Дали чистиот отпад од електрокерамика може да се користи за синтеза на керамика од мулит?

Се покажа дека некои индустриски отпади се корисни во производството на керамика од мулит. Овој индустриски отпад е богат со одредени метални оксиди како силициум диоксид (SiO2) и алуминиум (Al2O3). Ова му дава потенцијал на отпадот да се користи како извор на почетен материјал за подготовка на керамика од мулит. Целта на овој прегледен труд е да се состават и прегледаат различни методи за подготовка на керамика од мулит кои користеле разновидни индустриски отпади како почетни материјали. Овој преглед, исто така, ги опишува температурите на синтерување и хемиските адитиви што се користат во подготовката и неговите ефекти. Во оваа работа беа разгледани и споредба на механичката цврстина и термичката експанзија на пријавената мулитна керамика подготвена од различен индустриски отпад.

Мулитот, вообичаено означен како 3Al2O3∙2SiO2, е одличен керамички материјал поради неговите извонредни физички својства. Има висока точка на топење, низок коефициент на термичка експанзија, висока јачина на високи температури и поседува и термички шок и отпорност на лази [1]. Овие извонредни термички и механички својства му овозможуваат на материјалот да се користи во апликации како што се огноотпорни материјали, мебел од печка, подлоги за катализатори, цевки за печки и топлински штитови.

Мулитот може да се најде само како оскуден минерал на островот Мул, Шкотска [2]. Поради реткото постоење во природата, целата мулитна керамика што се користи во индустријата е вештачка. Направени се многу истражувања за да се подготви мулитна керамика со користење на различни прекурсори, почнувајќи или од хемикалии од индустриски/лабораториски квалитети [3] или од природни алумосиликатни минерали [4]. Сепак, цената на овие почетни материјали е скапа, кои претходно се синтетизираат или минираат. Со години, истражувачите бараат економични алтернативи за синтетизирање на керамика од мулит. Оттука, во литературата се пријавени бројни прекурсори на мулити добиени од индустриски отпад. Други придобивки од користењето на овој индустриски отпад се заштедата на енергија и трошоци доколку отпадот се пренасочува и повторно се користи како инженерски материјал. Понатаму, ова исто така може да помогне да се намали оптоварувањето на животната средина и да се зголеми неговата економска корист.

Со цел да се испита дали чистиот отпад од електрокерамика може да се користи за синтеза на керамика од мулит, споредени се чистиот отпад од електрокерамика измешан со прашоци од алуминиум и чистиот отпад од електрокерамика како суровини. Ефектите од составот на суровините и температурата на синтерување врз микроструктурата и физичката беа истражени својствата на мулитната керамика. XRD и SEM беа користени за проучување на фазниот состав и микроструктурата.

Резултатите покажуваат дека содржината на мулитот се зголемува со зголемување на температурата на синтерување, а истовремено ескалира и волуменската маса. Суровините се чист отпад од електрокерамика, со што активноста на синтерување е поголема, а процесот на синтерување може да се забрза, а се зголемува и густината. Кога мулитот се подготвува само од отпадот од електрокерамика, густината и јакоста на притисок се најголеми, порозноста е најмала, а сеопфатните физички својства ќе бидат најдобри.

Поттикнати од потребата за евтини и еколошки прифатливи алтернативи, многу истражувачки напори користеа разновиден индустриски отпад како почетен материјал за производство на керамика од мулит. Прегледани се методите на обработка, температурите на синтерување и хемиските адитиви. Традиционалниот метод на обработка на пат кој вклучува мешање, пресување и реакциско синтерување на претходникот на мулитот беше најчесто користен метод поради неговата едноставност и економичност. Иако овој метод може да произведе порозна мулит керамика, очигледната порозност на добиената мулит керамика беше пријавена да остане под 50%. Од друга страна, се покажа дека леењето со замрзнување може да произведе високопорозна мулитна керамика, со очигледна порозност од 67%, дури и при многу висока температура на синтерување од 1500 °C. Беше извршен преглед на температурите на синтерување и различни хемиски адитиви кои се користат во производството на мулит. Пожелно е да се користи температура на синтерување над 1500 °C за производство на мулит, поради повисоката стапка на реакција помеѓу Al2O3 и SiO2 во претходникот. Сепак, прекумерната содржина на силициум диоксид поврзана со нечистотии во претходникот може да доведе до деформација или до топење на примерокот за време на синтерување на висока температура. Што се однесува до хемиските адитиви, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 и MoO3 се пријавени како ефикасно помагало за намалување на температурата на синтерување додека V2O5, Y2O3-допирани ZrO2 и 3Y-PSZ може да се користат за промовирање на згуснување на керамика со мулит. Допингот со хемиски адитиви како што се AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 и MgO помогна анизотропниот раст на мустаќите на мулитот, што последователно ја зголеми физичката сила и цврстината на керамиката од мулит.