1. ชื่อเทคโนโลยี (technology title ... · 2018-03-29 ·...

23
1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title) : เทคโนโลยีรีไซเคิลเถ้าลอยถ่านหินจากโรงไฟฟ้า (Fly Ash) ด้วยการผลิตเป็นโลหะโฟม (Metal Foam) 2. ประเภทกลุ่มอุตสาหกรรม (Industrial Sector) : อุตสาหกรรมแร่ อุตสาหกรรมโลหการ X อุตสาหกรรมรีไซเคิล 3. ระดับความพร้อมของเทคโนโลยี (Technology Readiness Levels) : ระดับต่า ระดับสูง TRL 1 TRL 2 TRL 3 TRL 4 TRL 5 TRL 6 TRL 7 TRL 8 TRL 9 Basic principle observed and reported Technology concept and/or application formulated Conc epts dem onstr ated analy ticall y or expe rime ntall y Key elements demonstrated in laboratory environment Key elements demonstrated in simulated environment Representative of the deliverable demonstrated in relevant environments Final development version of the deliverable demonstrated in operational environment Actual deliverable qualified through test and demonstration Operational use of deliverable องค์ความรู้และการวิจัยพื้นฐาน ต้นแบบห้องปฏิบัติการ ต้นแบบภาคสนาม 4. รายละเอียดโดยสังเขป (Details Description) : แนวคิด : เถ้าลอยถ่านหินเป็นของเสียที่เหลือจากกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิง โดยลักษณะและองค์ประกอบ ของเถ้าลอยถ่านหินขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุดิบที่น้ามาใช้เป็นเชื้อเพลิง เช่น ถ่านหิน ชีวมวล น้ามันต่างๆ เป็นต้น เถ้าลอยถ่านหินถือเป็นของเสียอุตสาหกรรมตัวหนึ่งที่มีปริมาณเกิดขึ้นมากตามปริมาณการใช้ถ่านหินที่เป็นวัตถุดิบ ในกระบวนการผลิตความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโรงไฟฟ้าที่ต้องใช้พลังงานความร้อนอย่างมากในการผลิต กระแสไฟฟ้า ท้าให้ถ่านหินเป็นวัตถุดิบเชื้อเพลิงทางเลือกหนึ่งที่ถูกน้ามาใช้ เนื่องจากถ่านหินเป็นวัตถุดิบเชื้อเพลิง ที่มีราคาถูกที่สุดเมื่อเทียบกับวัตถุดิบเชื้อเพลิงชนิดอื่นๆ เมื่อน้าถ่านหินมาเผาไหม้ โดยเฉลี่ยแล้วร้อยละ 80 ของ น้าหนักถ่านหิน จะเปลี่ยนกลายเป็นเถ้าถ่านหิน ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่ 1) เถ้าลอย ( Fly Ash) 2) เถ้า หนัก (Bottom Ash) โดยเถ้าลอยถ่านหินจากโรงไฟฟ้าและโรงงานอุตสาหกรรมจัดเป็นของเสียอุตสาหกรรม รหัส ของเสีย 10 01 02 HM เถ้าลอยจากการเผาไหม้ถ่านหิน ตามประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม เรื่อง การก้าจัดสิ่ง ปฏิกูลหรือวัสดุที่ไม่ใช้แล้ว พ.ศ. 2548 จากการที่เถ้าลอยถ่านหินจัดเป็นของเสียอันตรายที่ส่งผลกระทบต่อ สิ่งแวดล้อม และมีปริมาณเกิดขึ้นจ้านวนมากท้าให้เป็นภาระกับสิ่งแวดล้อมในการน้าไปก้าจัดโดยเฉพาะในการ น้าไปฝังกลบ ซึ่งในปัจจุบันได้มีเทคโนโลยีในการน้าเถ้าลอยถ่านหินกลับมาใช้ประโยชน์ เช่น การน้ามาใช้เป็น วัตถุดิบทดแทนในเตาปูนซีเมนต์ เป็นต้น จากข้อมูลการขออนุญาตน้าของเสียออกนอกบริเวณโรงงานอุตสาหกรรม (แบบ สก . 2) ของกรม โรงงานอุตสาหกรรม เถ้าลอยถ่านหินจัดอยู่ในกลุ่มตามรหัสของเสียและชื่อวัสดุไม่ใช้แล้ว ในนิคมอุตสาหกรรมมาบ ตาพุด ปี พ.ศ. 2556 ดังตารางที่ 6-4 โดยการจ้าแนกตามประเภทของเถ้าลอยถ่านหิน ตามที่มีการรายงานต่อกรม

Upload: others

Post on 13-Feb-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

1. ชอเทคโนโลย (Technology Title) : เทคโนโลยรไซเคลเถาลอยถานหนจากโรงไฟฟา (Fly Ash) ดวยการผลตเปนโลหะโฟม (Metal Foam) 2. ประเภทกลมอตสาหกรรม (Industrial Sector) : อตสาหกรรมแร อตสาหกรรมโลหการ X อตสาหกรรมรไซเคล 3. ระดบความพรอมของเทคโนโลย (Technology Readiness Levels) : ระดบตา ระดบสง TRL 1 TRL 2 TRL

3 TRL 4 TRL 5 TRL 6 TRL 7 TRL 8 TRL 9

Basic principle observed

and reported

Technology concept and/or

application formulated

Concepts demonstrated analytically or experimentally

Key elements demonstrated in laboratory environment

Key elements demonstrated in simulated environment

Representative of the

deliverable demonstrated

in relevant environments

Final development version of the deliverable

demonstrated in operational environment

Actual deliverable qualified

through test and

demonstration

Operational use of deliverable

องคความรและการวจยพนฐาน ตนแบบหองปฏบตการ ตนแบบภาคสนาม

4. รายละเอยดโดยสงเขป (Details Description) : แนวคด : เถาลอยถานหนเปนของเสยทเหลอจากกระบวนการเผาไหมเชอเพลง โดยลกษณะและองคประกอบ

ของเถาลอยถานหนขนอยกบชนดของวตถดบทนามาใชเปนเชอเพลง เชน ถานหน ชวมวล นามนตางๆ เปนตน เถาลอยถานหนถอเปนของเสยอตสาหกรรมตวหนงทมปรมาณเกดขนมากตามปรมาณการใชถานหนทเปนวตถดบในกระบวนการผลตความรอน โดยเฉพาะอยางยงกบโรงไฟฟาทตองใชพลงงานความรอนอยางมากในการผลตกระแสไฟฟา ทาใหถานหนเปนวตถดบเชอเพลงทางเลอกหนงทถกนามาใช เนองจากถานหนเปนวตถดบเชอเพลงทมราคาถกทสดเมอเทยบกบวตถดบเชอเพลงชนดอนๆ เมอนาถานหนมาเผาไหม โดยเฉลยแลวรอยละ 80 ของนาหนกถานหน จะเปลยนกลายเปนเถาถานหน ซงจะแบงออกเปน 2 ชนด ไดแก 1) เถาลอย (Fly Ash) 2) เถาหนก (Bottom Ash) โดยเถาลอยถานหนจากโรงไฟฟาและโรงงานอตสาหกรรมจดเปนของเสยอตสาหกรรม รหสของเสย 10 01 02 HM เถาลอยจากการเผาไหมถานหน ตามประกาศกระทรวงอตสาหกรรม เรอง การกาจดสงปฏกลหรอวสดทไมใชแลว พ.ศ. 2548 จากการทเถาลอยถานหนจดเปนของเสยอนตรายทสงผลกระทบตอสงแวดลอม และมปรมาณเกดขนจานวนมากทาใหเปนภาระกบสงแวดลอมในการนาไปกาจดโดยเฉพาะในการนาไปฝงกลบ ซงในปจจบนไดมเทคโนโลยในการนาเถาลอยถานหนกลบมาใชประโยชน เชน การนามาใชเปนวตถดบทดแทนในเตาปนซเมนต เปนตน

