page_banner

správy

Či by sa dal čistý elektrokeramický odpad použiť na syntézu mullitovej keramiky?

Niektoré priemyselné odpady sa ukázali ako užitočné pri výrobe mulitovej keramiky.Tieto priemyselné odpady sú bohaté na určité oxidy kovov, ako je oxid kremičitý (SiO2) a oxid hlinitý (Al2O3).To dáva odpadom potenciál byť použitý ako východiskový materiál na prípravu mulitovej keramiky.Účelom tohto prehľadového článku je zostaviť a zhodnotiť rôzne spôsoby prípravy mullitovej keramiky, ktoré ako východiskové materiály využívali rôzne priemyselné odpady.Tento prehľad popisuje aj teploty spekania a chemické prísady použité pri príprave a jej účinky.Práca sa tiež zaoberala porovnaním mechanickej pevnosti a tepelnej rozťažnosti uvádzanej mulitovej keramiky pripravenej z rôznych priemyselných odpadov.

Mullit, bežne označovaný ako 3Al2O3∙2SiO2, je vynikajúci keramický materiál vďaka svojim mimoriadnym fyzikálnym vlastnostiam.Má vysoký bod topenia, nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, vysokú pevnosť pri vysokých teplotách a má odolnosť proti tepelnému šoku a tečeniu [1].Tieto mimoriadne tepelné a mechanické vlastnosti umožňujú použitie materiálu v aplikáciách, ako sú žiaruvzdorné materiály, pecný nábytok, substráty pre katalyzátory, rúry pecí a tepelné štíty.

Mullit možno nájsť len ako vzácny minerál na ostrove Mull v Škótsku [2].Vďaka svojej vzácnej existencii v prírode je všetka mullitová keramika používaná v priemysle vyrobená človekom.Uskutočnilo sa veľa výskumov na prípravu mulitovej keramiky s použitím rôznych prekurzorov, počnúc buď priemyselnou/laboratórnou chemickou látkou [3], alebo prirodzene sa vyskytujúcimi hlinitokremičitanovými minerálmi [4].Náklady na tieto východiskové materiály sú však drahé, pretože sa vopred syntetizujú alebo ťažia.Výskumníci už roky hľadajú ekonomické alternatívy syntézy mullitovej keramiky.Preto sa v literatúre uvádza množstvo mullitových prekurzorov odvodených z priemyselných odpadov. Tieto priemyselné odpady majú vysoký obsah užitočného oxidu kremičitého a oxidu hlinitého, čo sú základné chemické zlúčeniny potrebné na výrobu mulitovej keramiky.Ďalšími výhodami používania týchto priemyselných odpadov sú úspora energie a nákladov, ak by sa odpady odklonili a znovu využili ako inžiniersky materiál.Okrem toho by to mohlo pomôcť znížiť záťaž životného prostredia a zvýšiť jej ekonomický prínos.

Aby sa zistilo, či by sa čistý elektrokeramický odpad mohol použiť na syntézu mullitovej keramiky, porovnal sa čistý elektrokeramický odpad zmiešaný s práškami oxidu hlinitého a čistý elektrokeramický odpad ako suroviny. Vplyv zloženia surovín a teploty spekania na mikroštruktúru a fyzikálne vlastnosti Skúmali sa vlastnosti mullitovej keramiky.XRD a SEM sa použili na štúdium fázového zloženia a mikroštruktúry.

Výsledky ukazujú, že so zvyšujúcou sa teplotou spekania sa zvyšuje obsah mullitu a zároveň sa zvyšuje objemová hmotnosť.Suroviny sú čistý elektrokeramický odpad, takže aktivita spekania je väčšia a proces spekania sa môže urýchliť a tiež sa zvýši hustota.Keď sa mullit pripravuje iba z elektrokeramického odpadu, objemová hmotnosť a pevnosť v tlaku sú najväčšie, pórovitosť je najmenšia a komplexné fyzikálne vlastnosti budú najlepšie.

Poháňané potrebou lacných a ekologických alternatív, mnohé výskumné snahy použili rôzne priemyselné odpady ako východiskové materiály na výrobu mullitovej keramiky.Boli preskúmané spôsoby spracovania, teploty spekania a chemické prísady.Tradičná metóda spracovania, ktorá zahŕňala miešanie, lisovanie a reakčné spekanie mullitového prekurzora, bola najbežnejšie používanou metódou kvôli svojej jednoduchosti a nákladovej efektívnosti.Hoci tento spôsob je schopný produkovať poréznu mullitovú keramiku, zdanlivá pórovitosť výslednej mullitovej keramiky zostala pod 50 %.Na druhej strane sa ukázalo, že odlievanie mrazom je schopné produkovať vysoko poréznu mullitovú keramiku so zdanlivou pórovitosťou 67 %, dokonca aj pri veľmi vysokej teplote spekania 1500 °C.Uskutočnil sa prehľad teplôt spekania a rôznych chemických prísad používaných pri výrobe mullitu.Na výrobu mullitu je žiaduce použiť teplotu spekania nad 1500 °C, vzhľadom na vyššiu reakčnú rýchlosť medzi Al2O3 a Si02 v prekurzore.Avšak nadmerný obsah oxidu kremičitého spojený s nečistotami v prekurzore by mohol viesť k deformácii vzorky alebo roztaveniu počas vysokoteplotného spekania.Pokiaľ ide o chemické prísady, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 a MoO3 boli hlásené ako účinná pomôcka na zníženie teploty spekania, zatiaľ čo V2O5, ZrO2 dopovaný Y2O3 a 3Y-PSZ sa môžu použiť na podporu zahusťovania mullitovej keramiky.Dopovanie chemickými prísadami ako AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 a MgO napomohlo anizotropnému rastu mullitových fúzov, čo následne zvýšilo fyzikálnu pevnosť a húževnatosť mullitovej keramiky.


Čas odoslania: 29. augusta 2023