ธาตุและสารประกอบในอุตสาหกรรม
อุตสาหกรรมแร่
แร่ คือ ธาตุหรือสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ โดยกระบวนการทางธรณีวิทยาภายในโลกและที่ผิวโลกมีองค์ประกอบเป็นช่วงมีโครงสร้างและองค์ประกอบเฉพาะตัวส่วนสินแร่ คือ กลุ่มของแร่ต่าง ๆ ที่มีปริมาณมากพอในเชิงเศรษฐกิจซึ่งสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการหลอมเหลวหรือถลุง เพื่อให้ได้โลหะแร่หลักชนิดต่าง ๆ จำแนกตามองค์ประกอบทางเคมี
อุตสาหกรรมเหมืองแร่ของประเทศไทย
เป็นอุตสาหกรรมพื้นฐานที่มีมาแต่โบราณ มีการเปลี่ยนแปลงพัฒนาตามยุคสมัย มีการนำเทคโนโลยีมาประยุกต์ใช้ให้เหมาะสมสอดคล้องกับสถานการณ์
ขณะเดียวกันก็ได้รับผลกระทบจากปัจจัยทั้งภายนอกและภายใน ทำให้สภาพของอุตสาหกรรมเหมืองแร่ต้องเปลี่ยนแปลงไปตามปัจจัยแวดล้อมต่างๆ ทั้งด้านบวกและด้านลบ แต่อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมเหมืองแร่ยังคงความเป็นอุตสาหกรรมพื้นฐานที่ต้องดำเนินการต่อไปเพื่อตอบสนองต่อความต้องการด้านวัตถุดิบของทั้งภาคอุตสาหกรรม หัตถกรรม เกษตรกรรมและชีวิตประจำวันของประชาชนภายในประเทศ อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้อาจกล่าวได้ว่า ในสังคมปัจจุบัน เครื่องอุปโภค วัสดุ อุปกรณ์ต่างๆ เกือบทั้งหมด จะต้องมีแร่เป็นวัตถุดิบเบื้องต้นในการผลิต ตลอดรวมถึงสาธารณูปโภคพื้นฐานต่างๆด้วย วัตถุดิบที่มาจากแร่เหล่านี้ อาจเป็นวัตถุดิบที่ได้จากการทำเหมืองแร่โดยตรง หรือเป็นวัตถุดิบที่เกิดจากการนำมาใช้ใหม่ก็ได้ ในสภาพข้อเท็จจริงของประเทศไทย วัตถุดิบจากแร่เหล่านี้มิได้ผลิตขึ้นมาจากเหมืองแร่ในประเทศเท่านั้น บางส่วนจะต้องนำเข้าจากต่างประเทศ และบางส่วนอาจส่งออกไปจำหน่ายต่างประเทศ ซึ่งขึ้นอยู่กับข้อจำกัดของสภาพธรณีวิทยาแหล่งแร่ การทำเหมือง เทคโนโลยี สถานการณ์ด้านเศรษฐกิจ ภาวะการตลาด และปัจจัยอื่นๆ เป็นองค์ประกอบ
ในปัจจุบันอุตสาหกรรมเหมืองแร่ของไทยเป็นการผลิตเพื่อใช้ในประเทศเป็นส่วนใหญ่ ได้แก่ หินปูน หินดินดานในอุตสาหกรรมปูนซิเมนต์ หินอุตสาหกรรมเพื่อการก่อสร้างสำหรับงานการก่อสร้างทั้งภาครัฐและเอกชน ถ่านหินใช้เป็นพลังงานในการผลิตกระแสไฟฟ้าและโรงงานอุตสาหกรรม แร่ดินขาว เฟลด์สปาร์ ทรายแก้ว ใช้ในอุตสาหกรรมแก้วและเซรามิก เป็นต้น ขณะเดียวกันได้มีการนำแร่หรือผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปจากแร่จากต่างประเทศ มาใช้ภายในประเทศจำนวนมาก โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์จากเหล็ก ทองแดง อลูมิเนียม ทองคำ และแร่อุตสาหกรรมบางชนิดที่ไม่มีแหล่งผลิตภายในประเทศแม้ว่าอุตสาหกรรมเหมืองแร่เป็นกิจการที่สนับสนุนเศรษฐกิจพื้นฐานของประเทศ แต่ก็ยังมีข้อจำกัดบางประการที่ไม่สามารถพัฒนาและนำทรัพยากรมาใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ
ข้อจำกัดส่วนหนึ่งเกิดจากการบริหารและจัดการการใช้ทรัพยากร กฎหมายและระเบียบที่เกี่ยวข้อง ตลอดจนลักษณะของกิจกรรมที่มีภาพลบ โดยเฉพาะด้านการป้องกันผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ความปลอดภัยในการทำงาน และการดำเนินการที่ไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควร เหล่านี้เป็นปัจจัยลบของอุตสาหกรรมเหมืองแร่มาโดยตลอด โดยเฉพาะในยุคสมัยที่กระแสการอนุรักษ์ธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมสูงขึ้นทำให้ภาพลักษณ์ของกิจกรรมเหมืองแร่ และเหมืองหิน เป็นกิจกรรมที่ทำลายธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม สร้างความเดือดร้อนต่อชุมชนใกล้เคียงเป็นหลัก โดยมิได้ตระหนักถึงประโยชน์ของอุตสาหกรรมเหมืองแร่ต่อการพัฒนาประเทศและสังคมเท่าที่ควรในสถานการณ์ปัจจุบันถึงเวลาแล้วที่ผู้ที่อยู่ในวงการอุตสาหกรรมเหมืองแร่ ได้แก่ ผู้ ประกอบการ องค์กรภาคเอกชน เช่น สภาการเหมืองแร่ สมาคมที่เกี่ยวข้องกับเหมืองแร่ต่างๆ ภาคราชการ ตลอดจนสถาบันการศึกษา จะต้องปรับบทบาทให้สอดรับกับสถานการณ์เพื่อให้อุตสาหกรรมเหมืองแร่ในประเทศยังดำรงอยู่ได้ พร้อมกับการพัฒนาและปรับเปลี่ยนภาพลักษณ์ไปในทางที่ดี เพื่อเป็นอุตสาหกรรมพื้นฐานสำหรับการพัฒนาประเทศต่อไป
- สถานภาพของอุตสาหกรรมเหมืองแร่ในปัจจุบัน -
อุตสาหกรรมเหมืองแร่ไทยมีการทำเหมืองแร่ประมาณ 40 ชนิด มูลค่าการผลิตปีละประมาณ 23,000 ล้านบาท มีเหมืองแร่ทั้งขนาดเล็กและใหญ่รวมกันกว่า 700 แห่ง มีคนงานในเหมืองและกิจการที่เกี่ยวเนื่องรวมกันมากกว่า 20,000 คน ผลผลิตแร่ส่วนใหญ่เป็นการผลิตเพื่อใช้ภายในประเทศ หากเปรียบเทียบมูลค่าการผลิตในส่วนของเหมืองแร่ กับผลผลิตมวลรวมของประเทศแล้ว อาจเป็นสัดส่วนที่ค่อนข้างต่ำหรือประมาณร้อยละ 0.5 ของผลผลิตมวลรวมภายในประเทศแม้ว่ามูลค่าการผลิตรวมของแร่ภายในประเทศจะต่ำแต่ก็มีความสำคัญสำหรับกิจกรรมที่รองรับ ก่อให้เกิดมูลค่าเพิ่มสำหรับอุตสาหกรรมต่อเนื่องอย่างมหาศาล ตัวอย่างที่เห็นได้อย่างชัดเจน ได้แก่ อุตสาหกรรมปูนซิเมนต์ ใช้วัตถุดิบภายในประเทศทั้งหมด จากเหมืองหินปูน หินดินดาน และยิปซั่ม