จากขอมลการขออนญาตนาของเสยออกนอกบรเวณโรงงานอตสาหกรรม (แบบ สก . 2) ของกรมโรงงานอตสาหกรรม เถาลอยถานหนจดอยในกลมตามรหสของเสยและชอวสดไมใชแลว ในนคมอตสาหกรรมมาบตาพด ป พ.ศ. 2556 ดงตารางท 6-4 โดยการจาแนกตามประเภทของเถาลอยถานหน ตามทมการรายงานตอกรม

Page 2: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

โรงงานอตสาหกรรม พบวามปรมาณเถาลอยถานหนประมาณ 1,045,976.00 ตน ทงนปรมาณทเกดขนยงไมรวมนามนทไมสามารถจาแนกประเภทได และจากการสอบถามผประกอบการ บจก. บแอลซพ เพาเวอร ซงเปนโรงงานผลตกระแสไฟฟา (IPP) ทใชถานหนชนดบทมนสในการผลตไฟฟา ทตงอยในนคมอตสาหกรรมมาบตาพด พบวาทาง โรงงานมเถาลอยถานหนเกดขน ในป พ.ศ. 2556 ประมาณ 567,000 ตน ดงตารางท 6-5 ตารางท 6-4 รหสของเสยและชอวสดทไมใชแลว ประเภทเถาลอย ในนคมอตสาหกรรมมาบตาพด ป พ.ศ. 2556

ของเสยประเภทเถาลอย รหสของเสย ตวอยางชอวสดไมใชแลว ตามแบบ สก. 2 10 01 99 เถาลอย

เถาลอยจากการเผาไหมถานหน 10 01 02 Ash

เขมา Boiler กากขเถาจาก burner

ปรมาณรวม 1,045,976.00 ตน แหลงกาเนด(ประเภทโรงงาน)

42(1), 53(5), 59, 64(10), 88, 89

วธการกาจด 42, 44, 49, 71, 73, 75 ทมา : กรมโรงงานอตสาหกรรม

ตารางท 6-5 ปรมาณเถาลอยถานหนของ บจก. บแอลซพ เพาเวอร ป พ.ศ. 2556 ประเภทโรงงาน ชนด แหลงทมา ปรมาณ(ตน) โรงไฟฟา Fly Ash บรษท บแอลซพ เพาเวอร จากด 567,000

ทมา. จากการสอบถามผประกอบการ เถาลอยถานหนเกดจากการเผาไหมทไมสมบรณ รวมถงการเผาไหมทใชถานหนในกระบวนการผลต

กระแสไฟฟา ทาใหมเถา และเถาทเหลอมสภาพเปนเถาลอย (Fly ash) ปะปนไปพรอมกบกาซเสยในรปของเขมาและควน และเถาบางสวนจะตกลงสกนเตาเผากลายเปนขเถาหนก (Bottom ash) การแยกเถาลอยออกจากกาซเสยสวนใหญโรงไฟฟาจะใชเครองกาจดมลพษทางอากาศ เชน ดวยเครองดกฝนแบบไฟฟาสถต (Electrostatic precipitator : ESP) เครองดกฝนแบบถงกรอง (Fabric filter) และเครองแยกฝนแบบไซโคลน (Cyclone separator) เปนตน เพอดกจบฝน และเถาลอย หลงจากนนจะทาการนาเถาลอยทไดไปเกบรวบรวมและดาเนนการจดการตอไป ซงเถาลอยถานหนจดวาเปนของเสยอตสาหกรรมทมความอนตราย ตามรหส 10 01 02 HM ทตองมวธการเกบรวบรวม และกาจดโดยเฉพาะ โดยไมสามารถนาไปเกบรวบรวม และกาจดรวมกบของเสยทวไปได ทงนแหลงกาเนดหลกของเถาลอยถานหน จากขอมลการขออนญาตนาของเสยออกนอกบรเวณโรงงานอตสาหกรรม (แบบ สก. 2) ของกรมโรงงานอตสาหกรรม ไดแก โรงงานผลตพลงงานไฟฟา (โรงงานประเภท 88)

Page 3: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

โดยสวนใหญจะถกนาไปกาจด โดยถกนาไปใชเปนวตถดบทดแทนในเตาเผาปนซเมนต (รหสวธกาจด 44) และนากลบมาใชประโยชนอกดวยวธอนๆ (รหสวธกาจด 49) แตกมบางสวนถกนาไปกาจดดวยวธฝงกลบตามหลกสขาภบาล (รหสวธกาจด 71) จากการศกษาพบการจดการเถาลอยถานหนของโรงไฟฟาในปจจบน พบวา โรงงานไฟฟาจะทาการรวบรวมเถาลอยทไดจากกระบวนการผลตไวทโรงงาน และทาการแจงปรมาณของเถาลอยทไดเพอขออนญาตนาของเสยออกนอกโรงงานเพอกาจด พรอมสงตวอยางทาการตรวจวเคราะหความเปนพษ หลงจากนนจะมผรบซอหรอรบจดการเถาลอยนารถขนสงเฉพาะมาทโรงงาน

จากการสบคนขอมลพบวาในประเทศสหรฐอเมรกาในป ค.ศ.2006 [1] นนไดมการนาเถาลอยจากการเผาไหมถานหนไปทาการรไซเคลประมาณ 29.3 - 32.4 ลานเมตรกตน โดยมการใชงานสวนใหญในดานคอนกรต ผลตภณฑตางๆ ของคอนกรต งานโครงสราง และการผสมกบปน ดงแสดงดงรปท 6-6 ซงในปจจบนทางบรษท บแอลซพ เพาเวอรจากด ไดขายเถาลอยจากการเผาไหมทงหมดไปยงบรษทดานงานกอสรางและคอนกรต [3] ดงน

- บรษทผลตภณฑและวสดกอสราง (CPAC) - บรษทนครหลวงคอนกรตจากด (SCCO) - บรษทบอรอลคอนกรตจากด (BORAL) - บรษททอรส พอซโวลานซจากด (TARUS) ทง 4 บรษทขางตนนนนาเถาลอยไปผสมทดแทนปนซแมนตในการผลตและปรบปรงคอนกรตใหด

ยงขน

รปท 6-6 แสดงการรไซเคลถานหนในในงานคอนกรต

Page 4: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

การใชเถาลอยถานหนในงานคอนกรตนนสามารถเตมเถาลอยถานหนแทนทปนซเมนตไดมากถงรอยละ 35 โดยนาหนก ขนอยกบการใชงานและชนดของปนซเมนตนนๆ ซงจะชวยสามารถประหยดคาใชจายได (ราคาปนซเมนตจะอยในชวง 50-75 ยเอสดอลลารตอตน สวนเถาลอยจะมราคา 15-40 ยเอสดอลลารตอตน)

