การนำเถ้าลอยลิกไนต์ไปใช้ประโยชน์

การผลิตกระแสไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าแม่เมาะ ใช้ถ่านหินลิกไนต์จากเหมืองแม่เมาะเป็นเชื้อเพลิง ประมาณวันละกว่า 40,000 ตัน การเผาไหม้ถ่านหินลิกไนต์จะได้เถ้าลิกไนต์ออกมาประมาณวันละ 10,000 ตัน ซึ่งในจำนวนนี้จะเป็นเถ้าลอยประมาณ 8,000 ตัน
เถ้าลอยลิกไนต์มีคุณสมบัติเป็นสารปอซโซลาน ซึ่งสารนี้เป็นวัสดุที่มีซิลิกา หรือ ซิลิกา และ อลูมินา เป็นองค์ประกอบหลัก โดยทั่วไปแล้วสารปอซโซลานจะไม่มีคุณสมบัติในการยึดประสาน แต่ถ้าสารปอซโซลานมีความละเอียดมากๆ และมีน้ำเพียงพอจะสามารถทำปฏิกิริยากับแคลเซียม โฮดรอกไซด์ที่อุณหภูมิปกติ ทำให้ได้สารประกอบที่มีคุณสมบัติยึดประสาน เถ้าลอยลิกไนต์โดยทั่วไปแล้วจะมีความละเอียดมากกว่าปูนซีเมนต์ ลักษณะทั่วไปเป็นรูปทรงกลม มีขนาดตั้งแต่เล็กกว่า 1 ไมโครเมตร (0.001 มิลลิเมตร) จนถึง 150 ไมโครเมตร (0.15 มิลลิเมตร) ความถ่วงจำเพาะอยู่ระหว่าง 2.00-2.60 องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญคือ ซิลิกา (SiO2) อลูมินา (AI203) และ เฟอร์ริกออกไซด์ (Fe203) อัตราส่วนของออกไซด์ทั้ง 3 ชนิดจะแปรเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ, สภาพแวดล้อมขณะเผา และชนิดของถ่านหินที่ใช้เผา มาตรฐาน ASTM C 618 "Specification for Fly ash and Raw or Calcined natural pozzolan for use as a mineral admixture in portland cement concrete" ได้จัดแยกประเภทของเถ้าลอยไว้ 2 ชนิดคือ Class F และ Class C โดย Class F มีปริมาณ SiO2 + AI203 + Fe203 มากกว่า 70% โดยน้ำหนัก และ Class C มีปริมาณ SiO2+ AI203 + Fe203 ระหว่าง 50-70% โดยน้ำหนัก เนื่องจากถ่านหินเป็นวัสดุธรรมชาติย่อมมีเนื้อที่ไม่สม่ำเสมอ การที่เถ้าลอยจากแหล่งเดียวกันพบว่าเป็น Class C และ Class F เป็นเรื่องที่เป็นปกติ แม้ว่าจะเป็น Class C หรือ Class F ต่างก็มีศักยภาพเพียงพอที่จะนำไปใช้ในงานคอนกรีตได้ทั้งสิ้น จากการที่ได้มีการควบคุมการผสมถ่านให้มีปริมาณ CaO และ SO3 ของถ่านหินให้อยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสมตั้งแต่ปี พ.ศ. 2533 เป็นต้นมา ทำให้เถ้าลอยลิกไนต์ของโรงไฟฟ้าแม่เมาะมีองค์ประกอบทางเคมีอยู่ในเกณฑ์ของมาตรฐาน ASTM C 618 เป็น Class F นับตั้งแต่ปี พ.