ส่วนเชื้อเพลิงที่ใช้ในการผลิตปูนซิเมนต์ส่วนหนึ่ง นำมาจากถ่านหินลิกไนต์ซึ่งเป็นผลผลิตจากเหมืองเช่นกัน เฉพาะมูลค่าปูนซิเมนต์ที่ผลิตแต่ละปี มีมูลค่าไม่ต่ำกว่า 40,000 ล้านบาท ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมก่อสร้างภายในประเทศ โดยมีการส่งออกบางส่วน หินอุตสาหกรรมเพื่อการก่อสร้างก็เป็นวัตถุดิบที่สำคัญที่ใช้ในประเทศทั้งหมด สำหรับการก่อสร้างของทั้งภาครัฐและเอกชน เช่น ถนน เขื่อน อาคารบ้านเรือน และสาธารณูปโภคพื้นฐานอื่นๆ ปริมาณการใช้หินอุตสาหกรรมเพื่อการก่อสร้างปีละมากกว่า 100 ล้านตัน ขึ้นอยู่กับสภาพเศรษฐกิจของประเทศในขณะนั้น แร่ที่สำคัญอีกชนิดที่มีการใช้ในประเทศทั้งหมดได้แก่ ถ่านหินลิกไนต์ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า
ในปัจจุบันการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย ใช้ถ่านหินในการผลิตกระแสไฟฟ้าประมาณร้อยละ 15 ของพลังงานไฟฟ้าทั้งประเทศ นอกจากนี้แร่อุตสาหกรรมอื่นๆ ได้แก่ ดินขาว เฟลด์สปาร์ และทรายแก้ว ซึ่งใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมแก้วและเซรามิก มากกว่าร้อยละ 90 ของวัตถุดิบที่ใช้ในอุตสาหกรรมนี้ ส่วนแร่ที่มีการผลิตมากอีกชนิดหนึ่งได้แก่ ยิปซั่ม ซึ่งนอกเหนือจากการใช้ภายในประเทศแล้วยังส่งออกมูลค่าปีละประมาณ 2,000 ล้านบาทในอีกด้านหนึ่ง ประเทศไทยก็ได้มีการนำเข้าแร่ ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปและสำเร็จรูปจากแร่มูลค่ามหาศาล เมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณการผลิต กล่าวคือ มีการนำเข้าเหล็กมูลค่าปีละประมาณ 100,000 ล้านบาท อลูมิเนียมประมาณ 18,000 ล้านบาท ทองแดงประมาณ 16,000 ล้านบาท ทองคำประมาณ 15,000 ล้านบาท
นอกจากนี้ยังมีแร่อโลหะประเภทอื่นอีกจำนวนหนึ่ง ซึ่งมูลค่าการนำเข้ารวมประมาณปีละ 200,000 ล้านบาท หรือประมาณ 10 เท่าของมูลค่าการผลิตการนำเข้าแร่และผลิตภัณฑ์จากแร่ดังกล่าว ส่วนใหญ่เกิดจากความจำเป็นเนื่องจากข้อจำกัดด้านธรณีวิทยาแหล่งแร่ของประเทศ แต่ในอีกด้านหนึ่งอาจเกิดจากข้อจำกัดด้านอื่นที่ทำให้ไม่สามารถพัฒนาแหล่งแร่ภายในประเทศขึ้นมาใช้ประโยชน์ได้ เช่น ข้อจำกัดด้านกฎหมาย เทคโนโลยี ตลอดจนการบริหารและการจัดการ ซึ่งข้อจำกัดเหล่านี้จำเป็นที่จะต้องได้รับการแก้ไข
กลับไปที่เนื้อหา
ความหมายของแร่