ปจจบนในประเทศไทย เถาลอยถานหนทเกดขนจากกระบวนการผลตไฟฟาของโรงไฟฟาสวนใหญสามารถขายไดเกอบทงหมด ซงสวนใหญจะสงไปทโรงงานทเกยวของกบการผลตปนซเมนต เนองจากเถาลอยถานหนนนสามารถนาไปใชเปนวตถดบทดแทนตามสดสวนทกาหนดในการผลตคอนกรตได โดยราคาในการซอขายนนจะอยททางโรงไฟฟาและผประกอบการเปนผตกลงซอขายเถาลอยเอง เนองจากทางโรงไฟฟาเปนผกอกาเนดของเสยและมตนทนในการสงไปกาจด สวนทางผรบซอเถาลอยมความตองการไดเถาลอยไปเปนวตถดบในการผลต จากการสอบถามผรบซอรายยอย พบวาราคาซอขายเถาลอยถานหนอยทประมาณ 300 – 1000 บาทตอตน (ตามเกรดหรอคณภาพของเถาถานหน)

ลกษณะและองคประกอบของวสดตงตน :

สมบตทวไป เถาลอยถานหนจะอยในรปอนภาคผง มรปรางทรงกลม มทงทเปนแบบทรงแขงตน (Solid) และกลวง (Hollow) โดยสวนใหญจะมโครงสรางแบบอสณฐาน (Amorphous) กลมไฮโดรคารบอนในเถาลอยจะเปนอนภาคเชงมม (angular particles) แสดงดงรปท 6-1 เถาลอยจากการเผาไหมถานหนบทมนส (Bituminous coal fly ash) จะมขนาดนอยกวา 0.075 มลลเมตรคาความถวงจาเพาะมประมาณ 2.1-3.0 ในขณะทคา พนทผวจาเพาะ (Specific surface area) มคาอยในชวง 170- 1000 ตร.มตอกโลกรม

รปท 6-1 อนภาคของเถาลอยถานหน

Page 5: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

รปท 6-2 แสดงเถาลอยถานหนแบบตางๆ

สวนประกอบของเถาลอยถานหนทไดจากการเผาไหมถานหนจะแสดงดงรปท 6-2 ซงมสวนประกอบตางๆทสาคญดงน

1) อนภาคทรงกลมทมสมบตทางแมเหลก (Magnetic sphere) จะมปรมาณ 1 เปอรเซนตโดยนาหนกจากเถาลอยถานหนทงหมด แบงออกเปน 2 ชนด ไดแก สเพยรรไรท (Spherulites) จะมรปรางของอนภาคทรงกลมทมสมบตทางแมเหลก มสดา ซงมประมาณ 90 เปอรเซนตโดยนาหนก และอนภาคทไมเปนแม เหลก คอม โครงผลกท ไม ใชแมกน ไทตท เปนโครงสรางออกตะฮดรอน (Magnetite crystal) อนภาค สเพยรรไรทจะมสมบตทางแมเหลกทนอยกวาหากเทยบกบอนภาคแมกนไทตทวไป (Regular magnetite) อนภาคสเพยรรไรทจะมความเปราะ แตกหกไดงาย จงจะสามารถนาไปบดแลวนาไปใชประโยชนอยางอนได ซงอนภาคนจะมาสามารถนาไปใชในการทาความสะอาดถานหน (Coal cleaning) [3, 4]

2) คารบอน (Carbon) คารบอนทเกดการเผาไหมทไมสมบรณ (Unburned carbon) ในเถาลอยถานหนนนจะมปรมาณรอยละ 3 - 70 โดยนาหนก ขนอยกบการเผาไหมถานหนในแตละแหลง พนทผวของความเขมขนคารบอนมคาประมาณ 11 ตารางเมตรตอกรม ในระหวางการแยกนนจะทาใหเกดการหายไปของนาหนกรอยละ 18 และทาใหพนทผวเพมขนเปน 160 ตารางเมตรตอกรม คารบอนทมพนทผวนอย (Low-surface-area

Page 6: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

carbon) จะสามารถนาไปใชงานตอได ทนยมนาไปใชคอ การนาไปใชในกระบวนการดดกลนสารพษจากเตาเผาขยะ (Waste incinerator) และปลองควน [5, 6] โดยบรษท STEAG ทเปนบรษทของประเทศเยอรมนไดจดสทธบตรน ไว ซงเทคโนโลยนมไวสาหรบ ใชในการดดกลนสารพษในกระบวนการตางๆ ทใชคารบอนในอตสาหกรรมนน [5]

สมบตทางเคมของเถาลอยถานหนนนขนอยกบลกษณะของถานหนนนๆ นอกจากน ยงเกยวของกบลกษณะการเกบถานหน ซงสงผลตอคาความชนของเถาลอยถานหน และปฏกรยาเคมทเกดขนจากบรรยากาศทแตกตางกนในการเกบเถาลอยถานหน จากตารางท 6-1 แสดงสวนผสมทางเคมของเถาลอยจากการเผาไหมถานหนบทมนส ถานหนลกไนต และถานหนซบบทมนส ซงพบวาถานหนลกไนตและซบบทมนสจะมปรมาณแคลเซยมออกไซดและซลเฟตทมากกวาถานหนบทมนส แตจะมปรมาณ LOI (Loss of ignition) ทนอยกวา ในบางครงเถาลอยจากถานหนทเกดขนอาจจะมองคประกอบบางอยางหรอโลหะหนกทมความเปนพษปะปนอยตามแหลงทมา เชน อารซนกหรอสารหน (As) และ โครเมยม (Cr) เปนตน ตามแสดงตารางท 6-3 ทแสดงปรมาณโลหะหนกในเถาลอยถานหน นอกจากนตวเถาลอยถานหนยงเปนฝนผงทมอนภาคขนาดเลกทสามารถฟงกระจายได อาจจะกอใหเกดมลพษทางอากาศทสงผลตอระบบทางเดนหายใจได นอกจากนถาทงหรอฝงดนกจะกอใหเกดปญหาแกดนและแหลงนาใตดน

เถาลอยถานหนจากโรงไฟฟาเกดจากการเผาไหมทไมสมบรณ ในกระบวนการผลตกระแสไฟฟา ทาใหมเถา มสภาพเปนเถา ม 2 ลกษณะคอ 1) เถาลอย (Fly ash) มลกษณะเปนฝนผงละเอยดขนาดเลกสเทาออน ซงจะลอยปะปนไปพรอมกบกาซเสยในรปของเขมาและควน เกดขนประมาณรอยละ 80 - 90 ของนาหนกเถาทงหมด และ 2) เถาหนก (Bottom ash) มลกษณะเปนตะกอนดนขนาดเลก สเทาเขมและดา เปนเถาทไมไดลอยไปกบควนเขมาและตกลงสกนเตาเผา เกดขนประมาณรอยละ 10 - 20 ของนาหนกเถาทงหมด ตารางท 6-1 แสดงสวนผสมของเถาลอยจากการเผาไหมถานหน [1]

