|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| แกลบ วัตถุดิบสำหรับเซรามิก | |
|
แกลบ วัตถุดิบมหัศจรรย์สำหรับงานเซรามิก
ดร. คชินท์ สายอินทวงศ์
สำหรับคนไทยแล้วคงไม่มีใครที่ไม่รู้จักแกลบ เพราะทั้งชีวิตของเรานั้นผูกพันอยู่กับข้าวมาตั้งแต่เกิด ประเทศไทยนั้นเป็นประเทศเกษตรกรรมที่มีการปลูกข้าวเป็นจำนวนมาก เราจึงมีแกลบเหลือจากการสีข้าวเป็นจำนวนมากเช่นกัน ปัจจุบันแกลบนำไปใช้ประโยชน์เป็นเชื้อเพลิงสำหรับทำให้เกิดพลังงานความร้อน ผสมกับวัสดุอื่นในการทำอิฐและวัสดุก่อสร้างอื่นๆและนำไปใช้ทำปุ๋ยในทางเกษตรกรรม สำหรับในอุตสาหกรรมเซรามิกแล้วมีการนำแกลบมาใช้สำหรับเป็นเชื้อเพลิงในการเผาอิฐแบบดั้งเดิมที่ต้องใช้เวลาในการเผานานหลายวัน นอกจากนี้ยังนำไปใช้บ้างในสูตรเคลือบที่เผาแบบรีดักชั่น
ซึ่งในความเป็นจริงแล้วแกลบมีประโยชน์มากกว่านั้นเยอะสำหรับอุตสาหกรรมเซรามิกและอุตสาหกรรมอื่นๆเนื่องจากในแกลบนั้นเมื่อเผาแล้วจะได้ซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูงและมีค่าพื้นที่ผิวจำเพาะสูงมาก ซึ่งซิลิกาก็คือองค์ประกอบสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมเซรามิกนั่นเอง
แกลบดิบที่ได้จากกระบวนการสีข้าว
ซิลิกาที่อยู่ในแกลบนั้นเกิดขึ้นจากการดูดซึมธาตุอาหารของต้นข้าว โดยรากของข้าวก็จะทำการดูดซึมธาตุอาหารต่างๆที่จำเป็นรวมทั้งธาตุซิลิคอน(Si) ด้วย จากนั้นสารละลายซิลิคอนก็จะมาถูกสะสมอยู่ที่บริเวณผิวด้านนอกของเปลือกเมล็ดข้าวและกลายเป็นซิลิกาที่รวมตัวกับเส้นใยประเภทเซลลูโลสและลิกนิน เกิดเป็นโครงสร้างที่แข็งแรงของเปลือกข้าวหรือที่เราเรียกกันว่าแกลบนั่นเอง
องค์ประกอบของแกลบนั้นประกอบด้วยสารอนินทรีย์อยู่ประมาณ20-25% เซลลูโลส 30-40% ลิกนิน 19-47% และน้ำตาลประมาณ 17-26% โดยในส่วนของสารอนินทรีย์นั้นองค์ประกอบหลักก็คือซิลิกา ซึ่งมีช่วงอยู่ตั้งแต่85-99% นอกจากนั้นยังมี Al22O3, Na2O, K2O, CaO และอื่นๆซึ่งปริมาณซิลิกาและมลทินเหล่านี้ขึ้นอยู่กับแหล่งที่เพาะปลูกข้าว ชนิดของข้าวและปุ๋ยที่ใช้ด้วย
ตารางที่1 แสดงปริมาณออกไซด์ต่างๆในแกลบที่ผ่านการเผาแล้ว
| %ออกไซด์ |
แกลบดิบเผาที่ 650 C° |
แกลบดิบผ่านการล้างและเผาที่650 C° |
| %SiO2 |
95-96 |
98.5-99.5 |
| %Al2O3 |
1-1.5 |
0.5-0.8 |
| %Fe2O3 |
0.5-0.8 |
0.05 |
| %CaO |
0.2-0.5 |
0.05 |
| %Na2O |
0.1-0.2 |
0 |
| %K2O |
1.3-1.5 |
0.1-0.3 |
| %MgO |
0.3-0.5 |
0 |
| Specific surfare area(m2/g) |
15-30 |
250-350 |
หมายเหตุ: แกลบที่ทำการวิเคราะห์นี้เป็นข้าวหอมมะลิ แหล่งอำเภอเสาไห้ จังหวัดสระบุรี
ซิลิกาที่ได้จากแกลบที่ผ่านกระบวนการล้างและเผาที่อุณหภูมิ 650 องศาเซลเซียสนั้นจะยังไม่มีรูปผลึกที่ชัดเจน เป็นอสัณฐานซิลิกา (Amorphous phase) มี%SiO2 อยู่สูงมาก (>99%) มีค่าพื้นที่ผิวจำเพาะ (Specific surface area) สูงมาก มีขนาดของอนุภาคที่ละเอียดมาก (ต่ำกว่า 5 µm) เมื่อเทียบกับซิลิกาที่ได้จากแหล่งวัตถุดิบอื่นๆเช่น ซิลิกาที่ได้จากการบดทราย Quartz, Flint รวมทั้งเมื่อเทียบกับอสัณฐานซิลิกาที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตเล็กๆพวกไดอะตอมที่ตายแล้วตกตะกอนทับถมกันมานานหลายร้อยล้านปี ซึ่งอสัณฐานซิลิกาเหล่านี้เราเรียกว่า ไดอะตอมไมท์( Diatomite)
