সক্রিয় অ্যালুমিনা ( -আল₂O₃), একটি অনুঘটক সমর্থন হিসাবে, পেট্রোলিয়াম পরিশোধন, কয়লা রাসায়নিক শিল্প এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ভারী এবং নিম্নমানের অপরিশোধিত তেলের ক্রমবর্ধমান-প্রবণতার সাথে, বড় অণুর ভর স্থানান্তর এবং প্রসারণ দক্ষতা উন্নত করার জন্য ম্যাক্রোপোরাস এবং মেসোপোরাস কাঠামোর সমর্থনের চাহিদা আরও জরুরি হয়ে উঠেছে। এক্সট্রুশন ছাঁচনির্মাণ সক্রিয় অ্যালুমিনা সমর্থনকে আকার দেওয়ার জন্য সবচেয়ে সাধারণ পদ্ধতিগুলির মধ্যে একটি, এবং এর ছিদ্র গঠন একাধিক কারণ যেমন পাউডার বৈশিষ্ট্য, সংযোজন গঠন এবং এক্সট্রুশন প্রক্রিয়া পরামিতি দ্বারা প্রভাবিত হয়। গঠন প্রক্রিয়ার সময় ছিদ্র কাঠামো কার্যকরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা একটি গবেষণার হটস্পট হয়ে উঠেছে।
ছিদ্র গঠন প্রভাবিত মূল কারণ
অ্যালুমিনা পাউডারের 01 বৈশিষ্ট্য
আকৃতিবিদ্যা, কণার আকার এবং বিতরণ, ছিদ্র গঠন, এবং অ্যালুমিনা পাউডারের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা উল্লেখযোগ্যভাবে এক্সট্রুশন ছাঁচনির্মাণ এবং সমর্থনের ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে। এর মধ্যে, রূপবিদ্যা এবং কণার আকার পাউডারের প্রবাহযোগ্যতা এবং সংকোচনশীলতাকে প্রতিফলিত করে।
রূপবিদ্যা: গোলাকার বা ফাঁপা গোলাকার পাউডারগুলি ভাল প্রবাহযোগ্যতা প্রদর্শন করে, সহজে অ্যাডিটিভের সাথে সমানভাবে মিশ্রিত হয় এবং এর ফলে ঘনীভূত ছিদ্রের আকার বিতরণ এবং উচ্চ ছিদ্রের সাথে সমর্থন হয়। বিপরীতে, অনিয়মিত পাউডার যেমন সুই-লাইক বা ফ্লেক-আকৃতির কণাগুলি আলগা মেশানো, কঠিন ছাঁচনির্মাণ এবং ছড়িয়ে পড়া ছিদ্র আকারের বিতরণের দিকে পরিচালিত করে।
কণার আকার: ছোট কণার আকার আন্তঃকণার যোগাযোগ বিন্দু বৃদ্ধি করে, যা উচ্চ প্যাকিং ঘনত্ব এবং সমর্থনের উন্নত যান্ত্রিক শক্তির দিকে পরিচালিত করে। যাইহোক, অত্যধিক সূক্ষ্ম কণা দিয়ে অ্যালুমিনা উত্পাদন শিল্পগতভাবে চ্যালেঞ্জিং। কণা আকার বন্টন পাউডার প্যাকিং এবং কম্প্রেসিবিলিটিও প্রভাবিত করে।
02 সংযোজন গঠন
(1) জল-থেকে-পাউডারের অনুপাত
যেহেতু শুকনো অ্যালুমিনা পাউডারে প্লাস্টিকতার অভাব রয়েছে, তাই পাউডার কণাগুলিকে প্লাস্টিকের পেস্টে আবদ্ধ করার জন্য এক্সট্রুশনের সময় উপযুক্ত পরিমাণে জল যোগ করা হয়। জল একটি হালকা পেপটাইজিং প্রভাবও প্রয়োগ করে, ভেজা অ্যালুমিনা কণাগুলির মধ্যে বন্ধন শক্তিকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে এবং এইভাবে সমর্থনের যান্ত্রিক শক্তিকে উন্নত