ശുദ്ധമായ ഇലക്‌ട്രോസെറാമിക്‌സ് മാലിന്യം മൾലൈറ്റ് സെറാമിക്‌സ് സമന്വയിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാമോ?

ചില വ്യാവസായിക മാലിന്യങ്ങൾ മുള്ളൈറ്റ് സെറാമിക്സ് ഉൽപാദനത്തിൽ ഉപയോഗപ്രദമാണെന്ന് കാണിക്കുന്നു. ഈ വ്യാവസായിക മാലിന്യങ്ങൾ സിലിക്ക (SiO2), അലുമിന (Al2O3) തുടങ്ങിയ ചില ലോഹ ഓക്സൈഡുകളാൽ സമ്പുഷ്ടമാണ്. ഇത് മാലിന്യങ്ങൾക്ക് മൾലൈറ്റ് സെറാമിക്സ് തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രാരംഭ മെറ്റീരിയൽ സ്രോതസ്സായി ഉപയോഗിക്കാനുള്ള സാധ്യത നൽകുന്നു. ഈ റിവ്യൂ പേപ്പറിൻ്റെ ഉദ്ദേശം, വിവിധതരം വ്യാവസായിക മാലിന്യങ്ങൾ പ്രാരംഭ വസ്തുക്കളായി ഉപയോഗിച്ച വിവിധ മൾലൈറ്റ് സെറാമിക്സ് തയ്യാറാക്കൽ രീതികൾ സമാഹരിച്ച് അവലോകനം ചെയ്യുക എന്നതാണ്. ഈ അവലോകനം സിൻ്ററിംഗ് താപനിലയും തയ്യാറാക്കലിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന രാസ അഡിറ്റീവുകളും അതിൻ്റെ ഫലങ്ങളും വിവരിക്കുന്നു. വിവിധ വ്യാവസായിക മാലിന്യങ്ങളിൽ നിന്ന് തയ്യാറാക്കിയ മൾലൈറ്റ് സെറാമിക്സിൻ്റെ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയുടെയും താപ വികാസത്തിൻ്റെയും താരതമ്യവും ഈ കൃതിയിൽ അഭിസംബോധന ചെയ്യപ്പെട്ടു.

സാധാരണഗതിയിൽ 3Al2O3∙2SiO2 എന്ന് സൂചിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന മുല്ലൈറ്റ്, അസാധാരണമായ ഭൗതിക ഗുണങ്ങളാൽ ഒരു മികച്ച സെറാമിക് മെറ്റീരിയലാണ്. ഇതിന് ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കം, താപ വികാസത്തിൻ്റെ കുറഞ്ഞ ഗുണകം, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഉയർന്ന ശക്തി എന്നിവയുണ്ട്, കൂടാതെ തെർമൽ ഷോക്കും ക്രീപ്പ് പ്രതിരോധവും ഉണ്ട് [1]. ഈ അസാധാരണമായ താപ, മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ, റിഫ്രാക്ടറികൾ, ചൂള ഫർണിച്ചറുകൾ, കാറ്റലറ്റിക് കൺവെർട്ടറുകൾക്കുള്ള സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ, ഫർണസ് ട്യൂബുകൾ, ഹീറ്റ് ഷീൽഡുകൾ തുടങ്ങിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ മെറ്റീരിയൽ ഉപയോഗിക്കാൻ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു.

