Ir pierādīts, ka daži rūpnieciskie atkritumi ir noderīgi mullīta keramikas ražošanā. Šie rūpnieciskie atkritumi ir bagāti ar noteiktiem metālu oksīdiem, piemēram, silīcija dioksīdu (SiO2) un alumīnija oksīdu (Al2O3). Tas dod iespēju atkritumus izmantot kā izejmateriālu avotu mullīta keramikas pagatavošanai. Šī pārskata darba mērķis ir apkopot un pārskatīt dažādas mullīta keramikas sagatavošanas metodes, kurās kā izejmateriāli tika izmantoti dažādi rūpnieciskie atkritumi. Šajā pārskatā ir aprakstītas arī saķepināšanas temperatūras un preparātā izmantotās ķīmiskās piedevas un tā iedarbība. Šajā darbā tika apskatīts arī ziņotās mullīta keramikas, kas izgatavota no dažādiem rūpnieciskiem atkritumiem, mehāniskās izturības un termiskās izplešanās salīdzinājums.
Mullīts, ko parasti apzīmē kā 3Al2O3∙2SiO2, ir lielisks keramikas materiāls, pateicoties tā neparastajām fizikālajām īpašībām. Tam ir augsta kušanas temperatūra, zems termiskās izplešanās koeficients, augsta izturība augstā temperatūrā, un tam ir gan termiskā trieciena, gan šļūdes pretestība [1]. Šīs neparastās termiskās un mehāniskās īpašības ļauj materiālu izmantot tādos lietojumos kā ugunsizturīgi materiāli, krāsns mēbeles, katalītisko neitralizatoru substrāti, krāsns caurules un siltuma vairogi.
Mullītu var atrast tikai kā deficītu minerālu Mull salā, Skotijā [2]. Tā kā dabā tā ir reti sastopama, visa rūpniecībā izmantotā mullīta keramika ir cilvēku radīta. Ir veikts daudz pētījumu, lai sagatavotu mullīta keramiku, izmantojot dažādus prekursorus, sākot no rūpnieciskām/laboratorijas ķimikālijām [3] vai dabā sastopamiem alumīnijasilikāta minerāliem [4]. Tomēr šo izejmateriālu izmaksas ir dārgas, kas tiek sintezētas vai iegūtas iepriekš. Jau gadiem ilgi pētnieki ir meklējuši ekonomiskas alternatīvas mullīta keramikas sintezēšanai. Tādējādi literatūrā ir ziņots par daudziem mullīta prekursoriem, kas iegūti no rūpnieciskajiem atkritumiem. Šajos rūpnieciskajos atkritumos ir augsts lietderīgā silīcija dioksīda un alumīnija oksīda saturs, kas ir būtiski ķīmiskie savienojumi, kas nepieciešami mullīta keramikas ražošanai. Citas šo rūpniecisko atkritumu izmantošanas priekšrocības ir enerģijas un izmaksu ietaupījums, ja atkritumi tiktu novirzīti un atkārtoti izmantoti kā inženiertehniskie materiāli. Turklāt tas varētu arī palīdzēt samazināt vides slogu un palielināt tās ekonomiskos ieguvumus.
Lai noskaidrotu, vai mullīta keramikas sintezēšanai var izmantot tīras elektrokeramikas atkritumus, tika salīdzināti tīri elektrokeramikas atkritumi, kas sajaukti ar alumīnija oksīda pulveriem, un tīri elektrokeramikas atkritumi kā izejvielas. Izejvielu sastāva un saķepināšanas temperatūras ietekme uz mikrostruktūru un fizikālo struktūru. tika pētītas mullīta keramikas īpašības. XRD un SEM tika izmantoti, lai pētītu fāzes sastāvu un mikrostruktūru.
Rezultāti liecina, ka, paaugstinoties saķepināšanas temperatūrai, palielinās mullīta saturs, un tajā pašā laikā palielinās tilpuma blīvums. Izejvielas ir tīri elektrokeramikas atkritumi, tādējādi saķepināšanas aktivitāte ir lielāka, un saķepināšanas procesu var paātrināt, kā arī palielināt blīvumu. Ja mullītu gatavo tikai no elektrokeramikas atkritumiem, tilpuma blīvums un spiedes izturība ir vislielākā, porainība ir vismazākā un visaptverošās fizikālās īpašības būs vislabākās
Ņemot vērā nepieciešamību pēc zemām izmaksām un videi draudzīgām alternatīvām, daudzos pētījumos ir izmantoti dažādi rūpnieciskie atkritumi kā izejmateriāli mullīta keramikas ražošanā. Pārskatītas apstrādes metodes, saķepināšanas temperatūras un ķīmiskās piedevas. Tradicionālā maršruta apstrādes metode, kas ietvēra mullīta prekursora sajaukšanu, presēšanu un reakcijas saķepināšanu, bija visbiežāk izmantotā metode tās vienkāršības un izmaksu efektivitātes dēļ. Lai gan šī metode spēj ražot porainu mullīta keramiku, tika ziņots, ka iegūtās mullīta keramikas šķietamā porainība saglabājas zem 50%. No otras puses, tika pierādīts, ka sasaldēšanas liešana spēj ražot ļoti porainu mullīta keramiku ar šķietamo porainību 67%, pat ļoti augstā saķepināšanas temperatūrā 1500 ° C. Tika veikta mullīta ražošanā izmantoto saķepināšanas temperatūru un dažādu ķīmisko piedevu apskats. Mullīta ražošanai ir vēlams izmantot saķepināšanas temperatūru virs 1500 °C, jo prekursorā ir lielāks reakcijas ātrums starp Al2O3 un SiO2. Tomēr pārmērīgs silīcija dioksīda saturs, kas saistīts ar piemaisījumiem prekursorā, var izraisīt parauga deformāciju vai kušanu augstas temperatūras saķepināšanas laikā. Attiecībā uz ķīmiskajām piedevām ir ziņots, ka CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 un MoO3 ir efektīvs līdzeklis saķepināšanas temperatūras pazemināšanai, savukārt V2O5, ar Y2O3 leģētu ZrO2 un 3Y-PSZ var izmantot, lai veicinātu mullīta keramikas blīvēšanu. Dopings ar tādām ķīmiskām piedevām kā AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 un MgO veicināja mullīta ūsu anizotropu augšanu, kas pēc tam uzlaboja mullīta keramikas fizisko izturību un stingrību.
Publicēšanas laiks: 29. augusts 2023