করে। জল-থেকে-পাউডার অনুপাত (কাঁচা গুঁড়ো থেকে জলের ভরের অনুপাত) পেস্টের প্লাস্টিকতা, এক্সট্রুশন চাপ এবং সমর্থন বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে। খুব কম অনুপাত উচ্চ এক্সট্রুশন চাপ, রুক্ষ পৃষ্ঠ, কম শক্তি, এবং ছোট ছিদ্র ভলিউম ফলাফল. খুব বেশি অনুপাতের ফলে রড লেগে থাকা, শরীরের সবুজ বিকৃতি এবং নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল কমে যায়। একটি উপযুক্ত জল-থেকে-পাউডার অনুপাত মসৃণ এক্সট্রুশন এবং কাঠামোগত স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে, যখন একটি অত্যধিক উচ্চ অনুপাত শুকানোর খরচও বাড়িয়ে দেয়।
(2) পেপটাইজিং এজেন্ট
পেপটাইজিং এজেন্ট জৈব এবং অজৈব অ্যাসিড অন্তর্ভুক্ত। সাধারণ জৈব অ্যাসিড হল ফর্মিক অ্যাসিড, অ্যাসিটিক অ্যাসিড, সাইট্রিক অ্যাসিড, ম্যালোনিক অ্যাসিড এবং অক্সালিক অ্যাসিড। সাধারণ অজৈব অ্যাসিডগুলির মধ্যে রয়েছে নাইট্রিক অ্যাসিড, হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড এবং ফসফরিক অ্যাসিড। অ্যালুমিনা অনুঘটক সমর্থনের এক্সট্রুশন ছাঁচনির্মাণের জন্য, নাইট্রিক অ্যাসিড হল সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত পেপটাইজিং এজেন্ট যার শক্তিশালী পেপটাইজিং ক্ষমতার কারণে। একটি উপযুক্ত পরিমাণ যোগ করা যান্ত্রিক শক্তি উন্নত করে এবং ছিদ্র আকারের বন্টনকে কেন্দ্রীভূত করে; অত্যধিক সংযোজন কণা প্যাকিং ব্যাহত করে, মাইক্রোপোর বাড়ায় এবং শক্তি হ্রাস করে।
(3) ছিদ্র-গঠনকারী এজেন্ট
হাইড্রোট্রিটিং এবং ফ্লুইড ক্যাটালিটিক ক্র্যাকিং ক্যাটালিস্টের জন্য বড় ছিদ্র ভলিউম সহ সমর্থন প্রয়োজন। তাই, ছিদ্রের পরিমাণ এবং ছিদ্রের আকার বন্টনকে সামঞ্জস্য করার জন্য ছিদ্র গঠনকারী এজেন্টগুলিকে ফর্মুলেশনে প্রবর্তন করা হয়। এক্সট্রুড অ্যালুমিনা ক্যাটালিস্ট সাপোর্টের জন্য সাধারণত ব্যবহৃত ছিদ্র-ফরমিং এজেন্টগুলির মধ্যে রয়েছে জল-দ্রবণীয় স্টার্চ, পলিথিন গ্লাইকল, সোডিয়াম পলিঅ্যাক্রিলেট, পলিঅ্যাক্রিলামাইড, কার্বন পাউডার এবং পলিভিনাইল অ্যালকোহল। এগুলিকে ভৌত এবং রাসায়নিক ছিদ্র-গঠনকারী এজেন্টে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।
শারীরিক ছিদ্র-গঠনকারী উপাদান (যেমন, স্টার্চ, কার্বন ব্ল্যাক, অ্যাক্টিভেটেড কার্বন, বা জৈব পলিমার) ক্যালসিনেশনের সময় গ্যাসে পচে যায়, বেরিয়ে যায় এবং ম্যাক্রোপোর পিছনে ফেলে।
রাসায়নিক ছিদ্র-গঠনকারী এজেন্ট (সাধারণত জলের-দ্রবণীয় অজৈব লবণ যেমন ফসফরাস, সিলিকন বা বোরন যৌগ) অ্যালুমিনা পাউডারের কণার আকার এবং বিচ্ছুরণ অবস্থাকে পরিবর্তন করে, বৃহত্তর গৌণ কণা তৈরি করে যা আন্তঃকণা শূন্যতা বাড়ায়, যার ফলে ছিদ্রের আকার বড় হয়।
