISTRY AND CHEMICAL ENGINEERINGПолучение пигментного материала конверсией железного купороса в присутствии неорганических добавокObtaining pigment material by conversion of green vitriol in the presence of inorganic additivesЕщенкоЛ. С.EshchenkoL. S.

Ещенко Людмила Семеновна – доктор технических наук, профессор кафедры

ул. Свердлова, 13а, 220006, Минск

Eshchenko Lyudmila S. – D. Sc. (Engineering), Professor of the Department

13a, Sverdlov Str., 220006, Minsk

yeshchanko@belstu.byВоронцовР. А.VorontsovR. A.

Воронцов Роман Александрович – магистр, ведущий инженер

ул. Киселева, 26A, 220029, Минск

Vorontsov Roman A. – M. Sc., Lead Engineer

26A, Kiselev Str., 220029, Minsk

rvorontsov97@gmail.comБлиновВ. С.BlinovV. S.

Блинов Валерий Сергеевич – инженер-технолог

здание ИООО «АйкхоффБел», ст. «Калий-1», Солигорский р-н, Минская обл.

Blinov Valery S.– Process Engineer

223710, Building of IOOO «Eickhoffbel», Station «Kali-1», Soligorsk District, Minsk Region

valeriusblinus@gmail.comБелорусский государственный технологический университетBelarusian State Technological UniversityОАО «Белгорхимпром»OJSC «Belgorkhimprom»ООО «Компания БКМ»LLC «Company BKM»2025270220256117379Copyright © Ещенко Л.С., Воронцов Р.А., Блинов В.С., 20252025Ещенко Л.С., Воронцов Р.А., Блинов В.С.Eshchenko L.S., Vorontsov R.A., Blinov V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/940

Исследован процесс получения пигментных материалов в системе FeSO4 – H2SO4 – CaCO3 – M – O2(воздух) – H2O, где M – неорганическая добавка (Al2(SO4)3, H3PO4, H3BO3), с использованием микроволновой и термической обработки. Установлена зависимость степени конверсии соединений Fe (II) от условий проведения процесса и химического состава неорганической добавки. Показано, что степень конверсии соединений Fe (II) в присутствии Al2(SO4)3 при заданных условиях в 1,5–2,0 раза выше по сравнению с H3PO4 и H3BO3. Отмечено различие фазового и дисперсного состава продуктов, полученных после микроволновой, затем термической обработки в зависимости от типа добавки. Установлено, что исследуемые железокальцийсодержащие продукты содержат преимущественно высокодисперсную фазу с размером частиц 0,1–10,0 мкм, обладают пигментными свойствами и характеризуются насыщенным красно-коричневым цветом, на оттенки которого влияет состав неорганической добавки.

The process of obtaining pigment materials in the FeSO4 – H2SO4 – CaCO3 – M – O2(air) – H2O system, where M is inorganic additive (Al2(SO4)3, H3PO4, H3BO3), using microwave and heat treatment, has been studied. The dependence of the degree of conversion of Fe (II) compounds on the process conditions and chemical composition of inorganic additive has been established. It is shown that the degree of conversion of Fe (II) compounds in the presence of Al2(SO4)3 under given conditions is 1.5–2.0 times higher than that for H3PO4 and H3BO3. The difference in the phase and dispersed composition of pigment materials obtained after microwave and heat treatment of the reaction mixture in the presence of Al2(SO4)3, H3PO4, H3BO3 is noted. It was found that the studied iron–calcium-containing produkts mainly contain a highly dispersed phase with a particle size of 0.1–10.0 microns, have pigment properties and are characterized by a rich red-brown color, the shades of which are influenced by the composition of the inorganic additive.

