Unele deșeuri industriale s-au dovedit a fi utile în producția de ceramică mulită. Aceste deșeuri industriale sunt bogate în anumiți oxizi metalici, cum ar fi silice (SiO2) și alumină (Al2O3). Acest lucru oferă deșeurilor potențialul de a fi utilizate ca sursă de materie primă pentru prepararea ceramicii cu mulit. Scopul acestei lucrări de revizuire este de a compila și revizui diferite metode de preparare a ceramicii de mulit care au folosit o varietate de deșeuri industriale ca materii prime. Această recenzie descrie, de asemenea, temperaturile de sinterizare și aditivii chimici utilizați în preparat și efectele acestuia. În această lucrare a fost abordată, de asemenea, o comparație a rezistenței mecanice și a expansiunii termice a ceramicii mullite raportate preparate din diferite deșeuri industriale.
Mullitul, denumit în mod obișnuit ca 3Al2O3∙2SiO2, este un material ceramic excelent datorită proprietăților sale fizice extraordinare. Are un punct de topire ridicat, coeficient scăzut de dilatare termică, rezistență ridicată la temperaturi ridicate și are atât rezistență la șoc termic, cât și rezistență la fluaj [1]. Aceste proprietăți termice și mecanice extraordinare permit materialului să fie utilizat în aplicații precum materiale refractare, mobilier pentru cuptoare, substraturi pentru convertizoare catalitice, tuburi de cuptoare și scuturi termice.
Mullitul poate fi găsit doar ca mineral rar la Mull Island, Scoția [2]. Datorită existenței sale rare în natură, toate ceramicele de mullit utilizate în industrie sunt fabricate de om. S-au făcut multe cercetări pentru a prepara ceramica mulită folosind diferiți precursori, pornind fie de la substanțe chimice industriale/de laborator [3], fie de la minerale aluminosilicate naturale [4]. Cu toate acestea, costul acestor materii prime este scump, care sunt sintetizate sau extrase în prealabil. De ani de zile, cercetătorii au căutat alternative economice pentru a sintetiza ceramica de mulit. Prin urmare, în literatura de specialitate au fost raportați numeroși precursori de mulit derivați din deșeuri industriale。 Aceste deșeuri industriale au un conținut ridicat de silice utile și alumină, care sunt compușii chimici esențiali necesari pentru producerea ceramicii de mulit. Alte beneficii ale utilizării acestor deșeuri industriale sunt economiile de energie și costuri dacă deșeurile au fost deturnate și reutilizate ca material de inginerie. În plus, acest lucru ar putea contribui, de asemenea, la reducerea sarcinii de mediu și la sporirea beneficiilor economice ale acesteia.
Pentru a investiga dacă deșeurile de electroceramică pură ar putea fi utilizate pentru a sintetiza ceramica mulită, au fost comparate deșeurile pure de electroceramică amestecate cu pulberi de alumină și deșeurile pure de electroceramică ca materii prime. Efectele compoziției materiilor prime și ale temperaturii de sinterizare asupra microstructurii și fizicii. au fost investigate proprietățile ceramicii mullite. XRD și SEM au fost folosite pentru a studia compoziția și microstructura fazei.
Rezultatele arată că conținutul de mulit este crescut odată cu creșterea temperaturii de sinterizare și, în același timp, densitatea în vrac este crescută. Materiile prime sunt deșeurile pure de electroceramică, astfel încât activitatea de sinterizare este mai mare, iar procesul de sinterizare poate fi accelerat, iar densitatea este, de asemenea, crescută. Când mulitul este pregătit numai de deșeurile electroceramice, densitatea în vrac și rezistența la compresiune sunt cele mai mari, porozitatea este cea mai mică, iar proprietățile fizice cuprinzătoare vor fi cele mai bune.
Impulsat de nevoia de alternative ieftine și prietenoase cu mediul, multe eforturi de cercetare au folosit o varietate de deșeuri industriale ca materii prime pentru a produce ceramică de mulit. Au fost revizuite metodele de procesare, temperaturile de sinterizare și aditivii chimici. Metoda tradițională de procesare a rutei care a implicat amestecarea, presarea și sinterizarea prin reacție a precursorului de mulit a fost metoda cea mai frecvent utilizată datorită simplității și rentabilității sale. Deși această metodă este capabilă să producă ceramică mullit poroasă, porozitățile aparente ale ceramicii mullit rezultate au fost raportate a rămâne sub 50%. Pe de altă parte, turnarea prin congelare s-a dovedit a fi capabilă să producă ceramică mulită foarte poroasă, cu o porozitate aparentă de 67%, chiar și la o temperatură de sinterizare foarte ridicată de 1500 °C. A fost efectuată o trecere în revistă a temperaturilor de sinterizare și a diferiților aditivi chimici utilizați în producția de mulit. Este de dorit să se utilizeze o temperatură de sinterizare de peste 1500 °C pentru producerea de mulit, datorită vitezei de reacție mai mari dintre Al2O3 și SiO2 în precursor. Cu toate acestea, conținutul excesiv de silice asociat cu impuritățile din precursor ar putea duce la deformarea sau topirea probei în timpul sinterizării la temperatură înaltă. În ceea ce privește aditivii chimici, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 și MoO3 au fost raportați ca un ajutor eficient pentru scăderea temperaturii de sinterizare, în timp ce V2O5, ZrO2 dopat cu Y2O3 și 3Y-PSZ pot fi utilizate pentru a promova densificarea ceramicii cu mulit. Dopajul cu aditivi chimici precum AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 și MgO a ajutat creșterea anizotropă a mustaților de mullit, ceea ce a îmbunătățit ulterior rezistența fizică și duritatea ceramicii de mulit.
Ora postării: 29-aug-2023