क्या शुद्ध इलेक्ट्रोसिरेमिक अपशिष्ट का उपयोग मुलाइट सिरेमिक को संश्लेषित करने के लिए किया जा सकता है?

कुछ औद्योगिक अपशिष्टों को मुलाइट सिरेमिक के उत्पादन में उपयोगी दिखाया गया है। ये औद्योगिक अपशिष्ट कुछ धातु ऑक्साइड जैसे सिलिका (SiO2) और एल्यूमिना (Al2O3) से भरपूर होते हैं। यह अपशिष्टों को मुलाइट सिरेमिक की तैयारी के लिए प्रारंभिक सामग्री स्रोत के रूप में उपयोग करने की क्षमता देता है। इस समीक्षा पत्र का उद्देश्य विभिन्न मुलिट सिरेमिक तैयार करने के तरीकों को संकलित और समीक्षा करना है, जिसमें प्रारंभिक सामग्री के रूप में विभिन्न प्रकार के औद्योगिक कचरे का उपयोग किया जाता है। यह समीक्षा तैयारी में प्रयुक्त सिंटरिंग तापमान और रासायनिक योजकों और उसके प्रभावों का भी वर्णन करती है। इस कार्य में विभिन्न औद्योगिक अपशिष्टों से तैयार किए गए रिपोर्ट किए गए मुलाइट सिरेमिक की यांत्रिक शक्ति और थर्मल विस्तार दोनों की तुलना पर भी ध्यान दिया गया।

मुलाइट, जिसे आमतौर पर 3Al2O3∙2SiO2 के रूप में जाना जाता है, अपने असाधारण भौतिक गुणों के कारण एक उत्कृष्ट सिरेमिक सामग्री है। इसमें उच्च गलनांक, थर्मल विस्तार का कम गुणांक, उच्च तापमान पर उच्च शक्ति होती है, और इसमें थर्मल शॉक और रेंगना प्रतिरोध दोनों होते हैं [1]। ये असाधारण तापीय और यांत्रिक गुण सामग्री को अपवर्तक, भट्ठी फर्नीचर, उत्प्रेरक कन्वर्टर्स के लिए सब्सट्रेट, भट्टी ट्यूब और हीट शील्ड जैसे अनुप्रयोगों में उपयोग करने में सक्षम बनाते हैं।

मुलाइट केवल मुल द्वीप, स्कॉटलैंड [2] में दुर्लभ खनिज के रूप में पाया जा सकता है। प्रकृति में इसके दुर्लभ अस्तित्व के कारण, उद्योग में उपयोग किए जाने वाले सभी मुलाइट सिरेमिक मानव निर्मित हैं। औद्योगिक/प्रयोगशाला ग्रेड रसायन [3] या प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले एल्युमिनोसिलिकेट खनिजों [4] से शुरू करके, विभिन्न पूर्ववर्तियों का उपयोग करके मुलाइट सिरेमिक तैयार करने के लिए बहुत शोध किया गया है। हालाँकि, इन शुरुआती सामग्रियों की लागत महंगी है, जिन्हें पहले से संश्लेषित या खनन किया जाता है। वर्षों से, शोधकर्ता मुलाइट सिरेमिक को संश्लेषित करने के लिए किफायती विकल्पों की तलाश कर रहे हैं। इसलिए, औद्योगिक कचरे से प्राप्त कई मुलाइट अग्रदूतों को साहित्य में बताया गया है। इन औद्योगिक कचरे में उपयोगी सिलिका और एल्यूमिना की उच्च सामग्री होती है, जो मुलाइट सिरेमिक का उत्पादन करने के लिए आवश्यक आवश्यक रासायनिक यौगिक हैं। इन औद्योगिक कचरे का उपयोग करने के अन्य लाभ ऊर्जा और लागत बचत हैं यदि कचरे को इंजीनियरिंग सामग्री के रूप में हटा दिया जाए और पुन: उपयोग किया जाए। इसके अलावा, इससे पर्यावरणीय बोझ को कम करने और इसके आर्थिक लाभ को बढ़ाने में भी मदद मिल सकती है।

