ผลของสารเติมแต่งต่อสมบัติของแก้วซิลิกาจากเถ้าแกลบที่เตรียมโดยการเผาผนึก

Abstract

เถ้าแกลบเป็นวัสดุเหลือทิ้งที่ได้จากการนำแกลบมาเผาเป็นเชื้อเพลิงในการให้พลังงานต่างๆ แต่เถ้าแกลบเป็นวัสดุที่น่าสนใจเนื่องจากประกอบด้วยซิลิกามากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ จึงมีความสนใจที่จะนำมาทดลองใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตภัณฑ์แก้วซิลิกา อย่างไรก็ตามในเถ้าแกลบยังมีสิ่งเจือปนจำพวกแอลคาไลน์ออกไซด์เป็นตัวเร่งให้เกิดการตกผลึกของซิลิกาเป็น คริสโตบาไลต์ ซึ่งผลึกคริสโตบาไลต์นี้มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูง และเป็นตัวที่ทำให้ผลิตภัณฑ์เกิดการแตกหักเสียหายได้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ในงานวิจัยนี้ได้นำเถ้าแกลบที่ไม่เป็นผลึกมาบดละเอียดโดยผสมน้ำกลั่นในขวดบดพอลิเอทิลีนที่บรรจุลูกบดเซอร์โคเนีย นำไปกรองผ่านกระดาษกรองเพื่อชะล้างสารที่ละลายน้ำได้ อบแห้งที่อุณหภูมิ 105 องศาเซลเซียส ทำการเติมสารเติมแต่งอะลูมิเนียมไนเตรต ลิเทียมคาร์บอเนต กรดบอร์ริก และ บอแรกซ์ ซึ่งใช้เป็นสารตั้งต้นที่ให้เฟสสปอดูมีนและแก้วบอโรซิลิเกตเพื่อเป็นตัวช่วยเผาผนึก เนื่องจากเป็นสารตั้งต้นที่มีจุดหลอมเหลวต่ำและเป็นวัสดุมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ โดยการเติมในอัตราส่วน 5 10 25 และ 50 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ทำการบดผสมและขึ้นรูปด้วยการอัดแห้งเป็นรูปเหรียญ เผาที่อุณหภูมิระหว่าง 1000-1250 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที พบว่าการนำเถ้าแกลบมาผสมกับสปอดูมีนในอัตราส่วน 50 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก เผาที่อุณหภูมิ 1250 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที ทำให้ได้ชิ้นงานมีความหนาแน่นสูงที่สุดที่ 2.12 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ไม่เกิดเฟสของคริสโตบาไลต์ พบเพียงเฟสเพทาไลต์ โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำเท่ากับ 2.70×10⁻⁶ ต่อองศาเซลเซียส ซึ่งทำให้ชิ้นงานมีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างเฉียบพลันได้ แต่การที่นำเถ้าแกลบมาผสมด้วยแก้วบอโรซิลิเกตไม่ช่วยการเผาผนึก แต่จะเกิดคริสโตบาไลต์มาก ทำให้มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูงและไม่สามารถนำไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ได้