Даказана, што некаторыя прамысловыя адходы карысныя для вытворчасці мулітавай керамікі. Гэтыя прамысловыя адходы багатыя некаторымі аксідамі металаў, такімі як дыяксід крэмнія (SiO2) і аксід алюмінію (Al2O3). Гэта дае магчымасць выкарыстоўваць адходы ў якасці зыходнага матэрыялу для падрыхтоўкі мулітавай керамікі. Мэтай гэтага агляднага артыкула з'яўляецца кампіляцыя і агляд розных метадаў падрыхтоўкі мулітавай керамікі, у якіх у якасці зыходных матэрыялаў выкарыстоўваліся розныя прамысловыя адходы. У гэтым аглядзе таксама апісваюцца тэмпературы спякання і хімічныя дабаўкі, якія выкарыстоўваюцца ў падрыхтоўцы, і іх эфекты. У гэтай працы таксама разглядалася параўнанне як механічнай трываласці, так і цеплавога пашырэння мулітавай керамікі, атрыманай з розных прамысловых адходаў.
Муліт, які звычайна пазначаецца як 3Al2O3∙2SiO2, з'яўляецца выдатным керамічным матэрыялам дзякуючы сваім незвычайным фізічным уласцівасцям. Ён мае высокую тэмпературу плаўлення, нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння, высокую трываласць пры высокіх тэмпературах, валодае як цеплавым ударам, так і ўстойлівасцю да паўзучасці [1]. Гэтыя незвычайныя тэрмічныя і механічныя ўласцівасці дазваляюць выкарыстоўваць матэрыял у такіх галінах, як вогнеўпоры, мэбля для печаў, падкладкі для каталітычных пераўтваральнікаў, печкавыя трубы і цеплавыя экраны.
Муліт можна знайсці толькі як дэфіцытны мінерал на востраве Малл, Шатландыя [2]. З-за рэдкага прысутнасці ў прыродзе ўся кераміка з муліту, якая выкарыстоўваецца ў прамысловасці, створана чалавекам. Было праведзена шмат даследаванняў па падрыхтоўцы мулітавай керамікі з выкарыстаннем розных прэкурсораў, пачынаючы з прамысловых/лабараторных хімічных [3] або прыродных алюмасілікатных мінералаў [4]. Аднак кошт гэтых зыходных матэрыялаў з'яўляецца дарагім, якія сінтэзуюць або здабываюць загадзя. На працягу многіх гадоў даследчыкі шукалі эканамічныя альтэрнатывы для сінтэзу мулітавай керамікі. Такім чынам, у літаратуры паведамлялася аб шматлікіх папярэдніках муліту, атрыманых з прамысловых адходаў。 Гэтыя прамысловыя адходы маюць высокае ўтрыманне карыснага дыяксіду крэмнія і аксіду алюмінію, якія з'яўляюцца важнымі хімічнымі злучэннямі, неабходнымі для вытворчасці мулітавай керамікі. Іншыя перавагі выкарыстання гэтых прамысловых адходаў - гэта эканомія энергіі і выдаткаў, калі адходы былі перанакіраваны і паўторна выкарыстаны ў якасці інжынернага матэрыялу. Акрамя таго, гэта можа таксама дапамагчы паменшыць нагрузку на навакольнае асяроддзе і павялічыць яго эканамічную выгаду.
Для таго, каб даследаваць, ці можна выкарыстоўваць адходы чыстай электракерамікі для сінтэзу мулітавай керамікі, параўноўвалі адходы чыстай электракерамікі, змешаныя з парашкамі аксіду алюмінію, і адходы чыстай электракерамікі ў якасці сыравіны. Уплыў складу сыравіны і тэмпературы спякання на мікраструктуру і фізічныя даследаваны ўласцівасці мулітавай керамікі. Для вывучэння фазавага складу і мікраструктуры выкарыстоўваліся XRD і SEM.
Вынікі паказваюць, што з павышэннем тэмпературы спякання павялічваецца ўтрыманне муліту і адначасова павялічваецца насыпная шчыльнасць. Сыравінай з'яўляюцца адходы чыстай электракерамікі, таму актыўнасць спякання большая, і працэс спякання можа быць паскораны, а таксама павялічана шчыльнасць. Калі муліт падрыхтаваны толькі з адходаў электракерамікі, аб'ёмная шчыльнасць і трываласць на сціск найбольшыя, сітаватасць найменшая, а агульныя фізічныя ўласцівасці будуць лепшымі.
Кіруючыся патрэбай у недарагіх і экалагічна чыстых альтэрнатывах, многія даследаванні выкарыстоўвалі розныя прамысловыя адходы ў якасці зыходнага матэрыялу для вытворчасці мулітавай керамікі. Разгледжаны метады апрацоўкі, тэмпературы спякання і хімічныя дабаўкі. Традыцыйны спосаб апрацоўкі, які ўключае змешванне, прэсаванне і рэакцыйнае спяканне папярэдніка муліту, быў найбольш часта выкарыстоўваным метадам з-за яго прастаты і эканамічнай эфектыўнасці. Хоць гэты метад здольны вырабляць кіпрую мулітную кераміку, відавочная сітаватасць атрыманай мулітавай керамікі, як паведамляецца, заставалася ніжэй за 50%. З іншага боку, было паказана, што ліццё сублімацыйным спосабам можа вырабляць вельмі порыстую мулітную кераміку з уяўнай сітаватасцю 67%, нават пры вельмі высокай тэмпературы спякання 1500 °C. Быў праведзены агляд тэмператур спякання і розных хімічных дабавак, якія выкарыстоўваюцца пры вытворчасці муліту. Для вытворчасці муліту пажадана выкарыстоўваць тэмпературу спякання вышэй за 1500 °C з-за больш высокай хуткасці рэакцыі паміж Al2O3 і SiO2 у папярэдніку. Аднак празмернае ўтрыманне дыяксіду крэмнія, звязанае з прымешкамі ў папярэдніку, можа прывесці да дэфармацыі або расплаўлення ўзору падчас высокатэмпературнага спякання. Што тычыцца хімічных дабавак, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 і MoO3, як паведамляецца, з'яўляюцца эфектыўным дапаможнікам для зніжэння тэмпературы спякання, у той час як V2O5, легаваны Y2O3 ZrO2 і 3Y-PSZ могуць выкарыстоўвацца для садзейнічання ўшчыльненню мулітавай керамікі. Легіраванне хімічнымі дадаткамі, такімі як AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 і MgO, спрыяла анізатропнаму росту мулітавых вусоў, што пасля павялічыла фізічную трываласць і трываласць мулітавай керамікі.
Час публікацыі: 29 жніўня 2023 г