แร่ (Mineral) คือ สารประกอบอนินทรีย์ (Inorganic) ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มีโครงสร้างและส่วนประกอบที่แน่นอน และมีสมบัติต่างๆ เฉพาะตัวสินแร่คือ หิน หรือแร่ประกอบหินที่มีแร่ที่มีค่าทางเศรษฐกิจปริมาณมากพอที่จะสามารถนำมาถลุง และนำไปใช้ประโยชน์ได้ หรือแร่จากเหมืองที่ยังไม่ได้ถลุง นั่นเอง โดยทั่วไป แร่ของโลหะมักอยู่ในรูปของออกไซด์ ซัลไฟด์ เฮไลด์ ซิลิเกต คาร์บอเนต และซัลเฟตตารางที่ 1 ชนิดของสารประกอบบางชนิดของแร่ที่พบ
| ไอออนลบ | ตัวอย่างและชื่อของแร่ |
| ไม่เกิดไอออนลบ(เป็นโลหะอิสระ) | Au, Ag, Pt, Os, Ir, Ru, Rh, Pd, As, Sb, Bi, Cu |
| ออกไซด์ | ฮีมาไทต์ Fe2O3แมกนีไทต์ Fe3O4บอกไซต์ Al2O3ซิลิกาSiO2 |
| ซัลไฟด์ | สฟาเลอไรต์ ZnSกาลีนา PbSคาลโคไพไรต์ CuFeS2คาลโคไซต์ Cu2S |
| คลอไรด์ | เกลือหิน NaClซิลไวท์ KClคาร์นาไลต์ KCl.MgCl2 |
| คาร์บอเนต | หินปูน CaCO3แมกนีไซด์ MgCO3โคโลไมต์MgCO3.CaCO3 |
| ซัลเฟต | ยิบซัม CaSO4.2H2Oดีเกลือ MgSO4.7H2Oบาไรต์ BaSO4 |
| ซิลิเกต | เบริล Be3Al2Si6O18คาโอลิไนต์ Al2(Si2O8)(OH)4 |
ที่มา: Whitten Kenneth, et al, General Chemistry with Qualitative Analysis,4th ed,1992; P837.
ประเภทของแร่จำแนกตามประโยชน์ที่ใช้ในทางเศรษฐกิจได้ 2 ประเภท ดังนี้
1. แร่ประกอบหิน(Mineral rock) คือ หินที่มีแร่เป็นส่วนประกอบ เช่นหินแกรนิตประกอบด้วย แร่ควอร์ต เฟลด์สปา และไมกาหินปูนประกอบด้วยแร่แคลไซด์ และอื่นๆ
รูปที่ 1 หินแกรนิตและหินปูน
2. แร่เศรษฐกิจและอุตสาหกรรม (Industrial mineral) คือแร่ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจหรือทางอุตสาหกรรม แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ1. แร่โลหะ (Metallic mineral)เช่น แร่เงิน ทองแดง สังกะสี เหล็ก ตะกั่ว ดีบุก ทังสเตน และอะลูมิเนียม2. แร่อโลหะ (Nonmetallic mineral)เช่น แร่เฟลด์สปา แกรไฟต์ ดินขาว ใยหิน ฟอสเฟต ยิบซัม รัตนชาติ ทราย และแร่เชื้อเพลิง
แร่ทองคำ
แร่เงิน
แร่เหล็ก
ยิบซัม
แกรไฟต์รูปที่ 2 แร่เศรษฐกิจและอุตสาหกรรมต่างๆ
กลับไปที่เนื้อหา
วิธีการสกัดโลหะออกจากแร่
การแยกโลหะออกจากสินแร่ต้องมีกระบวนการต่าง ๆ ตามชนิดของแร่ กระบวนการขั้นสุดท้ายในการแยกธาตุหรือโลหะที่บริสุทธิ์ออกจากสินแร่ เรียกว่า การถลุงแร่การถลุงแร่เนื่องจากสินแร่เป็นสารประกอบ การถลุงแร่จึงต้องอาศัยหลักการทางเคมีหลายอย่าง เพื่อทำให้สารประกอบนั้น ๆ แยกตัว ให้ธาตุอิสระออกมา
การถลุงแร่ที่ทำโดยทั่วไปมี 2 วิธี ดังนี้
1.การถลุงแร่โดยใช้กระแสไฟฟ้า
2.การถลุงแร่โดยใช้ความร้อน
1.การถลุงแร่โดยใช้กระแสไฟฟ้า