железный купоросмелконверсияпигментный материалмодифицирующие добавкисульфат алюминияфосфорная кислотаборная кислотастепень конверсиидисперсность1green vitriolchalkconversionpigment materialmodifying additivesaluminum sulfatephosphoric acidboric acidconversion ratedispersionReferencesPfaff, G. Inorganic pigments / G. Pfaff. – 2nd, Revised and Extended Edition. – Walter de Gruyter GmbH, 2023. – 389 p. https://doi.org/10.1515/9783110743920Pfaff G. Inorganic pigments. 2nd Ed. Walter de Gruyter GmbH, 2023. 389 p. https://doi.org/10.1515/9783110743920Faivre, D. Iron oxides: from nature to applications / D. Faivre. – Wiley-VCH Verlag GmbH, 2016. – 598 p. https://doi.org/10.1002/9783527691395Faivre D. Iron oxides: from nature to applications. Wiley-VCH Verlag GmbH, 2016. 598 p. https://doi.org/10.1002/9783527691395Получение пигментного материала в системе FeSO4 – CaO – H2O для окрашивания силикатного кирпича / Л. С. Ещенко, А. А. Мечай, Д. М. Новик, К. В. Бородина // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. – 2018. – № 2 (211). – С. 113–117.Eshchenko L. S., Mechai A. A., Novik D. M., Borodina K. V. Preparation of pigment material in the system FeSO4 – CaO – H2O for coloring sand-lime brick. Trudy BGTU. Seriya 2: Himicheskie tehnologii, biotehnologiya, geoekologiya = Proceedings of BSTU. Series 2: Chemical Technologies, Biotechnology, Geoecology, 2018, no. 2 (211), pp. 113–117 (in Russian).Влияние состава пигментных материалов на декоративные и физико-механические свойства силикатного кирпича / Е. И. Барановская, Л. С. Ещенко, А. А. Мечай [и др.] // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. – 2021. – № 1 (241). – С. 120–125.Baranovskaya Ye. I., Eshchenko L. S., Mechay A. A., Vorontsov R. A., Cheburakhina M. V. Influence of pigment materials composition on decorative, physical and mechanical properties of silicate brick. Trudy BGTU. Seriya 2: Himicheskie tehnologii, biotehnologiya, geoekologiya = Proceedings of BSTU. Series 2: Chemical Engineering, Biotechnologies, Geoecology, 2021, no. 1 (241), pp. 120–125 (in Russian).Ещенко, Л. С. Получение железокальцийсодержащего пигментного материала с использованием микроволнового излучения / Л. С. Ещенко, В. С. Блинов // Инновационные технологии в обеспечении качества и безопасности химических и пищевых продуктов: сб. тез. Междунар. науч.-техн. конф., Ташкент, 24–25 сент. 2021 г. – Ташкент, 2021. – С. 266–267.Eshchenko L. S., Blinov V. S. Obtaining iron-calcium-containing pigment material using microwave radiation. Innovatsionnye tekhnologii v obespechenii kachestva i bezopasnosti khimicheskikh i pishchevykh produktov: sb. tez. Mezhdunar. nauch.tekhn. konf., Tashkent, 24–25 sent. 2021 g. [Innovative technologies in ensuring the quality and safety of chemical and food products. Collection of abstracts of the international scientific-technical conferences]. Tashkent, 2021, pp. 266–267 (in Russian).Ещенко, Л. С. Влияние условий термощелочной конверсии сульфата железа (II) на состав и свойства образующихся продуктов / Л. С. Ещенко, Д. М. Новик, К. В. Бородина // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. – 2018. – № 3. – С. 79–91. https://doi.org/10.15593/22249400/2018.3.07Eshchenko L. S., Novik D. M., Borodina K. V. The effect of thermal-alkaline conversion of iron sulfate (ii) on the composition and properties of the products being generated. Vestnik Permskogo natsional’nogo issledovatel’skogo politekhnicheskogo universiteta. Khimicheskaya tekhnologiya i biotekhnologiya = Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Chemical technology and biotechnology, 2018, no. 3, pp. 79–91 (in Russian). https://doi.org/10.15593/2224-9400/2018.3.07Mikhailov, M. M. Effect of Al2O3 nanoparticle modification on increase in reflectivity of BaSO4 pigment / M. M. Mikhailov, A. N. Sokolovskiy, S. A. Yuryev // Materials Chemistry and Physics. – Vol. 260. – P. 124099. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.124099Mikhailov M. M., Sokolovskiy A. N., Yuryev S. A. Effect of Al2O3 nanoparticle modification on increase in reflectivity of BaSO4 pigment. Materials Chemistry and Physics, 2021, vol. 260, pp. 124099. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.124099Zheng, S. Surface-modification of fine red iron oxide pigment / S. Zheng, Q. Zhang // China Particuology. – 2003. – Vol. 1, № 4. – С. 176–180. https://doi.org/10.1016/s1672-2515(07)60137-7Zheng S., Zhang Q. Surface-modification of fine red iron oxide pigment. China Particuology, 2003, vol. 1, no. 4, pp. 176–180. https://doi.org/10.1016/s1672-2515(07)60137-7Шабанова, Н. А. Химия и технология нанодисперсных оксидов: учеб. пособие / Н. А. Шабанова, В. В. Попов, П. Д. Саркисов. – М.: Академкнига, 2006. – 309 с.Shabanova N. A., Popov V. V., Sarkisov P. D. Chemistry and technology of nanodispersed oxides. Moscow: Akademkniga Publ., 2006. 309 p. (in Russian).Попов, В. В. Закономерности образования нанокристаллических частиц оксигидроксидов железа (III) при окислении соединений железа (II) в нейтральной среде / В. В. Попов, А. И. Горбунов, Е. Ф. Левина // Журнал неорганической химии. – 2010. – Т. 55, № 7. – С. 1063–1069.Popov V. V., Gorbunov A. I., Levina E. F. Regularities of the formation of iron (III) nanocrystalline particles during the oxidation of iron (II) compounds in a neutral medium. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2010, vol. 55, no. 7, pp. 995–1001 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S0036023610070028Попов, В. В. Закономерности образования нанокристаллических оксидов и оксигидроксидов железа (III) при окислении соединений железа (II) в щелочной среде / В. В. Попов, А. И. Горбунов // Журнал неорганической химии. – 2010. – Т. 55, № 10. – С. 1159–1603.Popov V. V., Gorbunov A. I. Regularities of formation of iron (III) nanocrystalline oxides and oxyhydroxides during oxidation of iron (II) compounds in an alkaline mediumю. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2010, vol. 55, no. 10, pp. 1508–1514 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S0036023610100037Cornell, R. M. Iron oxides: structure, properties, reactions, occurrence and uses / R. M. Cornell, U. Schwertmann. – Germany: John Wiley & Sons, 2003. – 664 p. https://doi.org/10.1002/3527602097Cornell R. M., Schwertmann U. Iron oxides: structure, properties, reactions, occurrence and uses. Germany, John Wiley & Sons, 2003. 664 p. https://doi.org/10.1002/3527602097Fe (II)-induced transformations ferrihydrite to lepidocrocite and goethite / H. Liu, P. Li, M. Zhu [et al.] // Journal of Solid State. – 2007. – Vol. 180. – P. 2121–2128. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2007.03.022Liu H., Li P., Zhu M., Wei Yu, Sun Yu. Fe (II)-induced transformations ferrihydrite to lepidocrocite and goethite. Journal of Solid State, 2007, vol. 180, pp. 2121–2128. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2007.03.022Cudennec, Y. Study of the formation processes of iron oxy-hydroxides; hypotheses of topotactic transformations / Y. Cudennec, A. Lecerf // Comptes Rendus Chimie. – 2003. – Vol. 6. – P. 437–444. https://doi.org/10.1016/s1631-0748(03)00069-9Cudennec Y., Lecerf A. Study of the formation processes of iron oxy-hydroxides; hypotheses of topotactic transformations. Comptes Rendus Chimie, 2003, vol. 6, pp. 437–444. https://doi.org/10.1016/s1631-0748(03)00069-9Effect of solution and solid-phase conditions on the Fe (II)-accelerated transformation of ferrihydrite to lepidocrocite and goethite / D. D. Boland, R. N. Collins, C. J. Miller [et al.] // Environmental Science and Technology. – 2014. – Т. 48, № 10. – С. 5477–5485. https://doi.org/10.1021/es4043275Boland D. D., Collins R. N., Miller Ch. J., Glover Ch. J., Waite T. D. Effect of solution and solid-phase conditions on the Fe (II)-accelerated transformation of ferrihydrite to lepidocrocite and goethite. Environmental Science and Technology, 2014, vol. 48, no. 10, pp. 5477–5485. https://doi.org/10.1021/es4043275

The authors declare that there are no conflicts of interest present.