ศ. 2531 เป็นต้นมา กฟผ. ได้นำเถ้าลอยลิกไนต์โรงไฟฟ้าแม่เมาะไปใช้ในงานเป็นวัสดุถมสำหรับงานก่อสร้างและงานซ่อมแซมต่างๆ แทนวัสดุงานดินหลายประเภท เช่น งานก่อสร้างฐานราก และงานซ่อมแซมฐานรากสถานีไฟฟ้าแรงสูงแม่เมาะ งานก่อสร้างชั้นพื้นทางถนน งานดาดหล่อและดาดไหล่คลองส่งน้ำกันรั่วซึมเป็นต้น ซึ่งประสบผลสำเร็จเป็นอย่างดี ในปี 2537 กฟผ. ได้ประสบผลสำเร็จในการนำเถ้าลอยลิกไนต์โรงไฟฟ้าแม่เมาะไปใช้ในงานก่อสร้างเขื่อนคอนกรีตบดอัด (RCC) ที่เขื่อนปากมูล และต่อมาได้ทดลองใช้กับงานคอนกรีตอีกหลายประเภทในโครงการก่อสร้างต่างๆ เช่น งานก่อสร้างถนนคอนกรีตบดอัด (RCCP) งานก่อสร้างด้วยคอนกรีตชนิดที่ไหลเข้าแบบได้ง่าย (SCC) และงานก่อสร้างคอนกรีตหลาด้วยคอนกรีตความร้อนต่ำ (LHC) รวมทั้งได้นำเถ้าลอยไปใช้ทดแทนซีเมนต์ในงานคอนกรีตทั่วไปด้วย นอกจากนั้น กฟผ. ได้นำเถ้าลอยไปทดลองทำผลิตภัณฑ์คอนกรีตสำเร็จรูปอื่นๆ เช่น คอนกรีตบล็อกก่อผนัง และ คอนกรีตตัวหนอนปูผิวสนามหรือทางเดินเท้า
จากผลงานที่ผ่านมารวมถึงผลการวิจัยของ กฟผ. และ จากสถาบันการวิจัย สถาบันการศึกษาต่างๆ ทั้งในประเทศและต่างประเทศ สามารถชี้ให้เห็นได้ว่าการใช้เถ้าลอยลิกไนต์แม่เมาะผสมทดแทนปูนซีเมนต์ในอัตราที่พอเหมาะกับคอนกรีตที่ใช้งานตามความต้องการแต่ละประเภท ได้ช่วยทำให้ อุตสาหกรรมการก่อสร้างได้ใช้คอนกรีตที่มีคุณภาพดีขึ้นกว่าคอนกรีตที่ไม่ได้ผสมเถ้าลอยลิกไนต์ แม่เมาะ ทั้งด้านความแข็งแรงคงทนต่อการใช้งาน และการทำงานเทคอนกรีตได้สะดวกขึ้น อีกส่วนหนึ่งยังช่วยทำให้ราคาต้นทุนในการผลิตคอนกรีตต่ำลงจากการประหยัดปูนซีเมนต์ไปได้บางส่วน
ผู้ที่ติดตามความก้าวหน้าในวงการก่อสร้างของประเทศที่ให้ความสนใจในการใช้คอนกรีต สมัยใหม่ ได้มีการใช้วัสดุใหม่ๆ มาใช้ผสมเพื่อเพิ่มคุณภาพคอนกรีตให้เหมาะกับการใช้งานและสภาพแวดล้อม เถ้าลอยลิกไนต์แม่เมาะเป็นทางเลือกอีกทางหนึ่งในการผลิตคอนกรีตสมัยใหม่ ซึ่งได้มีการกล่าวถึงและได้มีการรู้จักคุณสมบัติของเถ้าลอยลิกไนต์แม่เมาะมากขึ้นเรื่อยๆ จากการที่ได้มีการใช้งานแล้ว จนเกิดความคุ้นเคยและให้การยอมรับที่จะนำเถ้าลอยฯ ไปผสมทดแทนปูนซีเมนต์ในงานคอนกรีตผสมเสร็จ และงานทำผลิตภัณฑ์คอนกรีตต่างๆ มากขึ้นอย่างต่อเนื่อง