സ്കോട്ട്‌ലൻഡിലെ മൾ ഐലൻഡിൽ അപൂർവമായ ധാതുവായി മാത്രമേ മുള്ളൈറ്റ് കണ്ടെത്താനാകൂ [2]. പ്രകൃതിയിൽ അപൂർവമായ അസ്തിത്വം കാരണം, വ്യവസായത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന എല്ലാ മൾലൈറ്റ് സെറാമിക്സും മനുഷ്യനിർമ്മിതമാണ്. വ്യാവസായിക/ലബോറട്ടറി ഗ്രേഡ് കെമിക്കൽ [3] അല്ലെങ്കിൽ പ്രകൃതിദത്തമായ അലുമിനോസിലിക്കേറ്റ് ധാതുക്കൾ [4] തുടങ്ങി വ്യത്യസ്ത മുൻഗാമികൾ ഉപയോഗിച്ച് മൾലൈറ്റ് സെറാമിക്സ് തയ്യാറാക്കാൻ വളരെയധികം ഗവേഷണം നടന്നിട്ടുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഈ പ്രാരംഭ സാമഗ്രികളുടെ വില ചെലവേറിയതാണ്, അവ മുൻകൂട്ടി സംശ്ലേഷണം ചെയ്യുകയോ ഖനനം ചെയ്യുകയോ ചെയ്യുന്നു. വർഷങ്ങളായി, ഗവേഷകർ mullite സെറാമിക്സ് സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള സാമ്പത്തിക ബദലുകൾക്കായി തിരയുന്നു. അതിനാൽ, വ്യാവസായിക മാലിന്യങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ നിരവധി മുള്ളൈറ്റ് മുൻഗാമികൾ സാഹിത്യത്തിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഈ വ്യാവസായിക മാലിന്യങ്ങളിൽ ഉപയോഗപ്രദമായ സിലിക്കയുടെയും അലുമിനയുടെയും ഉയർന്ന ഉള്ളടക്കമുണ്ട്, അവ മുള്ളൈറ്റ് സെറാമിക്സ് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ രാസ സംയുക്തങ്ങളാണ്. ഈ വ്യാവസായിക അവശിഷ്ടങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിൻ്റെ മറ്റ് നേട്ടങ്ങൾ, മാലിന്യങ്ങൾ ഒരു എഞ്ചിനീയറിംഗ് മെറ്റീരിയലായി തിരിച്ചുവിടുകയും വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്താൽ ഊർജ്ജവും ചെലവ് ലാഭവുമാണ്. കൂടാതെ, ഇത് പാരിസ്ഥിതിക ഭാരം കുറയ്ക്കാനും അതിൻ്റെ സാമ്പത്തിക നേട്ടം വർദ്ധിപ്പിക്കാനും സഹായിക്കും.

ശുദ്ധമായ ഇലക്‌ട്രോസെറാമിക്‌സ് മാലിന്യങ്ങൾ മുല്ലൈറ്റ് സെറാമിക്‌സ് സമന്വയിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാമോ എന്ന് അന്വേഷിക്കാൻ, അലുമിന പൊടികൾ കലർന്ന ശുദ്ധമായ ഇലക്‌ട്രോസെറാമിക്‌സ് മാലിന്യങ്ങളും അസംസ്‌കൃത വസ്തുക്കളായി ശുദ്ധമായ ഇലക്‌ട്രോസെറാമിക്‌സ് മാലിന്യങ്ങളും താരതമ്യം ചെയ്തു. mullite സെറാമിക്കിൻ്റെ സവിശേഷതകൾ പരിശോധിച്ചു. ഘട്ടം ഘടനയും മൈക്രോസ്ട്രക്ചറും പഠിക്കാൻ XRD, SEM എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചു.

സിൻ്ററിംഗ് താപനില ഉയരുന്നതിനനുസരിച്ച് മുള്ളൈറ്റിൻ്റെ ഉള്ളടക്കം വർദ്ധിക്കുകയും അതേ സമയം ബൾക്ക് സാന്ദ്രത വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നുവെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ ശുദ്ധമായ ഇലക്ട്രോസെറാമിക്സ് മാലിന്യങ്ങളാണ്, അതിനാൽ സിൻ്ററിംഗ് പ്രവർത്തനം കൂടുതലാണ്, കൂടാതെ സിൻ്ററിംഗ് പ്രക്രിയ ത്വരിതപ്പെടുത്താനും സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കാനും കഴിയും. ഇലക്ട്രോസെറാമിക്സ് മാലിന്യങ്ങൾ കൊണ്ട് മാത്രം മുള്ളൈറ്റ് തയ്യാറാക്കുമ്പോൾ, ബൾക്ക് ഡെൻസിറ്റിയും കംപ്രസ്സീവ് ശക്തിയും വലുതാണ്, സുഷിരം ഏറ്റവും ചെറുതാണ്, സമഗ്രമായ ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ മികച്ചതായിരിക്കും.