วิธีนี้เป็นการแยกโลหะออกจากสินแร่ที่อยู่ในรูปของสารประกอบซึ่งมีสถานะเป็นของเหลว และวิธีนี้ยังสามารถใช้แยกสารประกอบที่เป็นของแข็งได้ แต่สารนั้นจะต้องทำให้เป็นสารละลายเสียก่อน เพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
การแยกสารละลายคอปเปอร์ (II)คลอไรด์ด้วยกระแสไฟฟ้า-เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าลงไปในสารละลายเกลือของโลหะจะทำให้เกลือของโลหะแยกสลายออกจากกันในรูปของอิออน (Cu+, Cl-)- Cu+จะเคลื่อนที่ไปยังขั้วลบรับอิเลคตรอนที่ขั้วลบ แล้วเกิดเป็นอะตอมของธาตุทองแดง- Cl-จะเคลื่อนที่ไปยังขั้วบวก เกิดมีก๊าซที่มีกลิ่นฉุน ก๊าซนี้คือ คลอรีนหลักการทดลองนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการชุบโลหะ คือ ให้โลหะที่จะถูกชุบเป็นขั้วลบ และโลหะที่ต้องการใช้เป็นตัวชุบเป็นขั้วบวก และสารละลายต้องเป็นสารละลายของโลหะที่ใช้เป็นตัวชุบVDO การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า
Electroplating
2.การถลุงแร่โดยใช้ความร้อน
2.1 การถลุงแร่ประเภทออกไซด์นำสินแร่มาเผาในระบบปิดโดยใช้ตัวรีดิวซ์(คาร์บอน ) ทำหน้าที่ดึงออกซิเจนออกจากสารอื่น ดังนี้
คอปเปอร์ (II)ออกไซด์ + คาร์บอนระบบปิดทองแดง + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
2.2การถลุงแร่ประเภทซัลไฟด์นำสินแร่มาเผาในระบบเปิดเพื่อเปลี่ยนสินแร่ซัลไฟต์ให้อยู่ใน รูปของออกไซด์ก่อน แล้วนำมาเผาในระบบปิดอีกครั้ง โดยใช้ตัวรีดิวส์ ดังนี้
เลดซัลไฟด์ + ออกซิเจนระบบเปิดเลดออกไซด์ + ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์
เลดออกไซด์ + คาร์บอนระบบปิดตะกั่ว + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
2.3การถลุงแร่ประเภทคาร์บอเนตนำสินแร่มาเผาในระบบปิดเพื่อเปลี่ยนสินแร่คาร์บอเนต ให้อยู่ในรูปของออกไซด์ก่อนแล้วนำมาเผาในระบบปิดอีกครั้ง โดยใช้ตัวรีดิวส์ ดังแผนภาพ
คอปเปอร์ (II)คาร์บอเนตระบบปิดคอปเปอร์ (II)ออกไซด์ + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
คอปเปอร์ (II)ออกไซด์ + คาร์บอนระบบปิดทองแดง + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
วิธีการสกัดโลหะออกจากแร่ มี 3 ขั้นตอน ดังนี้1.Concentrationคือ การนำสินแร่มาแยกสิ่งเจือปนไม่บริสุทธิ์ออก นั่นก็คือการทำให้แร่มีความเข้มข้นมากขึ้น นั่นเอง โดยอาศัยสมบัติทางกายภาพและทางเคมีก็ได้2.Reductionเป็นขั้นตอนการถลุง ทำให้โลหะออกจากแร่โดยการรีดิวซ์สารประกอบของโลหะที่อุณหภูมิสูง โลหะที่แยกออกมาจะอยู่ในลักษณะที่หลอมเหลวและในขั้นตอนการถลุงนี้จะเติมสารบางชนิดที่เรียกว่า flux เช่น แคลเซียมคาร์บอเนตลงไปเพื่อรวมกับสิ่งเจือปนที่อาจเหลืออยู่ให้ตกตะกอน (Slag) ออกมา ตัวรีดิวซ์ที่นิยมใช้ คือถ่านโค้ก เพราะหาง่าย ราคาถูก
