Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Preparation of low-density calcium silicate ceramics for insulating refractory applications using rice husk ash
Year (A.D.)
2021
Document Type
Thesis
First Advisor
ธนากร วาสนาเพียรพงศ์
Second Advisor
จรัสพร มงคลขจิต
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Material Science (ภาควิชาวัสดุศาสตร์)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เทคโนโลยีเซรามิก
DOI
10.58837/CHULA.THE.2021.436
Abstract
งานวิจัยนี้สนใจการนำของเสียจากอุตสาหกรรมมาใช้เป็นวัสดุทดแทนวัตถุดิบดั้งเดิมในการเตรียมผลิตภัณฑ์แคลเซียมซิลิเกต ได้แก่ เถ้าแกลบ ซึ่งเป็นวัตถุดิบทางเลือกที่ให้ซิลิกาอสัญฐาน เปรียบเทียบกับการใช้ทรายบดที่เป็นวัตถุดิบดั้งเดิม และยิปซัมจากแม่พิมพ์ปูนปลาสเตอร์ใช้แล้ว การเตรียมผลิตภัณฑ์แคลเซียมซิลิเกตโดยทั่วไปจะเตรียมโดยการทำปฏิกิริยาระหว่างซิลิกาและแคลเซียมออกไซด์ภายใต้สภาวะไฮโดรเทอมัลที่มีแรงดันสูง งานวิจัยนี้จะศึกษาผลของการเติมยิปซัมต่อการเกิดเฟสในชิ้นงานแคลเซียมซิลิเกต โดยใช้เถ้าแกลบและทรายบดเป็นวัตถุดิบตั้งต้นที่ให้ซิลิกา นอกจากนี้ยังศึกษาผลของเวลาในการนึ่งอัดไอและผลการเติมปูนซีเมนต์ขาวเพิ่มเติมด้วย การเตรียมชิ้นงานเตรียมโดยการผสมวัตถุดิบตั้งต้นในอัตราส่วนแคลเซียมออกไซด์ต่อซิลิกาเท่ากับ 1:1 โดยโมล ใส่เส้นใยเซรามิก ร้อยละ 2.5 และเส้นใยกระดาษยูคาลิปตัส ร้อยละ 2.5 โดยน้ำหนัก เพื่อเป็นตัวช่วยเสริมแรงผสมกับน้ำ จากนั้นนำไปหล่อและบ่มเป็นเวลา 2 วัน และนำไปบ่มในหม้อนึ่งอัดไอที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 10 และ 20 ชั่วโมง อบแห้งชิ้นงานที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้นนำชิ้นงานไปทดสอบสมบัติทางกายภาพ วิเคราะห์องค์ประกอบเฟส และวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค พบว่า การเติมยิปซัมสามารถช่วยในการเกิดเฟสโทเบอร์โมไรต์ได้ แต่ทำให้โครงสร้างจุลภาคของโทเบอร์โมไรต์เกิดการเปลี่ยนแปลงเช่นเดียวกับผลของการเติมปูนซีเมนต์ อีกทั้งเถ้าแกลบสามารถใช้เป็นวัตถุดิบทางเลือกที่ให้ซิลิกาได้ โดยในงานวิจัยนี้สูตรที่ดีที่สุดคือสูตร RHA0 อุณหภูมิการนึ่งอัดไอ 200 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 10 ชั่วโมง มีค่าความหนาแน่น 0.19 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ค่าความแข็งแรงต่อการดัดโค้ง 737 กิโลพาสคัล ค่าการหดตัวหลังเผาของชิ้นงานที่ 649 องศาเซลเซียส ร้อยละ 0.65 ค่าการนำความร้อน 0.063 วัตต์ต่อเมตรเคลวิน
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
This study focuses on using an industrial waste as a substitute material for the conventional raw materials in calcium silicate insulating board, i.e., rice husk ash (RHA) as an alternative silica source for amorphous silica compared with milled sand and gypsum from the waste plaster mold. Traditionally, a calcium silicate product is prepared via the reaction between silica and calcia sources, such as silica sand and lime, in high pressure hydrothermal conditions. The influence of gypsum waste addition on the phase formation of calcium silicate product using rice husk ash and milled sand during autoclave was investigated. Furthermore, curing time in autoclave and white Portland cement addition were studied too. The samples were prepared by mixing the raw materials with a molar ratio of CaO/SiO2 as 1:1. Ceramic fiber of 2.5 wt% and eucalyptus paper pulp of 2.5 wt% were added as the fiber reinforcement with water added to form slurry. Then, the samples were casted and cured in plastic molds for 2 days. They were demolded and placed in an autoclave for hydrothermal reaction at 200 oC for 2, 10 and 20 hours. Finally, they were dried at 60 oC for 24 hours. The samples were observed physical properties and characterized by XRD and SEM. The addition of gypsum waste offered the tobermorite phase formation but changed the microstructure of tobermorite that resembled white Portland cement addition. The rice husk ash could be an alternative silica source. The optimal condition is RHA0 autoclave 200 oC for 10 hours. The results showed that RHA0 sample had a density of 0.19 g/cm3, bending strength of 737 kPa, firing shrinkage at 649 oC of 0.65% and thermal conductivity of 0.063 W/mK.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
นิสัยมั่น, ชญานิน, "การเตรียมเซรามิกแคลเซียมซิลิเกตความหนาแน่นต่ำสำหรับงานฉนวนความร้อนทนไฟโดยใช้เถ้าแกลบ" (2021). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 4978.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/4978