เพอร์ไลต์ (Perlite)

กลุ่มวิศวกรรมและความปลอดภัย

สำนักเหมืองแร่และสัมปทาน

“เพอร์ไลต์” (Perlite) ในความหมายที่ทราบกันโดยทั่วไป หมายถึงหินภูเขาไฟเนื้อแก้ว และรวมทั้งสิ่งที่เกิดจากการขยายตัวของหินภูเขาไฟเนื้อแก้วเมื่อถูกเผาที่อุณหภูมิที่เหมาะสม

สนใจรายละเอียดเพิ่มเติมกรุณาติดต่อ กลุ่มวิศวกรรมและความปลอดภัย สำนักเหมืองแร่และสัมปทาน โทร 0-2202-3893

ในความหมายทางศิลาวรรณนา “เพอร์ไลต์” หมายถึงหินภูเขาไฟเนื้อแก้วที่มีรอยแตกเป็นวงคล้ายกลีบหัวหอม

ในความหมายทางการค้า “เพอร์ไลต์” หมายถึงหินภูเขาไฟเนื้อแก้วทุกชนิด เมื่อนำไปเผาที่อุณหภูมิที่เหมาะสมในเวลาที่รวดเร็ว จะขยายตัว มีน้ำหนักเบา และมีความพรุนสูง

เพื่อที่จะไม่ให้เกิดการสับสนในการใช้คำศัพท์ บทความนี้ได้กำหนดใช้คำดังนี้ “หินเพอร์ไลต์” หมายถึง หินภูเขาไฟเนื้อแก้วที่ยังไม่นำไปเผา ส่วนคำว่า “เพอร์ไลต์” หมายถึง สิ่งที่ได้จากการขยายตัวของหินภูเขาไฟเนื้อแก้ว

หินเพอร์ไลต์ ได้แก่ หินภูเขาไฟเนื้อแก้ว ที่มีลักษณะรอยแตกเป็นวงๆ ซ้อนกันคล้ายกลีบหัวหอม และเมื่อถูกเผาที่อุณหภูมิที่เหมาะสม ในเวลาที่รวดเร็วจะขยายตัวออกไปได้ ตั้งแต่ 4-20 เท่าของปริมาตรเดิม ทำให้เปลี่ยนสภาพเป็นสารที่มีน้ำหนักเบา มีความพรุนสูง และมีลักษณะคล้ายหินพัมมิส สารที่ได้จากการขยายตัวของหินเพอร์ไลต์นี้ เรียกว่า เพอร์ไลต์

คุณสมบัติทางฟิสิกส์

หินเพอร์ไลต์ส่วนใหญ่เนื้อหินมีลักษณะเป็นแก้ว มักจะมีรอยแตกเป็นวงๆ ซ้อนกันคล้ายกลีบหัวหอม รอยแตกนี้อาจจะมองเห็นด้วยตา หรืออาจจะต้องอาศัยดูด้วยแว่นขยายหรือใช้กล้องจุลทรรศน์ โดยทั่วไปจะมีสีเทาอ่อนแต่อาจจะพบสีดำ สีน้ำตาล หรือสีเขียวได้ และในเนื้อหินมักจะมีผลึกแร่คอวรตซ์ แร่เฟลด์สปาร์ แร่ไบโอไทต์ แร่ฮอร์นเบลนด์ และมีชิ้นส่วนของเศษหินชนิดอื่นฝังตัวอยู่ คุณสมบัติทางฟิสิกส์ของหินเพอร์ไลต์ (Chesterman, C.W., 1975)

ความแข็งตามมาตรฐานของโมห์ (Mohs’ scale) ระหว่าง 5.5-7.0
ความถ่วงจำเพาะ 2.3-2.8
จุดหลอมตัว 760-1,300 องศาเซลเซียส
ค่าดัชนีหักเหแสง 1.490-1.610

คุณสมบัติทางเคมี

หินเพอร์ไลต์เป็นหินภูเขาไฟเนื้อแก้ว ที่มีส่วนประกอบของออกไซด์ของธาตุซิลิกาค่อนข้างสูง ประมาณร้อยละ 70 หรือมากกว่า มีน้ำเป็นส่วนประกอบประมาณร้อยละ 2-5 ไม่ทำปฎิกริยาทางเคมีกับสารเคมีอื่นๆ ได้ง่ายนัก จัดอยู่ในจำพวกสารเฉื่อยต่อปฏิกิริยาทางเคมี