উভয় প্রকারের ছিদ্র গঠনকারী এজেন্টের সম্মিলিত ব্যবহার সিনারজিস্টিক প্রভাব তৈরি করতে পারে, প্রয়োজনীয় পরিমাণ কমাতে পারে এবং ছড়িয়ে পড়া ছিদ্রের আকার বন্টন এবং শক্তি হ্রাস এড়াতে পারে।
(4) লুব্রিকেন্ট এবং প্লাস্টিকাইজার
লুব্রিকেন্ট (যেমন, মেথি পাউডার, গ্লিসারিন) ঘর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা কমায়, এক্সট্রুশন গতি এবং পৃষ্ঠের গুণমান উন্নত করে। প্লাস্টিসাইজার (যেমন, পলিভিনাইল অ্যালকোহল, সেলুলোজ ডেরাইভেটিভস) পেস্টের প্লাস্টিকতা এবং গঠনযোগ্যতা বাড়ায়; তাদের হাইড্রক্সিল গ্রুপগুলি অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রক্সিল গ্রুপের সাথে হাইড্রোজেন বন্ড গঠন করতে পারে, বন্ধনকে শক্তিশালী করে।
03 এক্সট্রুশন প্রসেস প্যারামিটার
এক্সট্রুশন প্রক্রিয়াটি ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়া এবং সমর্থনের ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। এক্সট্রুশন ছাঁচনির্মাণ দুটি পর্যায় অন্তর্ভুক্ত: kneading (mulling) এবং এক্সট্রুশন। প্রথমে, সিউডো-বোহমাইট পাউডার, জল এবং বাইন্ডারগুলিকে পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে মাখানো হয়। তারপর, সমজাতীয় ভেজা পেস্টকে একটি বহু-গর্ত ডাই প্লেট সহ একটি এক্সট্রুডারে খাওয়ানো হয়, যেখানে এটিকে স্ক্রু এক্সট্রুশনের মাধ্যমে ডাই হোল দিয়ে আকৃতির দেহ তৈরি করতে বাধ্য করা হয় (যেমন, সিলিন্ডার, রিং, ট্রিলোব, কোয়াড্রিলোব, প্রজাপতি, মধুচক্র)। এগুলি পরবর্তীতে শুকানো হয় এবং চূড়ান্ত অ্যালুমিনা সমর্থন পাওয়ার জন্য ক্যালসাইন করা হয়।
(1) Kneading (Mulling) প্রক্রিয়া
গুঁড়া করার সময় পেস্টের একজাতীয়তা এবং ছিদ্র গঠনকে প্রভাবিত করে। খুব কম সময় অসম মেশানো, কঠিন ছাঁচনির্মাণ এবং কম শক্তির দিকে পরিচালিত করে। দীর্ঘায়িত গিঁটানোর ফলে ম্যাক্রোপোরগুলি ছোট ছিদ্রে ভেঙে যায়, ছিদ্রের আকার বন্টনকে সংকুচিত করে এবং শক্তি বৃদ্ধি করে। যাইহোক, অত্যধিক দীর্ঘ গিঁট দেওয়া পেস্টটিকে বের করা কঠিন করে তোলে এবং যান্ত্রিক শক্তি আর উন্নত হয় না। উপরন্তু, কিছু সময়ের জন্য পেস্টকে বার্ধক্য করা সাপোর্টের যান্ত্রিক শক্তি বাড়ায়।
(2) এক্সট্রুশন প্রক্রিয়া
