Některé průmyslové odpady se ukázaly být užitečné při výrobě mullitové keramiky.Tyto průmyslové odpady jsou bohaté na určité oxidy kovů, jako je oxid křemičitý (SiO2) a oxid hlinitý (Al2O3).To dává odpadům potenciál být použit jako výchozí materiál pro přípravu mullitové keramiky.Účelem tohoto přehledového článku je sestavit a zhodnotit různé způsoby přípravy mullitové keramiky, které využívaly různé průmyslové odpady jako výchozí materiály.Tento přehled také popisuje teploty slinování a chemické přísady použité při přípravě a její účinky.V této práci bylo také řešeno srovnání mechanické pevnosti a tepelné roztažnosti uváděné mullitové keramiky připravené z různých průmyslových odpadů.
Mullit, běžně označovaný jako 3Al2O3∙2SiO2, je vynikající keramický materiál díky svým mimořádným fyzikálním vlastnostem.Má vysoký bod tání, nízký koeficient tepelné roztažnosti, vysokou pevnost při vysokých teplotách a má odolnost proti tepelnému šoku a tečení [1].Tyto mimořádné tepelné a mechanické vlastnosti umožňují použití materiálu v aplikacích, jako jsou žáruvzdorné materiály, nábytek do pecí, substráty pro katalyzátory, trubky pecí a tepelné štíty.
Mullit lze nalézt pouze jako vzácný minerál na Mull Island ve Skotsku [2].Vzhledem ke své vzácné existenci v přírodě je veškerá mullitová keramika používaná v průmyslu vyrobena člověkem.Bylo provedeno mnoho výzkumů pro přípravu mullitové keramiky za použití různých prekurzorů, počínaje buď průmyslovou/laboratorní chemickou látkou [3], nebo přirozeně se vyskytujícími hlinitokřemičitanovými minerály [4].Náklady na tyto výchozí materiály, které se syntetizují nebo těží předem, jsou však drahé.Po celá léta výzkumníci hledali ekonomické alternativy k syntéze mullitové keramiky.Proto bylo v literatuře popsáno mnoho mullitových prekurzorů pocházejících z průmyslových odpadů. Tyto průmyslové odpady mají vysoký obsah užitečného oxidu křemičitého a oxidu hlinitého, což jsou základní chemické sloučeniny potřebné k výrobě mullitové keramiky.Dalšími výhodami použití těchto průmyslových odpadů jsou úspory energie a nákladů, pokud by byly odpady odkloněny a znovu využity jako inženýrský materiál.Kromě toho by to také mohlo pomoci snížit zátěž životního prostředí a zvýšit její ekonomický přínos.
Aby bylo možné prozkoumat, zda lze čistý elektrokeramický odpad použít k syntéze mullitové keramiky, byl porovnán čistý elektrokeramický odpad smíchaný s prášky oxidu hlinitého a čistý elektrokeramický odpad jako suroviny. Vliv složení surovin a teploty slinování na mikrostrukturu a fyzikální vlastnosti byly zkoumány vlastnosti mullitové keramiky.Pro studium fázového složení a mikrostruktury byly použity XRD a SEM.
Výsledky ukazují, že se zvyšující se teplotou slinování se zvyšuje obsah mullitu a zároveň se zvyšuje objemová hmotnost.Suroviny jsou čistý elektrokeramický odpad, takže slinovací aktivita je větší a proces slinování se může urychlit a také se zvýší hustota.Když je mullit připraven pouze z elektrokeramického odpadu, objemová hmotnost a pevnost v tlaku jsou největší, pórovitost je nejmenší a komplexní fyzikální vlastnosti budou nejlepší.
Poháněno potřebou nízkonákladových a ekologicky šetrných alternativ, mnoho výzkumných úsilí použilo různé průmyslové odpady jako výchozí materiály pro výrobu mullitové keramiky.Byly přezkoumány způsoby zpracování, teploty slinování a chemické přísady.Tradiční způsob zpracování, který zahrnoval míchání, lisování a reakční slinování mullitového prekurzoru, byl nejběžněji používaným způsobem díky své jednoduchosti a efektivitě nákladů.Ačkoli je tato metoda schopna vyrobit porézní mullitovou keramiku, zdánlivá poréznost výsledné mullitové keramiky zůstala pod 50 %.Na druhé straně se ukázalo, že vymrazovacím litím lze vyrobit vysoce porézní mullitovou keramiku se zjevnou porézností 67 %, a to i při velmi vysoké teplotě slinování 1500 °C.Byl proveden přehled slinovacích teplot a různých chemických přísad používaných při výrobě mullitu.Pro výrobu mullitu je žádoucí používat teplotu slinování nad 1500 °C, a to z důvodu vyšší reakční rychlosti mezi Al2O3 a Si02 v prekurzoru.Nadměrný obsah oxidu křemičitého spojený s nečistotami v prekurzoru by však mohl vést k deformaci vzorku nebo roztavení během vysokoteplotního slinování.Pokud jde o chemické přísady, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 a MoO3 byly uváděny jako účinná pomoc při snížení teploty slinování, zatímco V2O5, ZrO2 dopovaný Y2O3 a 3Y-PSZ lze použít k podpoře zhuštění mullitové keramiky.Dopování chemickými přísadami jako AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 a MgO napomohlo anizotropnímu růstu mullitových whiskerů, což následně zvýšilo fyzikální pevnost a houževnatost mullitové keramiky.
Čas odeslání: 29. srpna 2023