อุตสาหกรรมการผลิตปูนซีเมนต์

คำนำ

                จากหลักฐานทางประวัติศาสตร์ พบว่า มีการนำปูนซีเมนต์มาใช้งานตั้งแต่สมัยอียิปต์, กรีกและโรมัน โดยในยุคต้นจะเป็นการใช้งานเพ่อสร้างเป็นที่หลบภัยหรือที่อยู่อาศัยส่วนใหญ่

                ในปี พ.ศ.2367 Joseph Aspdin ช่างปูนชาวอังกฤษ เป็นผู้ที่ประดิษฐ์คิดค้นปูนซีเมนต์ขึ้น โดยปูนซีเมนต์ที่ผลิตได้นี้ มีชื่อว่า “ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (Portland Cement)” เพราะมีสีเหมือนหินบนเกาะปอร์ตแลนด์ในประเทศอังกฤษ ซึ่งชื่อดังกล่าว ยังคงใช่อยู่จนถึงปัจจุบันและแพร่หลายไปทั่วโลก

                ความเป็นมาของปูนซีเมนต์ในประเทศไทย พบว่า ไทยเริ่มผลิตปูนซีเมนต์ใช้เองภายในประเทศไทยครั้งแรกในปี พ.ศ.2456 ด้วยพระราชประสงค์ของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว (รัชกาลที่ 6)เพื่อให้สามารถผลิตปูนซีเมนต์ขึ้นใช้เองภายในประเทศลดการนำเข้าปูนซีเมนต์จากต่างประเทศ จัดสรรการใช้ทรัพยากรภายในประเทศอย่างคุ้มค่า และช่วยนำประเทศไปสู้ความเจริญก้าวหน้าในอนาคต ภายใต้ชื่อ บริษัทปูนซีเมนต์ไทยจำกัด (มหาชน) หรือ เครือซีเมนต์ไทย (SCG) จนถึงปัจจุบัน

                ปูนซีเมนต์ มีลักษณะเป็นผงละเอียด สามารถเกิดการก่อตัวและแข็งตัวได้ด้วยการทำปฏิกิริยากับน้ำซึ่งเรียกว่า”ปฏิกิริยาไดรชั่น(Hydration Reaction)”ทำให้มีคุณสมบัติในการรับแรงได้

                คุณสมบัติของสารประกอบหลัก4ชนิด ของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ได้แก่ ไตรคัลเซียมซิลิเกต (C₃S), ไดคัลเซียมซิลิเกต (C₂S), ไตรคัลเซียมอลูมิเนต (C₃A) และเตตระคัลเซียมอลูมิโนเฟอร์ไรค์(C₄AF) รวมทั้งสารประกอบรองได้แก่  ยิปซั่ม, Free Time , แมกนีเซียมออกไซด์ และอัลคาไลออกไซด์นอกจากนี้ยังได้กล่าวถึง การกิอตัวและการแข็งตัว,ปฎิกิริยาไฮเดรชั่น,การพัฒนาโครงสร้างของซีเมนต์เพสต์, คุณสมบัติทางเคมีและคุณสมบัติทางฟิสิกส์ต่าง ๆ เช่น ความข้นเหลว ความอยู่ตัว ระยะเวลาการก่อตัว กำลังอัดเป็นต้น

                กรรมวิธีการผลิตปูนซีเมนต์ จำแนกได้เป็น 2 วิธีด้วยกัน ได้แก่ กรรมวิธีการผลิตแบบเปียก, กรรมวิธีแบบแห้ง โดยที่กรรมวิธีการผลิตแบบแห้ง เป็นวิธีที่ทันสมัยกว่า เพระเป็นวิธีที่ใช้พลังงานความร้อนต่ำกว่า จึงให้ได้ปูนซีเมนต์ที่มีคุณภาพสม่ำเสมอมากกว่า โดยมีขั้นตอนต่างๆ เช่นการบดวัตถุดิบ การเผาปูนเม็ด  การบดปูนซีเมนต์เป็นต้น

                ปูนซีเมนต์ (Cement) เป็นคำที่มาจากภาษาละติน (Latin) หมายถึง สารที่สามารถยึดหรือประสานของแข็ง หรือมวลรวม เช่น หินหริอกรวด,และทราย ให้แข็งติดเป็นชิ้นเดียวกันนิยมใช้ในงานก่อสร้างเป็นหลัก โดยมีการนำปูนซีเมนต์ไปใช้งาน ทั้งในรูปของซีเมนต์เพสต์,มอร์ตาร์,และคอนกรีต

                ซีเมนต์เพสต์(Cement Paste)คือ ส่วนผสมของปูนซีเมนต์กับน้ำ และอาจจะมีสารผสมเพิ่มหรือน้ำผสมคอนกรีตด้วยมอร์ตาร์(Martar)คือส่วนผสมของซีเมนต์เพสต์ กับ ทราย

                คอนกรีต(Concrete) คือ ส่วนผสมของมอร์ตาร์ กับ หินหรือกรวด นั่นคือคอนกรีตประกอบด้วยปูนซีเมนต์, น้ำ, ทราย, หินหรือกรวด, และอาจมีส่วนผสมหรือน้ำยาผสมคอนกรีตด้วย

                ตั้งแต่อดีตจนปัจจุบัน ปูนซีเมนต์เป็นวัสดุก่อสร้างที่มีบทบาทสำคัญและได้รับความนิยมในวงการก่อสร้างอย่างแพร่หลายทั่วโลกทั้งนี้เพราะเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติโดดเด่นหลายประการเช่น สามารถหล่อขึ้นรูปร่างต่างๆ ตามที่ต้องการได้, มีความแข็งแรง , และมีความคงทน เป็นต้น

จึงนิยมนำปูนซีเมนต์ไปประยุกต์ใช้ในลักษณะต่างๆ มากมายทั้งงานคอนกรีตสำหรับสิ่งปลูกสร้างต่างๆ เช่น อาคาร บ้านเรือน สะพาน เขื่อน งานหล่อผลิตภัณฑ์คอนกรีตต่างๆ งานก่อ งานฉาบและงานตกแต่งประเภทต่างๆเป็นต้น

  

  

บทที่  1

ประวัติความเป็นมาของปูนซีเมนต์และประวัติบริษัท ปูนซีเมนต์ไทย จำกัด(มหาชน)

1.1 ประวัติความเป็นมาของปูนซีเมนต์

คำว่า ซีเมนต์ (Cement) มาจากภาษาละติน ซึ่งแปลว่า "ตัด" โดยใช้เรียกหินปูนที่ตัดเป็นชิ้น ๆ  เพื่อจะนำมาเผาเป็นปูนขาว  (Lime) ในปัจจุบัน ซีเมนต์ หมายถึง ตัวประสานวัสดุสองชนิดหรือหลายๆ ชนิดให้ติดแน่น ในสมัยโบราณ ชาวอียิปต์ใช้ปูนซีเมนต์เป็นวัสดุเชื่อมประสานในการสร้างพีระมิด โดยได้มาจากการเผาดินและยิปซัม ส่วนชาวกรีกและชาวโรมันใช้เถ้าภูเขาไฟบดรวมกับปูนขาว ทราย และน้ำ เรียกว่า ปอซโซลานิกซีเมนต์ (Pozzolanic Cement) ซึ่งทำปฏิกิริยาทางเคมีและแข็งตัวได้ในน้ำ ตัวอย่าง สิ่งก่อสร้างต่าง ๆ ที่สร้างโดยชาวโรมัน อาทิเช่น มหาวิหารทรงกลมในกรุงโรม (Roman Pantheon) และโรงละครครึ่งวงกลม (Colosseum) เป็นต้นคอนกรีต คือ วัสดุก่อสร้างชนิดหนึ่งซึ่งประกอบด้วยส่วนผสม 2 ส่วนคือ วัดสุประสาน ซึ่งได้แก่ ปูนซีเมนต์กับน้ำ ผสมกับ วัสดุผสม ซึ่งได้แก่ ทราย หินหรือกรวด เมื่อนำมาผสมกันจะคงสภาพเหลวอยู่ช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งนานพอที่จะนำไปเทลงในแบบหล่อที่มีรูปร่างตามต้องการ                         เมื่อคอนกรีตแข็งตัวเต็มที่แล้ว จะมีความแข็งแรงและสามารถรับน้ำหนักได้มาก ทั้งนี้จะแปรไปตามอายุของคอนกรีตที่เพิ่มขึ้นซีเมนต์และคอนกรีตเป็นวัสดุก่อสร้างที่ใช้กันมาเป็นเวลายาวนาน จากหลักฐานพบว่า ในยุคต้นๆ ตั้งแต่ 7,600 ปีที่ผ่านมา มีการใช้ซีเมนต์ในรูปของคอนกรีต เพื่อทำพื้นกระท่อมของชาวประมงที่อยู่บริเวณริมฝั่งแม่น้ำดานูบ และกระท่อมของพวกนักล่าสัตว์สมัยยุคหิน หลังจากนั้น ได้มีการพัฒนาซีเมนต์และคอนกรีตอย่างต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน

ปูนซีเมนต์เป็นวัสดุก่อสร้างชนิดหนึ่ง มีชื่อเต็มว่า ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (Portland Cement) ลักษณะเป็นผงละเอียดสีเทา สามารถก่อตัวและแข็งตัวได้ในน้ำ จึงใช้หล่อในแบบให้เป็นรูปร่างต่าง ๆ ตามที่ต้องการผู้ผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เป็นคนแรกคือ โจเซฟ แอสปดิน (Joseph Aspdin) ชาวอังกฤษ เมื่อประมาณ 170 ปีมาแล้ว เขาได้นำฝุ่นดินกับหินปูนมาเผารวมกัน แล้วนำมาบดจนละเอียด ผลที่ได้เมื่อผสมน้ำและแข็งตัวแล้ว จะเป็นก้อนสีเหลืองเทา เหมือนก้อนหินจากเหมืองของเมืองปอร์ตแลนด์ (Portland) ในประเทศอังกฤษ เขาจึงเรียกชื่อว่า ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ และได้จดทะเบียนสิทธิบัตรการผลิตไว้เป็นหลักฐาน

ภายหลังจากนั้นอีกประมาณ 30 ปี จึงได้มีผู้พบว่า ถ้าเผาส่วนผสมให้มีอุณหภูมิสูงมากจนส่วนผสมเยิ้มตัว จะได้ปูนซีเมนต์ที่มีคุณภาพสูงขึ้น นอกจากนี้ โรงงานผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ของประเทศเยอรมนียังได้นำปูนเม็ดมาบดให้เป็นผง ทำให้ได้ปูนซีเมนต์ที่มีคุณภาพดีขึ้นไปอีก

ในปัจจุบัน การผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์สามารถทำได้สองวิธีคือ วิธีเปียกและวิธีแห้ง วิธีแห้งเป็นวิธีที่นิยมใช้กันมาก เพราะเป็นวิธีที่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก การผลิตทำได้โดยการบดวัตถุดิบซึ่งมีหลายชนิด เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต เป็นต้น จนเป็นผงละเอียดเรียกว่า วัตถุดิบสำเร็จ (Raw Meal) แล้วส่งเข้าเตาเผา (Rotary Kiln)

เตาเผาเป็นท่อขนาดใหญ่ วางเป็นมุมเอียงและหมุนรอบตัวช้าๆ ปล่อยวัตถุดิบให้ไหลมาในท่อทางด้านต่ำสวนทางกับไฟที่พ่นเข้าไปโดยน้ำมันเป็นเชื้อเพลิง เผาจนวัตถุดิบเยิ้มตัวที่อุณหภูมิสูงประมาณ 1,500 องศาเซลเซียส ผลิตผลที่ได้จากการเผาเรียกว่า ปูนเม็ด (Clinker) เมื่อนำปูนเม็ดไปบดให้ละเอียด แล้วผสมแร่ยิปซัม (Gypsum) ลงไปประมาณ 3 - 5 เปอร์เซ็นต์ ก็จะได้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ตามที่ต้องการ การผสมยิปซัมลงไปจะช่วยให้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์สามารถแข็งตัวได้ช้าลงเมื่อนำไปใช้งาน

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่ผลิตได้นี้ใช้มากในการหล่อคอนกรีตเสริมเหล็กและคอนกรีตอัดแรงคอนกรีตเสริมเหล็ก มีส่วนผสมเป็นหินย่อย ทราย ปูนซีเมนต์ และน้ำ เมื่อผสมส่วนผสมตามสัดส่วนที่ต้องการแล้ว ก็เทส่วนผสมที่ยังเปียกอยู่ลงในแบบที่มีเหล็กข้อผูกเป็นโครงอยู่ภายใน ทิ้งไว้ให้แห้งแล้วแกะแบบออก จะได้คอนกรีตเสริมเหล็กที่มีคุณสมบัติแข็งแรง ทนทาน สามารถรับน้ำหนักได้มาก และไม่ติดไฟ นอกจากนั้นยังสามารถทำให้มีรูปร่างทุกอย่างได้ตามต้องการอีกด้วย คอนกรีตเสริมเหล็กจึงมีประโยชน์อย่างมากในการก่อสร้างเกือบทุกประเภท

ส่วนคอนกรีตอัดแรงนั้น ต้องใช้ลวดเหล็กที่ทำขึ้นเป็นพิเศษแทนเหล็กหล่อธรรมดา ทำให้ได้คอนกรีตอัดแรงที่มีความแข็งแรง และมีน้ำหนักมากกว่าคอนกรีตเสริมเหล็ก ใช้ในการก่อสร้างคานช่วงยาวๆ ของสะพาน หลังคา และพื้นได้เป็นอย่างดี

1.2 ประวัติบริษัท ปูนซีเมนต์ไทย จำกัด (มหาชน)

2456-2466        ทศวรรษแรก ของการตั้ง บริษัทปูนซีเมนต์ไทย เป็นช่วงสงครามโลก ครั้งที่ 1 บริษัทฯ

                            เริ่มผลิต ปูนซีเมนต์ขึ้น ครั้งแรกที่บางซื่อ กรุงเทพฯ ปูนซีเมนต์ ที่ผลิตได้บางส่วนส่ง

                            ขาย ในประเทศใกล้เคียง กระทั่งเริ่มมีการค้นพบ แหล่งดินขาวใหม่ นำมาสู่การก่อตั้ง

                           โรงงานแห่งที่สอง ในช่วงเวลาต่อมา

2467-2477       ขยายกำลังผลิต โรงงานบางซื่อ โดยตั้งหม้อเผาที่ 3 ทำให้กำลังผลิตรวม เป็นปีละ 108,000 ตัน

2478-2488      ขยายสู่กิจการ ผลิตกระเบื้องมุงหลังคา และเหล็ก ขึ้นเป็นครั้งแรก ในประเทศ ช่วง

                           ปลายทศวรรษนี้ เกิดสงครามโลก ครั้งที่ 2 หม้อเผาปูนซีเมนต์ 2 หม้อที่บางซื่อ ถูก

                           ระเบิดทำลาย

2489-2499       โรงงานปูนซีเมนต์ท่าหลวง เริ่มผลิตได้ในปี 2491 รวมทั้ง มีการขยาย สู่กิจการ

                            เหล็กหล่อ รูปพรรณ และคอนกรีตขึ้น เป็นครั้งแรก

2500-2510       พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถ เสด็จพระ

            ราชดำเนิน ทอดพระเนตร โรงงานปูนซีเมนต์ท่าหลวง ในปี 2501 อีก 4 ปีต่อมา

            พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงนำสมเด็จพระเจ้าเฟรเดอริคที่ 9 และสมเด็จพระ

            ราชินีอินกริด แห่งประเทศเดนมาร์ก เสด็จทอดพระเนตร โรงงานเดียวกันนี้ ปี 2507

            พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถเสด็จฯ เป็น

            องค์ประธาน ในพิธีเฉลิมฉลอง บริษัทปูนซีเมนต์ไทยครบ 50 ปี และทรงพระกรุณา

                            โปรดเกล้าฯ พระราชทาน พระบรมราชานุญาต ให้บริษัทปูนซีเมนต์ไทย เป็นบริษัท

                           ในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ปี 2509 โรงงานปูนซีเมนต์ ที่ทุ่งสง 

                            จ.นครศรีธรรมราช แล้วเสร็จ และเริ่มผลิตได้ กำลังผลิตขั้นแรก ปีละ 460,000 ตัน

2511-2521        ในปี 2515 ปรับปรุงโครงสร้าง การบริหารงาน เป็นเครือซิเมนต์ไทย และใช้สัญลักษณ์