เนื้อแก้วของหินเพอร์ไลต์ จะมีการเปลี่ยนสภาพแก้วเป็นผลึก (devitrification) เมื่อระยะเวลา (อายุ) ของหินเพอร์ไลต์มากขึ้น ดังนั้นหินเพอร์ไลต์ที่จะมีคุณภาพดี สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้นั้น เนื้อแก้วจะต้องไม่เปลี่ยนสภาพแก้วเป็นผลึก ซึ่งจะพบได้ในหินภูเขาไฟยุคใหม่ประมาณยุคเทอร์เชียรีขึ้นมา หรือน้อยกว่า 65 ล้านปี

ส่วนประกอบทางเคมีของหินเพอร์ไลต์ ในรูปของออกไซด์ของธาตุต่างๆ ดูได้จากตารางที่ 1 ซึ่งแสดงการเปรียบเทียบระหว่างค่าเฉลี่ยของหินเพอร์ไลต์ของโลก กับของประเทศไทย

การใช้ประโยชน์

การนำเพอร์ไลต์ไปใช้ให้เป็นประโยชน์ได้หลายอย่าง ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางฟิสิกส์และทางเคมีของเพอร์ไลต์ เพอร์ไลต์ส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้ในงานด้านก่อสร้าง เพื่อประโยชน์ในการลดน้ำหนักของสิ่งก่อสร้าง และยังช่วยเป็นฉนวนป้องกันความร้อน และความเย็น และยังสามารถเป็นผนังป้องกันเสียงได้ นอกจากนี้ได้มีการนำไปใช้ในงานด้านต่างๆ ตลอดจนงานทางด้านเกษตร และงานด้านอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น

1. ด้านอุตสาหกรรมก่อสร้าง

มีการนำเพอร์ไลต์มาใช้ในด้านอุตสาหกรรมก่อสร้างประมาณ 70% ของปริมาณที่ผลิตได้ทั่งโลก เนื่องจากคุณสมบัติที่น้ำหนักเบา ความหนาแน่นต่ำ มีความพรุนสูง ทนไฟ และมีความแข็งแรง ด้วยคุณสมบัติเด่นดังกล่าว เพอร์ไลต์จึงนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ ได้แก่

- ฝ้าเพดาน อัตราการใช้ฝ้าเพดานที่เพิ่มขึ้นทำให้ตลาดขยายตัว เนื่องจากเพอร์ไลต์เป็นส่วนประกอบของฝ้าเพดาน และผลิตภัณฑ์ยิปซัมแผ่นเรียบบางชนิด เพอร์ไลต์เป็นส่วนผสมที่กระเบื้องไม่เป็นตัวนำความร้อน คลื่นเสียงผ่านทะลุไม่ได้ มีความหนาแน่นต่ำ และเป็นวัสดุทนไฟ เมื่อนำไปผสมกับปูนซีเมนต์ จะทำให้ได้คุณภาพที่ดีกว่าปูนซีเมนต์ธรรมดา เมื่อนำไปฉาบผนังตึกและเพดานจะทำให้ปูนสามารถยึดติดผนังได้ดี แห้งเร็ว และไม่เกิดรอยร้าว เนื่องจากมีความยืดหยุ่นได้ดี และยังเป็นฉนวนป้องกันความร้อนอีกด้วย

นอกจากนี้เมื่อนำเพอร์ไลต์ไปผสมกับพอร์ตแลนด์ซีเมนต์ในการทำคอนกรีตใช้ในงานก่อสร้างต่างๆ จะทำให้ลดน้ำหนักของสิ่งก่อสร้างนั้นลงได้ และยังทำหน้าที่เป็นตัวฉนวนป้องกันความร้อน และป้องกันการสะท้อนของเสียงได้เป็นอย่างดี คอนกรีตที่ใช้เพอร์ไลต์ผสมจะมีความหนาแน่นต่ำถึง 320 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และถ้ามีความหนาประมาณ 2 นิ้ว จะมีประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนได้เท่ากับแผ่นฉนวนมาตรฐาน แต่มีความแข็งแรงและคงทนกว่าแผ่นฉนวนมาตรฐานมาก ได้มีการทดลองและเปรียบเทียบคุณสมบัติของคอนกรีตที่ผสมด้วยเพอร์ไลต์ กับปูนซีเมนต์ผสมแบบธรรมดา โดยบริษัทผลิตเพอร์ไลต์ของประเทศญี่ปุ่น ดังแสดงในตารางที่ 2

