පිරිසිදු විද්‍යුත් සෙරමික් අපද්‍රව්‍ය මුල්ලයිට් පිඟන් භාණ්ඩ සංස්ලේෂණය කිරීමට භාවිතා කළ හැකිද?

සමහර කාර්මික අපද්‍රව්‍ය මල්ලයිට් සෙරමික් නිෂ්පාදනයේදී ප්‍රයෝජනවත් බව පෙන්වා දී ඇත. මෙම කාර්මික අපද්‍රව්‍ය සිලිකා (SiO2) සහ ඇලුමිනා (Al2O3) වැනි ඇතැම් ලෝහ ඔක්සයිඩ වලින් පොහොසත් වේ. මෙමගින් අපද්‍රව්‍ය මුල්ලයිට් සෙරමික් සකස් කිරීම සඳහා ආරම්භක ද්‍රව්‍ය ප්‍රභවයක් ලෙස භාවිතා කිරීමට හැකියාව ලැබේ. මෙම සමාලෝචන පත්‍රිකාවේ පරමාර්ථය වන්නේ විවිධ කාර්මික අපද්‍රව්‍ය ආරම්භක ද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කරන විවිධ මල්ලයිට් සෙරමික් සකස් කිරීමේ ක්‍රම සම්පාදනය කිරීම සහ සමාලෝචනය කිරීමයි. මෙම සමාලෝචනය සකස් කිරීමේදී භාවිතා කරන සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය සහ රසායනික ආකලන සහ එහි බලපෑම් ද විස්තර කරයි. විවිධ කාර්මික අපද්‍රව්‍ය වලින් සකස් කරන ලද වාර්තා කරන ලද mullite සෙරමික් වල යාන්ත්‍රික ශක්තිය සහ තාප ප්‍රසාරණය යන දෙකෙහිම සැසඳීමක් ද මෙම කාර්යයේදී ආමන්ත්‍රණය කරන ලදී.

මල්ලයිට්, සාමාන්‍යයෙන් 3Al2O3∙2SiO2 ලෙස දක්වා ඇත, එහි ඇති අසාමාන්‍ය භෞතික ගුණාංග නිසා විශිෂ්ට පිඟන් මැටි ද්‍රව්‍යයකි. එය ඉහළ ද්‍රවාංකයක්, අඩු තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකයක්, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ඉහළ ශක්තියක් ඇති අතර තාප කම්පනය සහ රිංගා ප්‍රතිරෝධය යන දෙකම ඇත [1]. මෙම අසාමාන්‍ය තාප හා යාන්ත්‍රික ගුණාංග මගින් ප්‍රතික්‍රියාකාරක, උඳුන් ගෘහ භාණ්ඩ, උත්ප්‍රේරක පරිවර්තක සඳහා උපස්ථර, උදුන නල සහ තාප ආවරණ වැනි යෙදුම් සඳහා ද්‍රව්‍ය භාවිතා කිරීමට හැකියාව ලැබේ.

මුල්ලයිට් සොයා ගත හැක්කේ ස්කොට්ලන්තයේ මුල් අයිලන්ඩ් හි දුර්ලභ ඛනිජයක් ලෙස පමණි [2]. ස්වභාවධර්මයේ එහි දුර්ලභ පැවැත්ම හේතුවෙන් කර්මාන්තයේ භාවිතා වන සියලුම මල්ලයිට් සෙරමික් මිනිසා විසින් සාදන ලද ඒවා වේ. කාර්මික/ රසායනාගාර ශ්‍රේණියේ රසායනික [3] හෝ ස්වභාවිකව ඇති ඇලුමිනොසිලිකේට් ඛනිජ වලින් [4] ආරම්භ වන විවිධ පූර්වගාමීන් භාවිතා කරමින් මල්ලයිට් සෙරමික් සකස් කිරීම සඳහා බොහෝ පර්යේෂණ සිදු කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, මෙම ආරම්භක ද්රව්යවල පිරිවැය මිල අධික වන අතර, ඒවා කලින් සංස්ලේෂණය කර හෝ කැණීම් කරනු ලැබේ. වසර ගණනාවක් තිස්සේ පර්යේෂකයන් mullite සෙරමික් සංස්ලේෂණය කිරීමට ආර්ථිකමය විකල්ප සොයමින් සිටිති. එබැවින්, කාර්මික අපද්‍රව්‍ය වලින් ලබාගත් බහුවිධ පූර්වගාමීන් සාහිත්‍යයේ වාර්තා වී ඇත. මෙම කාර්මික අපද්‍රව්‍යවල ප්‍රයෝජනවත් සිලිකා සහ ඇලුමිනා ඉහළ අන්තර්ගතයක් ඇත, ඒවා මුල්ලයිට් සෙරමික් නිෂ්පාදනය සඳහා අවශ්‍ය රසායනික සංයෝග වේ. මෙම කාර්මික අපද්‍රව්‍ය භාවිතා කිරීමේ අනෙකුත් ප්‍රතිලාභ නම්, අපද්‍රව්‍ය වෙනතකට යොමු කර ඉංජිනේරු ද්‍රව්‍යයක් ලෙස නැවත භාවිතා කළහොත් බලශක්තිය සහ පිරිවැය ඉතිරි කිරීමයි. තවද, මෙය පාරිසරික බර අඩු කිරීමට සහ එහි ආර්ථික ප්‍රතිලාභ ඉහළ නැංවීමට ද උපකාරී වේ.