                            ใหม่ ร่วมกันคือช้างเผือก ในรูปหกเหลี่ยม และในทศวรรษนี้ ได้แต่งตั้งคุณบุญมา วงศ์

                            สวรรค์ นับเป็นคนไทยคนแรก ที่ดำรงตำแหน่ง ผู้จัดการใหญ่บริษัทฯ

2522-2532         ปี 2524 บริษัทปูนซิเมนต์ไทย ตัดสินใจ หยุดการผลิตปูนซีเมนต์ ที่โรงงานบางซื่อ

                            เครือซิเมนต์ไทย ขยายธุรกิจ ทั้งต่อเนื่อง และต่างแขนง รวมทั้งร่วมทุน กับบริษัทชั้น

                            นำในต่างประเทศ อาทิ ธุรกิจปิโตรเคมี กระดาษและบรรจุภัณฑ์ รวมทั้ง มีการพัฒนา

                            ระบบคอมพิวเตอร์ และเทคโนโลยี สมัยใหม่เข้ามาช่วย ในงานด้านต่าง ๆ อย่างมาก

2533-2543        ปี 2535 โรงงานผลิตปูนซีเมนต์ ที่เขาวง จ. สระบุรี เริ่มผลิต ซึ่งถือเป็นโรงงาน ที่มีหม้อ

                            เผาที่ใหญ่ ที่สุดในโลก ในช่วงนี้ เครือซิเมนต์ไทย เริ่มนำระบบ การบริหารคุณภาพ

                            งานทั่วทั้งองค์กร (Total Quality Commitment) มาเป็นนโยบายหนึ่ง ในการ

                            บริหารธุรกิจ ทำให้บริษัทในเครือฯ จำนวนมาก ได้รับการรับรอง และยอมรับ ใน

                            ระดับสากล ช่วงปี 2540-2541 เกิดวิกฤติเศรษฐกิจ เครือฯ ปรับโครงสร้าง การบริหาร

                            ใหม่ เพื่อให้อยู่รอด และเตรียมพร้อมสำหรับสถานการณ์โลก ที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอด

                            และเพื่อรองรับการแข่งขันที่ทวีความรุนแรงขึ้นทุกขณะ

2544-ปัจจุบัน   ปรับโครงสร้างธุรกิจโดยแบ่งกลุ่มธุรกิจออกเป็น 6 กลุ่มธุรกิจและ 2 บริษัทโฮลดิ้ง

                            นอกจากนี้ยัง ร่วมตั้ง บริการจัดซื้อ ผ่านอินเตอร์เน็ตที่ใหญ่ที่สุด เพื่อเป็นการปู

                            พื้นฐานสู่การทำ พาณิชย์อิเล็กทรอนิกส์ และได้รับการคัดเลือกให้เป็น 1 ใน 10

                            บริษัทชั้นนำของประเทศไทย จาก Far Eastern Economic Review

ซึ่งธุรกิจซีเมนต์ถือเป็นธุรกิจแรกของ SCG เกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตั้งบริษัทปูนซีเมนต์ไทย จำกัด ในปี พ.ศ. 2456 และถือเป็นผู้ผลิตปูนซีเมนต์รายแรกของประเทศไทย แรกเริ่มมีผลิตภัณฑ์ คือ ปูนตราช้าง ปูนตราเสือ และ ปูนตราเอราวัณ (ในอดีต) เป็นหลัก ในปัจจุบัน SCG Cement ได้มีการขยายธุรกิจอย่างต่อเนื่องประกอบกับการวิจัยและพัฒนาทำให้มีผลิตภัณฑ์และบริการออกสู่ท้องตลาดอีกหลากหลาย อาทิเช่น ปูนซีเมนต์ คอนกรีตผสมเสร็จ ผลิตภัณฑ์คอนกรีต ปูนซีเมนต์ขาว และวัสดุทนไฟ รวมทั้งให้บริการด้านเทคนิคและการติดตั้งโรงงานแก่ลูกค้าทั้งในและนอก SCG โดยมีบริษัทหลักคือ บริษัทปูนซิเมนต์ไทยอุตสาหกรรม จำกัด และมีธุรกิจปูนซีเมนต์ในประเทศกัมพูชา K-Cement

  

บทที่ 2

การรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อม จากการทำเหมืองหินปูน

การรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อม จากการทำเหมืองหินปูน

                ในการผลิตปูนซีเมนต์จะมีขบวนการที่เกี่ยวข้องหลายขั้นตอน เริ่มตั้งแต่การทำเหมืองผลิตหินปูนเป็นวัตถุดิบป้อนเข้าสู่โรงงานและผ่านเข้าขบวนการผลิตจนกระทั่งได้ผลผลิตเป็นปูนซีเมนต์ ซึ่งกิจกรรมในขบวนการต่างๆ เหล่านั้น ทั้งในส่วนของเหมืองและโรงงาน จะก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรธรรมชาติในบริเวณใกล้เคียงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ อันเป็นผลให้เกิดปัญหาต่างๆ ตามมา  เช่น ปัญหาความเสื่อมโทรมของป่าไม้ปัญหาจากการชะล้างพังทลายของดิน ปัญหามลพิษทาอากาศ เสียง และความสั่นสะเทือน ปัญหาผลกระทบด้านการคมนาคมขนส่ง ปัญหาผลกระทบด้านสุนทรียภาพ และแหล่งธรรมชาติอันควรแก่การอนุรักษ์ ปัญหาผลกระทบต่อสังคมท้องถิ่นเป็นต้น

2.1  ผลกระทบสิ่งแวดล้อมจากการทำเหมืองหินปูนและการผลิตปูนซีเมนต์

                ผลกระทบสิ่งแวดล้อมจากการทำเหมืองหินปูน อาจเกิดขึ้นได้หลายทาง ได้แก่ ผลกระทบต่อทรัพยากรทางด้านกายภาพ ด้านชีวภาพ คุณค่าการใช้ประโยชน์ของมนุษย์และคุณภาพชีวิต  ทรัพยากรทางด้านกายภาพ (ประกอบด้วยสภาพภูมิประเทศ ธรณีวิทยาและแหล่งปฐพีวิทยา อุทกธรณีวิทยา และคุณภาพน้ำและคุณภาพอากาศ)

สภาพภูมิประเทศ

                การเตรียมพื้นที่เพื่อการทำเหมือง เช่น การเปิดหน้าเหมือง การเตรียมที่ทิ้งมูลดินทรายและเศษหิน การเตรียมที่กองแร่ ทำให้ลักษณะภูมิประเทศเปลี่ยนแปลงไป  และทำให้สภาพพื้นที่ทั้งภูเขาและพื้นที่ราบเปลี่ยนแปลงไปตามปริมาณหินปูนที่ถูกนำออกไป  ซึ่งการทำเหมืองแบบบันได เป็นการเปลี่ยนแปลงลักษณะภูมิประเทศแบบถาวรธรณีวิทยาและแหล่งแร่  การทำเหมืองทำให้เสถียรภาพทางธรณีวิทยาตามธรรมชาติลดลง  สูญเสียแร่หินปูนที่มีอยู่และไม่อาจสร้างขึ้นทดแทนได้

ปฐพีวิทยา

               การทำเหมืองและการเก็บกองเปลือกดินและเศษหิน ทำลายคุณสมบัติทางกายภาพและเศษหิน รวมทั้งโครงสร้างและองค์ประกอบของดินเดิม  การชะล้างพังทลายของดินโดยลมและฝนในเขตเหมือง  ทำให้สูญเสียไปจากพื้นที่ และมีผลกระทบต่อดินเกษตรกรรมข้างเคียงโดยเฉพาะฝุ่นหินปูนที่ทำให้ดินเป็นด่างสูงขึ้น

อุทกวิทยาและคุณภาพน้ำ

                การทำเหมืองในระดับต่ำกว่าผิวดินและการขุดเจาะน้ำบาดาลเพื่อเป็นน้ำใช้ของโครงการฯ  อาจเกิดผลกระทบต่อระดับน้ำใต้ดินโดยรอบพื้นที่โครงการ  ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระบบระบายน้ำของพื้นที่มีผลกระทบต่อปริมาณน้ำทั้งน้ำผิวดินและน้ำใต้ดิน โดยเฉพาะหากหลุมยุบและโพลงน้ำใต้ดินถูกทำลายไปจากการทำเหมือง การไหล่บ่าน้ำหน้าดินจากพื้นที่ทำเหมืองลงสู่การเปลี่ยนแปลงทางด้านคุณภาพและปริมาณ

คุณภาพอากาศ

                เกิดปัญหาฝุ่นละอองฟุ้งกระจายจากการทำเหมืองในการระเบิดและการขนส่งภายในพื้นที่โครงการฯฝุ่นละอองจากการขนส่งแร่ไปยังแหล่งรับซื้อ

2.2  คุณค่าการใช้ประโยชน์ของมนุษย์ (ด้านการใช้ประโยชน์ที่ดิน การคมนาคมสาธารณูปโภค และแหล่งการท่อเที่ยวธรรมชาติ)

การใช้ประโยชน์ที่ดิน

                การใช้ประโยชน์ที่ดินเปลี่ยนแปลงจากพื้นที่ป่าไม้หรือพื้นที่เกษตรกรรมไปเป็นพื้นที่เหมืองแร่มลพิษจากเหมืองอาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อการใช้ที่ดินโดยชอบ

การคมนาคม

                ทำให้มีการจราจรมากขึ้น อาจก่อให้เกิดการชำรุดของเส้นทางและอุบัติเหตุ  การขนส่งแร่ผ่านชุมชน อาจก่อให้เกิดเสียงดัง แรงสั่นสะเทือน และฝุ่นละอองรบกวน

การใช้สาธารณูปโภค

                การทำเหมืองทำให้มีการใช้สาธารณูปโภคมากขึ้น เกิดการแก่งแย่งหรือความขัดแย้งกับราษฎรในท้องถิ่น

แหล่งท่องเที่ยวธรรมชาติ โบราณสถานและโบราณวัตถุ

               แหล่งท่องเที่ยวธรรมชาติ โบราณสถานและโบราณวัตถุบริเวณใกล้เคียงอาจได้รับผลกระทบจากแรงสั่นสะเทือนและฝุ่นละออง

คุณภาพชีวิต

                โครงสร้างประชากรและการตั้งถิ่นฐาน  ทำให้เกิดการอพยพของคนจากที่อื่นมาในบริเวณโครงการ

ประชาชนในพื้นที่ส่วนหนึ่งจะถูกย้ายออกไปเพื่อให้เหมืองเกิดขึ้น

เศรษฐกิจและสังคม

                รัฐได้รายได้จากค่าภาคหลวงแร่และภาษีมีการจ้างงานและการกระจายรายได้สู่ชนบทก่อให้เกิดอุตสาหกรรมและการบริการต่อเนื่อง

สาธารณสุขและอาชีวอนามัย

                อุบัติเหตุจากการทำงานในเหมือง  ฝุ่นละอองก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ หากได้รับในปริมาณมาก  เสียงดังและแรงสั่นสะเทือน ก่อให้เกิดความรำคาญต่อชุมชนใกล้เคียง

                สำหรับปัญหาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากโรงงานปูนซีเมนต์ที่สำคัญ คือ ผลกระทบต่อคุณภาพอากาศ ผลกระทบทางด้านอุทกวิทยาและคุณภาพน้ำ

2.3  การทำเหมืองหินแบบขั้นบันไดบนภูเขา  (Open Cast Quarry)  และการทำเหมืองหินแบบขั้นบันไดในพื้นที่ราบ (Open Pit Quarry)

                การทำเหมืองหินในประเทศไทย แบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ตามวิธีการทำเหมือง และลักษณะภูมิประเทศได้ 3 ประเภท คือ

                2.3.1  การทำเหมืองหินแบบห้อยโหนเจาะและระเบิดหินเป็นหน้าผาในพื้นที่ที่เป็นภูเขาหินปูน

สาเหตุที่มาของการทำเหมืองหินโดยวิธีนี้ คือ

                การมีพื้นที่ในการทำเหมืองจำกัด: การทำเหมืองหินลักษณะนี้มักเป็นรูปแบบการทำเหมือง ที่พัฒนามาจากการระเบิดและย่อยหินในพื้นที่ใบอนุญาตตามมาตรา 9 แห่งประมวลกฎหมายที่ดิน เนื่องจากพื้นที่ใบอนุญาตตามมาตรา 9 แห่งประมวลกฎหมายที่ดินมีพื้นที่จำกัด จึงไม่สามารถพัฒนาให้มีหน้าเหมืองแบบขั้นบันไดได้ เนื่องจากสภาพภูมิประเทศไม่เอื้ออำนวย (ลักษณะภูมิประเทศที่มักเป็นภูเขาสูง ซึ่งเป็นคุณสมบัติเฉพาะตัวของภูเขาหินปูนโดยทั่วไป) การมีพื้นที่จำกัดยังเป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาหน้าเหมืองให้เป็นขั้นบันได เนื่องจากไม่คุ้มค่าต่อการพัฒนาและผู้ประกอบการไม่มีความมั่นใจในการลงทุนขนาดใหญ่ เพราะมีปริมาณหินที่ได้รับสัมปทานน้อย และไม่มั่นใจว่าจะสามารถต่อใบอนุญาตตามมาตรา 9 ได้เมื่อใบอนุญาตฯ หมดอายุ

                การจ้างเหมาเจาะระเบิด : ผู้ประกอบการมักใช้วิธีการจ้างเหมาเจาะระเบิดเพื่อการผลิตหิน โดยใช้คนห้อยโหนเจาะโดยใช้เครื่องเจาะแจ็คแฮมเมอร์ (Jack hammer) เป็นเครื่องเจาะระเบิด ผู้รับเหมาเจาะระเบิดมักไม่รู้จักวิธีการพัฒนาหน้าเหมืองให้เป็นขั้นบันได หรืออาจเกิดจากผู้ประกอบการไม่ต้องการเงินลงทุนในการซื้อเครื่องเจาะระเบิดขนาดใหญ่ โดยเห็นว่าการดำเนินการโดยการจ้างเหมาะเจาะระเบิดแบบการห้อยโหนเจาะก็ให้ผลตอบแทนการลงทุนที่ดีมากอยู่แล้ว ในบางพื้นที่เมื่อหน้าเหมืองได้พัฒนาไปจนถึงระดับต่ำกว่าระดับพื้นดินแล้ว ก็ยังคงมีการห้อยโหนเจาะระเบิดอยู่เช่นเดิม

                ข้อจำกัดตามเงื่อนไขมาตรการป้องกันผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม พื้นที่ใบอนุญาตตามมาตรา 9 แห่งประมวลกฎหมายที่ดิน ที่ห้ามใช้รูเจาะระเบิดขนาดโตกว่า 1.5 นิ้ว เนื่องจากเกรงว่าจะทำให้เกิดผลกระทบด้านเสียงดังและความสั่นสะเทือนจากการระเบิดอย่างรุนแรง เป็นสาเหตุที่สำคัญอีกประการหนึ่งที่ทำให้ยังมีการเจาะระเบิดแบบห้อยโหนเจาะอยู่เช่นเดิมแม้ว่าระดับหน้าเหมืองจะต่ำกว่าระดับผิวดิน

ข้อเสียของการทำเหมืองหินแบบห้อยโหนเจาะ

                หน้าเหมืองมีลักษณะสูงชันไม่มีความปลอดภัยในการทำงาน เห็นได้จากมีการพังทลายของหน้าผาหินเกิดขึ้นอยู่เสมอ  ไม่สามารถควบคุมผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการทำเหมืองได้โดยเฉพาะผลกระทบจากเสียงดังจากการระเบิด  ปัญหาสวัสดิภาพและสุขภาพของคนงาน เช่นช่างเจาะระเบิดที่ต้องเสี่ยงภัยในการทำงานตลอดเวลา นอกจากเสี่ยงภัยต่อการพลัดตกลงมาจากหน้าผาและหินร่วงลงมากระทบแล้ว ยังต้องหายใจรับเอาฝุ่นที่เกิดจากการเจาะระเบิดอยู่ตลอดเวลา  ลักษณะหน้าเหมืองไม่เอื้ออำนวยต่อการวางแผนการจัดการด้านการผลิตหินได้ เมื่อมีความต้องการการผลิตมากขึ้นจะไม่สามารถขยายอัตราการผลิตได้ทันกับความต้องการการใช้หินได้เนื่องจากลักษณะหน้างานไม่เอื้ออำนวยต่อการขยายอัตราการผลิต  ต้นทุนการผลิตสูงกว่าการทำเหมืองแบบขั้นบันไดเนื่องจากใช้เครื่องเจาะระเบิดขนาดเล็ก  การผลิตหินต้องการคนงานจำนวนมากและในอนาคตมีแนวโน้มจะหาแรงงานด้านนี้ยากขึ้น