เมื่อเปรียบเทียบ%ซิลิกาที่มีอยู่ในแกลบเทียบกับส่วนอื่นของต้นข้าวและพืชชนิดอื่นๆแล้ว แกลบก็ยังมีปริมาณของซิลิกาสูงกว่าพืชชนิดอื่นอยู่มาก โดยในฟางข้าวมี% ซิลิกาอยู่ 82 % เปลือกข้าวโพดมี%ซิลิกาอยู่ 54% ไม้ไผ่มีซิลิกาอยู่ 57% เป็นต้น
กระบวนการสังเคราะห์ซิลิกาจากแกลบนั้นสามารถใช้แกลบดิบหรือขี้เถ้าแกลบที่ผ่านการเผามาแล้วก็ได้ แต่การจะทำให้ได้ซิลิกาบริสุทธิ์จากขี้เถ้าแกลบนั้นจะทำได้ยากกว่าและซิลิกาที่ได้จะมีค่าพื้นที่ผิวจำเพาะต่ำกว่าซิลิกาที่สังเคราะห์จากแกลบดิบมาก
หลังจากผ่านขั้นตอนการล้างเพื่อกำจัดพวก alkali oxide ให้ออกไปจากแกลบแล้วก็นำแกลบไปอบแห้งและทำการเผา โดยอุณหภูมิในการเผาและเวลาในการเผาจะส่งผลต่อค่าพื้นที่ผิวจำเพาะด้วย เมื่อผ่านกระบวนการเผาแล้วก็จะได้ผงซิลิกาสีขาวที่มีความบริสุทธิ์สูงและมีค่าพื้นที่ผิวจำเพาะสูงมาก
การนำซิลิกาจากแกลบและแกลบดิบไปใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิก
1. ผงซิลิกาที่ละเอียดมากและมีความบริสุทธิ์สูงเหมาะสำหรับใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตสีเซรามิกที่มี SiO2 เป็นองค์ประกอบหลักเช่นสีน้ำเงิน, สีฟ้า, สีเหลือง เป็นต้น
2. ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตสีสกรีนสำหรับการผลิตกระเบื้องเซรามิกเนื่องจากสีสกรีนต้องการความละเอียดมากเป็นพิเศษ เพื่อให้ลวดลายที่สกรีนลงไปมีรายละเอียดมากขึ้น
3. ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตสติ๊กเกอร์เซรามิก
4. ใช้เป็นวัตถุดิบในการทำสีเคลือบทั้งเป็นวัตถุดิบที่ให้ SiO2 และยังให้คาร์บอนเพื่อช่วยให้เคลือบที่ต้องการเผาแบบรีดักชั่นมีสีที่สวยงามขึ้น
5. แกลบเป็นสารตั้งต้นสำหรับการผลิตเซรามิกที่ใช้ทำวัสดุขัดถู เช่น SiC, Si3N4
6. ซิลิกาจากแกลบใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ Mullite ซึ่งเป็นวัสดุที่สำคัญทางวัสดุทน
ไฟ ในการผลิตแผ่นรองเผา(Kiln furniture) , ตัวรองสำหรับวงจรอิเลคโทรนิค (Substrate)
ปลอกthermo couple, ceramic roller
7. ซิลิกาจากแกลบยังสามารถนำมาเผาต่อที่อุณหภูมิสูงเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างเป็น Cristobalite
โดยใช้อุณหภูมิในการเปลี่ยนโครงสร้างจากอสัณฐานไปเป็นรูปผลึกของ cristobalite ที่อุณหภูมิต่ำกว่าการเปลี่ยน phase ของ cristobalite จาก quartz
8. ซิลิกาจากแกลบสามารถนำไปสังเคราะห์เป็นธาตุซิลิคอนเพื่อเป็นวัตถุดิบในการผลิตแผงโซล่าเซลสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์
9. อุตสาหกรรมผลิตอิฐแบบชาวบ้านใช้แกลบดิบเป็นเชื้อเพลิงในการเผาอิฐ นอกจากนี้ในปัจจุบันโรงงานผลิตปูนซีเมนต์บางโรงได้ใช้แกลบเป็นเชื้อเพลิงควบคู่ไปกับถ่านหินเพื่อลด%ซิลิกาในสูตรลง โดยชดเชยด้วยปริมาณซิลิกาที่ได้จากแกลบนั่นเอง
นอกจากอุตสาหกรรมเซรามิกแล้วซิลิกาจากแกลบยังสามารถใช้ทดแทนซิลิกาที่มาจากแหล่งแร่ตามธรรมชาติได้ในอุตสาหกรรมพลาสติก, ยาง และโพลิเมอร์ โดยเป็นสารเพิ่มความแข็งแรงใช้เติมลงในพวกจารบี, สี, หมึก และเครื่องสำอาง เพื่อช่วยเพิ่มความหนืด ใช้เติมในยาสีฟันเพื่อเป็นสารขัดถู
จะเห็นได้ว่าแกลบที่เรามองข้ามมาตลอด หรือใช้ประโยชน์เป็นแค่เพียงปุ๋ย และเชื้อเพลิงนั้น จริงๆแล้วแกลบมีคุณค่ามากกว่านั้นมากนัก ซึ่งในประเทศเราที่มีพื้นที่ปลูกข้าวอยู่มหาศาล เราจึงมีแกลบมาให้เป็นวัตถุดิบที่จะแปลงให้เป็นเงินได้อย่างมากมาย
|
|
|
|
|
|
|