สวนประกอบ บทมนส (รอยละ) ซบมทมนส (รอยละ) ลกไนต (รอยละ) SiO2 20-60 40-60 15-45 Al2O3 5-35 20-30 10-25 Fe2O3 10-40 4-10 4-15 CaO 1-12 5-30 15-40 MgO 0-5 1-6 3-10 SO3 0-4 0-2 0-6 Na2O 0-4 0-2 0-6 K2O 0-3 0-4 0-4 LOI 0-15 0-3 0-5

* LOI = Loss of ignition

Page 7: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

ในการศกษาครงนทางทปรกษาฯ ไดรบความอนเคราะหเถาลอยถานหนจากโรงงานผลตพลงงาน

ไฟฟาแหงหนงในนคมอตสาหกรรมมาบตาพด จงหวดระยอง ซงตวอยางเถาลอยถานหนทงหมดเปนเถาลอยถานหนทเกดจากกระบวนการผลตโดยเปนถานหนประเภทบทมนส โดยทางโรงงานมเถาลอยถานหนทเกดจากกระบวนการผลต 2 ประเภท คอ

1) เตาเผาทใชปนขาวในกระบวนดกจบมลพษทางอากาศ (เปนเทคโนโลยดกจบมลพษทางอากาศทโรงไฟฟาสวนใหญใชอย) เถาทไดจะมปนขาวผสมอย

2) เตาเผาทไมตองใชปนขาวในกระบวนการดกจบมลพษทางอากาศ เถาทไดจะไมมปนขาว

เถาลอยทไมมปนขาวผสม เถามปนขาวผสม

รปท 6-3 ตวอยางเถาลอย ทง 2 แบบ ทางทปรกษาฯ ไดนาตวอยางเถาลอยทง 2 ชนด วเคราะหดวยเครอง XRF (X-ray Fluorescence)

เพอหาสดสวนองคประกอบของเถาลอย และทาการทดสอบการชะละลายโลหะหนกจากเถาลอยดวยวธ TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) และภาพถาย SEM (Scanning Electron Microscope) ซงผลการวเคราะห แสดงในตารางท 6-2 –6-3 และรปท 6-4 -6-5

Page 8: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

ตารางท 6-2 สดสวนองคประกอบของเถาลอยทง 2 ชนด วเคราะหดวย XRF

Formula Concentration(%wt)

ไมผสมปนขาว ผสมปนขาว SiO2 48.50% 24.20% Al2O3 20.00% 12.50% Fe2O3 13.40% 8.55% CaO 8.47% 37.60% MgO 3.41% 3.27% K2O 2.18% 0.93% Na2O 1.37% 3.58% TiO2 1.02% 0.73% SO3 0.98% 7.86% P2O5 0.20% 0.11% BaO 0.14% 0.20% MnO 0.11% 0.05% SrO 0.00% 0.27% Sum 99.78% 99.84%

ตารางท 6-3 ผลการทดสอบการชะละลายโลหะหนกจากเถาลอยดวยวธ TCLP

ตวอยาง

ความเขมขน (mg/L)

As (std <0.25)

Zn (std <5)

Pb (std <0.20)

Cd (std

<0.03)

Cr (std <0.25)

Ba (std <1.00)

ผสมปนขาว

0.0±0.0 (√)

0.15±0.254 (√)

0.101±0.004 (√)

0±0 (√)

0±0 (√)

0.537±0.348 (√)

ไมผสมปนขาว

1.90±0.127 (x)

1.38±0.373 (√)

0.19±0.012 (√)

0±0 (√)

0.33±0.026 (x)

0.15±0.016 (√)

หมายเหต 1) TCLP คอ การชะละลายโลหะหนกดวยกรดอะซตก ท pH 2.88 เปนเวลา 18 ชวโมง และการวเคราะห โลหะหนกทาโดยใช เครอง ICP-OES ณ หองปฏบตการภาควชาวศวกรรมส งแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย โดยทาการวเคราะห 3 ซา 2) คาโลหะหนกอางองจาก มาตรฐานคณภาพนาทงจากโรงงานอตสาหกรรมและนคมอตสาหกรรม

Page 9: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

รปท 6-4 ภาพถาย SEM ของเถาลอยทไมผสมปนขาว

รปท 6-5 ภาพถาย SEM ของเถาลอยทผสมปนขาว (ตอ)

จากผลการทดสอบการชะละลายโลหะหนกดวยวธ TCLP พบวา เถาลอยทผสมปนขาวผานเกณฑมาตรฐานทกตว และเถาลอยทไมผสมปนขาว มปรมาณสารหน (1.90±0.127 mg/L) และโครเมยม (0.33±0.026 mg/L) ทเกนมาตรฐานคณภาพนาทงจากโรงงานอตสาหกรรมและนคมอตสาหกรรม

Page 10: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

ลกษณะและองคประกอบของผลตภณฑทได :

โลหะโฟม (Metallic or metal foams) คอ วสดทางวศวกรรมชนดใหมทมความหนาแนนตามปรมาณรพรนหรอจานวนโพรงอากาศสง จงทาใหมนาหนกเบามากเมอเปรยบเทยบกบโลหะชนดเดยวกนในปรมาตรทเทากน นอกจากนโลหะโฟมยงมสมบตเดนอกหลายอยาง เชน มความแขงดงทสงเมอเทยบกบนาหนก (High stiffness to weight ratio) มความสามารถในการดดซบพลงงานการอดทด สมบตทางกลของโลหะโฟมจะมคานอยกวาหากเทยบกบโลหะเดม แตมสมบตเฉพาะในการใชงานยกตวอยางเชน ชนสวนรถยนตททาจากโลหะอะลมเนยมโฟมจะมนาหนกทเบากวาเมอเทยบกบโลหะอะลมเนยมเดม สงผลทาใหประหยดนามนมากขน

ประเภทของโลหะโฟม ในการพจารณาแยกประเภทของโลหะโฟม สามารถทาไดโดยพจารณาจากลกษณะโครงสรางของ

โพรงอากาศภายในโฟม ดงนนจงสามารถแบงโฟมโลหะออกไดเปน โฟมทมโครงสรางโพรงอากาศแบบปด (Close-cell foams) และโฟมทมโรงสรางโพรงอากาศแบบเปด (Opened-cell foams) ในกรณของโครงสรางโพรงอากาศแบบปดนน จะมลกษณะคลายกบมชนเยอบผวปกคลมรอบโพรงอากาศทงหมด ทาใหของไหลไมสามารถไหลผานได สาหรบโครงสรางโพรงอากาศแบบเปดนนจะมลกษณะคลายกบรางแหตอกนระหวางโพรงอากาศและจะไมมชนเยอบผว จงทาใหของเหลวสามารไหลผานได ดงแสดงในรปท 6-23

รปท 6-23 แสดงชนดของโลหะโฟมแบบเปด (ซาย) และ โลหะโฟมแบบปด (ขวา) การใชงาน การนาโลหะโฟมไปใชงานนนขนอยกบปจจยหลายอยางแตทสาคญไดแก ประเภทของโครงสรางโพรง

