Algunos desechos industriales han demostrado ser útiles en la producción de cerámicas de mullita.Estos residuos industriales son ricos en ciertos óxidos metálicos como la sílice (SiO2) y la alúmina (Al2O3).Esto brinda a los desechos el potencial de usarse como fuente de material de partida para la preparación de cerámicas de mullita.El propósito de este artículo de revisión es compilar y revisar varios métodos de preparación de cerámicas de mullita que utilizaron una variedad de desechos industriales como materiales de partida.Esta revisión también describe las temperaturas de sinterización y los aditivos químicos utilizados en la preparación y sus efectos.En este trabajo también se abordó una comparación de la resistencia mecánica y la expansión térmica de las cerámicas de mullita preparadas a partir de diversos desechos industriales.
La mullita, comúnmente denominada 3Al2O3∙2SiO2, es un excelente material cerámico debido a sus extraordinarias propiedades físicas.Tiene un alto punto de fusión, un bajo coeficiente de expansión térmica, alta resistencia a altas temperaturas y posee resistencia tanto al choque térmico como a la fluencia [1].Estas extraordinarias propiedades térmicas y mecánicas permiten que el material se utilice en aplicaciones como refractarios, muebles de hornos, sustratos para convertidores catalíticos, tubos de hornos y escudos térmicos.
La mullita sólo se puede encontrar como mineral escaso en la isla Mull, Escocia [2].Debido a su rara existencia en la naturaleza, todas las cerámicas de mullita utilizadas en la industria son artificiales.Se han realizado muchas investigaciones para preparar cerámicas de mullita utilizando diferentes precursores, a partir de productos químicos de calidad industrial/de laboratorio [3] o minerales de aluminosilicato de origen natural [4].Sin embargo, el coste de estos materiales de partida, que se sintetizan o extraen de antemano, es elevado.Durante años, los investigadores han estado buscando alternativas económicas para sintetizar cerámicas de mullita.Por lo tanto, en la literatura se han informado numerosos precursores de mullita derivados de desechos industriales. Estos desechos industriales tienen un alto contenido de sílice y alúmina útiles, que son los compuestos químicos esenciales necesarios para producir cerámicas de mullita.Otros beneficios del uso de estos desechos industriales son el ahorro de energía y costos si los desechos se desviaran y reutilizaran como material de ingeniería.Además, esto también podría ayudar a reducir la carga medioambiental y mejorar su beneficio económico.
Para investigar si los desechos electrocerámicos puros podrían usarse para sintetizar cerámicas de mullita, se compararon los desechos electrocerámicos puros mezclados con polvos de alúmina y los desechos electrocerámicos puros como materias primas. Los efectos de la composición de las materias primas y la temperatura de sinterización en la microestructura y la física Se investigaron las propiedades de la cerámica de mullita.Se utilizaron XRD y SEM para estudiar la composición de fases y la microestructura.
Los resultados muestran que el contenido de mullita aumenta al aumentar la temperatura de sinterización y, al mismo tiempo, aumenta la densidad aparente.Las materias primas son desechos electrocerámicos puros, por lo que la actividad de sinterización es mayor y el proceso de sinterización se puede acelerar y también se aumenta la densidad.Cuando la mullita se prepara únicamente con residuos de electrocerámica, la densidad aparente y la resistencia a la compresión son mayores, la porosidad es menor y las propiedades físicas integrales serán las mejores.
Impulsados por la necesidad de alternativas de bajo costo y respetuosas con el medio ambiente, muchos esfuerzos de investigación han utilizado una variedad de desechos industriales como materiales de partida para producir cerámicas de mullita.Se han revisado los métodos de procesamiento, las temperaturas de sinterización y los aditivos químicos.El método tradicional de procesamiento por ruta que implicaba mezclar, prensar y sinterizar por reacción el precursor de mullita fue el método más utilizado debido a su simplicidad y rentabilidad.Aunque este método es capaz de producir cerámicas de mullita porosas, se informó que las porosidades aparentes de la cerámica de mullita resultante se mantenían por debajo del 50%.Por otro lado, se demostró que la fundición por congelación es capaz de producir cerámica de mullita altamente porosa, con una porosidad aparente del 67%, incluso a una temperatura de sinterización muy alta de 1500 °C.Se realizó una revisión de las temperaturas de sinterización y diferentes aditivos químicos utilizados en la producción de mullita.Es deseable utilizar una temperatura de sinterización superior a 1500 °C para la producción de mullita, debido a la mayor velocidad de reacción entre Al2O3 y SiO2 en el precursor.Sin embargo, el contenido excesivo de sílice asociado con impurezas en el precursor podría provocar la deformación o fusión de la muestra durante la sinterización a alta temperatura.En cuanto a los aditivos químicos, se ha informado que CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 y MoO3 son una ayuda eficaz para reducir la temperatura de sinterización, mientras que ZrO2 dopado con V2O5, Y2O3 y 3Y-PSZ se pueden utilizar para promover la densificación de las cerámicas de mullita.El dopado con aditivos químicos como AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 y MgO ayudó al crecimiento anisotrópico de los bigotes de mullita, lo que posteriormente mejoró la resistencia física y la tenacidad de las cerámicas de mullita.
Hora de publicación: 29 de agosto de 2023