Sesetengah bahan buangan industri terbukti berguna dalam pengeluaran seramik mullite. Bahan buangan industri ini kaya dengan oksida logam tertentu seperti silika (SiO2) dan alumina (Al2O3). Ini memberi potensi bahan buangan untuk digunakan sebagai sumber bahan permulaan untuk penyediaan seramik mullite. Tujuan kertas ulasan ini adalah untuk menyusun dan menyemak pelbagai kaedah penyediaan seramik mullite yang menggunakan pelbagai bahan buangan industri sebagai bahan permulaan. Kajian ini juga menerangkan suhu pensinteran dan bahan tambahan kimia yang digunakan dalam penyediaan dan kesannya. Perbandingan kedua-dua kekuatan mekanikal dan pengembangan terma seramik mullite yang dilaporkan yang disediakan daripada pelbagai sisa industri turut dibincangkan dalam kerja ini.
Mullite, biasanya dilambangkan sebagai 3Al2O3∙2SiO2, adalah bahan seramik yang sangat baik kerana sifat fizikalnya yang luar biasa. Ia mempunyai takat lebur yang tinggi, pekali pengembangan haba yang rendah, kekuatan tinggi pada suhu tinggi, dan mempunyai kedua-dua kejutan haba dan rintangan rayapan [1]. Sifat terma dan mekanikal yang luar biasa ini membolehkan bahan digunakan dalam aplikasi seperti refraktori, perabot tanur, substrat untuk penukar pemangkin, tiub relau dan perisai haba.
Mullite boleh didapati hanya sebagai mineral yang terhad di Pulau Mull, Scotland [2]. Oleh kerana kewujudannya yang jarang berlaku di alam semula jadi, semua seramik mullite yang digunakan dalam industri adalah buatan manusia. Banyak penyelidikan telah dilakukan untuk menyediakan seramik mullite menggunakan prekursor yang berbeza, bermula sama ada daripada bahan kimia gred industri/makmal [3] atau mineral aluminosilikat semulajadi [4]. Walau bagaimanapun, kos bahan permulaan ini mahal, yang disintesis atau dilombong terlebih dahulu. Selama bertahun-tahun, penyelidik telah mencari alternatif ekonomi untuk mensintesis seramik mullite. Oleh itu, banyak prekursor mullit yang diperoleh daripada sisa industri telah dilaporkan dalam literatur. Sisa industri ini mempunyai kandungan silika dan alumina berguna yang tinggi, yang merupakan sebatian kimia penting yang diperlukan untuk menghasilkan seramik mullite. Faedah lain menggunakan sisa industri ini ialah penjimatan tenaga dan kos jika sisa itu dialihkan dan digunakan semula sebagai bahan kejuruteraan. Tambahan pula, ini juga boleh membantu mengurangkan beban alam sekitar dan meningkatkan faedah ekonominya.
Untuk menyiasat sama ada sisa elektroseramik tulen boleh digunakan untuk mensintesis seramik mullit, sisa elektroseramik tulen dicampur dengan serbuk alumina dan sisa elektroseramik tulen sebagai bahan mentah dibandingkan. Kesan komposisi bahan mentah dan suhu pensinteran ke atas struktur mikro dan fizikal sifat seramik mullite telah disiasat. XRD dan SEM digunakan untuk mengkaji komposisi fasa dan struktur mikro.
Keputusan menunjukkan bahawa kandungan mullite meningkat dengan peningkatan suhu pensinteran, dan pada masa yang sama ketumpatan pukal meningkat. Bahan mentah adalah sisa elektroseramik tulen, oleh itu aktiviti pensinteran lebih besar, dan proses pensinteran boleh dipercepatkan, dan ketumpatan juga meningkat. Apabila mullite disediakan hanya oleh sisa elektroseramik, ketumpatan pukal dan kekuatan mampatan adalah terbesar, keliangan adalah terkecil, dan sifat fizikal yang komprehensif akan menjadi yang terbaik.
Didorong oleh keperluan untuk alternatif kos rendah dan mesra alam, banyak usaha penyelidikan telah menggunakan pelbagai sisa industri sebagai bahan permulaan untuk menghasilkan seramik mullite. Kaedah pemprosesan, suhu pensinteran, dan bahan tambahan kimia telah dikaji semula. Kaedah pemprosesan laluan tradisional yang melibatkan pencampuran, penekanan, dan pensinteran tindak balas prekursor mullite adalah kaedah yang paling biasa digunakan kerana kesederhanaan dan keberkesanan kosnya. Walaupun kaedah ini mampu menghasilkan seramik mullite berliang, keliangan ketara seramik mullite terhasil dilaporkan kekal di bawah 50%. Sebaliknya, tuangan beku telah ditunjukkan mampu menghasilkan seramik mullit yang sangat berliang, dengan keliangan ketara sebanyak 67%, walaupun pada suhu pensinteran yang sangat tinggi iaitu 1500 °C. Kajian semula suhu pensinteran dan bahan tambahan kimia berbeza yang digunakan dalam penghasilan mullite telah dijalankan. Adalah wajar untuk menggunakan suhu pensinteran melebihi 1500 °C untuk pengeluaran mullit, disebabkan oleh kadar tindak balas yang lebih tinggi antara Al2O3 dan SiO2 dalam prekursor. Walau bagaimanapun, kandungan silika berlebihan yang dikaitkan dengan kekotoran dalam prekursor boleh menyebabkan ubah bentuk atau cair sampel semasa pensinteran suhu tinggi. Bagi bahan tambahan kimia, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3, dan MoO3 telah dilaporkan sebagai bantuan berkesan untuk menurunkan suhu pensinteran manakala V2O5, Y2O3-doped ZrO2 dan 3Y-PSZ boleh digunakan untuk menggalakkan ketumpatan bagi seramik mullite. Doping dengan bahan tambahan kimia seperti AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5, dan MgO membantu pertumbuhan anisotropik misai mullit, yang seterusnya meningkatkan kekuatan fizikal dan keliatan seramik mullit.
Masa siaran: 29 Ogos 2023