ในวงการก่อสร้างไทย ได้มีทางเลือกอีกทางหนึ่งในการผลิตคอนกรีตสมัยใหม่ เถ้าลอยสามารถหาได้โดยไม่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ไม่ต้องพึ่งพาวัสดุรวมถึงข้อกำหนดจากต่างประเทศ แต่มีคุณสมบัติที่สามารถใช้ให้เหมาะสมกับการใช้งานตามความต้องการได้ โดยหลักการออกแบบส่วนผสมคอนกรีตสมัยใหม่
จากการทดสอบพบว่า ผลวิเคราะห์เถ้าลอยลิกไนต์โรงไฟฟ้าแม่เมาะในด้านผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อนำมาสกัดด้วยวิธีสกัดสาร (Leachate extraction procedure) และวิธีวิเคราะห์น้ำสกัด เพื่อตรวจสอบปริมาณโลหะหนักหรือวัสดุมีพิษในน้ำสกัด พบว่า ปริมาณโลหะหนักหรือวัสดุมีพิษในน้ำสกัดไม่เกินกว่าค่าที่กำหนดไว้ตามประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม จึงสามารถนำเถ้าลอยไปใช้ประโยชน์ได้
ปัจจุบันโรงไฟฟ้าแม่เมาะ ของ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) เป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินลิกไนต์จากเหมืองแม่เมาะเป็นเชื้อเพลิงหลักในการผลิตกระแสไฟฟ้า มีจำนวนทั้งหมด 13 หน่วย โดยมีกำลังการผลิต ดังนี้
• โรงไฟฟ้าหน่วยที่ 1-3 กำลังผลิตไฟฟ้าหน่วยละ 75 เมกะวัตต์
• โรงไฟฟ้าหน่วยที่ 4-7 กำลังผลิตไฟฟ้าหน่วยละ 150 เมกะวัตต์
• โรงไฟฟ้าหน่วยที่ 8-13 กำลังผลิตไฟฟ้าหน่วยละ 300 เมกะวัตต์
จากกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้า ทำให้มีเถ้าลอย (Fly Ash) เป็นวัตถุพลอยได้เพื่อสนับสนุนให้เกิดการนำทรัพยากรของประเทศไปใช้อย่างคุ้มค่าให้เป็นประโยชน์ต่อสาธารณะ ช่วยบรรเทาปัญหาสิ่งแวดล้อม และ ช่วยอนุรักษ์พลังงานของประเทศในทางอ้อม โรงไฟฟ้าแม่เมาะได้ดำเนินการปรับปรุงระบบการขนถ่ายเถ้าลอย ให้มีขีดความสามารถในการนำเถ้าลอยแม่เมาะไปใช้ประโยชน์ได้เพิ่มมากขึ้น โดยเฉพาะเถ้าลอยของโรงไฟฟ้าหน่วยที่ 4-13 ซึ่งมีกำลังผลิต ดังนี้
• โรงไฟฟ้าหน่วยที่ 4-7 มีกำลังผลิตเถ้าลอยประมาณหน่วยละ 600 ตันต่อวัน
• โรงไฟฟ้าหน่วยที่ 8-13 มีกำลังผลิตเถ้าลอยประมาณหน่วยละ 1,100 ตันต่อวัน
ปัจจุบันมีขีดความสามารถขนถ่าย นำเถ้าลอยจากโรงไฟฟ้าบรรจุลงรถที่ใช้บรรทุกปูนผง โดยมีหัวจ่าย จำนวน 5 หน่วย คือ หน่วยที่ 8, 9, 11, 12, 13 และมีเครื่องชั่งน้ำหนักรถบรรทุก ขนาดความยาว 18 เมตร จำนวน 2 ชุด และอยู่ระหว่างการดำเนินการขยายขีดความสามารถขนถ่าย โดยการติดตั้งหัวจ่ายเพิ่มขึ้นอีก 1 หน่วยคือ หน่วยที่ 10
ขีดความสามารถขนถ่ายเถ้าลอยแม่เมาะที่กำลังผลิตเต็มที่ต่อวัน