จากเหตุผลข้างต้น ได้มีการนำเพอร์ไลต์ไปใช้ในงานด้านก่อสร้างกันมาก เช่น ใช้ทำคอนกรีตบนชั้นดาดฟ้า หรือทำหลังคาทำพื้นชั้นต่างๆ ของตึกที่มีความสูงมากๆ และยังใช้ผสมปูนฉาบผนังตึก เนื่องจากเมื่อใช้คอนกรีตที่ผสมเพอร์ไลต์จะทำให้ลดค่าใช้จ่ายในการทำฐานรากของตึก (foundation) และจะช่วยประหยัดเหล็กเส้นที่จะใช้ทำโครงสร้างได้อีกทาง นอกจากนี้แล้วยังจะช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าที่จะนำไปใช้กับเครื่องปรับอากาศภายในตึกที่สร้างด้วยคอนกรีตเพอร์ไลต์ เพราะเป็นฉนวนป้องกันความร้อนในตัวเองอยู่แล้ว

จะเห็นได้ว่าเพอร์ไลต์นั้นมีประโยชน์อย่างมากมายต่อสิ่งก่อสร้างสำหรับประเทศไทย ซึ่งตั้งอยู่ในบริเวณที่มีอากาศร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำไปใช้ในการก่อสร้างตึกสูงๆ ในกรุงเทพมหานคร ซึ่งมีปัญหาเกี่ยวกับการอ่อนตัวของพื้นดิน และยังจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการทำฐานรากของตึกได้มาก

2. เป็นฉนวน

ห้องที่ต้องการรักษาอุณหภูมิทั้งความเย็นหรือความร้อนเป็นพิเศษ ได้มีการใช้เพอร์ไลต์อัดเข้าไปในช่องว่างระหว่างผนังของห้อง ซึ่งมักจะใช้เพอร์ไลต์ที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า 64 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร เช่น ห้องที่ใช้เก็บเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ต้องการอุณหภูมิภายในห้องต่ำ

สำหรับในโรงงานถลุงโลหะนั้นได้มีการใช้เพอร์ไลต์เป็นฉนวนเพื่อต้องการกักเก็บความร้อนไว้ นอกจากนี้ยังใช้เพอร์ไลต์เป็นตัวรองรับแท่งเหล็กร้อน ที่ได้จากการหลอมในการเคลื่อนย้าย

3. เป็นเครื่องกรอง

เนื่องจากเพอร์ไลต์มีปริมาณออกไซต์ของธาตุซิลิกาสูง อาจมีมากกว่าร้อยละ 70 มีคุณสมบัติเป็นตัวดูดซึมที่ดี และยังเป็นสารเฉื่อยต่อปฏิกริยาทางเคมีในสภาพแวดล้อมต่างๆ จากคุณสมบัติดังกล่าวสามารถนำเพอร์ไลต์ไปใช้เป็นตัวกรองและตัวดูดซึมที่ดี เช่น การใช้เพอร์ไลต์เป็นเครื่องกรองในการกรองน้ำในโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ ใช้กรองน้ำผลไม้ในโรงงานผลิตน้ำผลไม้ ในโรงงานอุตสาหกรรมน้ำตาลทรายได้มีการใช้เพอร์ไลต์มากรองน้ำตาลให้สะอาด นอกจากนั้นยังมีการนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมด้านเคมี และโรงงานผลิตยารักษาโรค

