Beberapa limbah industri terbukti bermanfaat dalam produksi keramik mullite. Limbah industri ini kaya akan oksida logam tertentu seperti silika (SiO2) dan alumina (Al2O3). Hal ini memberikan potensi limbah untuk dimanfaatkan sebagai sumber bahan awal pembuatan keramik mullite. Tujuan dari makalah review ini adalah untuk mengkompilasi dan meninjau berbagai metode preparasi keramik mullite yang memanfaatkan berbagai limbah industri sebagai bahan awal. Tinjauan ini juga menjelaskan suhu sintering dan bahan tambahan kimia yang digunakan dalam sediaan serta dampaknya. Perbandingan kekuatan mekanik dan ekspansi termal dari keramik mullite yang dilaporkan dibuat dari berbagai limbah industri juga dibahas dalam penelitian ini.
Mullite, biasa dilambangkan dengan 3Al2O3∙2SiO2, merupakan material keramik yang sangat baik karena sifat fisiknya yang luar biasa. Ia memiliki titik leleh yang tinggi, koefisien muai panas yang rendah, kekuatan tinggi pada suhu tinggi, dan memiliki ketahanan guncangan termal dan mulur [1]. Sifat termal dan mekanik yang luar biasa ini memungkinkan material untuk digunakan dalam aplikasi seperti refraktori, furnitur kiln, substrat untuk konverter katalitik, tabung tungku, dan pelindung panas.
Mullite hanya dapat ditemukan sebagai mineral langka di Pulau Mull, Skotlandia [2]. Karena keberadaannya yang langka di alam, semua keramik mullite yang digunakan dalam industri adalah buatan manusia. Banyak penelitian telah dilakukan untuk menyiapkan keramik mullite menggunakan prekursor yang berbeda, mulai dari bahan kimia kelas industri/laboratorium [3] atau mineral aluminosilikat alami [4]. Namun, biaya bahan awal ini mahal, karena bahan tersebut disintesis atau ditambang terlebih dahulu. Selama bertahun-tahun, para peneliti telah mencari alternatif ekonomis untuk mensintesis keramik mullite. Oleh karena itu, banyak prekursor mullite yang berasal dari limbah industri telah dilaporkan dalam literatur. Limbah industri ini memiliki kandungan silika dan alumina berguna yang tinggi, yang merupakan senyawa kimia penting yang diperlukan untuk memproduksi keramik mullite. Manfaat lain dari pemanfaatan limbah industri ini adalah penghematan energi dan biaya jika limbah tersebut dialihkan dan dimanfaatkan kembali sebagai bahan rekayasa. Selain itu, hal ini juga dapat membantu mengurangi beban lingkungan dan meningkatkan manfaat ekonomi.
Untuk mengetahui apakah limbah elektrokeramik murni dapat digunakan untuk mensintesis keramik mullite, maka dilakukan perbandingan antara limbah elektrokeramik murni yang dicampur dengan serbuk alumina dan limbah elektrokeramik murni sebagai bahan baku. Pengaruh komposisi bahan baku dan suhu sintering terhadap struktur mikro dan fisik sifat keramik mullite diselidiki. XRD dan SEM digunakan untuk mempelajari komposisi fasa dan struktur mikro.
Hasilnya menunjukkan bahwa kandungan mullit meningkat seiring dengan meningkatnya suhu sintering, dan pada saat yang sama densitas curah meningkat. Bahan bakunya merupakan limbah elektrokeramik murni, sehingga aktivitas sinteringnya lebih besar, proses sinteringnya bisa dipercepat, dan densitasnya juga meningkat. Ketika mullite dibuat hanya dari limbah elektrokeramik, maka densitas curah dan kuat tekannya paling besar, porositasnya paling kecil, dan sifat fisik komprehensifnya akan menjadi yang terbaik.
Didorong oleh kebutuhan akan alternatif berbiaya rendah dan ramah lingkungan, banyak upaya penelitian yang memanfaatkan berbagai limbah industri sebagai bahan awal pembuatan keramik mullite. Metode pemrosesan, suhu sintering, dan bahan tambahan kimia telah ditinjau. Metode pemrosesan rute tradisional yang melibatkan pencampuran, pengepresan, dan reaksi sintering prekursor mullite adalah metode yang paling umum digunakan karena kesederhanaan dan efektivitas biaya. Meskipun metode ini mampu menghasilkan keramik mullite berpori, porositas keramik mullite yang dihasilkan dilaporkan tetap di bawah 50%. Di sisi lain, pengecoran beku terbukti mampu menghasilkan keramik mullite yang sangat berpori, dengan porositas nyata sebesar 67%, bahkan pada suhu sintering yang sangat tinggi yaitu 1500 °C. Tinjauan suhu sintering dan bahan tambahan kimia berbeda yang digunakan dalam produksi mullite telah dilakukan. Sebaiknya menggunakan suhu sintering di atas 1500 °C untuk produksi mullit, karena laju reaksi yang lebih tinggi antara Al2O3 dan SiO2 dalam prekursor. Namun, kandungan silika yang berlebihan terkait dengan pengotor dalam prekursor dapat menyebabkan deformasi atau lelehan sampel selama sintering suhu tinggi. Sedangkan untuk bahan tambahan kimia, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3, dan MoO3 telah dilaporkan sebagai bantuan yang efektif untuk menurunkan suhu sintering sementara V2O5, ZrO2 yang didoping Y2O3 dan 3Y-PSZ dapat digunakan untuk meningkatkan densifikasi keramik mullite. Doping dengan bahan tambahan kimia seperti AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5, dan MgO membantu pertumbuhan anisotropik kumis mullite, yang selanjutnya meningkatkan kekuatan fisik dan ketangguhan keramik mullite.
Waktu posting: 29 Agustus-2023