এক্সট্রুশন গতি, চাপ, তাপমাত্রা, ইত্যাদি সবুজ শরীরের গুণমানকে প্রভাবিত করে এবং ছিদ্র গঠনকে সমর্থন করে। খুব ধীর এক্সট্রুশন সবুজ শরীরে বিকৃতি এবং বুদবুদ বাড়ে; খুব দ্রুত এক্সট্রুশন পিনহোল বা অন্যান্য ত্রুটি সৃষ্টি করে। সঞ্চালিত শীতল জলের প্রয়োগ এক্সট্রুশন তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে, জলের বাষ্পীভবন রোধ করে এবং প্লাস্টিকতা বজায় রাখে। এক্সট্রুশন চাপ রৈখিকভাবে জল-থেকে-পাউডার অনুপাতের সাথে সম্পর্কিত এবং সবুজ শরীরের ঘনত্ব সামঞ্জস্য করার জন্য এটি একটি মূল প্যারামিটার। একবার ফর্মুলেশন এবং গিঁটানোর প্রক্রিয়াটি নির্ধারিত হয়ে গেলে, এক্সট্রুশন প্রক্রিয়াটি অ্যালুমিনা অনুঘটক সমর্থন গঠনের একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ। তিনটি সুনির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তা হল: (1) এক্সট্রুড সাপোর্টের ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে তা নিশ্চিত করা; (2) এক্সট্রুশন সরঞ্জামের পরিধান হ্রাস করা; (3) এক্সট্রুশন খরচ কমানো.
ছিদ্র গঠন নিয়ন্ত্রণের জন্য সাধারণ পদ্ধতি
01 কম-তাপমাত্রা সিন্টারিং পদ্ধতি
কম-তাপমাত্রা সিন্টারিং সহায়ক (যেমন, নির্দিষ্ট যৌগ) যোগ করা নিম্ন তাপমাত্রায় অ্যালুমিনা কণার উপর পৃষ্ঠের হাইড্রক্সিল গ্রুপের ঘনীভবনকে উৎসাহিত করে, কার্যকরভাবে ছিদ্রের পরিমাণ এবং ছিদ্রের আকার সামঞ্জস্য করে। ছিদ্র-প্রসারিত করার প্রক্রিয়াটি নিম্নরূপ: সিনটারিং এড থেকে হেটেরোএটমগুলি Al–O বন্ড নেটওয়ার্কে প্রবেশ করায়, আন্তঃসংযুক্ত Al–O বন্ডগুলিকে ব্যাহত করে, অ্যালুমিনা পাউডারের পৃষ্ঠের উত্তেজনা হ্রাস করে এবং ক্যালসিনেশনের সময় ছিদ্র প্রাচীরের পতন ঘটায়, যা ছিদ্রের আকার বাড়ায়। উপরন্তু, নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় সিন্টারিং সাহায্যের আংশিক পরমানন্দ বা পচন -Al₂O₃ সমর্থনের ছিদ্রের পরিমাণ বাড়িয়ে দেয়। এই পদ্ধতিটি ছিদ্র বৃদ্ধির জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক।
02 অ্যালুমিনা বিচ্ছুরণ পদ্ধতি
অ্যালুমিনা বিচ্ছুরণ পদ্ধতি তুলনামূলকভাবে সহজ: সমর্থন ছিদ্র গঠন সামঞ্জস্য করতে বিভিন্ন বিচ্ছুরণ বৈশিষ্ট্যের সাথে অ্যালুমিনা পূর্বসূরীদের মিশ্রিত করা। নীতিটি হল যে বিভিন্ন বিচ্ছুরণ বৈশিষ্ট্য সহ ছদ্ম-বোহেমাইট পূর্ববর্তী, তাদের বিভিন্ন কণার আকারের কারণে, মিশ্রণের পরে কণাগুলির মূল প্যাকিং অবস্থাকে পরিবর্তন করে। সূক্ষ্ম কণা উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা প্রদান করতে পারে, যখন মোটা কণা বড় ছিদ্র আকারে অবদান রাখে। এইভাবে, কার্যকর ছিদ্র গঠন নিয়ন্ত্রণ অর্জন করে, একটি উপযুক্ত ছিদ্র কাঠামো প্রাপ্ত করা যেতে পারে।