Algúns residuos industriais demostran ser útiles na produción de cerámica de mullita. Estes residuos industriais son ricos en certos óxidos metálicos como a sílice (SiO2) e a alúmina (Al2O3). Isto dá aos residuos o potencial de ser utilizados como fonte de material de partida para a preparación de cerámica de mullita. O propósito deste traballo de revisión é recompilar e revisar varios métodos de preparación de cerámica de mullita que utilizaron unha variedade de residuos industriais como materiais de partida. Esta revisión tamén describe as temperaturas de sinterización e os aditivos químicos utilizados na preparación e os seus efectos. Neste traballo tamén se abordou unha comparación da resistencia mecánica e da expansión térmica das cerámicas de mullita preparadas a partir de diversos residuos industriais.
A mullita, comunmente denotada como 3Al2O3∙2SiO2, é un excelente material cerámico debido ás súas extraordinarias propiedades físicas. Ten un alto punto de fusión, baixo coeficiente de expansión térmica, alta resistencia a altas temperaturas e posúe tanto choque térmico como resistencia á fluencia [1]. Estas extraordinarias propiedades térmicas e mecánicas permiten que o material se utilice en aplicacións como refractarios, mobles de fornos, substratos para convertidores catalíticos, tubos de fornos e pantallas térmicas.
A mullita só se pode atopar como mineral escaso en Mull Island, Escocia [2]. Debido á súa rara existencia na natureza, todas as cerámicas de mullita utilizadas na industria son feitas polo home. Realizáronse moitas investigacións para preparar cerámicas de mullita utilizando diferentes precursores, comezando ben a partir de produtos químicos de grao industrial ou de laboratorio [3] ou minerais de aluminosilicato de orixe natural [4]. Non obstante, o custo destes materiais de partida é caro, que se sintetizan ou extraen previamente. Durante anos, os investigadores buscan alternativas económicas para sintetizar cerámicas de mullita. Polo tanto, na literatura foron reportados numerosos precursores de mullita derivados de residuos industriais。 Estes residuos industriais teñen un alto contido de sílice e alúmina útiles, que son os compostos químicos esenciais necesarios para producir cerámicas de mullita. Outros beneficios do uso destes residuos industriais son o aforro enerxético e de custos se os residuos fosen desviados e reutilizados como material de enxeñería. Ademais, isto tamén pode axudar a reducir a carga ambiental e mellorar o seu beneficio económico.
Co fin de investigar se os residuos de electrocerámica pura podían utilizarse para sintetizar cerámicas de mullita, comparáronse os residuos de electrocerámica pura mesturados con po de alúmina e os residuos de electrocerámica pura como materias primas. Os efectos da composición das materias primas e da temperatura de sinterización na microestrutura e na física Investigáronse as propiedades da cerámica de mullita. Utilizáronse XRD e SEM para estudar a composición da fase e a microestrutura.
Os resultados mostran que o contido de mullita aumenta co aumento da temperatura de sinterización e, ao mesmo tempo, aumenta a densidade aparente. As materias primas son os residuos de electrocerámica pura, polo que a actividade de sinterización é maior e o proceso de sinterización pódese acelerar e tamén se aumenta a densidade. Cando a mullita se prepara só polos residuos de electrocerámica, a densidade aparente e a resistencia á compresión son maiores, a porosidade é máis pequena e as propiedades físicas completas serán as mellores.
Impulsados pola necesidade de alternativas de baixo custo e respectuosas co medio ambiente, moitos esforzos de investigación utilizaron unha variedade de residuos industriais como materiais de partida para producir cerámica de mullita. Revisáronse os métodos de procesamento, as temperaturas de sinterización e os aditivos químicos. O método tradicional de procesamento de ruta que implicaba a mestura, prensado e sinterización por reacción do precursor de mullita foi o método máis utilizado pola súa sinxeleza e rendibilidade. Aínda que este método é capaz de producir cerámica de mullita porosa, as porosidades aparentes da cerámica de mullita resultante se manteñen por debaixo do 50%. Por outra banda, demostrouse que a fundición conxelada é capaz de producir cerámica de mullita altamente porosa, cunha porosidade aparente do 67%, incluso a unha temperatura de sinterización moi elevada de 1500 °C. Realizouse unha revisión das temperaturas de sinterización e dos distintos aditivos químicos empregados na produción de mullita. É desexable utilizar unha temperatura de sinterización superior a 1500 °C para a produción de mullita, debido á maior velocidade de reacción entre Al2O3 e SiO2 no precursor. Non obstante, o contido excesivo de sílice asociado con impurezas no precursor pode provocar a deformación da mostra ou a fusión durante a sinterización a alta temperatura. En canto aos aditivos químicos, informouse de CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 e MoO3 como unha axuda eficaz para baixar a temperatura de sinterización, mentres que V2O5, ZrO2 dopado con Y2O3 e 3Y-PSZ poden usarse para promover a densificación da cerámica de mullita. A dopaxe con aditivos químicos como AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 e MgO axudou ao crecemento anisotrópico dos bigotes de mullita, o que posteriormente mellorou a resistencia física e a dureza da cerámica de mullita.
Hora de publicación: 29-ago-2023