ปลายปี 2543 6,600 ตัน/วัน จากโรงไฟฟ้าหน่วยที่ 8, 9, 10, 11, 12, 13

คุณภาพเถ้าลอยแม่เมาะ
โรงไฟฟ้าแม่เมาะ มีการติดตามคุณภาพเถ้าลอย โดยจะมีการสุ่มตัวอย่างตามมาตรฐาน ASTM C-311 และทดสอบคุณสมบัติทางเคมี จำนวน 4 ตัวอย่างในรอบ 24 ชั่วโมง โดยควบคุมให้ คุณสมบัติทางเคมีของเถ้าลอยที่ขนถ่ายนำไปใช้ประโยชน์ให้มี
• Sulfur Trioxide (SO3) สูงสุดไม่เกิน 4.0%
• Free CaO สูงสุดไม่เกิน 2.0%
การนำไปใช้ประโยชน์
ปัจจุบันเถ้าลอยนำมาใช้เป็นสารผสมในคอนกรีตผสมเสร็จสำหรับงานก่อสร้าง และเป็นวัตถุดิบเสริมปูนซีเมนต์ในการผลิตวัสดุก่อสร้าง เช่น กระเบื้องมุงหลังคา, เสาเข็ม, ท่อ, พื้นสำเร็จรูป เป็นต้น นอกจากนี้ยังใช้เป็นส่วนผสมหลักในการก่อสร้างเขื่อนคอนกรีตบดอัด (Rolling Compact Concrete, RCC)
จากการศึกษาการนำเถ้าลอยลิกไนต์มาใช้ให้เกิดประโยชน์ในหน่วยงานต่างๆ ของ กฟผ. เมื่อประมาณ 10 ปีที่ผ่านมา ได้แก่
1. การนำไปทำผลิตภัณฑ์วัสดุก่อสร้าง
2. งาน BACK FILL
3. งาน GROUTING
4. งานก่อสร้างถนน
5. งานก่อสร้างเขื่อน
6. งานก่อสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก
การนำเถ้าลอยลิกไนต์มาทำผลิตภัณฑ์วัสดุก่อสร้าง
คือการนำมาทำเป็นซีเมนต์บล็อกก่อผนังและซีเมนต์บล็อกปูพื้น ความเป็นมาในเรื่องนี้คือ ในปี พ.ศ. 2534 องคมนตรีพลเอกพิจิตร กุลละวณิชย์ ได้นำวัสดุคล้ายอิฐบล็อกมาจากประเทศฮังการี และนำขึ้นทูลเกล้าฯ ถวายแด่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เพื่อเป็นตัวอย่าง ต่อมาพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงมอบหมายให้ นายสุเมธ ตันติเวชกุล ดำเนินการศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้ประโยชน์ ในขณะเดียวกัน พลเอกพิจิตร กุลละวณิชย์ ได้มีหนังสือถึง กฟผ. เพื่อทำการศึกษาเรื่องดังกล่าว ซึ่ง กฟผ. ได้ตั้งคณะทำงานเพื่อศึกษาการนำเถ้าลอยลิกไนต์มาใช้ประโยชน์เป็นวัสดุก่อสร้าง จากผลของการศึกษาพบว่า สามารถนำเถ้าลอยลิกไนต์มาทดแทนซีเมนต์ได้ โดยใช้เถ้าลอยลิกไนต์ 85% และซีเมนต์ 15% รวมกันเป็น 1 ส่วน ใช้ทราย 2 ส่วน และหินฝุ่น 4 ส่วนโดยน้ำหนัก เพื่อทำผลิตภัณฑ์ซีเมนต์บล็อกก่อผนังขนาด 7 ซม. x 19 ซม. x 39 ซม. ซึ่งผลิตภัณฑ์ดังกล่าวมีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐาน มอก. 58-2533 สามารถรับแรงกดได้มากกว่า 2 Mpa. ( 