อากาศของโฟมและประเภทของงานทจะนาไปใชงาน ดงแสดงในรปท 6-24 โดยสวนใหญโฟมโลหะทมโครงสรางโพรงอากาศแบบปดจะถกนาไปใชงานดานวศวกรรมทตองรบแรงกระทาเนองจากโลหะโฟมมความหนาแนนตาและมความแขงแรงตอนาหนกสง จงถกนาไปใชงานทางดานโครงสรางทตองการนาหนกเบาและตองการความแขงแรงพอประมาณ สวนโลหะโฟมทมโครงสรางโพรงอากาศแบบเปด โดยทวไปจะมสมบตทางกลทดอยกวา

Page 11: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

โลหะโฟมทมโครงสรางโพรงอากาศแบบปด แตประโยชนทไดจากโครงสรางแบบเปดกคอการทของไหลสามารถไหลผานไดรวมทงการทมพนทผวในปรมาณมาก ทาใหมความเหมาะแกงานเฉพาะดานเชน ใชเปนตวคดกรองอนภาค หรอใชเปนตวแลกเปลยนความรอน

รปท 6-24 แสดงการใชงานของโลหะโฟมประเภทตางๆ ตารางท 6-13 แสดงความสมพนธระหวางคณสมบตการนาไปใชงานและรปแบบของผลตภณฑทเปนไปไดสาหรบโลหะโฟม

คณสมบต การนาไปใชงาน รปแบบของผลตภณฑ High specific bending stiffness and strength

-แผนวสดทใชเปนโครงสรางทตองการความแขงแรงทมนาหนกเบาในการขนสงหรอทางสถาปตยกรรม

-shaped parts -sandwich panels -3d-shaped (sandwich) panels

Isotropic absorption of impact energy at anearly constant low stress level

-ชนสวนรองรบแรงในชนสวนรถยนต -วสดหอหม -วสดปองกนความเสยหายจาก การกระแทก

-shaped parts -large panels

Good sound absorption, electromagnetic shielding, and vibration damping

-ตดผนงปองกนเสยง -กลองบรรจอปกรณอเลกทรอนกส -วสดปองกนเสยงจากเครองยนต -วสดดดซบเสยงบรเวณถนนหรอทางรถไฟ

-large panels -Sandwich panels

Open partially open Closed

Func

tiona

l

St

ruct

ural

Heat exchangers

fillters

Catalyst supports

bearings

Sound absorbers

Bio-medical implants

Load-bearing Components

Energy absorbers

Page 12: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

ตารางท 6-13 แสดงความสมพนธระหวางคณสมบตการนาไปใชงานและรปแบบของผลตภณฑทเปนไปไดสาหรบโลหะโฟม (ตอ)

คณสมบต การนาไปใชงาน รปแบบของผลตภณฑ High thermal stability and low thermal conductivity

-ฉนวนปองกนความรอน -large panels

Decorative, non-combustible, weather resistant

-เฟอรนเจอร -ตดผนง

-large panels -shaped parts

Low-weight -ไสแบบหลอทราย -วสดลอยนา

-complex shaped parts with a dense surface skin

High inner surface -อปกรณแลกเปลยนความรอน -ตวรองรบตวเรงปฏกรยา -ใชในงานดาน Cyrogenic

-complex open-cell parts

ชนดของเทคโนโลย :

เทคโนโลยรไซเคลดวยการผลตเปนโลหะโฟม (Metal Foam)

5. การรวบรวมองคความรและการวจยพนฐาน (Literature Review) การผลตโลหะโฟมทาไดโดยการผสมอนภาคทมลกษณะกลวง (Hollow particles) ลงไปในเนอโลหะเดม ซงโดยทวไปอนภาคกลวงทใชในปจจบนแบงออกเปน 2 ชนดไดแก

1) Microballoons : คออนภาคของเซรามกขนาดไมครอนทมรปรางทรงกลม ซงสามารถสงเคราะหได จงสามารถทาการควบคมขนาด การกระจายขนาด ความหนาของ shell ได จากรปท 6-25 แสดงตวอยางของอนภาค Microballoons ทมลกษณะทรงกลม ขนาดตางๆ โดยทวไปจะทาจากเซรามก เชน อะลมนา ซลกา เซอรโคเนย และคารบอน

รปท 6-25 แสดงตวอยางอนภาค Microballoons

Page 13: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

2) ซโนสเฟยร (Fly ash cenosphere) การเผาไหมถานหนจะเกดเถาลอยเปนผลตภณฑพลอยได ซงในเถาลอยนนในบางสวนจะเปน Cenosphere หนงในความทาทายในการนาเถาลอยมาใชงานคอ การแยกอนภาคกลวงทมประโยชนทเรยกวา Cenospheres จากการเผาไหมถานหน ซงจะเพมคาใชจายในสวนน หากเปรยบเทยบราคาแลวคาใชจายในการแยก Cenospheres ยงคงตากวาทาสงเคราะห Microballoons สวนประกอบของ Cenospheres โดยหลกจะเปนซลกา (Silica) เหลกและอะลมนา มขนาดอยในชวง 1-500 ไมโครเมตร โดยมคาแขงแรงอดเฉลยอยท 3000 psi จากรปท 6.26 แสดงตวอยาง Cenospheres ทผานการแยกออกจากเถาลอย

รปท 6-26 แสดงเถาลอยแบบ Cenospheres

การแยกอนภาค Cenosphers จากเถาลอยถานหน เถาลอยถานหนจะมอนภาคของ Cenospheres อยไมมากจากการศกษาของมนสว เชอรน ในป ค.ศ. 2011 พบวาจาก

การทดลอง พบวาปรมาณซโนสเฟยรทเกบไดจากเถาลอยโรงไฟฟาแมเมาะ มปรมาณรอยละ 1.07 โดยนาหนก และปรมาณซโนสเฟยรทเกบไดจากเถาลอยโรงไฟฟาบแอลซพ มปรมาณ 0.33 โดยนาหนก คาความหนาแนนของอนภาคซโนสเฟยรจากโรงไฟฟาแมเมาะและบแอลซพเทากบ 0.7521 และ 0.8881 กรมตอลบ.ซม. วธในการแยก Cenospheres มหลายวธดงน

1) การแยกออกโดยการลอยนา ทาโดยการนาเถาลอยถานหนไปลอยนา อนภาคของ Cenospheres ทมความหนาแนนตากวานากจะลอยขนมาจากนน กจะทาการตกแยก นาไปทาใหแหงและ รอนแยกขนาดของอนภาค

2 ) U.S .Pat. No. 4 ,652 ,433 โดยการแยกเถาลอยถานหนออกมาแบบหยาบและแบบละเอยดในขนแรก Cenospheres จะถกนาออกมาจากอนภาคหยาบโดยการนาไปผสมกบนา ทาใหอนภาค Cenospheres จะลอยแยกออกมาและทาการตกแยกออกมา

3 ) U.S. Pat. No. 8,074,804 B2 เปนกรรมวธการแยกโดยอาศยการใชลมเป าแยกหลายๆคร ง อนภาคของ Cenospheres ทมความหนาแนนนอยกวากจะมระยะตกทแตกตางจากอนภาคอนๆ กจะสามารถแยกอนภาคทแตกตางกนออกมาได ขอดของกระบวนการนคอ เปนกระบวนการทปราศจากนาทาใหไมเกดการเกาะกลมกนของอนภาค

Page 14: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

6. การทดลองในระดบหองปฏบตการ (Lab Scale) : วสด/อปกรณ /สารเคม :