ข้อดีของการทำเหมืองหินแบบห้อยโหนเจาะ

                 เงินลงทุนต่ำ  ไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการพัฒนาหน้าเหมืองมากนัก  ในบางกรณีหากมีการเจาะระเบิดที่ถูกวิธีอาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมด้านเสียงดังและความสั่นสะเทือนน้อยกว่าการเจาะระเบิดด้วยเครื่องเจาะขนาดใหญ่

                2.3.2  การทำเหมืองหินแบบขั้นบันไดในพื้นที่บนภูเขา  (Open cast Quarry)

                การทำเหมืองหินลักษณะนี้ มักเป็นการทำเหมืองหินในพื้นที่ประทานบัตรจากกรมทรัพยากรธรณี เช่นเป็นการทำเหมืองหินปูนเพื่ออุตสาหกรรมปูนซิเมนต์ อุตสาหกรรมฟอกหนัง และอุตสาหกรรมอื่น ๆ รวมถึงการทำเหมืองแร่โดโลไมต์ เหมืองแร่ฟอสเฟต และเหมืองแร่อื่น ๆ ซึ่งมักมีหินปูนหรือหินชนิดอื่นเป็นหินเพื่ออุตสาหกรรมการก่อสร้าง เป็นส่วนพลอยได้

                การทำเหมืองหินลักษณะนี้มักมีการทำเหมืองเป็นขั้นบันได มีความสูงของหน้าเหมือง 8 - 20 เมตร กว้าง 10-200 เมตร หน้าเหมืองมักมีลักษณะการพัฒนาอย่างถูกต้องตามหลักวิศวกรรม มีความปลอดภัยสูงและสามารถควบคุมผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมให้จำกัดอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้

ข้อดีของการทำเหมืองแบบขั้นบันไดในพื้นที่บนภูเขา

                มีความปลอดภัยในการทำงานสูง  ลักษณะหน้าเหมืองเอื้ออำนวยต่อการวางแผนการจัดการด้านการผลิตได้เป็นอย่างดี ง่ายต่อการเพิ่มกำลังการผลิตและสามารถเลือกผลิตหินที่มีคุณภาพตามความต้องการของตลาดหรือความต้องการการใช้หินได้ดี สามารถควบคุมผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมให้มีความจำกัดได้  อัตราส่วนการผลิตต่อจำนวนคนงานสูงเนื่องจากการทำเหมืองใช้เครื่องจักรกลขนาดใหญ่ใช้คนงานน้อย และใช้คนงานระดับช่างฝีมือแรงงานเป็นส่วนใหญ่  ต้นทุนการผลิตต่ำเนื่องจากใช้เจาะระเบิดและเครื่องจักรอุปกรณ์ขนาดใหญ่เป็นส่วนใหญ่  ไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการซื้อที่ดินกรรมสิทธิ์มากนักเพราะพื้นที่มักเป็นพื้นที่ป่า

ข้อเสียของการทำเหมืองแบบขั้นบันไดในพื้นที่บนภูเขา

                ใช้เงินลงทุนสูง  ใช้เวลาและเงินลงทุนในการพัฒนาหน้าเหมืองมาก  การทำเหมืองต้องใช้วิศวกรเหมืองแร่ที่มีความรู้ความสามารถและมีประสบการณ์สูง ตลอดจนต้องใช้บุคลากรที่มีคุณภาพสูง  หากมีการออกแบบการปฏิบัติงานที่ไม่ดีพอบางครั้งอาจทำให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรงได้เช่น ผลกระทบด้านเสียงดัง คลื่นอากาศ (Air Blast) และความสั่นสะเทือนจากการระเบิดหิน ปัญหาฝุ่นละอองจากการทำเหมือง  เป็นต้น  ถ้าจุดที่มีการทำเหมืองอยู่สูงจากระดับพื้นดินมาก ๆ อาจทำให้เสียค่าใช้จ่ายในการพัฒนาหน้าเหมืองและค่าใช้จ่ายในการขนส่งค่อนข้างสูง การแก้ปัญหาโดยการทำ Chute เพื่อเทหินลงมาทำให้เกิดฝุ่นมากและเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นในการตักและขนแร่ซ้ำซ้อน  อาจทำให้เสียทัศนียภาพในระหว่างการทำเหมืองและระหว่างที่การฟื้นฟูสภาพการทำเหมืองแล้วยังไม่ประสบผลสำเร็จเท่าที่ควร                            เมื่อเปรียบเทียบกับการทำเหมืองแบบขั้นบันไดบนที่ราบ การทำเหมืองแบบขั้นบันไดบนภูเขา มักเป็นการทำเหมืองในพื้นที่ป่าไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการซื้อที่ดินแต่ต้องเสียค่าใช้พื้นที่ป่าให้แก่กรมป่าไม้และเสียเวลาและค่าใช้จ่ายในการทำรายงานผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าพื้นที่ที่เป็นพื้นที่กรรมสิทธิ์หรือพื้นที่ราบ

                2.3.3  การทำเหมืองหินแบบขั้นบันไดในพื้นที่ราบ

                การทำเหมืองหินลักษณะนี้เป็นการทำเหมืองหินในพื้นที่ประทานบัตรที่ได้รับอนุญาตจากกรมทรัพยากรธรณี และการทำเหมืองหินเพื่ออุตสาหกรรมก่อสร้าง ในพื้นที่กรรมสิทธิ์  เช่นการทำเหมืองหินดินดานเพื่ออุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ การทำเหมืองหินบะซอลต์เพื่ออุตสาหกรรมก่อสร้างที่ บริเวณอำเภอเมือง จังหวัดบุรีรัมย์ การทำเหมืองหินปูนและหินแกรนิตเพื่ออุตสาหกรรมก่อสร้างในบางพื้นที่ เป็นต้น การทำเหมืองหินวิธีนี้มีวิธีการทำงานคล้ายกับการทำเหมืองแร่ยิบซัมและแอนไฮไดร ที่จังหวัดนครศรีธรรมราช สุราษฎร์ธานี นครสวรรค์ และพิจิตร การทำเหมืองแร่ลิกไนต์ที่จังหวัดลำปางและลำพูน การทำเหมืองแร่ดีบุกในแหล่งลานแร่ในอดีต และการทำเหมืองแร่เฟลด์สปาร์ที่จังหวัดตาก

                การทำเหมืองแร่และเหมืองหินบนพื้นราบ มักเป็นการทำเหมืองที่ถูกต้องตามหลักวิศวกรรม                     ใช้เครื่องเจาะระเบิดและเครื่องจักรอุปกรณ์ในการทำเหมืองขนาดปานกลางถึงขนาด ใหญ่ใช้เงินลงทุนค่อนข้างสูง หน้าเหมืองมักจะมีความปลอดภัยสูง ยกเว้นการทำเหมืองเพียงบางแห่งที่ยังอาจมีการทำเหมืองที่ไม่ถูกต้องตามหลักวิศวกรรม โดยมีการทำเหมืองไปตามสายแร่ ไม่มีข้อมูลการเจาะสำรวจแร่ที่เพียงพอ หน้าเหมืองมักยังคงมีสภาพสูงชัน เนื่องจากผู้ประกอบการใช้ผู้รับเหมาในการผลิตแร่ ซึ่งผู้รับเหมามักไม่ต้องการรับผิดชอบเรื่องการเปิดหน้าดินและมุ่งผลิตแร่เพียงอย่างเดียว เมื่อทำเหมืองไปได้ระยะหนึ่งจึงเกิดหน้าเหมืองสูงชันไม่ปลอดภัย ยากต่อการพัฒนาให้มีลักษณะถูกต้องตามหลักวิศวกรรมได้ นอกจากจะมีการเจาะสำรวจให้ทราบรายละเอียดของรูปร่างการวางตัวปริมาณสำรองและคุณภาพของแร่เพื่อเป็นข้อมูลในการวางแผนการทำเหมืองเสียก่อน ซึ่งมักต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง

ข้อดีของการทำเหมืองหินแบบขั้นบันไดในพื้นที่ราบ

                ไม่ทำให้เสียทัศนียภาพทั้งในระหว่างการทำเหมืองและภายหลังการทำเหมืองแล้ว เนื่องจากเป็นการทำเหมืองในที่ราบและในระดับที่ต่ำกว่าระดับผิวดิน  สามารถใช้ประโยชน์จากพื้นที่ที่ทำเหมืองแล้วเพื่อใช้เป็นแหล่งน้ำของชุมชน สถานที่ท่องเที่ยว การประมง หรือเป็นพื้นที่ทิ้งขยะแล้วแต่ความเหมาะสมของแต่ละพื้นที่  สามารถลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้เป็นอย่างดีโดยเฉพาะผลกระทบด้านเสียงดังและคลื่นอากาศ (Air Blast) และผลกระทบด้านฝุ่นที่เกิดจากการผลิตหิน  ต้นทุนการผลิตต่ำเนื่องจากใช้เครื่องเจาะระเบิดและเครื่องจักรอุปกรณ์ในการทำเหมืองที่เป็นเครื่องจักรขนาดใหญ่  อัตราส่วนการผลิตต่อจำนวนคนสูงใช้คนงานน้อย  หากเปรียบเทียบกับการทำเหมืองหินแบบขั้นบันไดบนพื้นที่ภูเขาการทำเหมืองหินแบบขั้นบันไดในพื้นที่ราบมีข้อดีคือไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการพัฒนาหน้าเหมืองให้เป็นหน้าเหมืองแบบขั้นบันไดซึ่งค่าใช้จ่ายส่วนนี้อาจสูงถึง 50 - 100 ล้านบาทต่อการพัฒนาหน้างานหนึ่งหน้างาน

ข้อเสียของการทำเหมืองหินแบบขั้นบันไดในพื้นที่ราบ

                อาจเกิดปัญหาน้ำท่วมขุมเหมือง หรือต้องเสียค่าใช้จ่ายในการสูบน้ำออกจากขุมเหมืองจำนวน  เมื่อขุมเหมืองมีความลึกระดับหนึ่ง หากพื้นที่ที่มีการทำเหมืองเป็นพื้นที่มีฝนตกชุก หรือมีน้ำใต้ดินอยู่  ในพื้นที่ปริมาณมาก ดังนั้นก่อนการตัดสินใจในการทำเหมืองหินในพื้นที่ราบ ควรต้องมีการเจาะสำรวจเพื่อทราบความหนาของชั้นหิน และวัดอัตราการไหลของน้ำไต้ดินบริเวณนั้นเพื่อนำมาประเมินปริมาณน้ำใต้ดินที่จะต้องสูบออกขณะที่มีการทำเหมืองหิน  เสียค่าใช้จ่ายในการขนส่งหินมากขึ้นเมื่อขุมเหมืองมีความลึกมากขึ้นและเมื่อขุมเหมืองมีความลึกมากๆ ค่าใช้จ่ายในการผลิตโดยรวมอาจไม่คุ้มค่าต่อการลงทุนโดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีการแข่งขันกันผลิตหินปริมาณมากๆหากมีการออกแบบการเจาะระเบิดหินไม่ดีพอขณะที่ขุมเหมืองยังมีความลึกไม่มากพอ อาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากความสั่นสะเทือนจากการระเบิดได้ง่ายกว่าการทำเหมืองหินแบบขั้นบันไดบนพื้นที่ที่เป็นภูเขา (แต่จะป้องกันผลกระทบที่เกิดจากเสียงดังและคลื่นอากาศ (Air Blast) ที่เกิดจากการระเบิดได้ง่ายกว่า  การทำเหมืองจำเป็นต้องมีรายละเอียดการเจาะสำรวจที่ดี เพื่อทราบรูปร่างการวางตัว ปริมาณ และคุณภาพของหินอย่างละเอียด เพื่อเป็นข้อมูลในการตัดสินใจการลงทุน และการวางแผนการทำเหมืองและการผลิตหินอย่างมีประสิทธิภาพ (แม้การทำเหมืองหินแบบขั้นบันไดบนพื้นที่ภูเขาก็มีความจำเป็นต้องมีข้อมูลรายละเอียดส่วนนี้เช่นกัน) เสียพื้นที่ราบซึ่งอาจใช้เป็นพื้นที่ประกอบอาชีพอย่างอื่นได้หรือต้องเสียค่าใช้จ่ายในการซื้อพื้นที่กรรมสิทธิ์จำนวนมาก

บทที่  3

วัตถุดิบ  ขั้นตอน และอุปกรณ์ในการผลิต

3.1  วัตถุดิบในการผลิตปูนซีเมนต์

                วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์ แบ่งออกเป็น 3 ชนิดใหญ่ๆ ดังนี้                                                                                                            1.  หินปูน (Lime Stone) เป็นหินที่มีองค์ประกอบมากกว่าร้อยละ 50 เป็นแร่แคลไซต์ หินปูนที่ใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์จะต้องมีแคลเซียมออกไซด์ 50% ขึ้นไป แมกนีเซียมออกไซด์ (จากแร่โดโลไมต์) ไม่เกิน 3% ซิลิกาไม่เกิน 8% และปริมาณแอลคาไลรวม (Na₂O+K₂O) ไม่เกิน 1% (Manning, 1992) การกำเนิด ส่วนใหญ่ หินปูนเกิดจากการสะสมตัวของเศษเปลือกแข็งที่สิ่งมีชีวิตในทะเล เช่น ปะการัง สาหร่าย หอย สัตว์และพืชน้ำ อื่นๆสร้างขึ้นในกระบวนการเพื่อการดำรงชีพบริเวณที่มีการสะสมตัวของหินปูนได้ดีคือทะเลน้ำตื้นในเขตร้อนหินปูน อีกส่วนหนึ่งเกิดจากกระบวนการอนินทรีย์เคมีที่ไม่เกี่ยวข้องกับกระบวนการของสิ่งมีชีวิตเลยเช่นการตกตะกอนของ โคลน คาร์บอเนต บางชนิด ส่วนหินปูนที่มีกำเนิดบนพื้นทวีป เช่น ในทะเลสาบ หรือที่เกิดเป็นหินงอก-หินย้อย คราบหินปูน (tufa) และทราเวอร์ทีน (travertine) นั้น จะมีปริมาณน้อยกว่ามาก แหล่งในประเทศ ประเทศไทยมีหินปูนแพร่กระจายกว้างขวางในเกือบทุกภาคเว้นแต่พื้นที่ส่วนใหญ่ของภาคตะวันออกเฉียงเหนือซึ่งพื้นที่ส่วนใหญ่รองรับด้วยหินตะกอนสีแดงหินปูนที่มีการนำมาใช้ผลิต ปูนซีเมนต์สามารถจะแบ่งเป็นช่วงอายุ ทางธรณีกาลออกได้เป็น 3 ช่วงกว้าง ๆ คือ  1)  ยุคออร์โดวิเชียน มีแพร่กระจายกว้างขวางทางเทือกเขาด้านตะวันตกของประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณจังหวัดสตูล ตรัง นครศรีธรรมราช และบริเวณจังหวัดกาญจนบุรี ซึ่งหินปูนยุคนี้ โรงงานปูนซีเมนต์ในจังหวัดนครศรีธรรมราชใช้เป็นวัตถุดิบ สำหรับทางภาคเหนือนั้น พบที่จังหวัดแม่ฮ่องสอน 2) ยุคเพอร์เมียน ซึ่งเป็นช่วงที่มีหินปูนสะสมตัวต่อเนื่องมากจากยุคคาร์บอนิเฟอรัสตอนปลาย และเกิดเป็นชั้นหนาหลายช่วง มีการแพร่กระจายกว้างขวางมากที่สุดในประเทศ โรงงานปูนซีเมนต์ในเขตจังหวัด สระบุรี นครสวรรค์และเพชรบุรี ใช้หินปูนยุคนี้เป็นวัตถุดิบ 3) ยุคไทรแอสซิก มีการแพร่กระจายที่จำกัดอยู่ในจังหวัดภาคเหนือบริเวณจังหวัดลำปาง เชียงราย แพร่ น่าน เป็นหินปูนที่โรงงานปูนซีเมนต์ที่จังหวัดลำปางใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์ ส่วนหินปูนของยุคอื่น ๆ ยังไม่ปรากฏว่ามีการนำมาใช้ทำปูนซีเมนต์ แม้ว่าจะมีองค์ประกอบเหมาะสม ทั้งนี้ เนื่องจากปัจจัยอื่น ๆ ที่ต้องพิจารณาประกอบ เนื่องจากการผลิตปูนซีเมนต์มีการใช้หินปูนจำนวนมาก ดังนั้น สิ่งสำคัญที่จะต้องคำนึงถึงคือ ความสม่ำเสมอขององค์ประกอบหรือมีความแปรปรวนขององค์ประกอบน้อย ทำให้สามารถปรับส่วนผสมเพื่อควบคุมคุณภาพได้โดยสะดวก นอกจากนี้ หินปูนแหล่งที่ใช้จะต้องมีปริมาณหินสำรองเพียงพอสำหรับป้อนโรงงานซึ่งมักมีช่วงอายุดำเนินงาน 20 - 25 ปีด้วย (Utha-aroon and Utha-aroon, 1998)

