การใช้ประโยชน์ขี้เส้นยางพาราเพื่อกระบวนการผลิตเหล็กกล้าแบบยั่งยืน: ปฏิกิริยาการลดเหล็กออกไซด์ในตะกรันเตาหลอมเหล็กแบบอาร์คไฟฟ้า

ขี้เส้นยางพาราเป็นเปลือกของต้นยางพาราที่มีส่วนของน้ำยางติดมาด้วยเล็กน้อย เนื่องจากเกษตรกรชาวสวนยางต้องกรีดเปลือกยางออกเพื่อเก็บน้ำยางไปใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆ ขี้เส้นยางพาราจึงถือเป็นขยะทางการเกษตรที่ถูกผลิตออกมาเป็นจำนวนมากในแต่ละปี โดยขี้เส้นยาง พารามีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักเช่นเดียวกับถ่านหินที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็กกล้า งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นศึกษาการใช้ประโยชน์ขี้เส้นยางพาราซึ่งเป็นขยะทางการเกษตรเพื่อใช้เป็นแหล่งคาร์บอนในกระบวนการผลิตเหล็กกล้า โดยทดสอบประสิทธิภาพของวัสดุคาร์บอนที่ผลิตได้เพื่อเป็นสารลดเหล็กออกไซด์ (FeO reduction agent) ในตะกรันและสารก่อโฟมตะกรันของเตาหลอมเหล็กแบบอาร์คไฟฟ้าที่อุณหภูมิ 1550 ºC โดยงานวิจัยนี้จะใช้ขี้เส้นยางพาราผสมถ่านหินที่อัตราส่วนร้อยละ 10 – 50 โดยน้ำหนัก รวมกับถ่านหินและขี้เส้นยางพาราบริสุทธิ์ รวมทั้งสิ้น 7 ตัวอย่าง โดยให้ชื่อว่า Coal RTB#1 RTB#2 RTB#3 RTB#4 RTB#5 และ RTB จากนั้นเปลี่ยนตัวอย่างทั้งหมดให้เป็นถ่านคาร์บอนแล้วนำมาผสมกับตะกรันในเตาหลอมเหล็กเพื่อปั้นเป็นก้อน Pellet หลังจากนั้นนำไปเผาที่อุณหภูมิ1550 ºC ภายใต้บรรยากาศก๊าซอาร์กอนที่เวลาต่างๆ เพื่อศึกษาปฏิกิริยาการลดเหล็กออกไซด์ในตะกรันและพฤติกรรมการเกิดโฟมตะกรัน จากการทดลองพบว่าถ่าน Coal ทำปฏิกิริยา Fe2O3 reduction ในตะกรันได้ดีที่สุด ตามด้วยกรณีของ RTB#5 และ RTB#1– RTB#4 ตามลำดับ โดยสามารถถลุงเหล็กออกไซด์ในตะกรันให้เป็นเม็ดเหล็กได้ภายในเวลาประมาณ 4 นาที ส่วนในกรณีของ RTB การทำปฏิกิริยา Fe2O3 reduction จะเกิดช้าที่สุด แต่กลับพบว่าตัวอย่าง RTB สามารถเกิดโฟมตะกรันได้อย่างเสถียรและต่อเนื่องที่สุด ซึ่งหลังทำปฏิกิริยา 15 นาที ยังสามารถพบการพองตัวของตะกรันได้อยู่ ทั้งนี้ในกรณีของ RTB#5 สามารถทำปฏิกิริยากับเหล็กออกไซด์ในตะกรันได้ใกล้เคียงกับกรณีของถ่าน Coal และเกิด Slag foaming ได้ใกล้เคียงกันจึงเป็นอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุด จึงกล่าวได้ว่าขี้เส้นยางพาราซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรสามารถใช้ทดแทนถ่านหินในการผลิตเหล็กได้สูงถึงร้อยละ 50 โดยน้ำหนัก จึงสรุปได้ว่า RTB#5 เหมาะสมกับการใช้งานและคุ้มค่าทางเศรษฐกิจที่สุด งานวิจัยนี้เป็นตัวอย่างที่ดีของการพัฒนากระบวนการผลิตเหล็กกล้าอย่างยั่งยืน เพิ่มคุณค่าให้วัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรและเพิ่มช่องทางรายได้ให้เกษตรกรชาวสวนยาง