Nekateri industrijski odpadki so se izkazali za uporabne pri proizvodnji keramike iz mulita.Ti industrijski odpadki so bogati z nekaterimi kovinskimi oksidi, kot sta silicijev dioksid (SiO2) in aluminijev oksid (Al2O3).To daje možnost, da se odpadki uporabijo kot začetni material za pripravo keramike iz mulita.Namen tega preglednega prispevka je zbrati in pregledati različne metode priprave mulitne keramike, ki so kot izhodne materiale uporabile različne industrijske odpadke.Ta pregled opisuje tudi temperature sintranja in kemične dodatke, uporabljene pri pripravi, ter njihove učinke.V tem delu je bila obravnavana tudi primerjava tako mehanske trdnosti kot toplotnega raztezanja poročane mulitne keramike, pripravljene iz različnih industrijskih odpadkov.
Mulit, običajno označen kot 3Al2O3∙2SiO2, je odličen keramični material zaradi svojih izjemnih fizikalnih lastnosti.Ima visoko tališče, nizek koeficient toplotnega raztezanja, visoko trdnost pri visokih temperaturah in ima odpornost na toplotni udar in lezenje [1].Te izredne toplotne in mehanske lastnosti omogočajo uporabo materiala v aplikacijah, kot so ognjevzdržni materiali, pohištvo za peči, substrati za katalizatorje, cevi za peči in toplotni ščiti.
Mulit lahko najdemo le kot redek mineral na otoku Mull na Škotskem [2].Zaradi redkega obstoja v naravi je vsa mulitna keramika, ki se uporablja v industriji, umetna.Opravljenih je bilo veliko raziskav za pripravo mulitne keramike z uporabo različnih prekurzorjev, začenši bodisi s kemičnimi industrijskimi/laboratorijskimi [3] ali naravno prisotnimi aluminosilikatnimi minerali [4].Vendar pa so stroški teh vhodnih materialov dragi, saj so predhodno sintetizirani ali izkopani.Raziskovalci že leta iščejo ekonomične alternative za sintezo mulitne keramike.Zato so v literaturi poročali o številnih prekurzorjih mulita, pridobljenih iz industrijskih odpadkov。 Ti industrijski odpadki imajo visoko vsebnost koristnega silicijevega dioksida in aluminijevega oksida, ki sta bistveni kemični spojini, potrebni za proizvodnjo mulitne keramike.Druge prednosti uporabe teh industrijskih odpadkov so prihranek energije in stroškov, če bi bili odpadki preusmerjeni in ponovno uporabljeni kot inženirski material.Poleg tega bi to lahko pripomoglo tudi k zmanjšanju okoljske obremenitve in povečanju njegove gospodarske koristi.
Da bi raziskali, ali je mogoče čiste elektrokeramične odpadke uporabiti za sintezo mulitne keramike, smo primerjali čiste elektrokeramične odpadke, pomešane s prahom aluminijevega oksida, in čiste elektrokeramične odpadke kot surovine. Učinki sestave surovin in temperature sintranja na mikrostrukturo in fizikalne Raziskane so bile lastnosti mulitne keramike.XRD in SEM sta bila uporabljena za študij fazne sestave in mikrostrukture.
Rezultati kažejo, da se vsebnost mulita z višanjem temperature sintranja povečuje, hkrati pa se povečuje nasipna gostota.Surovine so čisti elektrokeramični odpadki, zato je aktivnost sintranja večja, proces sintranja pa se lahko pospeši, poveča pa se tudi gostota.Ko je mulit pripravljen samo z elektrokeramičnimi odpadki, sta nasipna gostota in tlačna trdnost največji, poroznost najmanjša, celovite fizikalne lastnosti pa bodo najboljše.
Zaradi potrebe po nizkocenovnih in okolju prijaznih alternativah so številna raziskovalna prizadevanja uporabila različne industrijske odpadke kot izhodne materiale za proizvodnjo keramike iz mulita.Pregledane so bile metode obdelave, temperature sintranja in kemični dodatki.Tradicionalna metoda obdelave, ki je vključevala mešanje, stiskanje in reakcijsko sintranje prekurzorja mulita, je bila najpogosteje uporabljena metoda zaradi svoje preprostosti in stroškovne učinkovitosti.Čeprav je s to metodo mogoče proizvesti porozno keramiko iz mulita, so poročali, da navidezna poroznost nastale keramike iz mulita ostaja pod 50 %.Po drugi strani pa se je pokazalo, da je z zamrzovalnim litjem mogoče proizvesti visoko porozno mulitno keramiko z navidezno poroznostjo 67 % tudi pri zelo visoki temperaturi sintranja 1500 °C.Opravljen je bil pregled temperatur sintranja in različnih kemičnih dodatkov, ki se uporabljajo pri proizvodnji mulita.Zaželeno je uporabiti temperaturo sintranja nad 1500 °C za proizvodnjo mulita zaradi višje hitrosti reakcije med Al2O3 in SiO2 v prekurzorju.Vendar pa lahko čezmerna vsebnost silicijevega dioksida, povezana z nečistočami v prekurzorju, povzroči deformacijo vzorca ali taljenje med visokotemperaturnim sintranjem.Kar zadeva kemične dodatke, so CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 in MoO3 poročali kot učinkovita pomoč pri nižji temperaturi sintranja, medtem ko se lahko V2O5, ZrO2, dopiran z Y2O3, in 3Y-PSZ uporabijo za spodbujanje zgoščevanja mulitne keramike.Dopiranje s kemičnimi dodatki, kot so AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 in MgO, je pomagalo pri anizotropni rasti mulitnih brkov, kar je posledično povečalo fizično trdnost in žilavost mulitne keramike.
Čas objave: 29. avgusta 2023