Доказано е, че някои промишлени отпадъци са полезни при производството на мулитна керамика.Тези промишлени отпадъци са богати на определени метални оксиди като силициев диоксид (SiO2) и алуминиев триоксид (Al2O3).Това дава потенциал на отпадъците да бъдат използвани като източник на изходен материал за получаване на мулитна керамика.Целта на този обзорен документ е да събере и прегледа различни методи за приготвяне на мулитна керамика, които използват различни промишлени отпадъци като изходни материали.Този преглед също така описва температурите на синтероване и химическите добавки, използвани в препарата и неговите ефекти.В тази работа също беше разгледано сравнение както на механичната якост, така и на термичното разширение на докладваната мулитна керамика, приготвена от различни промишлени отпадъци.
Мулитът, обикновено означаван като 3Al2O3∙2SiO2, е отличен керамичен материал поради своите изключителни физични свойства.Той има висока точка на топене, нисък коефициент на топлинно разширение, висока якост при високи температури и притежава устойчивост както на термичен удар, така и на пълзене [1].Тези изключителни термични и механични свойства позволяват на материала да се използва в приложения като огнеупорни материали, мебели за пещи, субстрати за каталитични конвертори, пещни тръби и топлинни щитове.
Мулитът може да се намери само като оскъден минерал на остров Мъл, Шотландия [2].Поради рядкото си съществуване в природата, цялата керамика от мулит, използвана в индустрията, е изкуствена.Извършени са много изследвания за приготвяне на мулитна керамика с помощта на различни прекурсори, като се започне или от промишлени/лабораторни химикали [3] или естествено срещащи се алуминосиликатни минерали [4].Въпреки това, цената на тези изходни материали е скъпа, които се синтезират или добиват предварително.Години наред изследователите търсят икономични алтернативи за синтез на мулитна керамика.Следователно в литературата се съобщава за множество прекурсори на мулит, получени от промишлени отпадъци。 Тези промишлени отпадъци имат високо съдържание на полезен силициев диоксид и алуминиев триоксид, които са основните химични съединения, необходими за производството на мулитна керамика.Други ползи от използването на тези промишлени отпадъци са спестяването на енергия и разходи, ако отпадъците бъдат отклонени и повторно използвани като инженерен материал.Освен това, това би могло също така да помогне за намаляване на тежестта върху околната среда и да увеличи икономическата полза от нея.
За да се изследва дали чистите електрокерамични отпадъци могат да се използват за синтезиране на мулитна керамика, чистите електрокерамични отпадъци, смесени с алуминиев прах и чистите електрокерамични отпадъци като суровини, бяха сравнени. Ефектите от състава на суровините и температурата на синтероване върху микроструктурата и физическите са изследвани свойствата на мулитната керамика.XRD и SEM бяха използвани за изследване на фазовия състав и микроструктурата.
Резултатите показват, че съдържанието на мулит се увеличава с повишаване на температурата на синтероване, като в същото време обемната плътност се увеличава.Суровините са чистите отпадъци от електрокерамика, като по този начин активността на синтероване е по-голяма и процесът на синтероване може да се ускори, а плътността също се увеличава.Когато мулитът се приготвя само от електрокерамичните отпадъци, обемната плътност и якостта на натиск са най-големи, порьозността е най-малка и цялостните физични свойства ще бъдат най-добри
Водени от необходимостта от евтини и екологично чисти алтернативи, много изследователски усилия са използвали различни промишлени отпадъци като изходни материали за производството на мулитна керамика.Прегледани са методите на обработка, температурите на синтероване и химическите добавки.Традиционният метод на обработка, който включва смесване, пресоване и реакционно синтероване на прекурсора на мулита, е най-често използваният метод поради неговата простота и ефективност на разходите.Въпреки че този метод е в състояние да произведе пореста мулитна керамика, се съобщава, че видимата порьозност на получената мулитна керамика остава под 50%.От друга страна, беше доказано, че леенето чрез замразяване може да произведе силно пореста мулитна керамика с видима порьозност от 67%, дори при много висока температура на синтероване от 1500 °C.Извършен е преглед на температурите на синтероване и различните химични добавки, използвани при производството на мулит.Желателно е да се използва температура на синтероване над 1500 °C за производството на мулит, поради по-високата скорост на реакция между Al2O3 и SiO2 в прекурсора.Въпреки това, прекомерното съдържание на силициев диоксид, свързано с примеси в прекурсора, може да доведе до деформация на пробата или разтопяване по време на синтероване при висока температура.Що се отнася до химическите добавки, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 и MoO3 са докладвани като ефективна помощ за понижаване на температурата на синтероване, докато V2O5, легиран с Y2O3 ZrO2 и 3Y-PSZ могат да се използват за насърчаване на уплътняването за мулитна керамика.Допирането с химически добавки като AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 и MgO подпомага анизотропния растеж на мулитовите мустаци, което впоследствие повишава физическата здравина и издръжливостта на мулитовата керамика.
Време на публикуване: 29 август 2023 г