4. ด้านการเกษตร

ในการรักษาและปรับสภาพของดินที่ใช้ในการเกษตร มีการใช้เพอร์ไลต์ผสมลงไปในดิน เพราะเพอร์ไลต์มีคุณสมบัติเป็นตัวดูดซึมที่ดี และมีความพรุนในตัวสูง ทำให้สภาพดินเป็นดินร่วน และเพอร์ไลต์ยังสามารถช่วยรักษาความสมดุลย์ระหว่างปริมาณของน้ำและอากาศในดินได้ด้วย

จากผลการทดลองของบริษัทผลิตเพอร์ไลต์ของประเทศญี่ปุ่น พบว่าเมื่อผสมเพอร์ไลต์ลงไปในดิน จะมีคุณสมบัติดังนี้
- ความพรุนของเพอร์ไลต์มีมากกว่าดินเหนียวทั่วไปกว่า 5 เท่า ทำให้มีปริมาณของก๊าซออกซิเจนในดินเหนียวพอต่อความต้องการของพืช
- สามารถกักเก็บความชื้นไว้ได้ดีกว่าดินทรายถึง 4 เท่า ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้ดินแห้งจนเกินไป
- ทำให้รักษาความสมดุลระหว่างปริมาณน้ำและอากาศในดิน และทำให้ดินรักษาสภาพไม่ชื้นหรือแห้งจนเกินไป
- ทำให้ดินมีความยุ่ย ไม่จับตัวกันแข็ง
- คุณสมบัติความเป็นฉนวน จะช่วยรักษาอุณหภูมิของดินไม่ให้เปลี่ยนแปลงมาก
- ช่วยรากพืชในการดูดซึมอาหาร
- เนื่องจากมีสภาพเป็นกลาง มีความคงทนต่อปฏิกิริยาทางเคมี สามารถผสมเพอร์ไลต์กับปุ๋ยเคมีทุกชนิดได้
- เพอร์ไลต์จัดเป็นพวกสารอนินทรีย์ เมื่อผสมลงในดินจะมีความคงทนและไม่ผุสลายจากจุลินทรีย์

นอกจากนี้เพอร์ไลต์ช่วยดูดซึมสะสมพวกยาฆ่าแมลงยากำจัดวัชพืช และปุ๋ยเคมีต่างๆ ที่เกษตรกรเติมลงไปในดินไว้ไม่ให้ซึมหายออกไปจากดินเร็วเกินไป และยังเป็นตัวช่วยลดความเข้มข้นของปุ๋ย และยาฆ่าแมลงที่เติมลงไปในดิน

จากคุณสมบัติต่างๆ ของเพอร์ไลต์ดังกล่าวข้างต้นจะช่วยเพิ่มผลผลิตทางด้านเกษตรกรรมของประเทศชาติอย่างมาก เพราะการเกษตรกรรมเป็นอาชีพหลักของประเทศ และยังสามารถนำไปปรับปรุงบริเวณที่สภาพดินเสื่อม เช่น ดินที่มีความพรุนต่ำไม่สามารถอุ้มน้ำได้ดี

5. ด้านอื่นๆ

นอกจากที่กล่าวมาแล้ว เพอร์ไลต์ยังสามารถนำไปใช้ผสมกับสีทาได้ทั้งภายในและภายนอกของอาคารบ้านเรือน และมีการนำเพอร์ไลต์ไปใช้เป็นตัวเร้งปฏิกิริยาทางเคมี ใช้เป็นผงขัด และผสมซีเมนต์ใช้ในการฉาบผนังบ่อน้ำมัน

การผลิต และตลาด

แหล่งปริมาณสำรองแหล่งใหญ่ของโลกอยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกา รัสเซีย กรีซ และอิตาลี มีการผลิตหินเพอร์ไลต์มาใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอุตสาหกรรมก่อสร้างกันอย่างแพร่หลาย ตารางที่ 3 แสดงให้เห็นถึงผลผลิตหินเพอร์ไลต์ในประเทศต่างๆ ของโลก ในปี ค.ศ.2000 โดยประเทศกรีซผู้ผลิตอันดับหนึ่งของโลก รองลงมาก็เป็นประเทศสหรัฐอเมริกาสหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น ซึ่งผลผลิตรวมของโลกในปี ค.ศ.2000 มากถึง 2,203,591 เมตริกตัน