यह जांचने के लिए कि क्या शुद्ध इलेक्ट्रोसिरेमिक्स कचरे का उपयोग मुलाइट सिरेमिक को संश्लेषित करने के लिए किया जा सकता है, एल्यूमिना पाउडर के साथ मिश्रित शुद्ध इलेक्ट्रोसिरेमिक्स कचरे और कच्चे माल के रूप में शुद्ध इलेक्ट्रोसिरेमिक्स कचरे की तुलना की गई। कच्चे माल की संरचना और सिंटरिंग तापमान का माइक्रोस्ट्रक्चर और भौतिक पर प्रभाव मुलाइट सिरेमिक के गुणों की जांच की गई। चरण संरचना और माइक्रोस्ट्रक्चर का अध्ययन करने के लिए एक्सआरडी और एसईएम का उपयोग किया गया था।

नतीजे बताते हैं कि सिंटरिंग तापमान बढ़ने के साथ मुलाइट की मात्रा बढ़ जाती है, और साथ ही थोक घनत्व भी बढ़ जाता है। कच्चा माल शुद्ध इलेक्ट्रोसिरेमिक अपशिष्ट है, इस प्रकार सिंटरिंग गतिविधि अधिक होती है, और सिंटरिंग प्रक्रिया को तेज किया जा सकता है, और घनत्व भी बढ़ाया जा सकता है। जब मुलाइट केवल इलेक्ट्रोसिरेमिक अपशिष्ट द्वारा तैयार किया जाता है, तो थोक घनत्व और संपीड़न शक्ति सबसे बड़ी होती है, सरंध्रता सबसे छोटी होती है, और व्यापक भौतिक गुण सबसे अच्छे होंगे

कम लागत और पर्यावरण के अनुकूल विकल्पों की आवश्यकता से प्रेरित होकर, कई शोध प्रयासों ने मुलाइट सिरेमिक का उत्पादन करने के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में विभिन्न प्रकार के औद्योगिक कचरे का उपयोग किया है। प्रसंस्करण विधियों, सिंटरिंग तापमान और रासायनिक योजकों की समीक्षा की गई है। पारंपरिक मार्ग प्रसंस्करण विधि जिसमें मुलाइट प्रीकर्सर का मिश्रण, दबाव और प्रतिक्रिया सिंटरिंग शामिल थी, अपनी सादगी और लागत प्रभावशीलता के कारण सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विधि थी। यद्यपि यह विधि झरझरा मुलाइट सिरेमिक का उत्पादन करने में सक्षम है, परिणामी मुलाइट सिरेमिक की स्पष्ट सरंध्रता 50% से नीचे रहने की सूचना मिली है। दूसरी ओर, फ़्रीज़ कास्टिंग को 1500 डिग्री सेल्सियस के बहुत उच्च सिंटरिंग तापमान पर भी, 67% की स्पष्ट छिद्र के साथ अत्यधिक छिद्रपूर्ण मुलाइट सिरेमिक का उत्पादन करने में सक्षम दिखाया गया है। मुलाइट के उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले सिंटरिंग तापमान और विभिन्न रासायनिक योजकों की समीक्षा की गई। पूर्ववर्ती में Al2O3 और SiO2 के बीच उच्च प्रतिक्रिया दर के कारण, मुलाइट उत्पादन के लिए 1500 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के सिंटरिंग तापमान का उपयोग करना वांछनीय है। हालाँकि, प्रीकर्सर में अशुद्धियों से जुड़ी अत्यधिक सिलिका सामग्री उच्च तापमान सिंटरिंग के दौरान नमूना विरूपण या पिघलने का कारण बन सकती है। रासायनिक योजकों के लिए, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3, और MoO3 को सिंटरिंग तापमान को कम करने के लिए एक प्रभावी सहायता के रूप में बताया गया है, जबकि V2O5, Y2O3-डोप्ड ZrO2 और 3Y-PSZ का उपयोग मुलाइट सिरेमिक के लिए घनत्व को बढ़ावा देने के लिए किया जा सकता है। AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5, और MgO जैसे रासायनिक योजकों के साथ डोपिंग ने मुलाइट व्हिस्कर्स के अनिसोट्रोपिक विकास में सहायता की, जिससे बाद में मुलाइट सिरेमिक की शारीरिक शक्ति और कठोरता में वृद्धि हुई।