शुद्ध इलेक्ट्रोसेरामिक्स कचरा मुलाइट सिरॅमिक्सचे संश्लेषण करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो का?

काही औद्योगिक कचरा मुल्लाईट सिरॅमिक्सच्या उत्पादनासाठी उपयुक्त असल्याचे दर्शविले आहे. हे औद्योगिक कचरा सिलिका (SiO2) आणि ॲल्युमिना (Al2O3) सारख्या विशिष्ट धातूच्या ऑक्साईडमध्ये समृद्ध असतात. हे मलईट सिरॅमिक्स तयार करण्यासाठी कचऱ्याचा प्रारंभिक सामग्री स्रोत म्हणून वापरण्याची क्षमता देते. या पुनरावलोकन पेपरचा उद्देश विविध म्युलाइट सिरॅमिक्स तयार करण्याच्या पद्धती संकलित करणे आणि त्यांचे पुनरावलोकन करणे आहे ज्यामध्ये विविध प्रकारचे औद्योगिक कचरा प्रारंभिक साहित्य म्हणून वापरला जातो. हे पुनरावलोकन सिंटरिंग तापमान आणि तयारीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या रासायनिक पदार्थांचे आणि त्याचे परिणाम यांचे वर्णन करते. या कामात विविध औद्योगिक कचऱ्यापासून तयार केलेल्या म्युलाइट सिरॅमिकच्या यांत्रिक शक्ती आणि थर्मल विस्ताराची तुलना देखील केली गेली.

Mullite, सामान्यतः 3Al2O3∙2SiO2 म्हणून दर्शविले जाते, हे त्याच्या असाधारण भौतिक गुणधर्मांमुळे एक उत्कृष्ट सिरेमिक सामग्री आहे. यात उच्च वितळण्याचा बिंदू आहे, थर्मल विस्ताराचा कमी गुणांक, उच्च-तापमानावर उच्च शक्ती आहे आणि थर्मल शॉक आणि रेंगणे प्रतिकार दोन्ही आहे [1]. हे विलक्षण थर्मल आणि यांत्रिक गुणधर्म रेफ्रेक्ट्रीज, भट्टीचे फर्निचर, उत्प्रेरक कन्व्हर्टर्ससाठी सब्सट्रेट्स, फर्नेस ट्यूब आणि हीट शील्ड यांसारख्या ऍप्लिकेशन्समध्ये सामग्री वापरण्यास सक्षम करतात.

मुल्लाइट हे केवळ मुल आयलंड, स्कॉटलंड येथे दुर्मिळ खनिज म्हणून आढळते [२]. निसर्गात त्याच्या दुर्मिळ अस्तित्वामुळे, उद्योगात वापरल्या जाणाऱ्या सर्व मुलीट सिरेमिक मानवनिर्मित आहेत. औद्योगिक/प्रयोगशाळा ग्रेड रासायनिक [३] किंवा नैसर्गिकरीत्या तयार होणाऱ्या ॲल्युमिनोसिलिकेट खनिजे [४] पासून सुरुवात करून वेगवेगळ्या पूर्वगामी वापरून म्युलाइट सिरॅमिक्स तयार करण्यासाठी बरेच संशोधन केले गेले आहे. तथापि, या प्रारंभिक सामग्रीची किंमत महाग आहे, जी आधीपासून संश्लेषित किंवा खनन केली जाते. अनेक वर्षांपासून, संशोधक मुलीट सिरेमिकचे संश्लेषण करण्यासाठी किफायतशीर पर्याय शोधत आहेत. म्हणून, औद्योगिक कचऱ्यापासून बनवलेल्या असंख्य मुलीट पूर्ववर्ती साहित्यात नोंदवले गेले आहेत. या औद्योगिक कचऱ्यामध्ये उपयुक्त सिलिका आणि ॲल्युमिना यांचे प्रमाण जास्त असते, जे मुलाइट सिरॅमिक्स तयार करण्यासाठी आवश्यक रासायनिक संयुगे आहेत. या औद्योगिक कचऱ्याचा वापर करण्याचे इतर फायदे म्हणजे कचऱ्याचा अभियांत्रिकी साहित्य म्हणून पुनर्वापर केल्यास ऊर्जा आणि खर्चात बचत होते. शिवाय, हे पर्यावरणावरील भार कमी करण्यास आणि त्याचा आर्थिक फायदा वाढविण्यास देखील मदत करू शकते.