                2.  หินดินดาน (Shale) เป็นหินที่ประกอบด้วยตะกอนที่มีขนาดละเอียดเป็นส่วนใหญ่ หินดินดานที่เหมาะสำหรับใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์ควรเป็นหินที่มีอะลูมินา ตั้งแต่ประมาณ 25% ขึ้นไป มีซิลิกาน้อยกว่า 60% และมีเหล็กออกไซด์อยู่ในปริมาณเล็กน้อย โรงงานปูนซีเมนต์บางแห่งใช้ดินเหนียวท้องนาเป็นวัตถุดิบด้วย เพื่อเพิ่มปริมาณอะลูมินาที่มาจากแร่ดินให้กับส่วนผสม การกำเนิด หินดินดานอาจตกตะกอนได้ในสภาพแวดล้อมที่มีพลังงานของน้ำซึ่งเป็นตัวกลางในการพัดพาต่ำหลายบริเวณ ทั้งในทะเลและบนพื้นทวีป หินดินดานโดยทั่วไปประกอบด้วยแร่ควอรตซ์ แร่ดินต่าง ๆ (เคโอลิไนต์ อิลไลต์ ฯลฯ) แร่อื่น และอินทรียสาร ในปริมาณเล็กน้อย แหล่งในประเทศ หินดินดานซึ่งใช้กันแพร่หลายในการผลิตปูนซีเมนต์ในประเทศมักจะอยู่ใกล้กับแหล่งหินปูน โดยส่วนมากจะเป็นช่วงชั้นที่รองรับหรือแทรกสลับหินปูนอยู่ทั้งนี้เนื่องจากสภาพแวดล้อมในการ ตกตะกอนที่เปลี่ยนแปลงไปมาในช่วงเวลานั้นตัวอย่างที่เห็นได้ชัดได้แก่ลำดับชั้นในหินยุคเพอร์เมียน ตอนกลางโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่จังหวัดสระบุรีและบริเวณใกล้เคียง (ชัยยันต์ หินทอง, 2524) หรือบริเวณจังหวัดลำปาง (พลเชาว์ดำรงค์,2535) ซึ่งโรงงานปูนซีเมนต์มีหน้าเหมืองหินปูนและหินดินดาน อยู่ในบริเวณเดียวกัน

                3.  วัตถุดิบปรับแต่งคุณสมบัติ  (Corrective Materials)  เป็นวัตถุดิบที่ใช้สำหรับเพิ่มเติมสารประกอบบางตัวซึ่งมีไม่เพียงพอในดินดำ หรือดินดาน วัตถุดิบเหล่านี้ได้แก่ ทราย (ในกรณีที่ต้องการซิลิคอนไดออกไซด์) แร่เหล็กหรือดินลูกรัง (ในกรณีที่ต้องการเฟอร์ริกออกไซด์) และดินอะลูมินา (ในกรณีที่ต้องการอะลูมินัมออกไซด์)

3.2  กรรมวิธีการผลิตปูนซีเมนต์

                กรรมวิธีการผลิตปูนซีเมนต์ สามารถแบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ แบบเปียก (Wet Process) และแบบแห้ง (Dry Process) ซึ่งมีรายละเอียดของกระบวนการผลิตแต่ละแบบดังนี้

                3.2.1  การผลิตปูนซีเมนต์แบบเปียก  (Wet Process)  สามารถแยกเป็นขั้นตอนเพื่อง่ายต่อการทำความเข้าใจได้ดังนี้

              ขั้นตอนที่ 1 นำวัตถุดิบหลักที่ใช้ในกระบวนการผลิตจากแหล่ง นั่นคือ ดินขาว (Marl) และดินเหนียว (Clay)ซึ่งหาได้จากแหล่งดินตามธรรมชาติมายังที่ผลิต

               ขั้นตอนที่ 2 นำดินทั้งสองชนิดมาผสมกันน้ำในบ่อตีดิน (Wash Mill) แล้วกวนให้เข้ากัน

               ขั้นตอนที่ 3 หลังจากที่กวนเข้ากันแล้ว ก็ส่งไปบดให้ละเอียดในหม้อบดดิน (Slurry Mill) จนได้น้ำดิน (Slurry)

              ขั้นตอนที่ 4 ส่งไปกรองเอาเศษหินและส่วนที่ไม่ละลายน้ำออก เหลือแต่น้ำดินที่ละลายเข้ากันดี   ซึ่งจะผ่านเครื่องกรองสองเครื่องคือ เครื่องกรองหยาบ และเครื่องกรองละเอียด

            ขั้นตอนที่ 5 สูบน้ำดินไปเก็บพักไว้ในยุ้งเก็บ (Silo) เพื่อตรวจสอบคุณภาพและปรับแต่งส่วนผสมให้ได้คุณภาพตามที่กำหนด

             ขั้นตอนที่ 6 น้ำดินที่มีส่วนผสมที่ถูกต้องแล้ว จะถูกสูบไปรวมกันที่บ่อกวนดิน (Slurry Basin) เพื่อให้มีปริมาณเพียงพอ และกวนให้ส่วนผสมรวมตัวเป็นเนื้อเดียวกันอีกครั้งหนึ่ง

            ขั้นตอนที่ 7 สูบน้ำดินจากบ่อกวนดินเข้าสู่เครื่องป้อนน้ำดิบ เพื่อป้อนน้ำดิบเข้าไปเผาในหม้อเผาแบบหมุน (Rotary Kiln) ความร้อนในหม้อเผาจะทำให้น้ำระเหยออกสู่บรรยากาศ เหลือแต่เม็ดดินซึ่งเมื่อให้ความร้อนต่อไปจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกลายเป็นปูนเม็ด (Clinker)

                ขั้นตอนที่ 8 ปูนเม็ด (Clinker) จะถูกลำเลียงไปตามโซ่ลำเลียงปูนเม็ด เพื่อนำไปเก็บในยุ้งเก็บปูนเม็ดรอกระบวนการต่อไป

                ขั้นตอนที่ 9 เป็นขั้นตอนการบดปูนเม็ดให้กลายเป็นปูนซีเมนต์ ทำโดยนำปูนเม็ดมาผสมกับยิปซัม (Gypsum)ที่ถูกย่อยแล้ว จากนั้นก็บดให้ละเอียดเป็นผงในหม้อบดซีเมนต์ (Cement Mill) ความละเอียดในการบด และอัตราส่วนระหว่างปูนเม็ดกับยิปซัมต้องเลือกอย่างเหมาะสม เพื่อให้ได้ปูนซีเมนต์ที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ

                ขั้นตอนที่ 10 จากนั้นปูนซีเมนต์จะผ่านเครื่องแยกปูนละเอียด แล้วจะถูกลำเลียงไปเก็บไว้ในยุ้งเก็บปูนซีเมนต์ผง (Cement Silo) เพื่อรอการจำหน่ายต่อไป 

                3.2.2  การผลิตปูนซีเมนต์แบบแห้ง  (Dry Process)

                ขั้นตอนที่ 1 นำวัตถุดิบหลักที่ใช้ในกระบวนการผลิตจากแหล่งนั่นคือ หินปูน (Limestone)  และ ดินดาน (Shale) ซึ่งได้จากการระเบิดหินจากภูเขาหินปูนมายังที่ทำการผลิต

             ขั้นตอนที่ 2 นำดินทั้งสองชนิดมาลดขนาดลงเพื่อให้เหมาะกับกระบวนการผลิตขั้นต่อไป โดยการนำมาผ่านเครื่องย่อย (Crusher) ซึ่งวัตถุดิบที่ผ่านการย่อยแล้วจะถูกนำมาเก็บไว้ที่กองเก็บวัตถุดิบ (Storage Yard) นอกจากนี้วัตถุดิบปรับแต่งคุณสมบัติ (Corrective Materials) ซึ่งใช้เฉพาะบางตัว เพื่อให้ได้ส่วนประกอบทางเคมีตามค่ามาตรฐานที่กำหนด วัตถุดิบอื่นเหล่านี้ก็ต้องผ่าน เครื่องย่อยเพื่อลดขนาดให้เหมาะสมเช่นกัน

                ขั้นตอนที่ 3 ลำเลียงไปยังหม้อบดวัตถุดิน (Raw Mill) ซึ่งในหม้อบดวัตถุดิบ (Raw Mill) นี้จะบดหินปูน ดินดาน และวัตถุดิบปรับแต่งคุณสมบัติให้เป็นผงละเอียดรวมกันซึ่งเรียกว่า วัตถุดิบสำเร็จ   (Raw Meal) โดยการควบคุมอัตราส่วนของวัตถุดิบที่ป้อนเข้าสู่หม้อบดวัตถุดิบมีความสำคัญมาก เนื่องจากอัตราส่วนของวัตถุดิบที่เหมาะสมจะทำให้วัตถุดิบสำเร็จมีคุณสมบัติทางเคมีที่เหมาะสมกับการเผาด้วย

            ขั้นตอนที่ 4 หลังจากผ่านกระบวนการบดแล้ววัตถุดิบสำเร็จจะถูกลำเลียงผ่านเครื่องแยกวัตถุดิบผสมแล้ว (Cyclone) ไปยังยุ้งผสมวัตถุดิบสำเร็จ (Raw Meal Homogenizing Silo) เพื่อเก็บและผสมวัตถุดิบสำเร็จให้เป็นเนื้อเดียวกัน

                ขั้นตอนที่ 5 จะเป็นกระบวนการเผา โดยวัตถุดิบสำเร็จจะถูกส่งไปเผาในหม้อเผาแบบหมุน  (Rotary Kiln) โดยกระบวนการเผาช่วงแรกเป็น ชุดเพิ่มความร้อน (Preheater) ซึ่งจะค่อยๆ เพิ่มความร้อนให้แก่วัตถุดิบสำเร็จ แล้วส่งวัตถุดิบสำเร็จไปเผาในหม้อเผา ซึ่งมีอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นจนถึงประมาณ                    1,200 – 1,400 องศาเซลเซียส จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีตามลำดับ จนในที่สุดกลายเป็นปูนเม็ด (Clinker)

                ขั้นตอนที่ 6 เป็นการทำให้ปูนเม็ดเย็นลงโดยการนำปูนเม็ด (Clinker) ไปผ่านหม้อเย็น (Clinker cooler)

                ขั้นตอนที่ 7 ลำเลียงปูนเม็ดไปเก็บไว้ที่ยุ้งเก็บเพื่อรอการบดปูนเม็ดต่อไป

                ขั้นตอนที่ 8 เป็นขั้นตอนการบดปูนเม็ดให้กลายเป็นปูนซีเมนต์ ทำโดยนำปูนเม็ดมาผสมกับยิปซัม (Gypsum)ที่ถูกย่อยแล้ว จากนั้นก็บดให้ละเอียดเป็นผงในหม้อบดซีเมนต์ (Cement Mill) ความละเอียดในการบด และอัตราส่วนระหว่างปูนเม็ดกับยิปซัมต้องเลือกอย่างเหมาะสม เพื่อให้ได้ปูนซีเมนต์ที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ

                ขั้นตอนที่ 9 จากนั้นปูนซีเมนต์จะผ่านเครื่องแยกปูนละเอียด แล้วจะถูกลำเลียงไปเก็บไว้ในยุ้งเก็บปูนซีเมนต์ผง (Cement Silo) เพื่อรอการจำหน่ายต่อไป

                ข้อแตกต่างระหว่างการผลิตปูนซีเมนต์แบบเปียก (Wet Process) และแบบแห้ง (Dry Process)  การผลิตปูนซีเมนต์แบบเปียกนี้ไม่เป็นที่นิยมในปัจจุบัน เนื่องจากต้องใช้เชื้อเพลิงปริมาณมากในการผลิตปูนเม็ด และยังมีอัตราการผลิตต่ำ ซึ่งทำให้ต้นทุนการผลิตสูง ส่วน การผลิตปูนซีเมนต์แบบแห้ง ไม่ต้องใช้น้ำในการผสมวัตถุดิบ ดังนั้น จึงประหยัดค่าใช้จ่ายในการผลิต โดยเฉพาะค่าเชื้อเพลิง และเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน

3.3  อุปกรณ์ในการผลิตปูนซีเมนต์

                1. ไซโล (silo) หมายถึง ถังขนาดใหญ่ใช้บรรจุวัสดุปริมาณมวล (bulk material) ในอุตสาหกรรมอาหารใช้เพื่อการเก็บอาหารหลายชนิด เช่น เมล็ดธัญพืช (cereal grain) เช่น ข้าว ข้าวโพด ข้าวสาลีแป้ง น้ำตาล อาหารสัตว์ หรืออาหารเหลว เช่น น้ำนมน้ำผลไม้ เพื่อเก็บรักษาไว้เป็นปริมาณมาก มักมีการควบคุมสภาพการเก็บรักษา เช่น อุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์เพื่อให้เก็บรักษาได้นานและปลอดภัย (ข้าวเปลือกความชื้นน้อยกว่า 17 % เก็บในไซโลได้ประมาณหนึ่งปี) จากจุลินทรีย์ก่อโรค (pathogen) เชื้อรา (mold)  ที่สร้างสร้างสารพิษ mycotoxin และอันตรายจากการทำลายของแมลง สัตว์กัดแทะ

                ลักษณะไซโลโดยทั่วไป ลักษณะไซโล เป็น ถังมีระบบการระบายอากาศเพื่อ ควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ ลดความชื้น (moisture content) และ ระบบควบคุมอุณหภูมิภายใน เพื่อป้องกันการเสื่อมเสีย (food spoilage)  ลักษณะภายนอกของไซโลโดยทั่วไปเป็นถังขนาดใหญ่ ทรงกลมแนวตั้ง ทำจากโลหะ เช่น สแตนเลสมีความทนทานขนาดบรรจุผลผลิตได้ตั้งแต่ 50 - 5,000 ตันต่อถังรูปแบบของไซโลมี 2 รูปแบบ คือ ไซโลแบบกรวย และไซโลแบบก้นเรียบ

                ไซโลแบบกรวย (hopper silo) มีลักษณะเป็นถังก้นกรวย วางยกสูงจากพื้นดิน เพื่อสะดวกในการลำเลียงขนถ่ายเมล็ดพืชออกจากถังด้านล่าง ด้วยอุปกรณ์ลำเลียง (conveyor)

                ไซโลก้นเรียบ (flat silo หรืออาจเรียกว่า flat bottom silo) คือไซโลที่มีลักษณะเป็นถังก้นเรียบขนาดใหญ่ ใช้อุปกรณ์ลำเลียง (conveyor) เพื่อลำเลียงวัสดุเข้าด้านบนและลำเลียงออกจากทางด้านล่างของถัง    และมีใบกวาด (sweep auger) ติดตั้งอยู่ภายใน เพื่อให้ผลผลิตระบายลงสู่ช่องลำเลียงทางด้านล่างของถังได้ทั้งหมดไม่ตกค้าง อุปกรณ์ ลำเลียงที่ใช้ขนถ่ายวัสดุเข้าหรือออกจากไซโล ได้แก่กะพ้อลำเลียง (bucket elevator) screw conveyor, ระบบลำเลียงด้วยลม (pneumatic conveyor)

อุปกรณ์ ลำเลียงที่ใช้ขนถ่ายวัสดุเข้าหรือออกจากไซโล ได้แก่กะพ้อลำเลียง (bucket elevator) screw conveyor, ระบบลำเลียงด้วยลม (pneumatic conveyor)

            ข้อมูลพื้นฐานที่ใช้เพื่อออกแบบไซโล คือ ชนิดของถังบรรจุ มุมกองวัสดุ (angle of repose)  ความหนาแน่นวัสดุ (bulk density) รูปแบบของการไหลของวัสดุ ความดันภายในถังเก็บวัสดุ ความดันที่ช่องทางปล่อยวัสดุ เป็นต้น               

2.  หม้อบดวัตถุดิบ  (Raw mill) มีหน้าที่บด หินปูน หินดินดาน และวัตถุดิบสำหรับปรับแต่งคุณสมบัติให้เป็นผงละเอียดที่เรียกว่า(Raw Meal) การควบคุมอัตราส่วนที่เข้าสู่หม้อบดมีความสำคัญมาก เนื่องจากอัตราส่วนของวัตถุดิบที่เหมาะสมจะทำให้วัตถุดิบสำเร็จมีคุณสมบัติทางเคมีที่เหมาสะเวลาเผา

