การใช้ตะกรันอะลูมิเนียมจากกระบวนการรีไซเคิลอะลูมิเนียมผสมเพื่อเป็นวัสดุทนไฟThe Use of Aluminum Dross in Refractory Materials from the Recycling Process of Aluminum Alloys

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการประยุกต์ใช้ตะกรันอะลูมิเนียม ซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งจากกระบวนการรีไซเคิลอะลูมิเนียมผสม โดยมีวัตถุประสงค์หลัก คือการนำวัสดุเหลือทิ้งมาใช้ให้เกิดประโยชน์ จากการวิเคราะห์ตะกรันอะลูมิเนียมในเบื้องต้น ด้วยเทคนิคเอกซเรย์ดิฟแฟรกชัน และเทคนิคเอกซเรย์ฟลูออเรสเซนส์ พบว่าตะกรันอะลูมิเนียม มีสารประกอบ อะลูมินา ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักในการขึ้นรูปวัสดุทนไฟประเภทอะลูมินาสูง โดยมีอะลูมินาร้อยละ 81.6 และซิลิการ้อยละ 5.6 โดยน้ำหนัก จากนั้นนำตะกรันอะลูมิเนียมดังกล่าวมาผสมกับ อะลูมินา และซิลิกา เกรดอุตสาหกรรม ที่สัดส่วน 100: 0: 0, 80: 10: 10 และ 60: 20: 20 ตามลำดับ แล้วนำไปอัดขึ้นรูปที่กำลังอัด 4,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว และเผาประสานที่อุณหภูมิ 1,300 1,350 และ 1,400 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง แล้วทำการทดสอบสมบัติต่างๆ ได้แก่ ความ แข็งแรงอัด ความหนาแน่น และสัมประสิทธิ์การนำความร้อน จากผลการทดลองทั้งหมดสรุปได้ว่าสัดส่วนที่เหมาะสม ได้แก่ 80: 10: 10 เผาประสานที่อุณหภูมิ 1,300 องศาเซลเซียส โดยที่สัดส่วนดังกล่าวให้ค่าความแข็งแรงอัดเท่ากับ 54.3 เมกกะปาสคาล ค่าความหนาแน่นเท่ากับ 2.2 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนที่ 1.8 วัตต์ต่อเมตรเคลวิล ซึ่งค่าดังกล่าวนั้นอยู่ในช่วงที่เหมาะสมในการนำไปใช้ในงานเป็นวัสดุทนไฟประเภทอะลูมินาสูง ตามมาตรฐาน KB-50

This research studies an application of aluminum dross, that is solid waste from aluminum alloys recycling process. The main objective of this study is to obtain the benefit from waste material utilization. Basically, alumina is the main composition for producing high alumina refractory. In this research the aluminum dross was studied the primary chemical composition by using XRD and XRF techniques in order to monitor the alumina composition from aluminum dross. It was found that alumina is the major chemical composition with 81.6 wt% followed by silica with 5.6 wt%. The aluminum dross was mixed with alumina and silica (industrial grade) by using the ratio of 100 : 0 : 0, 80 : 10 : 10 and 60 : 20 : 20, respectively. The mixing powder were compressed at 4,000 lb/in2 and then all samples were sintered at 1300, 1350 and 1,400 degrees Celsius for 2 hours. The compressive strength, bulk density and thermal conductivity coefficient were analyzed. It was found that the sample with the aluminum dross : alumina : silica at the ratio of 80 : 10 : 10 sintered at 1300 degrees Celsius provided the value of the compressive strength, bulk density and thermal conductivity coefficient of approximately 54.3 MPa, 2.2 g/cm3 and 1.8 W/m.K, respectively. These values show the sample with the ratio of 80 : 10 : 10 is suitable for using as high alumina refractories, referring to standard of KB-50 refractory materials.