বিশুদ্ধ ইলেক্ট্রোকেরামিক বর্জ্য মুলাইট সিরামিকের সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে কিনা?

কিছু শিল্প বর্জ্য মুলাইট সিরামিক উৎপাদনে উপযোগী বলে দেখানো হয়েছে। এই শিল্প বর্জ্যগুলি সিলিকা (SiO2) এবং অ্যালুমিনা (Al2O3) এর মতো নির্দিষ্ট ধাতব অক্সাইডে সমৃদ্ধ। এটি বর্জ্যকে মুলাইট সিরামিক প্রস্তুতির জন্য একটি প্রাথমিক উপাদান উত্স হিসাবে ব্যবহার করার সম্ভাবনা দেয়। এই পর্যালোচনা পত্রের উদ্দেশ্য হল বিভিন্ন মুলাইট সিরামিক প্রস্তুতির পদ্ধতিগুলি সংকলন করা এবং পর্যালোচনা করা যা বিভিন্ন ধরণের শিল্প বর্জ্যকে প্রারম্ভিক উপকরণ হিসাবে ব্যবহার করে। এই পর্যালোচনাটি প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত সিন্টারিং তাপমাত্রা এবং রাসায়নিক সংযোজন এবং এর প্রভাবগুলিও বর্ণনা করে। বিভিন্ন শিল্প বর্জ্য থেকে প্রস্তুত রিপোর্ট করা মুলাইট সিরামিকের যান্ত্রিক শক্তি এবং তাপীয় সম্প্রসারণ উভয়ের তুলনাও এই কাজে সম্বোধন করা হয়েছিল।

Mullite, সাধারণত 3Al2O3∙2SiO2 হিসাবে চিহ্নিত করা হয়, এটির অসাধারণ শারীরিক বৈশিষ্ট্যের কারণে একটি চমৎকার সিরামিক উপাদান। এটির একটি উচ্চ গলনাঙ্ক, তাপ সম্প্রসারণের কম সহগ, উচ্চ-তাপমাত্রায় উচ্চ শক্তি এবং তাপীয় শক এবং ক্রীপ প্রতিরোধ ক্ষমতা উভয়ই রয়েছে [1]। এই অসাধারণ তাপীয় এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি উপাদানটিকে অবাধ্যতা, ভাটির আসবাবপত্র, অনুঘটক রূপান্তরকারীর জন্য সাবস্ট্রেট, ফার্নেস টিউব এবং তাপ ঢালের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করতে সক্ষম করে।

Mullite শুধুমাত্র দুষ্প্রাপ্য খনিজ হিসাবে পাওয়া যেতে পারে Mull দ্বীপ, স্কটল্যান্ড [2]. প্রকৃতিতে এর বিরল অস্তিত্বের কারণে, শিল্পে ব্যবহৃত সমস্ত মুলাইট সিরামিক মানবসৃষ্ট। শিল্প/ল্যাবরেটরি গ্রেড রাসায়নিক [৩] বা প্রাকৃতিকভাবে পাওয়া অ্যালুমিনোসিলিকেট খনিজ [৪] থেকে শুরু করে বিভিন্ন পূর্বসূর ব্যবহার করে মুলাইট সিরামিক তৈরির জন্য অনেক গবেষণা করা হয়েছে। যাইহোক, এই প্রারম্ভিক উপকরণগুলির দাম ব্যয়বহুল, যা আগে থেকেই সংশ্লেষিত বা খনন করা হয়। কয়েক বছর ধরে, গবেষকরা মুলাইট সিরামিক সংশ্লেষণের জন্য অর্থনৈতিক বিকল্পগুলি খুঁজছেন। তাই, শিল্প বর্জ্য থেকে প্রাপ্ত অসংখ্য মুলাইটের পূর্বসূর সাহিত্যে রিপোর্ট করা হয়েছে। এই শিল্প বর্জ্যে দরকারী সিলিকা এবং অ্যালুমিনার উচ্চ উপাদান রয়েছে, যা মুলাইট সিরামিক তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় রাসায়নিক যৌগ। এই শিল্প বর্জ্যগুলি ব্যবহার করার অন্যান্য সুবিধাগুলি হল শক্তি এবং খরচ সাশ্রয় যদি বর্জ্যগুলিকে প্রকৌশল উপাদান হিসাবে ফিরিয়ে আনা হয় এবং পুনরায় ব্যবহার করা হয়। উপরন্তু, এটি পরিবেশগত বোঝা কমাতে এবং এর অর্থনৈতিক সুবিধা বাড়াতেও সাহায্য করতে পারে।