                3.  ชุดเพิ่มความร้อน (Preheater) จะค่อยๆเพิ่มความร้อนให้แก่วัตถุดิบจากลมร้อนที่มาจากการเผา โดยวัตถุดิบจะมีอุณหภูมิประมาณ1200-1450 องศา และเกิดปฏิกิริยาจนกลายเป็นเม็ดปูน (clinker)

                4.  เตาเผา หลังจากป้อนวัตถุดิบเข้าสู่ preheater ก่อนเข้าสู่ burning zone ภายในเตาเผา (kiln) นอกจากนี้เตาเผาสมัยใหม่สามารถลดความยาวของเตาลงได้ทำให้สามารถลดอัตราการสิ้นเปลื้องพลังงานความร้อนได้อีกทางหนึ่ง โดยเตาเผาดังกล่าวจะควบคุมอุณหภูมิที่ 1450 องศาเซลเซียส

Rotary Kiln  แบ่งออกเป็นสี่โซน

                ช่วงที่1 Drying เป็นช่วงที่ทำให้วัตถุดิบแห้งสำเร็จ อุณหภูมิประมาณ 200 องศาเซลเซียส

                ช่วงที่ 2 Preheating เป็นช่วงที่ไล่ความชื้น ไอน้ำที่อยู่ในวัตถุดิบสำเร็จออกไปให้หมด มีอุณหภูมิ ประมาณ 200 – 400 องศาเซลเซียส

                ช่วงที่ 3 Calcining เป็นช่วงที่คอยไล่เอาก๊าซต่างๆออกไป เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์  โดนอุณหภูมิประมาณ 600 – 800องศาเซลเซียส

                ช่วงที่ 4 Clinkering เป็นช่วงที่เกิดการหลอมเหลวของวัตถุดิบสำเร็จ โดยมีการเปลี่ยนแปลงเฟสมาในช่วงนี้ตามระดับอุณหภูมิ ช่วงนี้มีอุณหภูมิประมาณ 1300 – 1500 องศาเซลเซียส

                5.  Cooling Zone ทำให้เม็ดปูนเย็นตัวอย่างรวดเร็ว โดยการทำงานของพัดลมขนาดใหญ่หลายตัวที่ช่วยพัดให้เม็ดปูนมีการเย็นตัวลงจะได้เม็ดปูนขนาดไม่เกิน 2.5 เซนติเมตร

                6.  หม้อบดเม็ดปูน  Cement Mill โดยในหม้อแบ่งออกเป็นสองห้อง

            ห้องบดที่ 1 ทำหน้าที่บกวัตถุดิบที่ป้อนเข้าไปให้มีขนาดเล็กลงโดยการกระแทกหรือบดหยาบ  โดยลูกบด (Grinding Ball) ที่ใช้จะมีขนาดใหญ่กว่าห้องบดที่ 2

                ห้องบดที่ 2 ทำหน้าที่บดให้ละเอียด โดยลูกบดขนาดเล็กทำหน้าที่ขัดสีให้ละเอียดมากขึ้นปูนซีเมนต์ที่ผ่านห้องบดที่ 2 แล้วได้ขนาดตามต้องการจะถูกเก็บในไซโลต่อไป ส่วนปูนซีเมนต์ที่ไม่ได้ขนาดจะถูกนำไปบดใหม่เพื่อให้ได้ขนาดตามต้องการ

บทที่  4

ชนิดของปูนซีเมนต์และการเก็บรักษาปูซีเมนต์

4.1  ประเภทของปูนซีเมนต์

                ปูนซีเมนต์ที่ผลิตในประเทศไทย ส่วนใหญ่จะผลิตตามมาตรฐานของ อเมริกา(ASTM C. 150) และของอังกฤษ(British Standard ; B.S.) ซึ่งตามมาตรฐาน มอก. 15 ของไทยได้แบ่งปูนซีเมนต์ออกเป็น5 ประเภท คือ

1. ประเภท 1 (Normal Portland Cement) เป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา เหมาะกับงานก่อสร้างคอนกรีตทั่ว ๆ ไปที่ไม่ต้องการคุณสมบัติพิเศษเพิ่มเติม เช่น คาน เสา พื้น ถนน คอนกรีตเสริมเหล็ก เป็นต้น แต่ไม่เหมาะกับงานที่ต้องสัมผัสกับเกลือซัลเฟต ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ที่มีจำหน่ายได้แก่ ตราช้าง เพชร(เม็ดเดียว) พญานาคเขียว TPI(แดง) ภูเขา และดาวเทียม

2. ประเภท 2 (Modified Portland Cement) เป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ดัดแปลงเพื่อให้สามารถต้านทานเกลือซัลเฟตได้ ปานกลาง และจะเกิดความร้อนปานกลางในช่วงหล่อ เหมาะกับงานโครงสร้างขนาดใหญ่ เช่น ตอม่อ สะพาน ท่าเทียบเรือ เขื่อน เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ที่เคยมีจำหน่ายได้แก่ ตราพญานาคเจ็ดเศียร (ปัจจุบันเลิกผลิตแล้ว)

3. ประเภท 3 (High-early Strength Portland Cement) เป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ที่สามารถให้กำลังได้รวดเร็วในเวลาอันสั้น หลังจากเทแล้วสามารถใช้งานได้ภายใน 3 - 7 วัน เหมาะกับงานที่เร่งด่วน เช่น คอนกรีตอัดแรง เสาเข็ม พื้นถนนที่จราจรคับคั่ง เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ที่มีจำหน่ายได้แก่ ตราเอราวัณ สามเพชร TPI(ดำ) และพญานาคแดง

4. ประเภท 4 (Low-heat Portland Cement) เป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ชนิดพิเศษที่มีอัตราความร้อนต่ำกำลังของคอนกรีตจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ซึ่งส่งผลดีทำให้การขยายตัวน้อยช่วยลดการแตกร้าว                   เหมาะกับงานสร้างเขื่อนขนาดใหญ่ ปูนซีเมนต์ ประเภทนี้ในประเทศไทยยังไม่มีการผลิตจำหน่าย

5. ประเภท 5 (Sulfate-resistant Portland Cement) เป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ที่ทนต่อเกลือซัลเฟตได้สูงเหมาะกับ งานก่อสร้างบริเวณดินเค็ม หรือใกล้กับทะเล ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ที่มีจำหน่ายได้แก่ ตราปลาฉลาม TPI(ฟ้า) และตราช้างฟ้า(ปัจจุบันเลิกผลิตแล้ว)

นอกจากปูนซีเมนต์ทั้ง 5 ประเภทแล้ว ยังมีปูนซีเมนต์ที่ผลิตขึ้นมาโดยดัดแปลงเพื่อให้เหมาะกับงาน และราคาถูกลง ที่มี จำหน่ายในท้องตลาดทั่วไปได้แก่

- ปูนซีเมนต์ผสม (Mixed Cement) เป็นการนำปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 ผสมกับทรายหรือหินบดละเอียด ประมาณ 25 - 30% ซึ่งทำให้ง่ายต่อการใช้งาน ลดการแตกร้าว เหมาะกับงานก่ออิฐ ฉาบปูน ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ที่มีจำหน่ายได้แก่  ตราเสือ งูเห่า นกอินทรีย์ TPI(เขียว)

- ปูนซีเมนต์ขาว (White Portland Cement) เป็นปูนซีเมนต์ที่มีส่วนผสมหลัก คือ หินปูนและวัตถุดิบอื่นๆที่มีปริมาณของ แร่เหล็กน้อยกว่า 1% ลักษณะของผงสีปูนที่ได้จะเป็นสีขาว สามารถผสมกับสีฝุ่นเพื่อทำให้เป็นปูนซีเมนต์สีต่างๆ ตามต้องการ จึง นิยมใช้ในงานตกแต่งต่าง ๆ เพื่อความสวยงาม ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ที่ผลิตในประเทศไทย ได้แก่ ตราช้างเผือก ตราเสือเผือก และ ตรามังกร

-  ปูนซีเมนต์ปอซโซลาน เป็นปูนซีเมนต์ที่ผลิตจาก การบดผสมระหว่างเถ้าลอย (fly ash) ที่ผ่านการคัดเลือกคุณภาพจากแหล่งที่เชื่อถือได้ รวมกับปูนเม็ดปอร์ตแลนด์ (ordinary Portland clinker) และ ยิปซัม (gypsum) โดยมีอัตราส่วนของเถ้าลอยในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ปอซโซลาน อยู่ในช่วงระหว่าง 25-30%

-  มอร์ตาร์ เป็นปูนซีเมนต์ที่มีส่วนผสมของ ทราย และน้ำเป็นหลักแต่อาจจะมีสารผสมเพิ่มอื่นๆ ตามมาตรฐาน มอก. 15  คำว่า มอร์ตาร์ หมายถึง ส่วนผสมระหว่าง ปูนซีเมนต์ ทราย และน้ำ เท่านั้น

ตารางร้อยละของสารประกอบในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทต่างๆ

ชื่อสารประกอบ	ส่วนประกอบทางเคมี : ชื่อย่อ	ประเภท 1	ประเภท 2	ประเภท 3	ประเภท 4	ประเภท 5
ไตรคัลเซียม ซิลิเกต	3 CaO SiO2 : C3S	49	46	56	30	43
ไดคัลเซียม ซิลิเกต	2 CaO SiO2 : C2S	25	29	15	46	36
ไตรคัลเซียม อลูมิเนต	3 CaO Al2O3 : C3A	12	6	12	5	4
เตตราคัลเซียม อลูมิโนเฟอร์ไรท์	4CaOAl2O3 Fe2O3 : C4AF	8	12	8	13	12

4.2  การเก็บรักษาปูนซีเมนต์

                ปูนซีเมนต์อาจเสื่อมสภาพได้ถ้าเก็บรักษาไว้ไม่ดี  กล่าวคือ ถ้าปล่อยให้มีความชื้นซึมซับเข้าไปในเนื้อซีเมนต์และเกิดปฏิกิริยาจะทำให้ปูนซีเมนต์จับตัวเป็นก้อนได้  จึงต้องพยายามเก็บรักษาปูนซีเมนต์โดยให้สัมผัสกับอากาศและความชื้นน้อยที่สุด 

                ปูนซีเมนต์ที่ผลิตจำหน่ายมีอยู่ 2 แบบ คือ ปูนซีเมนต์ผง  ซึ่งมักจะใช้ในโครงการก่อสร้างขนาดใหญ่ที่มีไซโลรองรับ  และป้องกันความชื้นได้ดี  และปูนซีเมนต์บรรจุถุง ถุงละ 50 กิโลกรัม  ซึ่งมีวางขายทั่วไป  สำหรับปูนซีเมนต์ถุงจะต้องมีวิธีการป้องกันที่เหมาะสม

                การกองเก็บปูนซีเมนต์ถุงควรจัดทำโรงเก็บที่ถาวร  มีหลังคาและฝากั้นมิดชิด  เพื่อป้องกันฝนสาดเข้าไปได้  มีพื้นรองรับที่แข็งแรง  และควรยกพื้นที่รองรับปูนซีเมนต์ถุงให้ลอยขึ้น  อย่าให้สัมผัสกับพื้นคอนกรีตหรือพื้นดินโดยตรง  ไม่กองไปชืดกับข้างฝา  จำนวนชั้นที่กองไม่ควรเกิน 5 - 7 ถุง และกองสูงได้อีกหนึ่งชั้นโดยวางสลับกันเพื่อป้องกันการล้มและสะดวกต่อการนำไปใช้งาน  นอกจากนี้ควรหมุนเวียนการนำปูนซีเมนต์ถุงในชั้นล่างสุดไปใช้ให้หมดก่อนที่จะนำถุงใหม่มาวางทับอีกระยะเวลาที่เก็บรักษาไว้ได้ในสภาพอากาศปกติ  ประมาณ 3 เดือน แต่ถ้าเป็นช่วงฤดูฝนควรจะใช้ให้หมดภายใน 1 เดือน

บทที่5

องค์ประกอบและการทดสอบ

5.1 องค์ประกอบทางเคมี

วัตถุชนิดนี้พบครั้งแรกที่เมืองปอร์ตแลนด์ในประเทศอังกฤษ ปูนซีเมนต์แลนด์ประกอบด้วยหินปูน(Limestone) และดินเหนียว(clay) เป็นส่วนใหญ่นอกจากนี้ก็มีเหล็กออกไซด์(Fe₂O₃) และ โคโลไมต์ (MgCo₃) เป็นจำนวนเล็กน้อย ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดาในบ้านเราที่ใช้กันทั่วไป (ตราเสือ ตราช้าง) ปกติจะมีสีเทาแกมเขียว (greenish gray) และมันน้ำหนักประมาณ 92 ปอนด์/ฟุต³ เมื่อเผาวัตถุดิบของปูนซีเมนต์ซึ่งได้แก่สารออกไซด์ของธาตุแคลเซียมซิลิกอน อลูมิเนียม และ เหล็ก สารเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากันทางเคมีและรวมตัวกันเป็นสารประกอบอยู่ในปูนเม็ด ในรูปของผลึกที่ละเอียดมาก

5.1.1  สารประกอบที่สำคัญของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์

ชื่อของสารประกอบ                                 ส่วนประกอบทางเคมี                     ชื่อย่อ

ไตรแคลเซียม ซิลิเกต                                3 CaO. SiO₂                                   C₃S

ไดแคลเซียม ซิลิเกต                                 2 CaO. SiO₂                                    C₂S

ไตรแคลเซียม อะลูมิเนต                           3 CaO. Al₂O₃                                C₃A

เตตตราแคลเซียม อะลูมิโน เฟอไรต์            4 CaO. Al₂O₃. Fe₂O₃            C₄AF

5.1.2  ส่วนประกอบทางเคมีของคลิงเกอร์

สามารถคำนวณหาปริมาณของส่วนประกอบแต่ละตัวโดยสูตรของ Bogue

     C₃S = 4.0710CaO - 7.6024SiO₂ - 1.4297Fe₂O₃ - 6.7187Al₂O₃

     C₂S = 8.6024SiO₂ + 1.0785Fe₂O₃ + 5.0683Al₂O₃ - 3.0710CaO

     C₃A = 2.6504Al₂O₃ - 1.6920Fe₂O₃

     C₄AF = 3.0432Fe₂O₃ 

โดยที่

C₃S      ทำให้ปูนซีเมนต์มีกำลังรับแรงได้เร็วภายใน 14 วัน

C₂S      ทำให้ปูนซีเมนต์มีกำลังรับแรงได้ช้า ความร้อนเกิดขึ้นบ่อย

C₃A     ทำให้ปูนซีเมนต์เกิดปฏิกิริยาเริ่มแข็งตัวเกิดความร้อนสูง มีกำลังรับแรงเร็ว

C₄AF    มีผลน้อย ให้ความแข็งแรงเล็กน้อยเติมเข้าไปเพื่อลดความร้อนที่เกิดขึ้น

5.2  ปฏิกิริยาไฮเดรชันของซีเมนต์

ปูนซีเมนต์ มีลักษณะเป็นเนื้อละเอียด สามารถเกิดการก่อตัวและแข็งตัวได้โดยการทำปฏิกิริยากับน้ำ เรียกว่า  “ปฏิกิริยาไฮเดรชั่น” ( Hydration Reaction ) ทำให้มีคุณสมบัติในการรับแรงได้ปูนซีเมนต์เมื่อผสมกับน้ำ จะก่อให้เกิดซีเมนต์เพสต์ที่อยู่ในสภาพเหลวและสามารถลื่นไถลได้ช่วงเวลาหนึ่ง โดยจะเรียกช่วงเวลาที่คุณสมบัติ ของซีเมนต์เพสต์ยังคงไม่มีการเปลี่ยนแปลงนี้ เรียกว่า “Domant  Period” หลังจากนั้นซีเมนต์เพสต์จะเริ่มจับตัว (Stiff) ถึงแม้ว่าจะนิ่มอยู่ แต่ก็ไม่สามารถไหลตัวได้อีกแล้ว (Unworkable) จุดนี้จะเป็นจุดที่ เรียกว่า “จุดแข็งตัวเริ่มต้น (Initial Set)”และระยะเวลาตั้งแต่ปูนซีเมนต์ผสมกับน้ำจนถึงจุดนี้ เรียกว่า “เวลาก่อตัวเริ่มต้น (Initial Setting Time)”การก่อตัวของซีเมนต์เพสต์จะยังคงดำเนินต่อไปเรื่อยๆจนถึงจุดที่เป็นของแข็งคงสภาพ (Rigid  Solid) ซึ่งจะเรียกว่าจุดแข็งตัวสุดท้าย (Final Set) และเวลาที่ใช้ถึงจุดดังกล่าวเรียกว่า เวลาการก่อตัวสุดท้าย (Final Setting Time) ซีเมนต์เพสต์จะยังคงแข็งตัวต่อไปจนกระทั่งสามารถรับน้ำหนักได้ กระบวนการทั้งหมดนี้เรียกว่า การก่อตัวและการแข็งตัว (Setting and Hardening)  การก่อตัวและการแข็งตัวของปูนซีเมนต์ เกิดจาก ปฏิกิริยาไฮเดรชั่น ขององค์ประกอบของปูนซีเมนต์โดยปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นใน 2 ลักษณะคือ