1 Mpa. = 10 กิโลกรัม : ตารางเซนติเมตร) และในกรณีที่เป็นซีเมนต์บล็อกปูพื้นต้องใช้ส่วนผสมโดยมีเถ้าลอยลิกไนต์ 70% และมีซีเมนต์ 30% รวมกันเป็น 1 ส่วน ใช้ทราย 2 ส่วน รวมกับหินปูนและหินเกร็ดอย่างละ 2 ส่วน โดยน้ำหนัก นำไปผสมกันเพื่อทำซีเมนต์บล็อกปูพื้น ผลที่ได้จะเป็นไปตามมาตรฐาน มอก.827-2531 มีขนาด 6 ซม.x 11 ซม.x 22 ซม. สามารถทนแรงกดได้น้อยกว่า 400 กิโลกรัม : ตารางเซนติเมตร สำหรับราคาต้นทุนของซีเมนต์บล็อกก่อผนังประมาณ 1.73 บาท ส่วนซีเมนต์บล็อกปูพื้นต้นทุนประมาณ 1.39 บาท
การนำ FLY ASH ไปใช้งาน BACK FILL
กฟผ. ได้นำเถ้าลอยลิกไนต์ผสมน้ำประมาณ 15-20% ทำการบดอัดชั้นละประมาณ 35 ซม. เพื่อแก้ไขปัญหาฐานรากทรุดของสถานีไฟฟ้าย่อยแม่เมาะ 3 นอกจากนี้ ยังนำเถ้าลอยลิกไนต์ผสมน้ำประมาณ 40-50% เทลงไปในบริเวณที่ทรุดตัวของดินระหว่างผนังดินและผนังคอนกรีตของคลองส่งน้ำจากเขื่อนแม่ขาม
งาน GROUTING
เหมืองแม่เมาะได้ใช้เถ้าลอยลิกไนต์ 1 ส่วน ผสมกับซีเมนต์ 1 ส่วน และผสมรวมกับน้ำและเบนทูไนท์ เพื่ออัดฉีดน้ำปูนเข้าไปตามรอยแยกต่างๆ ของผนังบ่อเหมือง เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศจากภายนอกเข้าไปทำปฏิกิริยาสันดาปกับถ่านลิกไนต์บางส่วนที่มีอยู่ ซึ่งจะก่อให้เกิดการลุกไหม้ติดไฟเกิดขึ้น
งานก่อสร้างถนน
สำหรับงานก่อสร้างถนน ได้นำเถ้าลอยลิกไนต์มาใช้ทำชั้นรองพื้นทางของถนน โดยการผสมน้ำ 15-20% แล้วทำการบดอัด การทำถนนคอนกรีต RCCP. (Roller Compacted Concrete Pavement) โดยใช้เถ้าลอยลิกไนต์และซีเมนต์เท่าๆ กันผสมกับทรายและหิน โดยใช้อัตราส่วนของน้ำต่อสารประสานประมาณ 0.30 พร้อมทั้งใส่ Water Reducing Agent ลงไปทำการผสมและนำไปเทลงบริเวณหน้างาน ทำการบดอัดเหมือนงานก่อสร้างทั่วไป นอกจากนี้ในงานถนนคอนกรีตเสริมเหล็กในส่วนที่เป็นสารประสาน จะใช้ซีเมนต์ประมาณ 65% และเถ้าลอยลิกไนต์ 35%
งานก่อสร้างเขื่อน
ได้มีการนำเถ้าลอยลิกไนต์ไปใช้ในงานก่อสร้างเขื่อนหลายแห่ง เช่น งานก่อสร้างเขื่อนที่ปากมูล จะใช้ซีเมนต์ประมาณ 31% และเถ้าลอยลิกไนต์ประมาณ 69% ในส่วนที่เป็นสารประสาน ทำการผสมกับทรายและหินแล้วทำการบดอัดชั้นละประมาณ 35 ซม. ทำการบดอัด 6 เที่ยว เพื่อให้เป็นไปตามรูปแบบของเขื่อน ในงานก่อสร้างเขื่อนปากมูลนี้ ได้นำเถ้าลอยลิกไนต์จากแม่เมาะไปใช้ประมาณ 6,000 ตัน นอกจากนี้ ในงานก่อสร้างเขื่อนแม่ปิงตอนล่าง ก็ได้นำเถ้าลอยลิกไนต์ไปใช้ในงานก่อสร้างเขื่อนด้วย สาเหตุที่นำเถ้าลอยลิกไนต์มาใช้เป็นส่วนผสมในการก่อสร้างเขื่อนนี้ เนื่องจากต้องการลดปริมาณความร้อนคอนกรีต ซึ่งมีประมาณมากในระหว่างการก่อสร้าง และช่วยให้คอนกรีตมีการแข็งตัวช้าลง เพื่อจะได้มีเวลาทำงานมากขึ้น และที่สำคัญคือป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยากับสารบางอย่างที่มีอยู่ในทรายและหิน ซึ่งจะทำให้เกิดสารใหม่ขึ้นและเกิดการขยายตัวทำให้เขื่อนแตกร้าวได้
งานก่อสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก
กฟผ.แม่เมาะ ได้นำเถ้าลอยลิกไนต์ไปใช้ในงานคอนกรีตเสริมเหล็กหลายแห่ง เช่น งานคอนกรีตเสริมเหล็กของรางระบบสายไฟในโรงไฟฟ้า ถนนคอนกรีตเสริมเหล็ก ซึ่งโดยหลักการแล้ว การนำเถ้าลอยลิกไนต์มาใช้ในงานคอนกรีตนั้นเพื่อให้คอนกรีตนั้นมี Work ability ดีขึ้น เพราะอนุภาคของเถ้าลอยลิกไนต์มีลักษณะเป็นทรงกลม ช่วยให้คอนกรีตไหลไปตามจุดต่างๆ ของโครงสร้างได้ดีกว่าคอนกรีตธรรมดา โดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องสั่นสะเทือนเข้าช่วย
นอกจากนี้ ยังมีการนำเถ้าลอยลิกไนต์ไปใช้เป็นสารช่วยเร่งการตกตะกอน โดยนำไปผสมกับกรด และขณะนี้กำลังทำการวิจัยเกี่ยวกับการนำเถ้าลอยลิกไนต์ไปใช้เป็นปุ๋ย
ในอนาคตอันใกล้นี้ กฟผ. กำลังจะลงทุนร่วมกับบริษัทเอกชนในการนำเถ้าลอยลิกไนต์มาใช้ให้เป็นประโยชน์ในงานด้านต่างๆ โดยใช้งบลงทุนของโครงการประมาณ 170 ล้านบาท
ผลการศึกษาทางด้านผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ปรากฎว่าจากการทดลองในห้องทดสอบปริมาณสารโลหะหนักที่ปนเปื้อนออกมามีปริมาณที่น้อยมากไม่ก่อให้เกิดอันตรายกับมนุษย์และปริมาณรังสีของเถ้าลอยลิกไนต์ที่แม่เมาะก็มีค่าต่ำกว่าปริมาณรังสีของเถ้าลอยลิกไนต์จากแหล่งอื่นๆ ของโลก นอกจากนี้ ปริมาณรังสีที่วัดได้ก็อยู่ในระดับเดียวกับปริมาณรังสีที่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อม (Background Radiation)
การจำหน่ายและส่งมอบเถ้าลอยโรงไฟฟ้าแม่เมาะ

อยู่ในความรับผิดชอบของโครงการจัดการธุรกิจวัตถุพลอยได้โรงไฟฟ้าแม่เมาะ (ผกพม.) ซึ่งการจำหน่ายมีอยู่ 2 แบบ คือ
• การจำหน่ายโดยเงินสด ผู้ซื้อชำระเป็นเงินสดก่อนรับเถ้าลอย
• การจำหน่ายโดยทำสัญญา โดยระบุจำหน่ายและระยะเวลา เรียกชำระเงินเป็นงวด