বিশুদ্ধ ইলেক্ট্রোকেরামিক বর্জ্য মুলাইট সিরামিকের সংশ্লেষণে ব্যবহার করা যেতে পারে কিনা তা তদন্ত করার জন্য, অ্যালুমিনা পাউডারের সাথে মিশ্রিত বিশুদ্ধ ইলেক্ট্রোকেরামিক বর্জ্য এবং কাঁচামাল হিসাবে বিশুদ্ধ ইলেক্ট্রোকেরামিক বর্জ্যের তুলনা করা হয়েছিল৷ মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং শারীরিক কাঠামোর উপর কাঁচামালের গঠন এবং সিন্টারিং তাপমাত্রার প্রভাব mullite সিরামিক বৈশিষ্ট্য তদন্ত করা হয়. এক্সআরডি এবং এসইএম ফেজ রচনা এবং মাইক্রোস্ট্রাকচার অধ্যয়ন করতে ব্যবহৃত হয়েছিল।

ফলাফলগুলি দেখায় যে সিন্টারিং তাপমাত্রা বাড়ানোর সাথে মুলাইটের সামগ্রী বৃদ্ধি পায় এবং একই সাথে বাল্ক ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়। কাঁচামাল হল বিশুদ্ধ ইলেক্ট্রোকেরামিক বর্জ্য, এইভাবে sintering কার্যকলাপ বৃহত্তর, এবং sintering প্রক্রিয়া ত্বরান্বিত করা যেতে পারে, এবং ঘনত্বও বৃদ্ধি করা হয়। যখন মুলাইট শুধুমাত্র ইলেক্ট্রোকেরামিক বর্জ্য দ্বারা প্রস্তুত করা হয়, তখন বাল্ক ঘনত্ব এবং সংকোচনের শক্তি সবচেয়ে বড় হয়, ছিদ্রটি সবচেয়ে ছোট হয় এবং ব্যাপক শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলি সর্বোত্তম হবে

কম খরচে এবং পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ বিকল্পগুলির প্রয়োজনীয়তার দ্বারা চালিত, অনেক গবেষণা প্রচেষ্টা মুলাইট সিরামিক তৈরির জন্য প্রাথমিক উপকরণ হিসাবে বিভিন্ন ধরণের শিল্প বর্জ্য ব্যবহার করেছে। প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি, sintering তাপমাত্রা, এবং রাসায়নিক additives পর্যালোচনা করা হয়েছে. প্রথাগত রুট প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি যেটি মিক্সিং, প্রেসিং এবং রিঅ্যাকশন সিন্টারিং এর সাথে জড়িত ছিল তার সরলতা এবং খরচ কার্যকারিতার কারণে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত পদ্ধতি। যদিও এই পদ্ধতিটি ছিদ্রযুক্ত মুলাইট সিরামিক তৈরি করতে সক্ষম, তবে ফলস্বরূপ মুলাইট সিরামিকের আপাত পোরোসিটি 50% এর নিচে থাকার কথা জানা গেছে। অন্যদিকে, ফ্রিজ কাস্টিং 1500 ডিগ্রি সেলসিয়াসের খুব উচ্চ সিন্টারিং তাপমাত্রায়ও 67% এর স্পষ্ট ছিদ্র সহ অত্যন্ত ছিদ্রযুক্ত মুলাইট সিরামিক তৈরি করতে সক্ষম বলে দেখানো হয়েছিল। মুলাইট উৎপাদনে ব্যবহৃত সিন্টারিং তাপমাত্রা এবং বিভিন্ন রাসায়নিক সংযোজনগুলির একটি পর্যালোচনা করা হয়েছিল। পূর্বসূরিতে Al2O3 এবং SiO2-এর মধ্যে উচ্চ প্রতিক্রিয়ার হারের কারণে মুলাইট উৎপাদনের জন্য 1500 °C এর উপরে একটি সিন্টারিং তাপমাত্রা ব্যবহার করা বাঞ্ছনীয়। যাইহোক, অগ্রদূতের অমেধ্যগুলির সাথে যুক্ত অত্যধিক সিলিকা সামগ্রী উচ্চ-তাপমাত্রা সিন্টারিংয়ের সময় নমুনা বিকৃতি বা গলে যেতে পারে। রাসায়নিক সংযোজন হিসাবে, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3, এবং MoO3 সিন্টারিং তাপমাত্রা কমাতে একটি কার্যকর সহায়তা হিসাবে রিপোর্ট করা হয়েছে যেখানে V2O5, Y2O3-ডোপড ZrO2 এবং 3Y-PSZ মুলাইট সিরামিকের ঘনত্বের প্রচার করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5, এবং MgO এর মতো রাসায়নিক সংযোজনগুলির সাথে ডোপিং মুলাইট হুইস্কারের অ্যানিসোট্রপিক বৃদ্ধিতে সহায়তা করে, যা পরবর্তীকালে মুলাইট সিরামিকের শারীরিক শক্তি এবং দৃঢ়তা বৃদ্ধি করে।