การศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้เถ้าลอยอลูมิเนียมเป็นส่วนผสมในอิฐทนไฟ

Abstract

การผลิตอิฐทนไฟได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องตามแนวโน้มความต้องการของตลาดที่เพิ่มขึ้น มีการพัฒนาการผลิตโดยใช้วัตถุดิบเหลือใช้เป็นส่วนผสม เช่น ในอุตสาหกรรมหล่อโลหะมีเศษเถ้าลอยอะลูมิเนียมเป็นของเหลือจากกระบวนการผลิตจานวนมากที่ถูกทิ้งอย่างไร้ประโยชน์และก่อให้เกิดมลพิษ ทั้งๆที่กากเหลือเหล่านี้มีส่วนประกอบทางเคมีที่ยังสามารถนามาใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตอิฐทนไฟได้ การใช้เศษเถ้าลอยอะลูมิเนียมเป็นส่วนผสมในการผลิตอิฐทนไฟจึงเป็นแนวคิดในการผลิตอิฐทนไฟแบบใหม่ซึ่งมีสมบัติค่าความทนไฟสูงขึ้น มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นอีกทั้งยังช่วยลดต้นทุนการผลิต ลดปริมาณของเสีย ลดมลพิษและรักษาสภาพสิ่งแวดล้อมด้วย งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ในการศึกษาส่วนผสมและอิทธิพลของตัวแปรในกระบวนการผลิตอิฐทนไฟของเถ้าลอยอะลูมิเนียม โดยออกแบบการทดลองให้มีตัวแปรซึ่งประกอบด้วย ขนาดของ Mesh No.40 ถึง 100 อัตราส่วนผสมในสัดส่วนที่ต่างกันที่ 100:00 ถึง 20:80 แรงดันในการอัดขึ้นรูปที่ 300 kg/cm2 ถึง 350 kg/cm2 และอุณหภูมิในการเผาชิ้นงานที่ 1,200 องศาเซลเซียส ถึง 1,300 องศาเซลเซียส แล้วนาตัวอย่างชิ้นงานไปทดสอบสมบัติทางกายภาพซึ่งประกอบด้วยค่าความหนาแน่น, ค่าความพรุนปรากฏ, ค่าการดดูดซึมน้า, ค่าความถ่วงจาเพาะ, และสมบัติทางกลประกอบด้วย ค่ากาลังต้านแรงบี้บดเมื่อเย็น จากนั้นทาการเปรียบเทียบผลการทดสอบกับมาตรฐานของอิฐทนไฟอะลูมินาสูง KB-50 ผลการทดลองครั้งนี้โดยสรุป คือ ตัวอย่างชิ้นงาน B1M50C300X คัดแยกขนาดอนุภาคของเถ้าลอยอะลูมิเนียมที่ Mesh No. 50 ในอัตราส่วนผสม 100:00 อัดขึ้นรูปด้วยแรงดัน 300 kg/cm2 และเผาที่อุณหภูมิ 1,200 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ผลการทดสอบสมบัติทางกายภาพและสมบัติทางกลพบว่า มีค่าความหนาแน่น 1.41 g/cm3, ค่าความพรุนปรากฏ 56.37%, ค่าการดดูดซึมน้า 3.24%, ค่าความถ่วงจาเพาะ 39.95, ค่ากาลังต้านแรงบี้บดเมื่อเย็น 6.11 MPa และยังพบว่าค่าสมบัติทางกายภาพและทางกลดีที่สุดของตัวแปรในการผลิตอิฐทนไฟของตัวอย่างชิ้นงาน B5M100C350X คัดแยกขนาดอนุภาคของเถ้าลอยอะลูมิเนียมที่ Mesh No.100 ในอัตราส่วนผสม 20:80 อัดขึ้นรูปด้วยแรงดัน 350 kg/cm2 และเผาที่อุณหภูมิ 1,200 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ผลการทดสอบสมบัติทางกายภาพและทางกลพบว่า มีค่าความหนาแน่น 1.96 g/cm3, ค่าความพรุนปรากฏ 36%, ค่าการดูดซึมน้า 3.07%, ค่าความถ่วงจาเพาะ 18.30, และค่ากาลังต้านแรงบี้บดเมื่อเย็น 54.08 MPa จากนั้นทาการเปรียบเทียบกับมาตรฐานของอิฐทนไฟอะลูมินาสูง KB-50 โดยผลทดสอบสมบัติทางกายและทางกลพบว่า ค่าความหนาแน่นเท่ากับ 2.30 g/cm3 มีค่าน้อยกว่า 0.34 g/cm3, ส่วนค่าความพรุน ปรากฏ เท่ากับ 22 % มีค่ามากกว่า 14 %, และค่ากาลังต้านแรงบี้บดเมื่อเย็น เท่ากับ 45 MPa ซึ่งมีค่ามากกว่า 9.08 MPa.

According to the high demand in the market, the manufacturing process of refractory brick has been continuously developing such as utilizing recycled industrial disposed materials as alternative composition. In conventional casting industry, large amount of disposed materials were causing environmental problem even though it contains several potential materials which are capable to be recycled and used as composition in the refractory brick. Thus the idea to utilize Aluminum dross in refractory brick could be beneficial by reducing production cost, disposed material, pollution and yet save the environment. This research aimed to study the influences of processing parameters in manufacturing of refractory brick which contains Aluminum dross. The experiment was carried out by varying the following parameters; 1. Mesh size, No.40 to 100 respectively 2. Composition, 100:0 to 20:80 3. Forming pressure, 300 to 350 kg/cm2 and 4. Heating temperature, 1,200 to 1,300 Degree Celsius. After the experiment, the samples were brought to examined the following physical properties; density, apparent porosity, water absorption, specific gravity and also mechanical properties; crushing pressure. The results were then compared with KB-50 brick standard. The sample no. B1M50C300X contained Aluminum dross at mesh no. 50 in the ratio of 100:00. The sample was pressed with 300 kg/cm2 then heated at 1,200 Degree Celsius for 1 hr. The sample yielded density of 1.41 g/cm3, apparent porosity of 56.37%, water absorption of 3.24%, specific gravity of 39.95, and Cold Crushing Strength of 6.11 MPa. The best result obtained in this research was sample no. B5M100C350X which contained Aluminum dross at mesh no. 100 in the ratio of 20:80. The sample was pressed with 350 kg/cm2 then heated at 1,200 Degree Celsius for 1 hr. The sample yielded density of 1.96 g/cm3, apparent porosity of 36 %, water absorption of 3.07%, specific gravity of 18.30, and Cold Crushing Strength of 54.08 MPa. Comparing the tested properties with that specified in the high alumina refractory’s standard reveals that the density of the sample is 0.34 g/cm3 lower, the porosity 14% higher and the compressive strength is 9.08 MPa higher than standard values.