1. อาศัยสารละลาย ปูนซีมนต์จะละลายในน้ำ ก่อให้เกิด ions ในสารละลาย ions นี้จะผสมกันทำให้เกิดสารประกอบใหม่ขึ้น

2. การเกิดปฏิกิริยาระหว่างของแข็ง ปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยตรงที่ผิว ของของแข็งโดยไม่จำเป็นต้องใช้สารละลายปฏิกิริยาประเภทนี้ เรียกว่า   (Solid State Reaction)

ปฏิกิริยาไฮเดรชั่น ของปูนซีเมนต์จะเกิดขึ้นทั้งสองลักษณะ โดยช่วงแรกจะอาศัยสารละลาย และในช่วงต่อไปจะเกิดปฏิกิริยาระหว่างของแข็งปูนซีเมนต์ประกอบด้วยสารประกอบหลายชนิด เมื่อเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่น ผลิตภัณฑ์ที่ได้อาจเกิดปฏิกิริยาต่อไปทำให้แตกต่างจากผลิตภัณฑ์ที่ได้ครั้งแรก ดังนั้นในที่นี้เราจะแยกพิจารณา ปฏิกิริยาไฮเดรชั่น ของสารประกอบหลักแต่ละชนิดของปูนซีเมนต์

5.2.1 แคลเซียมซิลิเกต (C₃S , C₂S)

จะทำปฏิกิริยากับน้ำก่อให้เกิดแคลเซียมไฮดรอกไซด์(Ca(OH)₂) ประมาณ 15 - 25% และสารประกอบแคลเซียมซิลิเกตไฮเดรต   Calcium Silicate Hydrate (CSH) ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมประสานและให้ความแข็งแรง   ดังสมการ     
                           2(3CaO.SiO₂) + 6H₂O            3CaO.2SiO₂.2H₂O + 3Ca(OH)₂

หรือ                                  2C₃S      +    6H₂O               C₃S₂H + 3 Ca(OH)₂

ในทันทีที่เกิดปฏิกิริยา (CSH) ที่ได้จะมีลักษณะเป็นวุ้น(gel) ยังไม่แข็งตัวแต่จะค่อยๆแข็งตัวและมีการพัฒนากำลังเชื่อมประสานเพิ่มขึ้น 

5.2.2 แคลเซียมอะลูมิเนต (C₃A)

ปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของ C₃A จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและได้แคลเซียมอลูมิเนตไฮเดรต และก่อให้เกิดการแข็งตัวอย่างรวดเร็วของซีเมนต์เพสต์ ดังสมการ ต่อไปนี้

                                          3CaO.Al₂O₂ + 6H₂O                 3CaO.Al₂O2.H₂O

   หรือ                                              C₃A   + 6H₂O                  3C₃AH₆

ในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ จะมีการใส่ยิปซัมเข้าไป เพื่อหน่วงการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของ (C₃A) ไม่ให้เกิดเร็วเกินไป เพราะเมื่อ (C₃A)  ทำปฏิกิริยากับไอออนของซัลเฟต จะได้  แคลเซียมซัลโฟอลูมิเนตไฮเดรต หรือ เอททริงไกต์ (Ettringite)  จะทำให้ปฏิกิริยาเกิดยากขึ้นนั่นเอง

5.2.3 แคลเซียมอะลูมิโนเฟอไรท์ (C₄AF)

ปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของ  (C₄AF)   นี้จะเกิดในช่วงต้นโดย (C₄AF) จะทำปฏิกิริยากับยิปซัม  และ Ca(OH)₂  ก่อให้เกิดอนุภาคเหมือนเข็มของเอททริงไกต์ (Ettringite)

                         4CaO.Al₂O₃.Fe₂O₃ + CaSO₄.2H₂O + Ca(OH)₂               3CaO(Al₂O₃Fe₂O₃).3CaSO₄

5.3  การก่อตัวและการแข็งตัว

                เมื่อปูนซีเมนต์ผสมรวมกันกับน้ำจะได้ซีเมนต์เพสต์ (Cement Paste) มีลักษณะนุ่ม เหลว ปั้นง่าย  ถ้าปล่อยทิ้งไว้ได้โดยไม่รบกวนในไม่ช้าซีเมนต์เพสต์จะสูญเสียความไม่คืนตัวและถึงสถานะที่ไม่สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้โดยปราศจากการแตกหัก การเปลี่ยนภาวะนี้เรียกว่าการก่อตัวและการแข็งตัวของปูนซีเมนต์ ระยะเวลาการก่อตัวของปูนซีเมนต์คือระยะตั้งแต่เริ่มผสมปูนซีเมนต์กับน้ำ จนกระทั่งซีเมนต์เริ่มก่อตัว หรือแข็งตัวไม่สามารถคืนสภาพเดิมได้ ปกติระยะเวลาก่อตัวของปูนซีเมนต์ จะแบ่งออกเป็น 2 ระยะคือ การก่อตัวระยะเริ่มต้น (Initial Sitting Time) และการก่อตัวระยะปลาย (Final Sitting Time)

การก่อตัวระยะเริ่มต้น คือ ระยะเวลาจากเริ่มผสมปูนซีเมนต์กับน้ำจนกระทั่งซีเมนต์เพสต์เริ่มก่อตัวสามารถรับน้ำหนักของเข็มมาตรฐานไวแคตได้ โดยเข็มไม่จมลงในซีเมนต์เพสต์เลย 25 ม.ม.ในเวลา 30 นาที

การก่อตัวระยะปลาย คือ ระยะเวลาจากเริ่มผสมปูนซีเมนต์กับน้ำจนกระทั่งซีเมนต์เพสต์เริ่มก่อตัวสามารถรับน้ำหนักได้บ้าง 

ตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมกำหนดว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนประเภท 1 - 5 จะต้องมีเวลาก่อตัวระยะต้นไม่น้อยกว่า 45 นาที และไม่เกิน 8 ชั่วโมง สำหรับการก่อตัวระยะปลาย เมื่อวัดโดยใช้เครื่องมือไวแคต ระยะเวลาก่อตัวของปูนซีเมนต์จะผันแปรไปตามปัจจัยต่างๆ เช่น ส่วนผสมของเนื้อปูนซีเมนต์ ความละเอียด อุณหภูมิ และความชื้นขณะทดลองและปริมาณน้ำที่ใช้ผสม เป็นต้น โดยทั่วไปการก่อตัวจะเร็วขึ้นเมื่อ อุณหภูมิสูงขึ้น  เพราะอุณหภูมิเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างซีเมนต์กับน้ำ  ปริมาณน้ำที่ใช้ในการผสมมีอิทธิพลมากต่อระยะเวลาการก่อตัวและแข็งตัว ด้วยเหตุนี้ในการทดสอบหาระยะเวลาการก่อตัวจึงได้กำหนดให้ใช้ปริมาณน้ำเพื่อผสมปูนซีเมนต์ ให้ได้ซีเมนต์เพสต์ที่ภาวะมาตรฐานคงที่เสมอ  เรียกภาวะนี้ว่า ความข้นเหลวปกติ(Normal Consistency) ซึ่งเป็นปริมาณน้ำที่ต้องการที่จะทำให้เข็มไวแคตขนาดมาตรฐานจมลง 10 ม.ม. ภายในเวลา 30 นาทีของการทดสอบมาตรฐานอเมริกัน

                นอกจากนี้  ส่วนผสมและขนาดอนุภาคของปูนซีเมนต์ยังมีผลต่อระยะเวลาการก่อตัวอีกด้วย ถ้าลดปริมาณของยิปซัมลง  ระยะเวลาของการก่อตัวจะน้อยลง  นั่นคือ ซีเมนต์เพสต์จะแข็งตัวเร็วขึ้น  ปูนซีเมนต์ที่มีความละเอียดกว่าจะทำปฏิกิริยาทางเคมีเร็วทำให้ก่อตัวเร็วขึ้นด้วย

การทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพและองค์ประกอบทางเคมีของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 เถ้าลอย และเถ้าแกลบทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพโดยการทดสอบหาลักษณะรูปร่างของอนุภาคด้วยเครื่อง Scanning ElectronMicroscope (SEM) และทดสอบความเป็นผลึกของอนุภาคโดยใช้เทคนิค X – Ray Diffraction (XRD) ในการหาองค์ประกอบทางเคมี

     การทดสอบคุณสมบัติพื้นฐานของเพสต์ทดสอบคุณสมบัติพื้นฐานของเพสต์โดยการทดสอบหาความข้นเหลวปกติและระยะเวลาการก่อตัวของเพสต์

     -  ผลการทดสอบและการวิเคราะห์ผล

     -  การวิเคราะห์ความเป็นผลึกของอนุภาคของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 เถ้าลอย และเถ้า แกลบ โดยใช้เทคนิค X – Ray Diffraction (XRD)เมื่อนำปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่1 เถ้าลอยและเถ้าแกลบไปทดสอบหาองค์ประกอบทางเคมีโดยใช้เครื่อง X – Ray Diffraction (XRD) พบว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 มีแคลเซียมออกไซด์ (CaO)เป็นองค์ประกอบหลัก มีค่าสูงสุดร้อยละ 67.80 และมี 304 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่ 34 ฉบับที่ 3 กรกฎาคม - กันยายน 2554องค์ประกอบรองคือ ออกไซด์ของซิลิกา (SiO₂) อะลูมินา(Al₂O₃) และเหล็ก (Fe₂O₃) ปริมาณร้อยละ 18.30 ,3.52และ 3.08 ตามลำดับ ขณะที่เถ้าลอยมีออกไซด์ของซิลิกา(SiO₂) อะลูมินา (Al₂O₃) และเหล็ก (Fe₂O₃) เท่ากับ 40.38, 22.69 และ 11.70 ตามลำดับ และในส่วนของเถ้าแกลบนั้นพบว่ามีออกไซด์ของซิลิกา (SiO₂) อะลูมินา (Al₂O₃) และเหล็ก (Fe₂O₃) เท่ากับ 87.99, 1.27 และ 0.77 ตามลำดับ

5.4  การทดสอบทางฟิสิกส์

ข้อกำหนดคุณสมบัติของปูนซีเมนต์นอกจากจะมีการกำหนดองค์ประกอบทางเคมี(Chemical Composition)แล้ว ยังมีการกำหนดคุณสมบัติทางฟิสิกส์(Physical Properties) ด้วยการทำความเข้าใจคุณสมบัติทางฟิสิกส์นี้  จะช่วยแปลความหมายผลการทดลองปูนซีเมนต์ได้อย่างถูกต้อง  โดยปูนซีเมนต์               แต่ละประเภทจะมีข้อกำหนดคุณสมบัติต่างกันไปตามที่จะกล่าวไว้ในบทที่ 3 การทดสอบคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของปูนซีเมนต์  เหมาะสำหรับการประเมินคุณสมบัติของปูนซีเมนต์มากกว่าคุณสมบัติทางคอนกรีต 

           5.4.1  คุณสมบัติทางฟิสิกส์ที่สำคัญของปูนซีเมนต์มีดังนี้

          1.  ความละเอียดของซีเมนต์  (Fineness of Cement)

                ปูนที่ละเอียดกว่าจะทำปฏิกิริยากับน้ำได้เร็วกว่า  ทำให้ก่อตัวเร็วและพัฒนากำลังได้ และยังช่วยลดการคายน้ำ (bleeding) ไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อผิวหน้าคอนกรีต  ข้อเสีย ต้นทุนการบดปูนจะสูงขึ้น ปูนเสื่อมคุณภาพเร็วกว่า อายุการเก็บรักษาสั้นลง และทำให้ปฏิกิริยา Alkali - Reactive Aggregate รุนแรงขึ้น

หน่วยวัดความละเอียด

                 พท.ผิวของเม็ดปูนต่อหน่วยของมวลปูน  เช่น ตร.ซม./กรัม คือพื้นที่ผิวจำเพาะ (specific surface)

มาตรฐานตรวจสอบความละเอียด 2 วิธี

ก. เครื่องวัดความขุ่นแวกเนอร์ (Wagner Turbidimeter) 

                 วัดความเข้มของแสงที่ส่องผ่านสารแขวนลอยด้วย Photocell นำค่าที่ได้ไปคำนวณการกระจายขนาดเม็ดและ Specific Surface ค่าที่วัดได้จากเครื่องมือนี้แม้จะไม่ใช่ค่าพื้นที่ผิวจำเพาะที่แท้จริงของปูน   แต่ก็สามารถเปรียบเทียบความละเอียดของปูนแต่ละตัวอย่างได้ดี

ข. เครื่องหาความซึมอากาศเบลน (Blaine Air-Permeability Apparatus)

                  อัดอากาศปริมาณที่แน่นอนด้วยความดันที่กำหนดให้ไหลผ่านชั้นตัวอย่างปูนที่ทราบค่าความหนาแน่นและความพรุน จับเวลาที่อากาศไหลผ่าน นำมาคำนวณค่าพื้นที่ผิวจำเพาะ

พื้นที่ผิวจำเพาะ  Sw =  K (t)^­1/2 ตร.ม./กิโลกรัม

โดยที่  K  =  ค่าคงที่ ,    t =   เวลา

                  ค่าที่วัดได้โดยวิธีนี้ก็ยังไม่ใช้ค่าที่แท้จริงของพื้นที่ผิวของปูนซีเมนต์ แต่ก็น่าพอใจในระดับปฏิบัติ และเป็นวิธีที่นิยมใช้ในปัจจุบัน

          2.  ระยะเวลาก่อตัว (Setting Time)

               ปูนผสมกับน้ำเป็นซีเมนต์เพสต์จะอยู่ในสภาพเหลวช่วงแรก เวลาผ่านไปซีเมนต์เพสต์จะเริ่มก่อตัว การไหลของเพสต์หยุดลง ช่วงนี้เรียกว่า ระยะเวลาก่อตัวเบื้องต้น (Initial Setting Time)  เวลาผ่านไปซีเมนต์เพสต์จะเริ่มแข็งตัว ตั้งแต่เริ่มผสมจนเริ่มแข็งตัวเรียกว่า ระยะเวลาก่อตัวสุดท้าย (Final Setting Time) ปูนซีเมนต์ยังต้องมีระยะเวลาก่อตัวที่ไม่เร็วเกินไป เพื่อให้มีเวลาการทำงาน เช่น การผสม การลำเลียง    และการเทคอนกรีตลงแบบหล่อ

การทดสอบระยะเวลาก่อตัวของซีเมนต์เพสต์ มี 2 วิธี

  ก. การทดลองแบบไวแคต (Vicat Test)

     1.  เตรียมวุ้นซีเมนต์เช่นเดียวกันกับการทดสอบหาระยะเวลาการก่อตัว แล้วใส่ในแบบกรวย G นำไปวางบนแท่น H ใต้แกน B และปรับเข็มไวแคทด้าน plunger ลงมาแตะผิวบน ของวุ้นซีเมนต์ พร้อมล็อคสกรูและปรับสเกลในลักษณะเตรียมพร้อม

     2. จากนั้นจึงคลายล็อคปล่อยให้เข็มไวแคทจมลงในวุ้นซีเมนต์ และอ่านค่าภายหลังจากที่ปล่อยให้เข็มจมเป็นเวลา 32 4 มม. หากการทดลองไม่ได้ระยะจมตามกำหนด ให้เปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำ และทดลองใหม่จนกว่าจะได้ระยะจมตามต้องการ ระยะจมที่ได้นี้เรียกว่า ระยะจมต้น (Initial penetration)

     3.  จากนั้นให้ตั้งตัวอย่างไว้เฉย ๆ โดยไม่รบกวนประมาณ 5 นาที จึงปล่อยเข็มด้าน plunger จมลงในวุ้นซีเมนต์อีกครั้ง และอ่านค่าภายหลังจากปล่อยเข็ม 30 วินาที เช่นกัน ระยะที่ได้ครั้งหลังนี้เรียกว่า ระยะจมสุดท้าย (Final penetration)