පිරිසිදු විද්‍යුත් සෙරමික් අපද්‍රව්‍ය මුල්ලයිට් පිඟන් භාණ්ඩ, ඇලුමිනා කුඩු සමඟ මිශ්‍ර කළ පිරිසිදු විද්‍යුත් සෙරමික් අපද්‍රව්‍ය සහ අමුද්‍රව්‍ය ලෙස පිරිසිදු විද්‍යුත් සෙරමික් අපද්‍රව්‍ය සංස්ලේෂණය කිරීමට යොදා ගත හැකිද යන්න විමර්ශනය කිරීම සඳහා අමුද්‍රව්‍යවල සංයුතිය හා සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වයේ බලපෑම ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයට හා භෞතිකයට බලපායි. මල්ලයිට් සෙරමික් වල ගුණාංග විමර්ශනය කරන ලදී. අදියර සංයුතිය සහ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා XRD සහ SEM භාවිතා කරන ලදී.

සින්ටර් උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමත් සමඟ මුල්ලයිට් වල අන්තර්ගතය වැඩි වන අතර ඒ සමඟම තොග ඝනත්වය වැඩි වන බව ප්රතිඵල පෙන්වයි. අමුද්‍රව්‍ය යනු පිරිසිදු විද්‍යුත් සෙරමික් අපද්‍රව්‍ය වන අතර එමඟින් සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි වන අතර සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය වේගවත් කළ හැකි අතර ඝනත්වය ද වැඩි වේ. මුල්ලයිට් සකස් කරනු ලබන්නේ විද්‍යුත් සෙරමික් අපද්‍රව්‍ය මගින් පමණක් වන විට, තොග ඝනත්වය සහ සම්පීඩ්‍යතා ශක්තිය විශාලතම වේ, සිදුරු කුඩාම වන අතර විස්තීරණ භෞතික ගුණාංග හොඳම වේ.

අඩු වියදම් සහ පරිසර හිතකාමී විකල්පවල අවශ්‍යතාවය නිසා බොහෝ පර්යේෂණ ප්‍රයත්නයන් විවිධ කාර්මික අපද්‍රව්‍ය මල්ලයිට් සෙරමික් නිෂ්පාදනය සඳහා ආරම්භක ද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කර ඇත. සැකසුම් ක්‍රම, සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය සහ රසායනික ආකලන සමාලෝචනය කර ඇත. මුල්ලයිට් පූර්වගාමියා මිශ්‍ර කිරීම, එබීම සහ ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීම සම්බන්ධ වූ සාම්ප්‍රදායික මාර්ග සැකසුම් ක්‍රමය එහි සරල බව සහ පිරිවැය ඵලදායිතාවය හේතුවෙන් බහුලව භාවිතා වන ක්‍රමය විය. මෙම ක්‍රමය මගින් සිදුරු සහිත මුල්ලයිට් සෙරමික් නිෂ්පාදනය කිරීමට හැකි වුවද, ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන මුල්ලයිට් පිඟන් මැටිවල පෙනෙන සිදුරු 50% ට වඩා අඩු මට්ටමක පවතින බව වාර්තා විය. අනෙක් අතට, ෆ්‍රීස් වාත්තු කිරීම 1500 °C වැනි ඉතා ඉහළ සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වයකදී පවා 67% ක විනිවිද පෙනෙන සිදුරු සහිත ඉහළ සිදුරු සහිත මුල්ලයිට් සෙරමික් නිපදවීමට හැකි බව පෙන්වා දී ඇත. මල්ලයිට් නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිතා කරන සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය සහ විවිධ රසායනික ආකලන පිළිබඳ සමාලෝචනයක් සිදු කරන ලදී. පූර්වගාමියා තුළ Al2O3 සහ SiO2 අතර ඉහළ ප්‍රතික්‍රියා අනුපාතය හේතුවෙන් මුල්ලයිට් නිෂ්පාදනය සඳහා 1500 °C ට වඩා වැඩි සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වයක් භාවිතා කිරීම යෝග්‍ය වේ. කෙසේ වෙතත්, පූර්වගාමියාගේ අපද්‍රව්‍ය හා සම්බන්ධ අධික සිලිකා අන්තර්ගතය ඉහළ උෂ්ණත්ව සින්ටර් කිරීමේදී නියැදි විරූපණයට හෝ දියවීමට හේතු විය හැක. රසායනික ආකලන සඳහා, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 සහ MoO3 සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය අඩු කිරීමට ඵලදායී ආධාරකයක් ලෙස වාර්තා කර ඇති අතර V2O5, Y2O3 මාත්‍රණය කළ ZrO2 සහ 3Y-PSZ mullite සෙරමික් සඳහා ඝනත්වය ප්‍රවර්ධනය කිරීමට භාවිතා කළ හැක. AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5, සහ MgO වැනි රසායනික ආකලන ද්‍රව්‍ය සමඟ මාත්‍රණය කිරීම මුල්ලයිට් රැවුල් ගස්වල ඇනිසොට්‍රොපික් වර්ධනයට සහය වූ අතර, එය පසුව මල්ලයිට් සෙරමික් වල භෞතික ශක්තිය සහ තද බව වැඩි දියුණු කළේය.