Một số chất thải công nghiệp được chứng minh là có ích trong sản xuất gốm mullite.Những chất thải công nghiệp này rất giàu một số oxit kim loại như silica (SiO2) và alumina (Al2O3).Điều này mang lại tiềm năng cho chất thải được sử dụng làm nguồn nguyên liệu ban đầu để chế tạo gốm mullite.Mục đích của bài viết đánh giá này là biên soạn và xem xét các phương pháp chuẩn bị gốm mullite khác nhau sử dụng nhiều loại chất thải công nghiệp làm nguyên liệu ban đầu.Đánh giá này cũng mô tả nhiệt độ thiêu kết và các chất phụ gia hóa học được sử dụng trong chế phẩm và tác dụng của nó.Việc so sánh cả độ bền cơ học và độ giãn nở nhiệt của gốm mullite được chế tạo từ các chất thải công nghiệp khác nhau cũng được đề cập trong nghiên cứu này.
Mullite, thường được ký hiệu là 3Al2O3∙2SiO2, là một vật liệu gốm tuyệt vời do tính chất vật lý đặc biệt của nó.Nó có điểm nóng chảy cao, hệ số giãn nở nhiệt thấp, độ bền cao ở nhiệt độ cao và có cả khả năng chống sốc nhiệt và chống rão [1].Những đặc tính cơ học và nhiệt đặc biệt này cho phép vật liệu được sử dụng trong các ứng dụng như vật liệu chịu lửa, đồ nội thất trong lò nung, chất nền cho bộ chuyển đổi xúc tác, ống lò và tấm chắn nhiệt.
Mullite chỉ có thể được tìm thấy dưới dạng khoáng chất khan hiếm ở đảo Mull, Scotland [2].Do sự tồn tại hiếm có trong tự nhiên nên tất cả đồ gốm mullite được sử dụng trong công nghiệp đều do con người tạo ra.Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để chế tạo gốm mullite bằng cách sử dụng các tiền chất khác nhau, bắt đầu từ hóa chất công nghiệp/phòng thí nghiệm [3] hoặc các khoáng chất aluminosilicate tự nhiên [4].Tuy nhiên, giá thành của những nguyên liệu ban đầu này đắt tiền và được tổng hợp hoặc khai thác trước đó.Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm các giải pháp thay thế tiết kiệm để tổng hợp gốm mullite.Do đó, nhiều tiền chất mullite có nguồn gốc từ chất thải công nghiệp đã được báo cáo trong tài liệu. Những chất thải công nghiệp này có hàm lượng silic và alumina hữu ích cao, là những hợp chất hóa học thiết yếu cần thiết để sản xuất gốm sứ mullite.Các lợi ích khác của việc sử dụng chất thải công nghiệp này là tiết kiệm năng lượng và chi phí nếu chất thải được chuyển hướng và tái sử dụng làm vật liệu kỹ thuật.Hơn nữa, điều này cũng có thể giúp giảm gánh nặng môi trường và nâng cao lợi ích kinh tế của nó.
Để nghiên cứu xem liệu chất thải gốm điện tinh khiết có thể được sử dụng để tổng hợp gốm mullite hay không, người ta so sánh chất thải gốm điện tinh khiết trộn với bột alumina và chất thải gốm điện tinh khiết làm nguyên liệu thô. Ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu thô và nhiệt độ thiêu kết lên cấu trúc vi mô và vật lý tính chất của gốm mullite đã được nghiên cứu.XRD và SEM được sử dụng để nghiên cứu thành phần pha và cấu trúc vi mô.
Kết quả cho thấy hàm lượng mullite tăng lên khi nhiệt độ thiêu kết tăng lên, đồng thời mật độ khối cũng tăng lên.Nguyên liệu thô là chất thải gốm điện tinh khiết, do đó hoạt động thiêu kết lớn hơn và quá trình thiêu kết có thể được tăng tốc và mật độ cũng tăng lên.Khi mullite chỉ được điều chế bằng chất thải gốm điện, mật độ khối và cường độ nén là lớn nhất, độ xốp nhỏ nhất và các tính chất vật lý toàn diện sẽ tốt nhất
Do nhu cầu về các giải pháp thay thế chi phí thấp và thân thiện với môi trường, nhiều nỗ lực nghiên cứu đã sử dụng nhiều loại chất thải công nghiệp làm nguyên liệu ban đầu để sản xuất gốm mullite.Các phương pháp xử lý, nhiệt độ thiêu kết và các chất phụ gia hóa học đã được xem xét.Phương pháp xử lý theo lộ trình truyền thống bao gồm trộn, ép và nung kết phản ứng tiền chất mullite là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất do tính đơn giản và hiệu quả về chi phí của nó.Mặc dù phương pháp này có thể tạo ra gốm mullite xốp nhưng độ xốp biểu kiến của gốm mullite thu được được báo cáo là ở mức dưới 50%.Mặt khác, phương pháp đúc đông lạnh đã được chứng minh là có thể tạo ra gốm mullite có độ xốp cao, với độ xốp biểu kiến là 67%, ngay cả ở nhiệt độ thiêu kết rất cao 1500 °C.Việc xem xét nhiệt độ thiêu kết và các chất phụ gia hóa học khác nhau được sử dụng trong sản xuất mullite đã được thực hiện.Nên sử dụng nhiệt độ thiêu kết trên 1500 °C để sản xuất mullite, do tốc độ phản ứng cao hơn giữa Al2O3 và SiO2 trong tiền chất.Tuy nhiên, hàm lượng silica quá cao liên quan đến tạp chất trong tiền chất có thể dẫn đến biến dạng mẫu hoặc tan chảy trong quá trình thiêu kết ở nhiệt độ cao.Đối với các chất phụ gia hóa học, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 và MoO3 đã được báo cáo là chất hỗ trợ hiệu quả để giảm nhiệt độ thiêu kết trong khi V2O5, ZrO2 pha tạp Y2O3 và 3Y-PSZ có thể được sử dụng để thúc đẩy quá trình cô đặc cho gốm mullite.Việc pha tạp các chất phụ gia hóa học như AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 và MgO đã hỗ trợ sự phát triển dị hướng của râu mullite, sau đó tăng cường độ bền vật lý và độ dẻo dai của gốm mullite.
Thời gian đăng: 29-08-2023