     4.  ซีเมนต์ที่ไม่ปรากฏการก่อตัวผิดปรกติ อัตราส่วนของระยะจมต้นกับระยะจมสุดท้าย ไม่ควรมีเปอร์เซ็นต์ต่ำกว่า 50 การคำนวณดังกล่าวสามารถหาได้จากสมการต่อไปนี้

                            (ระยะจมต้น/ระยะจมสุดท้าย) *100          =   …. %         

  ข. การทดลองแบบกิลล์มอร์ (Gillmore Test)

     1.  วุ้นซีเมนต์บนแผ่นกระจกสี่เหลี่ยมสะอาด ขนาดประมาณ 100*100 มม. การปั้นให้ปั้นเป็นวงกลมมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 76 มม. และกดให้แบนโดยมีความหนาประมาณ 13 มม. และใช้เกรียงปาดให้ปูนลาดลงจากขอบบนถึงขอบล่าง เสร็จแล้วนำไปเก็บไว้ในตู้ชื้นหรือห้องชื้น ประมาณ 30 นาที

     2.  จากนั้นให้นำตัวอย่างดังกล่าวมาวางบนแท่นของอุปกรณ์กิลล์มอร์ เลื่อนตัวอย่างให้อยู่ใต้เข็มขนาดเล็ก ซึ่งใช้สำหรับวัดเวลาการก่อตัว

     3.  เวลาเริ่มก่อตัวของวุ้นซีเมนต์ คือ เวลาที่ผ่านไปตั้งแต่เริ่มผสมวุ้นซีเมนต์จนกระทั่งเมื่อตัวอย่างสามารถรับน้ำหนักเข็มขนาดเล็กได้โดยไม่จมลงไป (เห็นเพียงรอยเข็ม)

     4.  จากนั้นจึงตั้งตัวอย่างทิ้งไว้เฉย ๆ อีกประมาณ 9 ซม. จึงเลื่อนตัวอย่างมาอยู่ใต้เข็มขนาดใหญ่ ซึ่งใช้วัดระยะเวลาก่อตัวเสร็จ

     5.  ระยะเวลาก่อตัวเสร็จ คือ เวลาที่ผ่านไปตั้งแต่เริ่มผสมวุ้นซีเมนต์ จนกระทั่งเมื่อตัวอย่างสามารถรับน้ำหนักเข็มใหญ่ได้โดยไม่จมลงไป (เห็นเพียงรอยเข็ม)

ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อระยะเวลาการก่อตัวของซีเมนต์เพสต์

1.  ปริมาณน้ำที่ใช้ในการผสมปูนซีเมนต์

2.  อุณหภูมิห้องทดลอง

3.  ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศในห้องทดลอง

4.  สารประกอบหลักในปูนซีเมนต์

 3.  ความข้นเหลวปกติ (Normal Consistency)

                   ก่อนทดลองหา Setting Time จำเป็นต้องหาปริมาณน้ำที่เหมาะสมสำหรับใช้ผสมกับปูนซีเมนต์ ASTM C 187  ใช้เครื่องมือทดลองแบบ Vicat กำหนดอุณหภูมิในห้องทดลอง 20^๐C - 27.5^๐C ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศไม่น้อยกว่า 50 % อุณหภูมิของน้ำที่ใช้ทดลองอยู่ระหว่าง 23 ± 1.7^๐C  เพื่อทดลองหาปริมาณน้ำที่เหมาะสมเรียกว่า Normal Consistencyปริมาณน้ำที่ความข้นเหลวปกตินี้กำหนดให้เข็มไวแคตมาตรฐาน (Plunger) จมลงในซีเมนต์เพสต์ 10 มม. ในเวลา 30 วินาทีในการทดลอง ให้ผสมปูนซีเมนต์กับน้ำที่ปริมาณต่างๆ  วัดว่าเข็มไวแคตมาตรฐานจมลงในซีเมนต์เพสต์เท่าไหร่ แล้วนำมาพล๊อตกราฟหาปริมาณน้ำที่จุดความข้นเหลวปกติ 

          4.  ความอยู่ตัว  (Soundness)

               ความอยู่ตัว คือ ความสามารถของปูนซีเมนต์ที่แข็งตัวแล้วยังรักษาปริมาณไว้ได้  ความไม่อยู่ตัวของปูนซีเมนต์หรือขยายตัวเกิดจากมีแมกนีเซียมออกไซด์ในรูปผลึก Periclase หรือแมกนีเซียม หรือ Free Lime มากเกินไป ทำให้เกิดการขยายตัวจนแตกร้าวได้  ซึ่งการวัดค่าความอยู่ตัว  ทำได้โดยทดสอบการขยายตัวโดยวิธีออโตเคลฟ (Autoclave)

             5.  ความถ่วงจำเพาะ

                 ใช้ในการออกแบบส่วนผสมของคอนกรีต และเป็นค่าที่ใช้ประกอบการควบคุมคุณภาพของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ด้วย หาได้โดยวิธีแทนที่น้ำมันก๊าดด้วยปูนซีเมนต์จำนวนหนึ่งที่รู้น้ำหนักแน่นอน ความถ่วงจำเพาะของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์มีค่าประมาณ 3.15 ส่วนปูนซีเมนต์ผสมหรือปูนซีเมนต์ปอซโซลานจะมีความถ่วงจำเพาะต่ำกว่า

             6.  การทดสอบกำลังของมอร์ตาร์

                  การทดสอบกำลังของปูนซีเมนต์ จะใช้การทดสอบกำลังของมอร์ตาร์เป็นหลักและบางครั้งอาจใช้คอนกรีต  การทดสอบอาจทดสอบกำลังอัด กำลังดึง และกำลังดัด ก็ได้ แต่ที่นิยมใช้มากที่สุดคือ กำลังอัด รองลงมาคือ กำลังดัด

     ก. การทดสอบกำลังอัด การทดสอบกำลังอัดของมอร์ตาจะทำที่อายุมอร์ตาร์ 1, 3, 7 หรือ 28 วัน โดยใช้    มอร์ตาร์รูปลูกบาศก์ขนาด 50 มม. ซึ่งทำจากปูนซีเมนต์ 1 ส่วนและทรายมาตรฐาน 2.75 ส่วน โดยน้ำหนัก  หล่อมอร์ตาร์แล้วทิ้งไว้ในอากาศชื้น 24 ชม.  ทดสอบให้ใช้อัตราที่จะได้แรงกดสูงสุดในเวลา 20 - 80 วินาทีการทดสอบกำลังอัดอาจใช้มอร์ตาร์จากชิ้นส่วนที่เหลือจากการทดสอบกำลังดัดที่หักแล้ว

     ข.การทดสอบกำลังดัด  ปัจจุบันการทดสอบกำลังดัดเป็นที่นิยมกันมากขึ้นโดยเฉพาะในประเทศแถบยุโรป เพราะนอกจากทดสอบกำลังดัดแล้วยังสามารถใช้ชิ้นส่วนที่ที่หักแล้วนำมาทดสอบหากำลังอัดได้อีก

          7.  ความร้อนเนื่องจากปฏิกิริยาไฮเดรชัน (Heat of Hydration)

               คือ ปริมาณความร้อนที่ปูนซีเมนต์คายออกมา ในการทำปฏิกิริยากับน้ำการทดสอบความร้อนจากปฏิกิริยาไฮเดรชันใช้วิธีวัดความร้อนในการละลาย (Heat of Solution) ตามมาตรฐาน มอก. ใช้เครื่องวัดความร้อน (Calorimeter) วัดความร้อนในการละลายของปูนซีเมนต์แห้ง

            มาตรฐานกำหนดให้ทดสอบช่วงที่อายุ 7 และ 28 วัน และกำหนดเฉพาะปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนต์ประเภทที่ 2 และ 4   เท่านั้นซึ่งค่าความร้อนจากปฏิกิริยาไฮเดรชันไม่เกิน 70 และ 60 แคลอรีต่อกรัม

บทที่  6

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและการนำไอความร้อนมาผลิตกระแสไฟฟ้า

6.1  ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
การรักษาสภาพแวดล้อม                                                                                                                                                                   
                 - ควบคุมมลพิษต่าง ๆทั้งทางด้านน้ำ อากาศ และสิ่งปนเปื้อนให้ดีกว่ามาตรฐาน รวมทั้งติดตามและดำเนินการเพื่อรับรองมาตรการด้านสิ่งแวดล้อมต่าง ๆ ของโลก          
                - ลดการเกิดของเสียทั้งจากกระบวนการผลิต และการใช้งานทั่วไปไม่ให้มีของเสียออกนอกโรงงาน 
                -  ในกรณีที่มีการนำทรัพยากรธรรมชาติมาใช้ ให้ดำเนินการฟื้นฟูและปรับปรุง เพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศน์                                                                                                                                                                                
                -  พัฒนาและปรับปรุงผลิตภัณฑ์ ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม                                                            

อนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ                                                                                                                                                              -  ปรับปรุงประสิทธิภาพเทคโนโลยี เครื่องจักร และกระบวนการผลิต                                                      
                -  เพื่อลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติ                                                                                                                               
             -  หาแนวทางในการนำของเสียต่าง ๆ กลับมาใช้ประโยชน์โดยการนำกลับมาใช้ใหม่ หรือเป็นพลังงานทดแทน  ทั้งในกรณีที่ใช้เอง  หรือส่งให้กับอุตสาหกรรมอื่น นำไปใช้สำหรับการฝังกลบให้ใช้เป็นทางเลือกสุดท้าย                     
             -  ศึกษาแนวทางในการนำผลิตภัณฑ์ และบรรจุภัณฑ์ที่หมดสภาพจากการใช้งาน เพื่อนำกลับมาใหม่ หรือจำกัดอย่างมีประสิทธิภาพ

กิจกรรมด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย                                                                                                                              
        -  ให้ความร่วมมือและมีส่วนร่วมกับชุมชน สังคม และหน่วยงานราชการที่เกี่ยวข้องกับการอนุรักษ์ ทั้งด้านสิ่งแวดล้อม ความปลอดภัย และกิจกรรมเพื่อประประโยชน์ต่อสังคม                                                                             
              -  เผยแพร่ข้อมูลการดำเนินงานด้านสิ่งแวดล้อม และความปลอดภัย รวมทั้งให้ข้อมูลอย่างถูกต้องสำหรับโครงการต่าง ๆ ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องกับชุมชน          

สุขอนามัยและความปลอดภัย                                                                                                                                                         - ดำเนินการออกแบบผลิตภัณฑ์  กระบวนการผลิต และการจัดส่งสินค้าโดยไม่ให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพและความปลอดภัย                                                                                                                                                          
           - มีระบบการจัดการด้านความปลอดภัยที่มีประสิทธิภาพ เพื่อใช้ในการบริหารงานรวมทั้งหมด  มีระบบในการตรวจประเมินผล การดำเนินงานด้านความปลอดภัยเพื่อป้องกันและลดการเกิด อุบัติเหตุทั้งพนักงาน ผู้รับเหมา และผู้มีส่วนเกี่ยวข้อง   

ประสิทธิผลการดำเนินการ                                                                                                                                                              
      -  มีระบบตรวจติดตามและรายงาน ผลการดำเนินงานด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย  โดยเปรียบเทียบกับกลุ่มผู้นำ                                                                                                                                                                  
        -  ดำเนินการตามกฎหมายและข้อกำหนดต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง สำหรับค่ามาตรฐานต่าง ๆ ที่ใช้ดำเนินการ ควบคุมให้เท่ากับ หรือดีกว่ามาตรฐานของทางราชการ

6.1.1  มลพิษอากาศ (Air pollution)   ได้แก่ ฝุ่นละออง และแก๊สต่าง ๆ ที่ลอยอยู่ในบรรยากาศ ซึ่งส่งผลกระทบทั้งทางตรงและทางอ้อมต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม มลพิษอากาศมีแหล่งกำเนิดจาก                                                                                                                
1.  แหล่งกำเนิดจากธรรมชาติ  (Natural sources) เช่น การระเบิดของภูเขาไฟ ไฟไหม้ป่า                     
 2.  แหล่งกำเนิดจากมนุษย์  (Human sources) ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ                                             
      2.1 แหล่งกำเนิดที่อยู่กับที่ (Stationary sources) เป็นแหล่งกำเนิดที่ไม่มีการเคลื่อนที่ สามารถระบุถึงจุดเกิดที่แน่นอนได้ เช่น โรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งมลพิษส่วนใหญ่มักเกิดจากการใช้เชื้อเพลิงในกระบวนการผลิตต่างๆ                  
      2.2  แหล่งกำเนิดที่เคลื่อนที่ได้  (Mobile sources) เป็นแหล่งกำเนิดที่มีการเคลื่อนที่ เช่น รถยนต์ เครื่องบิน

มลพิษอากาศจากแหล่งกำเนิดเหล่านี้สามารถแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่                                                                     
1.  ฝุ่นละออง (Particular matter) หมายถึง อนุภาคของแข็งและละอองของเหลว (ไม่รวมถึงหยดน้ำและแก๊ส) ที่แขวนลอยอยู่ในอากาศทั้งที่มองเห็นและไม่เห็นด้วยตาเปล่า แหล่งกำเนิดฝุ่นละอองที่สำคัญแบ่งได้เป็น 4 ประเภท ได้แก่                - โรงงานอุตสาหกรรม เช่น ปูนซีเมนต์ เหล็กและเหล็กกล้า ถลุงแร่ และเยื่อกระดาษ                                       
               - ยานพาหนะ โดยเฉพาะรถบรรทุกที่ใช้น้ำมันดีเซล                                                                                                  
               - โรงไฟฟ้า โดยเฉพาะโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นวัตถุดิบ                                                                                                
               - การเผาไหม้ ทั้งจากการเผาขยะและการเผาป่า             

                โดยทั่วไปฝุ่นละอองในอากาศที่มีขนาดเล็กกว่า 100 ไมครอน ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม บดบังทัศนะวิสัยในการจราจร รวมทั้งเกิดความเสียหายต่อเครื่องมือเครื่องใช้ต่างๆ ภายในโรงงานด้วย ประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม ฉบับที่ 2 (พ.ศ. 2536) เรื่อง กำหนดค่าปริมาณของสารเจือปนในอากาศที่ระบายออกจากโรงงาน ได้กำหนดมาตรฐานของฝุ่นละอองไว้ที่ 400 มิลลิกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (mg/m³) สำหรับหม้อไอน้ำที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง และ 300 mg/m³ สำหรับหม้อไอน้ำที่ใช้น้ำมันเตาเป็นเชื้อเพลิง ฝุ่นละอองที่ขนาดเล็กจะมีผลกระทบต่อสุขภาพมากกว่าฝุ่นละอองขนาดใหญ่ เนื่องจากสามารถผ่านเข้าไปในระบบทางเดินหายใจส่วนในได้ลึกกว่า ดังนั้น US.EPA. (United State Environmental Protection Agency) จึงให้ความสนใจกับในละอองที่มีขนาดเล็ก โดยแบ่งออกเป็น 2 ขนาด คือ                                                                          
                    1.1  PM 10 หมายถึง ฝุ่นที่มีขนาดอนุภาคในช่วง 2.5-10 ไมครอน เช่น ฝุ่นที่เกิดจากถนนที่ไม่ได้ลาดยาง โรงงานบด-ย่อยหิน เป็นต้น เป็นสาเหตุของโรคหอบหืด (Asthma) และโรคทางเดินหายใจบางชนิด ในประกาศคณะกรรมการสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ ฉบับที่ 10 (พ.ศ. 2538) เรื่อง กำหนดมาตรฐานคุณภาพอากาศในบรรยากาศโดยทั่วไป ได้กำหนดค่าเฉลี่ยมาตรฐานความเข้มข้นในช่วง 24 ชั่วโมงของ PM 10  ในบรรยากาศทั่วไปไว้ ไม่เกิน 0.12 mg/m³                                            1.2  PM 2.5 หมายถึง ฝุ่นที่อนุภาคมีขนาดเล็กว่า 2.5 ไมครอน เช่น ฝุ่นจากควันเสียของรถยนต์ โรงไฟฟ้า โรงงานอุตสาหกรรม กระบวนการผลิตสารเคมี เป็นต้น PM 2.5 มีความสัมพันธ์กับอัตราการเกิดโรคหัวใจและโรคปอด US.EPA. ได้กำหนดมาตรฐานความเข้มข้นในช่วง 24 ชั่วโมงของ PM 2.5    ในบรรยากาศทั่วไปไว้ ไม่เกิน 0.065 mg/m³อย่างไรก็ตาม กฎหมายในเรื่องมลพิษทางอากาศของประเทศไทยยังไม่มีการกำหนดค่ามาตรฐานของ PM 2.5                                                                                                                    
2. แก๊สและไอ (Gas and Vapor) เมื่อกล่าวถึงแก๊สและไอที่พบอยู่ทั่วไปในชีวิตประจำวันก็มักจะนึกถึง แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไอน้ำ เป็นต้น แต่ในทางสิ่งแวดล้อม มลพิษอากาศจะกล่าวถึงเฉพาะสารที่มีความเป็นอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม 5 ชนิด ได้แก่ แก๊สคาร์บอนมอนออกไซด์ (CO) แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂) โอโซน (O₃) และตะกั่ว (Pb) การบำบัดและกำจัดมลพิษทางอากาศทั้งสองประเภทนี้ มีความแตกต่างกันทั้งในด้านกลไกการบำบัด และลักษณะของอุปกรณ์ที่ใช้ ในบทความนี้จะกล่าวถึงเฉพาะอุปกรณ์ที่ใช้ในการดักจับฝุ่นละอองขนาดต่างๆ ทั้งในส่วนของหลักการ กลไก การออกแบบ และการควบคุมการทำงานเบื้องต้น ซึ่งในประเทศไทยมีหนังสือที่กล่าวถึงการออกแบบและควบคุมประสิทธิภาพของอุปกรณ์ดักจับฝุ่นจากแหล่งกำเนิดอยู่กับที่ไม่มากนัก

