страница_баннер

Новости

Можно ли использовать чистые отходы электрокерамики для синтеза муллита?

Показано, что некоторые промышленные отходы могут быть полезны при производстве муллитокерамики.Эти промышленные отходы богаты оксидами некоторых металлов, таких как кремнезем (SiO2) и оксид алюминия (Al2O3).Это дает отходам возможность использовать их в качестве источника исходного материала для изготовления муллитокерамики.Целью данного обзора является обобщение и обзор различных методов получения муллитокерамики, в которых в качестве исходных материалов используются различные промышленные отходы.В этом обзоре также описаны температуры спекания, химические добавки, использованные при приготовлении, и их влияние.В этой работе также было проведено сравнение механической прочности и термического расширения описанной муллитой керамики, полученной из различных промышленных отходов.

Муллит, обычно обозначаемый как 3Al2O3∙2SiO2, является отличным керамическим материалом благодаря своим исключительным физическим свойствам.Он имеет высокую температуру плавления, низкий коэффициент теплового расширения, высокую прочность при высоких температурах, а также обладает сопротивлением термическому удару и ползучести [1].Эти исключительные термические и механические свойства позволяют использовать этот материал в таких областях, как огнеупоры, печная мебель, подложки для каталитических конвертеров, печные трубы и тепловые экраны.

Муллит можно найти только как редкий минерал на острове Малл в Шотландии [2].Ввиду редкого существования в природе вся муллитовая керамика, используемая в промышленности, искусственная.Было проведено много исследований по приготовлению муллита с использованием различных прекурсоров, начиная с химикатов промышленного/лабораторного класса [3] или встречающихся в природе алюмосиликатных минералов [4].Однако стоимость этих исходных материалов, которые синтезируются или добываются заранее, высока.В течение многих лет исследователи искали экономичные альтернативы синтезу муллита керамики.Таким образом, в литературе сообщалось о многочисленных предшественниках муллита, полученных из промышленных отходов. Эти промышленные отходы имеют высокое содержание полезного кремнезема и глинозема, которые являются основными химическими соединениями, необходимыми для производства муллита керамики.Другими преимуществами использования этих промышленных отходов являются экономия энергии и затрат, если бы отходы были перенаправлены и повторно использованы в качестве инженерного материала.Кроме того, это также могло бы помочь снизить нагрузку на окружающую среду и повысить экономическую выгоду.

Чтобы выяснить, можно ли использовать чистые электрокерамические отходы для синтеза муллитовой керамики, были сравнены чистые электрокерамические отходы, смешанные с порошками оксида алюминия, и чистые электрокерамические отходы в качестве сырья. Влияние состава сырья и температуры спекания на микроструктуру и физические исследованы свойства муллитокерамики.Для изучения фазового состава и микроструктуры использовали рентгеноструктурный анализ и СЭМ.

Результаты показывают, что содержание муллита увеличивается с повышением температуры спекания, и в то же время увеличивается насыпная плотность.Сырьем являются чистые отходы электрокерамики, поэтому активность спекания выше, процесс спекания можно ускорить, а также увеличить плотность.Когда муллит получают только из отходов электрокерамики, объемная плотность и прочность на сжатие самые большие, пористость наименьшая, а комплексные физические свойства будут лучшими.

Из-за необходимости найти недорогие и экологически чистые альтернативы, многие исследовательские усилия использовали различные промышленные отходы в качестве исходных материалов для производства муллита керамики.Рассмотрены методы обработки, температуры спекания и химические добавки.Традиционный метод обработки, включающий смешивание, прессование и реакционное спекание предшественника муллита, был наиболее часто используемым методом из-за его простоты и экономической эффективности.Хотя этот метод позволяет производить пористую муллитовую керамику, сообщается, что кажущаяся пористость полученной муллитовой керамики остается ниже 50%.С другой стороны, было показано, что литье замораживанием позволяет производить высокопористую муллитовую керамику с кажущейся пористостью 67% даже при очень высокой температуре спекания 1500 °C.Проведен обзор температур спекания и различных химических добавок, используемых при производстве муллита.Для производства муллита желательно использовать температуру спекания выше 1500 °С из-за более высокой скорости реакции между Al2O3 и SiO2 в предшественнике.Однако избыточное содержание кремнезема, связанное с примесями в прекурсоре, может привести к деформации или расплавлению образца при высокотемпературном спекании.Что касается химических добавок, то CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 и MoO3 считаются эффективным средством снижения температуры спекания, в то время как V2O5, ZrO2, легированный Y2O3, и 3Y-PSZ можно использовать для ускорения уплотнения муллита керамики.Легирование химическими добавками, такими как AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 и MgO, способствовало анизотропному росту усов муллита, что впоследствии повышало физическую прочность и ударную вязкость муллитовой керамики.


Время публикации: 29 августа 2023 г.