วตถดบและสารเคมทใช 1) เถาลอยถานหน ใชสาหรบเปนตวอยางทดสอบ 2) อนภาคกลวง ใชผสมกบโลหะทหลอมเหลว 3) Thermocouple เครองจกรและอปกรณทสาคญ 1) ตราชง ใชสาหรบชางวตถดบ และสารเคม 2) หอใหความรอน สาหรบหลอมโลหะ 3) หอผสม ใชใบพดผสมโลหะทหลอมเหลวกบอนภาคกลวงใหเขากน 4) Mold 5) Argon gas

ขนตอนการทดลอง :

ขนตอนการผลตโลหะโฟม (SYNTHESIS METHODS FOR SYNTACTIC FOAMS) ในการผลตโลหะ syntactic foam นนแบงออกเปน 3 ขนตอนหลกๆ ดงรปท 6-27 ตอไปน

1. Pressure Infiltration: ทาโดยการเตรยม preformเปนรปรางตามทตองการ จากนนใหความรอนแกโลหะจนหลอมเหลว จากนนใหความดนในระบบ กจะใหนาโลหะหลอมเหลวไหลแทรกไปยงชองวางของ preform เกดเปนโลหะผสม

2. Stir Casting: การผลตดวยกระบวนการนเรมตนจากหลอมโลหะใหเปนโลหะหลอมเหลว จากนนกจะเตมอนภาคกลวงลงไปยงนาโลหะหลอมเหลว ตวใบพดจะทาหนาทกวนใหอนภาคกลวงนนกระจายไปไดทวนาโลหะหลอมเหลว จากนนกจะเทเขาสแบบตามทตองการ และรอใหนาโลหะหลอมเหลวแขงตว

Page 15: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

3. Powder metallurgy: การขนรปโลหะแบบผงทาโดยการนาโลหะผงและอนภาคกลวงมาผสมใหเขากน จากนนกจะนาของผสมทไดไปใหความดนและความรอน ตวผงโลหะกจะเกดการผสานกน (Sintering) เกดเปน syntactic foams

รปท 6-27 แสดงขนตอนการผลตโลหะโฟม ผลการทดลอง :

โครงสรางจลภาค (Microstructure) โลหะโฟมจะมสวนประกอบดวยกน 2 อยาง คอ โลหะเนอพน (Matrix material) และ อนภาคกลวง

(Hollow particles) โดยทโครงสรางทแตกตางกนนนจะสงผลตอสมบตทางกลของชนงาน จากรปท 6 -28 (ซาย) และรปท 6-28 (ขวา) แสดงโครงสรางจลภาคของโลหะโฟมอะลมเนยม โดยทมรพรนเกดขนภายใน

รปท 6-28 แสดงชนงานโลหะโฟมอะลมเนยมทมขนาดของรพรนตางกน

รปท 6-29 แสดงชนงานโลหะโฟมบรเวณทเกดการแตกของ Cenospheres

จากรปท 6-29 (ซาย) แสดงขนาดของเกรนของโลหะเนอพนทมการเตม Cenospheres ลงไปซง

สงผลใหขนาดของเกรนเลกลง เชนเดยวกนกบการทดลองในโลหะแมกนเซยม ในโลหะเกรด AZ91 เกดโครงสราง

Page 16: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

ตะกอนของแขง (Intermetallic precipitates) บรเวณของขอบเกรน โดยทขนาดของตะกอนของแขงนนสามารถลดขนาดลงไดในสดสวนระหวาง AZ91/เถาลอย ดงแสดงในรปท 6-29 ธาตจานวนมากทแสดงในโลหะโฟมทใช Cenosphere เปนสวนผสมจะสามารถแพรออกมายงโลหะเนอพนไดมากกวาและเปนการลดขนาดของเกรน การแพรของธาตตางๆ จากอนภาคของโลหะเนอ พนทบร เวณระหวางพนผวไปย งบรเวณอนภาคภายใน (Interparticle) ขนอยกบชนดของธาตผสม ความเขมขน อณหภมหลอมเหลว และกระบวนการผลต

จากผลของการเปลยนแปลงขนาดของเกรน ปฏกรยาระหวาง Particle-matrix interface ซงบรเวณรอยตอระหวางโลหะโฟมทมเนอพนเปนอะลมเนยมจะเปนบรเวณทมความเปราะ ซงทาใหเกดสมบตทางกลทไมดแกโลหะโฟม ในโลหะโฟมผสมระหวางอะลมเนยมและเถาลอยถานหน (Aluminum / Fly ash) จากการวเคราะหดวยกลองอเลกตรอนแบบสองผาน (Transmission electron microscopic) แสดงใหเหนโครงสรางผลกทมการ

เชอมตอกนเนองจากการซมเขาไปในโลหะเนอพนทประกอบดวยของอนภาค α-Al2O3 ลอมรอบดวยโครงสรางแบบตอเนองของโลหะ ปรมาณของธาตซลกอนทเพมขนในโลหะผสมเนอพนระหวาง A356/ Fly ash จากผลการศกษาปฏกรยาระหวางธาตซลกาในเถาลอยกบเนอพนของโลหะผสม สวนในโลหะผสมแมกนเซยม ZC63 / Fly ash ปฏกรยาหลกทระหวางผวสมผส ตรวจสอบไดวา MgO ปฏกรยาเหลานสามารถควบคมไดโดยการเคลอบผวอนภาคกอนทจะทาการผสม

สมบตการรบแรงอด (Compressive properties) การทดสอบแรงอดของโลหะโฟมเปนการศกษาสมบตทางกลทสาคญอยางมาก การทดสอบแรงอด

สามารถแสดงออกมาเปนความสมพนธระหวางความเครยดและความเคน (Stress-strain curves) สาหรบโลหะอะลมเนยมเกรด A356 คาการทดสอบทไดแสดงดงรปท 6-30

จากรปท 6-30 (ซาย) สมบตการรบแรงอดของโลหะอะลม เนยมผสมเมอเปรยบเทยบกบโลหะอะลมเนยมโฟมทมสดสวนของอนภาค Cenospheres ผสมทแตกตางกน และรปท 6-30 (ขวา) แสดงผลของอนภาค Cenospheres ทมขนาดทแตกตางกนตอสมบตการรบแรงอด

Page 17: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

รปท 6-30 แสดงคา Compressive stress-strain ของ A365 / Fly ทสดสวนตางๆ (ซาย)

และ (ขวา) ขนาดของเถาลอยทตางกนทสดสวน 65 vol.%.