6.1.2 อุปกรณ์ดักจับฝุ่นละออง  ระบบที่ใช้ในการดักจับฝุ่นละอองจะใช้ได้กับเฉพาะแหล่งกำเนิดที่อยู่กับที่ โดยเน้นที่โรงงานอุตสาหกรรม ในการเลือกอุปกรณ์นั้นจะต้องเลือกให้เหมาะสมกับลักษณะของฝุ่น ที่สำคัญคือ ขนาดของฝุ่นที่ต้องการบำบัด จากนั้นจึงพิจารณาองค์ประกอบอื่นๆ ได้แก่ ประสิทธิภาพการดักจับ ข้อจำกัดของอุปกรณ์ การควบคุมดูแล และค่าใช้จ่าย อุปกรณ์ที่ใช้ในการดักจับฝุ่นมี 5 ระบบ ดังนี้                                                                 
1.  ระบบคัดแยกโดยการตกเนื่องจากน้ำหนักฝุ่น (Gravity Settling Chambers) เป็นอุปกรณ์ที่ในการแยกฝุ่นละอองออกจากอากาศ โดยอาศัยน้ำหนักที่มากกว่าของฝุ่นทำให้ตกลงมาด้วยแรงโน้มถ่วง อากาศจะถูกดูดผ่านท่อที่มีพื้นที่ขนาดเล็กเข้ามาสู่ห้อง (chamber) ที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ ทำให้อนุภาคฝุ่นมีความเร็วลดลงและตกลงสู่ด้านล่าง ระบบคัดแยกโดยการตกเนื่องจากน้ำหนักฝุ่นใช้ในการดักฝุ่นที่มีขนาดประมาณ 40 – 60 ไมครอน มีข้อดีคือ ค่าติดตั้งและค่าดำเนินการต่ำ ใช้พลังงานต่ำมาก และมีความทนทาน แต่มีข้อเสียคือ มีขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพต่ำ และใช้ได้เฉพาะกับฝุ่นที่มีขนาดใหญ่ 
2.  ระบบไซโคลน (Cyclone Separator) อาศัยหลักการหนีศูนย์กลางในการแยกฝุ่นออกจากอากาศ ฝุ่นและอากาศจะถูกดูดเข้าไปในไซโคลนที่มีกระแสวนหนีศูนย์กลางเหวี่ยงอนุภาคไปยังผนัง กระแสวนจะพาอนุภาคฝุ่นเคลื่อนตัวลงไปเรื่อยๆ จนถึงปลายโคน ในขณะที่อากาศที่ไม่มีฝุ่นจะถูกหมุนกลับขึ้นไปยังส่วนบนออกไปที่ท่อออก ระบบไซโคลนใช้ในการดักฝุ่นขนาดใหญ่กว่า 10 ไมครอน มีข้อดีคือ ราคาค่าติดตั้งและดำเนินการไม่สูง และสามารถใช้ได้กับฝุ่นที่มีอุณหภูมิสูง ส่วนข้อเสียคือ ความดันลดสูง และใช้ไม่ได้กับฝุ่นที่มีขนาดเล็กกว่า 5 ไมครอน การออกแบบระบบไซโคลน จะเลือกจากระยะมาตรฐานซึ่งมีอยู่หลายแบบ เช่น Shepherd &Lapple, Peterson & Whitbyอย่างไรก็ตามระยะมาตรฐานของไซโคลนที่นิยมใช้จะมี 2แบบ คือ Stairmandและ Swift                
3.  เครื่องดักจับด้วยหยดน้ำ (Wet Collector)  เครื่องดักจับด้วยหยดน้ำ หรือที่ทั่วไปรู้จักในชื่อ Wet Scrubber อาศัยหลักในการใช้ของเหลวดักจับฝุ่น สามารถดักฝุ่นละอองที่มีขนาดเล็กมากได้ การใช้งานโดยมากอยู่ในรูปของหอ (tower) โดยทำการพ่นของเหลวที่มีขนาดเล็กจากด้านบน เพื่อให้เกิดการจับกับมวลแก๊สและฝุ่นที่ลอยมาจากด้านล่าง กลไกในการดักฝุ่น คือ การกระทบจากความเฉื่อย ซึ่งเป็นกลไกหลัก การสกัดกั้น และการแพร่ เครื่องดักจับด้วยหยดน้ำมีหลายชนิด เช่น Spray tower, Venturi scrubber ซึ่งเป็นอุปกรณ์บำบัดฝุ่นชนิดเดียวที่สามารถบำบัดแก๊ส (ที่ละลายน้ำ) และไอเสียได้ด้วย ส่วนประกอบชิ้นสำคัญที่จะขาดไม่ได้ของ wet scrubber คือ Demister (บางครั้งเรียกว่า Mist eliminator) ซึ่งอยู่ด้านบนสุดของระบบ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการดักจับฝุ่นบางส่วนที่อาจถูกละอองของเหลวพาให้ลอยออกไปด้านบนเครื่องดักจับด้วยหยดน้ำสามารถดักจับฝุ่นที่มีขนาดเล็กกว่า 1 ไมครอน มีข้อดีคือ สามารถกำจัดฝุ่นที่มีขนาดเล็กได้ และหากใส่ตัวกลาง (media) จะสามารถดักไอแก๊สได้อย่างดี และยังเป็นตัวช่วยลดอุณหภูมิของแก๊สด้วย ส่วนข้อเสียคือ มีปัญหาเรื่องการผุกร่อนสูง และต้องการระบบบำบัดน้ำเสียที่เกิดขึ้นจากการใช้น้ำดักฝุ่นในการควบคุมระบบจำเป็นต้องคำนึงถึงการทำงานที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งประสิทธิภาพของเครื่องดักจับด้วยหยดน้ำสามารถควบคุมจาก                                                                            

   3.1  ปริมาณของของเหลว มีความจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องกระจายการหยดของของเหลวให้เต็มพื้นที่หน้าตัดของหอ จัดได้ว่าเป็นตัวควบคุมประสิทธิภาพของระบบ โดยทั่วไปต้องให้อัตราส่วนระหว่างอัตราการไหลของของเหลวต่ออัตราการไหลของแก๊ส (Liquid/Gas ratio) มากกว่า 2 ลิตร/ลูกบาศก์เมตร              

 3.2  ขนาดหยดของเหลว โดยหยดของเหลวที่มีขนาดเล็กจะมีประสิทธิภาพในการดักฝุ่นดีกว่าหยดของเหลวที่มีขนาดใหญ่ ดังนั้นจุดสำคัญคือ การลดขนาดของหยดของเหลวที่โปรยลงมา เช่น การเพิ่มความสูงของหอ เป็นต้น และประสิทธิภาพในการจับฝุ่นไม่ได้ขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลวที่ใช้ นั่นหมายถึงสามารถเลือกใช้ของเหลวชนิดใดก็ได้ในการจับฝุ่น แต่มีข้อควรระวังคือ หากใช้ของเหลวที่มีตะกอนอาจทำให้เกิดการอุดตันของตัวพ่นน้ำ (Nozzle) ได้ นอกจากนี้ หอที่ใช้ในการดักจับฝุ่นจะต่างกับหลักการใช้  wet scrubber ในการจับแก๊สและไอ คือ การดักฝุ่นไม่จำเป็นต้องใส่ตัวกลาง (media)                                                         
4.  ถุงกรอง (Baghouse Filter)กลไกที่สำคัญในการกรองฝุ่นด้วยถุงกรอง คือ การชน (Impaction) แพร่ (Diffusion) และยึด (Interception) ระหว่างฝุ่นกับถุงกรอง ซึ่งกลไกหลักที่สำคัญที่สุดคือ กาารชน ซึ่งจะเกิดขึ้นภายในถุงกรองมากกว่า 20 ครั้ง ระบบถุงกรองสามารถบำบัดฝุ่นขนาดเล็กถึง 0.1 ไมครอนได้ (กรมโรงงานอุตสาหกรรม. 2547) มีข้อดีคือ ประสิทธิภาพสูงในการดักฝุ่นขนาดเล็ก ฝุ่นที่ดักได้จะเป็นฝุ่นแห้ง เช่น ฝุ่นในอุตสาหกรรมผลิตยา สามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ได้ พลังงานที่ใช้และความดันลดไม่มาก และไม่เกิดน้ำเสีย ส่วนข้อเสียคือ มักมีขนาดใหญ่ ต้องการการบำรุงรักษามาก มีข้อจำกัดกับฝุ่นที่มีอุณหภูมิสูง และหากฝุ่นมีความชื้นจะทำให้เกิดการอุดตันภายในถุงกรองในการออกแบบถุงกรองจะคิดประสิทธิภาพเป็น 100 เปอร์เซ็นต์ ไม่ว่าถุงกรองจะมีขนาดพื้นที่เท่าใด แต่หากถุงกรองมีพื้นที่น้อยก็จะทำให้ความดันลด (Pressure drop) มีค่าสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว และยังทำให้ฝุ่นมีความเร็วในการพุ่งชนถุงกรองสูง ฝุ่นจะเกาะในเนื้อผ้ากรองแน่นกว่าถุงกรองที่มีพื้นที่มาก ทำให้การทำความสะอาดเป็นไปได้ยาก ดังนั้นการออกแบบถุงกรองก็คือ การหาขนาดของถุงกรองที่เหมาะสมนั่นเอง โดยสามารถคิดได้จากอัตราส่วนปริมาณอากาศที่ใช้ต่อพื้นที่ถุงกรอง (Air-to-Cloth ratio; A/C ratio หรือ Gas-to-Cloth ratio; G/O ratio) มีหน่วยเป็น ลูกบาศก์ฟุตต่อนาทีต่อตารางฟุต (ft³/min-ft²) A/C ratio ขึ้นอยู่กับระบบทำความสะอาดถุงกรอง ซึ่งมีด้วยกัน 3 ระบบ ได้แก่         
4.1  ระบบ Reverse Air : ในการทำความสะอาดจะเป่าอากาศไหลย้อน (Reverse) ในทิศตรงข้ามกับการกรอง ผ้ากรองที่นำมาใช้ทำจากผ้าทอ (Woven fabrics) ค่า A/C ratio ที่ใช้จะอยู่ในช่วงประมาณ 1 – 3ft³/min-ft² เป็นระบบการทำความสะอาดที่มีประสิทธิภาพต่ำที่สุด ในการใช้งานจึงต้องการพื้นที่ถุงกรองมากที่สุด แต่มีข้อดีคือ สามารถใช้ดักฝุ่นที่มีอุณหภูมิสูงได้                                                                                         
4.2 ระบบ Shaking: เป็นการใช้การสั่นของถุงกรองเพื่อให้ฝุ่นที่ติดอยู่หลุดออกมา ระบบนี้ต้องการขนาดพื้นที่ในถุงกรองน้อยกว่าระบบ Reverse Air และราคาถูกกว่าระบบ Pulse Jet ค่า A/C ratio  ที่ใช้มีค่าประมาณ 2 – 6  ft³/min-ft²             4.3ระบบ Pulse Jet : เป็นการใช้ก้อนอากาศ (Bubble) อัดเป็นจังหวะ (Pulse) เพื่อทำความสะอาดถุงกรอง มีประสิทธิภาพสูงที่สุด ทำให้ความต้องการพื้นที่ในการกรองต่ำสุด ผ้ากรองที่ใช้ทำจากผ้าสักหลาด (Felted fabrics) ค่า A/C ratio ที่ใช้จะอยู่ในช่วงประมาณ 5 - 15ft³/min-ft² ข้อเสียคือ มีราคาสูงมาก และใช้กับฝุ่นที่มีอุณหภูมิสูงไม่ได้   
5.  เครื่องดักฝุ่นแบบไฟฟ้าสถิตย์ (Electrostatic Precipitator)(ESP) อาศัยแรงทางไฟฟ้าในการแยกฝุ่นออกจากอากาศ การทำงานประกอบด้วยแผ่นที่ให้ประจุกับอนุภาคฝุ่น หรือ แผ่น Corona ทำหน้าที่ในการชาร์ตประจุลบให้กับฝุ่น และแผ่นเก็บฝุ่น หรือ Collecting plate ซึ่งมีประจุบวกทำหน้าที่จับและเก็บฝุ่นไว้ โดยฝุ่นที่ได้รับประจุลบจากแผ่น Corona จะเคลื่อนที่ไปยังแผ่น Collecting plate ที่มีขั้วบวกตามแรงทางประจุไฟฟ้าระบบนี้มีข้อดี คือ ประสิทธิภาพในการบำบัดฝุ่นสูง เกิดความดันลดต่ำ จึงนิยมใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น โรงหลอมโลหะ โรงปูนซีเมนต์ โรงจักรไฟฟ้า และโรงงานผลิตสารเคมี เป็นต้น เนื่องจากสามารถดักฝุ่นที่มีขนาดเล็กกว่า 1 ไมครอนได้ แต่มีข้อเสียคือ ต้องเสียค่าไฟฟ้าสูง  ไม่สามารถใช้กับฝุ่นที่มีสมบัติติดไฟหรือระเบิดง่าย และการใช้งานจะผลิตแก๊สโอโซนซึ่งมีฤทธิ์ในการกัดกร่อนออกมา

บทสรุป                                                                                                                                                                                                  เมื่อพิจารณาจากขนาดของฝุ่นละออง พบว่าจากอุปกรณ์ทั้ง 5 ชนิดที่กล่าวมา อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพในการดักจับฝุ่นมากที่สุด คือ ถุงกรองซึ่งสามารถใช้ได้กับฝุ่นที่มีขนาดเล็กถึง 0.1 ไมครอน รองลงมาคือ เครื่องดักฝุ่นแบบไฟฟ้าสถิตย์และเครื่องดักจับด้วยหยดน้ำที่จับฝุ่นขนาด 1 ไมครอนได้ ส่วนระบบไซโคลนจะจับฝุ่นขนาดเล็กสุดที่ 10 ไมครอน และระบบคัดแยกโดยการตกเนื่องจากน้ำหนักฝุ่นมีประสิทธิภาพน้อยที่สุด สามารถดักจับได้เฉพาะฝุ่นขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริงยังมีปัจจัยอีกหลายอย่างนอกจากประสิทธิภาพ ที่ใช้ประกอบการตัดสินใจเลือกอุปกรณ์ เช่น พื้นที่ติดตั้ง งบประมาณ ประสบการณ์และความชำนาญของบุคลากร เป็นต้น ทั้งนี้ในการบำบัดฝุ่นอาจประยุกต์โดยการใช้หลายๆ ระบบต่อเข้าด้วยกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการดักจับ ซึ่งอาจช่วยลดค่าใช้จ่ายด้วย ตัวอย่างเช่น การใช้ไซโคลนต่อกับถุงกรอง เป็นต้น

6.2 การนำไอความร้อนมาผลิตกระแสไฟฟ้า

วิธีการคือ นำลมร้อนที่ระดับอุณหภูมิ 200 - 300 องศาเซลเซียส  ซึ่งในกระบวนการผลิตจะต้องถูกปล่อยทิ้งสู่ชั้นบรรยากาศตรงจุดนี้เองที่จะมีการติดตั้ง boiler(เครื่องจักรต้มน้ำขนาดใหญ่) ดักลมร้อน พลังงานลมร้อนเมื่อเข้า boiler จะทำให้มีพลังงานไอน้ำ(stream) ซึ่งจะถูกส่งต่อมายังตัว turbine ปั่นกระแสไฟฟ้าสำหรับน้ำกลับมาใช้ในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์