ตารางที่ 3 สถิติการผลิตหินเพอร์ไลต์

แหล่งของประเทศไทย

แหล่งเพอร์ไลต์พบอยู่ในบริเวณกลุ่มหินภูเขาไฟตอนกลางของประเทศ ซึ่งจัดอยู่ในหน่วยหินภูเขาไฟลำนารายณ์ (นิคม จึงอยู่สุข และปัญญา สุริยะฉาย 2530) หน่วยหินภูเขาไฟลำนารายณ์นี้คลุมพื้นที่ประมาณ 1,200 ตารางกิโลเมตร อยู่ในเขตจังหวัดลพบุรี และจังหวัดเพชรบูรณ์ อยู่ห่างจากกรุงเทพมหานครไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ประมาณ 200 กิโลเมตร หน่วยหินภูเขาไฟลำนารายณ์ประกอบด้วยหินภูเขาไฟชนิดต่างๆ ตั้งแต่บะซอลต์ แอนดีไซต์ ไปจนถึงไรโอไลต์

เพอร์ไลต์เกิดร่วมกับไรโอไลต์ และหินเถ้าถ่านภูเขาไฟ (ash-flow tuffs) โดยเกิดลักษณะแบบลาวา และเกิดแบบพนัง โผล่ให้เห็นเป็นชั้นหนาตามบริเวณของของภูเขาไฟลำนารายณ์โดยเฉพาะขอบต้านตะวันตก เพอร์ไลต์ที่พบมีสีดำ น้ำตาล เขียวเข้ม-อ่อน มีลักษณะเนื้อเป็นแก้ว และมีผลึกของเฟลด์สปาร์ประมาณ 2-10 เปอร์เซ็นต์ และผลึกของไบโอไทต์ประมาณ 1-2 เปอร์เซ็นต์ ชั้นของเพอร์ไลต์ที่โผล่มีความหนาตั้งแต่ 1-20 เมตร วางตัวค่อนข้างราบ และส่วนมากจะวางตัวอยู่บนหินเถ้าถ่านภูเขาไฟ และถูกปิดทับด้วยไรโอไลต์

สถานการณ์เพอร์ไลต์ในประเทศ

ในปัจจุบันเพอร์ไลต์ มีการผลิตจากประทานบัตรของ หจก.คลองยาง จำนวน 1 แปลง เพียงแหล่งเดียว ตั้งอยู่ที่ตำบลมหาโพธิ อำเภอสระโบสถ์ จังหวัดลพบุรี มีอัตราการผลิตประมาณ 2,400 ตันต่อปี สำหรับแร่เกรดสูงเพื่อเผาสำหรับทำวัสดุกรองคุณภาพสูงและถูกจำหน่ายให้กับโรงงานน้ำผลไม้ การปลูกพืชโดยไม่ใช้ดิน (Hydroponic) ตัวเติมสำหรับปูนฉาบสำเร็จ และอิฐทนไฟ โดยจำหน่ายให้กับโรงเผาที่จังหวัดราชบุรี ราคาของเพอร์ไลต์คุณภาพสูงก่อนการเผาที่ 650 บาทต่อตัน เมื่อเผาแล้วราคาจะเพิ่มขึ้นเป็น 6,000 – 12,000 บาทต่อตัน ขึ้นกับคุณสมบัติความขาว แลความหนาแน่น

สำหรับเพอร์ไลต์เกรดต่ำสำหรับใช้ในการเกษตร และปรับสภาพน้ำในการเลี้ยงกุ้งทะเลเป็นลูกค้าหลัก มีอัตราการผลิตประมาณ 6,000 ตันต่อปี โดยนำไปบดที่โรงบดที่จังหวัดสระบุรี ราคาของเพอร์ไลต์บดประมาณ 2,000 บาทต่อตัน
ปริมาณของเพอร์ไลต์ที่ผลิตทั้งคุณภาพต่ำและสูงยังไม่เพียงพอสำหรับความต้องการใช้ภายในประเทศ ทำให้ใช้ต้องมีการนำเข้าจากต่างประเทศซึ่งเพอร์ไลต์ที่มีคุณภาพสูงนำเข้าจากประเทศญี่ปุ่น และจีน เป็นหลัก ส่วนที่ใช้ในการเกษตรถูกนำเข้าจากประเทศออสเตรเลีย