คา Compressive stress-strain curves สามารถแยกไดจากบรเวณทเปนเสนตรง (Linear region) จากบรเวณ (Stress plateau) บรเวณทเปนจดสนสดของบรเวณทกราฟจะเพมขนอก ในชวงแรกของกราฟจะเปนชวงทชนงานประพฤตสมบต Elastic ซงสามารถคานวนคา Modulus ได แตในโลหะโฟมสงเคราะหทซงมขนาดของอนภาค ขนาดของความหนาของผวอนภาคทแตกตาง คา Elastic ทแสดงออกมาจากการทดลองนนอาจจะไมใชบรเวณทเปน Elastic ทแทจรง อนภาคจานวนหนงสามารถทจะสลายไดในบรเวณทมความเคนตา (Low stress level) และทาใหเกดการเปลยนแปลงในบรเวณ โดยทวไปคาความเคนจะตกลงเลกนอยในบรเวณจดสดทายของเสนตรงกอนทจะเกด Plateau stress จดเรมตนรอยแตกในชนงานมกจะเกดขนในจดน

ความสามารถในการดดซบพลงงานของโลหะโฟมจะขนอยกบความสงและความยาวของบรเวณ Plateau stress จากผลการทดลองแสดงใหเหนวาการใชอนภาคทมความหนาของผนงจะสามารถชวยเพมความแขงแรงและคา Modulus ของโลหะโฟมผสมได บรเวณ Plateau stress ทเกดการบดของ Microballoon เปนจดทเกดการดดซบพลงงานของวสดโดยทไมเกดการเปลยนแปลงของความแขงแรงในวสด การถกอดของอนภาคภายในเปนผลทาใหเกดความหนาแนนทเพมขนของโลหะโฟม เมอความหนาแนนเพมไปยงจดๆ หนง คาความแขงแรง (Stess) กจะเพมขน ดงแสดงในรปท 6-30 (ซาย)

สมบตทางกล (Mechanical Properties) จากการสบคนขอมลของสมบตความแขงแรงอดของชนงานโลหะโฟมสงเคราะหดงแสดงในรปท 6-31

-6-33 ขอมลทแสดงนนเปนโลหะโฟมทมเนอพนเปนโลหะอะลมเนยม โลหะแมกนเซยม โลหะไทเทเนยม และโลหะสงกะส โดยแตละการทดลองนนจะมการผลตหรอกรรมวธทแตกตางกน รวมทงตวแปรทใชในการควบคมการทดลองทแตกตาง ไดแก โลหะเนอพน (Matrix) ชนดของอนภาค (Particle material) ความหนาผนงของอนภาค (Particle wall thickness) ขนาดสดสวนของอนภาค และกระบวนการอบ (Heat treatment) ซงตวแปรตางๆ เหลานจะสงผลตอขนาดของโพรงอากาศภายในชนงานและจะสงผลตอสมบตทางกลของชนงาน รวมถงความหนาแนนของชนงาน

Page 18: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

รปท 6-31 แสดงคา Compressive modulus ของโลหะโฟม (ซาย) และ คา modulus ทผานการ normalized

กบคา Modulus ของโลหะเนอพนกบคาความหนาแนน (ขวา)

จากรปท 6-31 (ซาย) แสดงคาพลงงาน Compressive modulus ของโลหะโฟมสงเคราะหทมความหนาแนนทแตกตางกน โดยทวไปโลหะโฟมสงเคราะหทมโลหะอะลมเนยมและโลหะแมกนเซยมเปนโลหะเนอพนจะมความหนาแนนทตา โลหะไทเทเนยมและโลหะสงกะสจะมความหนาแนนทสงกวา จากการเปรยบเทยบผลการทดลองพบวาชนงานทมความหนาแนนทสงกวานนจะมคา Modulus ทสงกวา จากรปท 6-31 (ขวา) แสดงผลการทดลองสวนทเปนสดสวนของคา Modulus ของโลหะโฟมสงเคราะหหารดวยคา Modulus ของโลหะเนอพน ซงจะแสดงถงคาความแขงแรงตอนาหนกในโลหะโฟมสงเคราะห (Weight saving potential) พบวาโลหะโฟมไทเทเนยมนนมคา Modulus ทสงทสดแตทวาโลหะโฟมไทเทเนยมและโลหะโฟมสงกะสนนมคาความหนานแนนสง 3 กรม/ซซ สวนโลหะโฟมอะลมเนยมและโลหะโฟมแมกนเซยมทมความหนาแนนตานนกเปนทางเลอกหนงทเหมาะสมเชนกน เนองจากมความหนาแนนทตากวาหากเทยบกบความหนาแนนของโลหะเนอพนนนๆ

Page 19: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

รปท 6-32 แสดงคา Compressive yield strength กบความหนาแนน ของโลหะโฟม (ซาย) และ คา syntactic

foam yield กบคาความหนาแนนของโลหะเนอพน (ขวา)

คา Compressive yield strength ของโลหะโฟมสงเคราะหทผานการปรบคา (Normalized) ดวยโลหะเนอพนมคาดงแสดงในรปท 6-32. แสดงใหเหนวาคาความแขงแรงของโลหะโฟมสงเคราะหนนสามารถทจะปรบเปลยนไดในชวงกวางๆ เพอทจะเลอกนาไปใชงานไดอยางเหมาะสม และเมอเปรยบเทยบกบรปท 6-32 (ขวา) คาความแขงแรงของโลหะโฟมทมความหนาแนนตาบางชนดนนมคาทเทากนหรอใกลเคยงกนกบโลหะเนอพนบางชนด จากรปนแสดงใหเหนวาสามารถนาโลหะโฟมไปแทนทโลหะเนอพนบางชนดได ซงจะไดชนงานทมนาหนกทเบากวา (Weight saving) โดยทวไปนนโลหะโฟมทมความหนาแนนสงจะมความแขงแรงสงตาม แต Modulus นนไมไดจากดอยในวงแคบๆ แตจะกระจายไปตามคาความหนาแนนตางๆ ของชนงาน แมวาชนงานโลหะโฟมผสมนนจะมความหนาแนนทเทากนแตมความแขงแรงทแตกตาง

รปท 6-33 แสดงคา Plastic stress กบคาความหนานแนน [8]

จากรปท 6-33 แสดงคา Plastic stress และ Plateau stress ของโลหะโฟมสงเคราะห แสดงใหเหน

บรเวณทแตกตางกน 2 บรเวณ คาของ Plastic stress ของโลหะโฟมอะลมเนยมเกาะกลมกนไป แตของโลหะโฟมสงกะส และโลหะไทเทเนยมนนจะแตกตางออกไปอก คาความแขงแรงของโลหะโฟมอะลมเนยมนนมคากระจายในวงกวางในชวงความหนาแนนแคบๆ คา Plateau stress เปนคาทมความสาคญมากเพราะบงบอกถงคาการดดซบพลงงานของวสดนนๆ (Energy absorption capability ซงคา Plateau stress ทมคาสงกวา 250 MPa แสดงในโลหะโฟมในหลายๆ ชนด

Page 20: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

สมบตทางไฟฟา (Electrochemical behavior) จากการสบคนขอมลพบวามงานวจยของ A.Daoud [9] ไดนาเถาลอยถานหนมาทาการรไซเคล โดย

การนาไปผสมกบโลหะตะกว (Pb) ซงเปนโลหะทใชงานในแบตเตอร โดยทาการผสมโลหะตะกวกบเถาลอยถานหน เปนอตราสวนของโลหะตะกวรอยละ 55 โดยปรมาตร และเถาลอยถานหนชนดไมโครบอลลน (Microballoon) รอยละ 45 โดยปรมาตร