शुद्ध इलेक्ट्रोसेरामिक्स कचरा मुलाइट सिरॅमिक्सचे संश्लेषण करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो की नाही हे तपासण्यासाठी, ॲल्युमिना पावडरमध्ये मिसळलेला शुद्ध इलेक्ट्रोसेरामिक्स कचरा आणि कच्चा माल म्हणून शुद्ध इलेक्ट्रोसेरामिक्स कचरा यांची तुलना केली गेली. कच्च्या मालाची रचना आणि सिंटरिंग तापमानाचा सूक्ष्म संरचना आणि भौतिक संरचनांवर होणारा परिणाम. मुलाइट सिरेमिकच्या गुणधर्मांची तपासणी करण्यात आली. फेज रचना आणि मायक्रोस्ट्रक्चरचा अभ्यास करण्यासाठी XRD आणि SEM चा वापर करण्यात आला.

परिणाम दर्शविते की सिंटरिंग तापमान वाढवण्यामुळे म्युलाइटची सामग्री वाढते आणि त्याच वेळी मोठ्या प्रमाणात घनता वाढते. कच्चा माल हा शुद्ध इलेक्ट्रोसेरामिक्स कचरा आहे, अशा प्रकारे सिंटरिंग क्रियाकलाप जास्त असतो, आणि सिंटरिंग प्रक्रियेला गती दिली जाऊ शकते आणि घनता देखील वाढविली जाते. जेव्हा म्युलाइट केवळ इलेक्ट्रोसेरामिक्स कचऱ्याने तयार केले जाते, तेव्हा मोठ्या प्रमाणात घनता आणि संकुचित शक्ती सर्वात मोठी असते, सच्छिद्रता सर्वात लहान असते आणि सर्वसमावेशक भौतिक गुणधर्म सर्वोत्तम असतात.

कमी किमतीच्या आणि पर्यावरणास अनुकूल पर्यायांच्या गरजेनुसार, अनेक संशोधन प्रयत्नांनी मुल्लाईट सिरेमिक तयार करण्यासाठी विविध प्रकारच्या औद्योगिक कचऱ्याचा प्रारंभिक साहित्य म्हणून वापर केला आहे. प्रक्रिया पद्धती, सिंटरिंग तापमान आणि रासायनिक मिश्रित पदार्थांचे पुनरावलोकन केले गेले आहे. पारंपारिक मार्ग प्रक्रिया पद्धती ज्यामध्ये म्युलाइट प्रिकर्सरचे मिश्रण, दाबणे आणि प्रतिक्रिया सिंटरिंगचा समावेश होता, ती त्याच्या साधेपणामुळे आणि किमतीच्या प्रभावीतेमुळे सर्वात सामान्यपणे वापरली जाणारी पद्धत होती. जरी ही पद्धत सच्छिद्र मुलाइट सिरॅमिक तयार करण्यास सक्षम असली तरी, परिणामी मुल्लाइट सिरेमिकची स्पष्ट सच्छिद्रता 50% पेक्षा कमी असल्याचे नोंदवले गेले. दुसरीकडे, फ्रीझ कास्टिंग 1500 °C च्या अत्यंत उच्च सिंटरिंग तापमानातही, 67% च्या स्पष्ट सच्छिद्रतेसह, अत्यंत सच्छिद्र मुल्लाइट सिरॅमिक तयार करण्यास सक्षम असल्याचे दिसून आले. सिंटरिंग तापमान आणि म्युलाइटच्या उत्पादनात वापरल्या जाणाऱ्या विविध रासायनिक पदार्थांचा आढावा घेण्यात आला. पूर्वगामी मध्ये Al2O3 आणि SiO2 मधील उच्च प्रतिक्रिया दरामुळे, म्युलाइट उत्पादनासाठी 1500 °C पेक्षा जास्त सिंटरिंग तापमान वापरणे इष्ट आहे. तथापि, उच्च-तापमानाच्या सिंटरिंग दरम्यान अशुद्धतेशी संबंधित अत्याधिक सिलिका सामग्रीमुळे नमुना विकृत होऊ शकतो किंवा वितळू शकतो. रासायनिक मिश्रित पदार्थांबद्दल, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 आणि MoO3 हे सिंटरिंग तापमान कमी करण्यासाठी प्रभावी मदत म्हणून नोंदवले गेले आहेत तर V2O5, Y2O3-doped ZrO2 आणि 3Y-PSZ चा वापर म्युलाइट सिरॅमिक्ससाठी घनता वाढवण्यासाठी केला जाऊ शकतो. AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5, आणि MgO सारख्या रासायनिक मिश्रित पदार्थांसह डोपिंग केल्याने मुललाइट व्हिस्कर्सच्या एनिसोट्रॉपिक वाढीस मदत झाली, ज्यामुळे नंतर मुलाइट सिरॅमिक्सची शारीरिक शक्ती आणि कणखरपणा वाढला.