ചെലവ് കുറഞ്ഞതും പരിസ്ഥിതി സൗഹാർദ്ദപരവുമായ ബദലുകളുടെ ആവശ്യകതയാൽ നയിക്കപ്പെടുന്ന പല ഗവേഷണ ശ്രമങ്ങളും പലതരം വ്യാവസായിക മാലിന്യങ്ങൾ മുള്ളൈറ്റ് സെറാമിക്സ് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രാരംഭ വസ്തുക്കളായി ഉപയോഗിച്ചു. പ്രോസസ്സിംഗ് രീതികൾ, സിൻ്ററിംഗ് താപനിലകൾ, കെമിക്കൽ അഡിറ്റീവുകൾ എന്നിവ അവലോകനം ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. മുള്ളൈറ്റ് മുൻഗാമിയുടെ മിക്സിംഗ്, അമർത്തൽ, റിയാക്ഷൻ സിൻ്ററിംഗ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്ന പരമ്പരാഗത റൂട്ട് പ്രോസസ്സിംഗ് രീതിയാണ് അതിൻ്റെ ലാളിത്യവും ചെലവ് ഫലപ്രാപ്തിയും കാരണം ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതി. ഈ രീതിക്ക് പോറസ് മുള്ളൈറ്റ് സെറാമിക്സ് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിലും, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മുള്ളൈറ്റ് സെറാമിക്സിൻ്റെ വ്യക്തമായ സുഷിരങ്ങൾ 50% ൽ താഴെയായിരിക്കുമെന്ന് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടു. മറുവശത്ത്, ഫ്രീസ് കാസ്റ്റിംഗിന് 1500 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് ഉയർന്ന സിൻ്ററിംഗ് താപനിലയിൽ പോലും, 67% സുഷിരതയോടെ, ഉയർന്ന പോറസ് മുള്ളൈറ്റ് സെറാമിക് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് കാണിച്ചു. മുള്ളൈറ്റ് ഉൽപാദനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സിൻ്ററിംഗ് താപനിലയുടെയും വ്യത്യസ്ത രാസ അഡിറ്റീവുകളുടെയും അവലോകനം നടത്തി. മുൻഗാമിയിൽ Al2O3, SiO2 എന്നിവയ്‌ക്കിടയിലുള്ള ഉയർന്ന പ്രതിപ്രവർത്തന നിരക്ക് കാരണം മുള്ളൈറ്റ് ഉൽപ്പാദനത്തിന് 1500 °C-ന് മുകളിലുള്ള സിൻ്ററിംഗ് താപനില ഉപയോഗിക്കുന്നത് അഭികാമ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, മുൻഗാമിയിലെ മാലിന്യങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അമിതമായ സിലിക്ക ഉള്ളടക്കം ഉയർന്ന താപനില സിൻ്ററിംഗ് സമയത്ത് സാമ്പിൾ രൂപഭേദം വരുത്തുന്നതിനോ ഉരുകുന്നതിനോ ഇടയാക്കും. കെമിക്കൽ അഡിറ്റീവുകളെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3, MoO3 എന്നിവ സിൻ്ററിംഗ് താപനില കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ഫലപ്രദമായ സഹായമായി റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, അതേസമയം V2O5, Y2O3-ഡോപ്പ് ചെയ്ത ZrO2, 3Y-PSZ എന്നിവ മുല്ലൈറ്റ് സെറാമിക്‌സിൻ്റെ സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഉപയോഗിക്കാം. AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5, MgO തുടങ്ങിയ കെമിക്കൽ അഡിറ്റീവുകൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഉത്തേജക മരുന്ന് മുള്ളൈറ്റ് വിസ്‌കറുകളുടെ അനിസോട്രോപിക് വളർച്ചയെ സഹായിച്ചു, ഇത് പിന്നീട് മുള്ളൈറ്റ് സെറാമിക്‌സിൻ്റെ ശാരീരിക ശക്തിയും കാഠിന്യവും വർദ്ധിപ്പിച്ചു.