การทดลองของ A.Daoud นนไดแบงการทดลองออกเปน 6 กลมของโลหะตะกวผสม แสดงดงตารางท 6-14 ซงจะเปนโลหะตะกวผสมอย 3 กลมไดแก M1 M2 และ M3 กบโลหะตะกวผสมกบเถาลอย ไดแก C1 C2 และ C3 จากรปท 6-34 (ขวา) พบวาโลหะผสมระหวางตะกวกบเถาลอยถานหนนนจะมคา Specific yield strength และ Specific modulus ทสงกวาหากเทยบกบโลหะตะกวผสมทไมมการเตมเถาลอยถานหน นนหมายความวาหากมการเตมเถาลอยถานหนผสมกบตะกวจะทาใหเกดตะกวผสมทมนาหนกเบาแตจะมความแขงแรงทสงขน อยางไรกตามการเตมเถาลอยถานหนลงไปในตะกวนนหากนาไปใชงานในแบตเตอรสมบตทสาคญทสดกคอความสามารถในการนาไฟฟา ซงคณะผทาการทดลองกไดนาชนงานท ง 6 กลมนไปทาการทดลองวดคาการนาไฟฟาตอ ซงพบวาการนาไฟฟาของโลหะตะกวผสมทมการเตมเถาลอยถานหนนนจะมความสามารถในการนาไฟฟาทดกวา เนองจากตวเถาลอยถานหนกอนนาไปผสมนนไดมการเคลอบผวดวยโลหะนกเกล (Ni) สงผลใหเกดการนาไฟฟาทดยงขน ตารางท 6-14 แสดงสวนผสมของโลหะตะกวผสมทใชในการทดลอง

กลมการทดลอง สวนผสม M1 Pb-0.06 Ca-1.2 Sn M2 Pb-0.13 Ca-0.3 Sn-0.014 Al M3 Pb-0.065 Ca-1.1 Sn-0.014 Mg C1 Pb-0.06 Ca-1.2 Sn ผสมกบ 45% vol fly ash C2 Pb-0.13 Ca-0.3 Sn-0.014 Al ผสมกบ 45% vol fly ash C3 Pb-0.065 Ca-1.1 Sn-0.014 Mg ผสมกบ 45% vol fly ash

Page 21: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

รปท 6-34 (ซาย) บรเวณทใชตะกวในแบตเตอร และ (ขวา) Specific yield strength และ Specific modulus

[9]

สมบตการตานทานความรอน (Thermal resistant) P.Hlavacek ไดทดลองทาการผสมโลหะอะลมเนยมเขากบเถาลอยถานหนโดยวธการผสมกนเรยกวา

Inorganic foam โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) เปนตวชวยผสมเรยกวา Alkali-activated เกดปฏกรยาเคมดงสมการ

2Al + 2NaOH + 2 H2O -> 2NaAlO2 + 3H2

โดยสดสวนของผสมท เหมาะสมกบการทดลองนอยท สวนผสมระหวางเถาลอยถานหน 50 กรม โซเดยมไฮดรอกไซด 2.9 กรม โซเดยม 16.1 กรม ผงอะลมเนยม 0.045 กรม และสดสวนระหวางของแขงกบของเหลวอยท 0.38 ตอนาหนก

เมอไดชนงาน Inorganic foam กจะนาชนงานทไดไปทดสอบความตานทานความรอนดงแสดงในรปท 6-35 ซงพบวาชนงานทไดนนจะสามารถทนความรอนไดถง 800 องศาเซลเซยส (ไมเกดการเปลยนแปลงปรมาตร) แตเมอใหความรอนไปยงอณหภมทสงกวา 800 องศาเซลเซยส กจะเกดการเปลยนแปลงปรมาตรของชนงานเนองจากอณหภมทสงนนจะทาใหสารออรแกนคเกดการสลายตว

Page 22: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

รปท 6-35 (ซาย) แสดงการเปลยนแปลงปรมาตรเมอนาชนงานไปอบทนไฟ และ (ขวา) ความสมพนธระหวาง

อณหภมและเวลาในการอบชนงาน

การนาไปใชงาน (Applications) ความเปนไปไดทจะทน าโลหะโฟมสงเคราะห ไปใช เนองจากสมบตการดดซบพลงงานทด

ความสามารถในการดดซบพลงงานของโลหะโฟมสงเคราะหเกรด 6061Al / Fly ash และ เกรด Al-Si alloy / Fly ash จะมคาทสงกวาโลหะอะลมเนยมเกรด ซงเหมาะทจะนาไปใชงานในอตสาหกรรมยานยนต นอกจากนโลหะโฟมอะลมเนยมถกนาไปใชทาเปนใบพดเบรกรถยนต (Automotive brake rotors) และยงมการเสนอใหนาไปใชในบรเวณทเปนการดดซบแรงขณะเกดอบตเหต

นอกจากนสมบตการขดส (Wear resistance) ของโลหะโฟมเกรด A356 / Fly ash Ni-P / Fly ash 47 Ni-Co / Fly ash Al / Fly ash และ AA6061 / Fly ash 46 ทสงกวาโลหะเนอพนอาจจะสามารถนาไปสรางอปกรณอนๆ ไดอกดวย

อยางไรกตาม กลมโลหะตะกวผสมระหวางเถาลอยถานหนยงสามารถนาไปใชงานในการแทนทแบตเตอร ซงจะชวยทาใหนาหนกของแบตเตอรนนลดนอยลง

จากการทดลองตางๆ แสดงใหเหนวาโลหะโฟมนนมคา Modulus ทตาหากเทยบกบโลหะเนอพน คาความแขงแรงของโลหะโฟมมคาทใกลเคยงหรอเทากบคาความแขงแรงของโลหะเนอพน คา Plateau stress และ Yield stress จะสามารถปรบแตงไดในชวงทกวางโดยการเลอกสดสวนและขนาดของอนภาคทเหมาะสม

7. การทดลองในระดบโรงงานตนแบบ (Pilot Scale) : วสด/อปกรณ /สารเคม :

ขนตอนการทดลอง :

ผลการทดลอง :

Page 23: 1. ชื่อเทคโนโลยี (Technology Title ... · 2018-03-29 · ลอยจะเป็นอนุภาคเชิงมุม (angular particles) แสดงดังรูปที่

8. การวเคราะหความเปนไปไดทางเศรษฐศาสตร (Economic Feasibility Study) : NPV : B/C : IRR : 9. กฎหมายและกฎระเบยบทเกยวของ :

กฎหมายทเกยวของ เถาลอยถานหนจากโรงไฟฟา จดเปนสงปฏกลหรอวสดไมใชแลว ตามประกาศกระทรวงอตสาหกรรม เรอง การกาจดสง

ปฏกลหรอวสดทไมใชแลว พ.ศ. 2548 มรหสของเสย คอ 10 01 02 HM เปนของเสยทตองมการวเคราะหความเปนพษกอนสงไปกาจดหรอจดการออกนอกโรงงาน เนองจากในบางครงเถาลอยจากถานหนทเกดขนอาจจะมองคประกอบบางอยางหรอโลหะหนกทมความเปนพษปะปนอยตามแหลงทมา เชน อารซนกหรอสารหน (As) และ โครเมยม (Cr) เปนตน ตามแสดงตารางท 6-3 ขางตนทแสดงปรมาณโลหะหนกในเถาลอยถานหน นอกจากนตวเถาลอยถานหนยงเปนฝนผงทมอนภาคขนาดเลกทสามารถฟงกระจายได อาจจะกอใหเกดมลพษทางอากาศทสงผลตอระบบทางเดนหายใจได นอกจากนถาทงหรอฝงดนกจะกอใหเกดปญหาแกดนและแหลงนาใตดน

10. เอกสารอางอง (References) :