3. Electrorefining เป็นการทำโลหะที่ถลุงให้บริสุทธิ์ โดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส ทำให้โลหะบริสุทธิ์ขึ้นอีกระดับหนึ่ง ซึ่งมีความบริสุทธิ์ประมาณ 99.6%
กลับไปที่เนื้อหา
ทองแดง
แร่ทองแดง เป็นอีกแร่หนึ่งที่พบอยู่ในหินหลายชนิดหลายแห่ง แต่มีเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้นที่ถือได้ว่ามีคุณค่าทางเศรษฐกิจ บริเวณที่พบแร่ทองแดง ได้แก่ ในจังหวัดเลย นครราชสีมา ขอนแก่น เพชรบูรณ์ อุตรดิตถ์ แพร่ น่าน ลำพูน ลำปาง ตาก ลพบุรี ฉะเชิงเทรา และกาญจนบุรี บริเวณที่พบว่ามีแร่ทองคำที่น่าสนใจ ได้แก่ บริเวณหินเหล็กไฟ-ภูทองแดง อำเภอเมือง ที่บ้านผาแบ่น อำเภอเชียงคาน และอำเภอท่าลี่ จังหวัดเลย บริเวณภูโล้น อำเภอสังคม จังหวัดหนองคาย บริเวณน้ำตรอน-น้ำสุ่ม อำเภอน้ำปาดและอำเภอฟากท่า จังหวัดอุตรดิตถ์ บริเวณจันทึก อำเภอปากช่อง จังหวัดนครราชสีมา และบริเวณชองเขาประตูตีหมา อำเภอภูเวียง จังหวัดขอนแก่น
 |
แร่ทองแดงที่พบได้แก่ แร่คาลโคไพไรต์ (chalcophyrite;CuFeS2) อะซูไรต์ (azurite;Cu3(OH)2(CO3)2) มาลาไคต์ (malachite;Cu2(OH)2(CO3)) คิวไพรต์ (cuprite;Cu2O) และแร่ทองแดงธรรมชาติ(native copper;Cu)
 |
 |
ประโยชน์ของแร่ทองแดง เป็นสินแร่ทองแดงถลุงเอาโลหะทองแดง เพื่อใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ในการทำอุปกรณ์ไฟฟ้า สายไฟฟ้า อุปกรณ์เครื่องวิทยุ โทรทัศน์ โทรเลข โทรศัพท์ เครื่องจักรกล เครื่องยนต์ต่างๆ ตลอดจนเครื่องมือวิทยาศาสตร์ และอาวุธยุทโธปกรณ์ต่างๆเป็นส่วนประกอบสำคัญในโลหะผสมหลายชนิด เช่น ทองเหลือง ทองบรอนซ์ นอกจากนี้แล้วยังใช้ทำเครื่องประดับที่มีค่า รวมถึงงานศิลปะต่างๆ ด้วย
 |
 |
กลับไปที่เนื้อหา
สังกะสีและแคดเมียม
สังกะสีและแคดเมียมสังกะสี (Zinc) และแคดเมียม (Cadmium) แร่สังกะสีพบมากที่ อ.แม่สอด จ.ตาก ในรูปสังกะสีซิลิเกต ได้แก่ แร่เฮมิมอร์ไฟต์(Zn4CSi2O7)(OH)2(H2O)แร่สมิทซอไนต์(ZnCO3)และแร่ซิงไคต์(ZnO)แต่สังกะสีที่พบมากที่สุดในโลกคือแร่สฟาเลอไรต์(ZnS)ในการถลุงจะนำแร่สังกะสี(ZnS,ZnCO3)มาเปลี่ยนเป็นสารประกอบออกไซด์(ZnO)ก่อน จากนั้นจึงให้ZnOทำปฏิกิริยากับคาร์บอนซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์จะได้สังกะสี (Zn) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO)ZnO(s)+C(s)→Zn(s)+CO(g)COที่เกิดขึ้นก็สามารถรีดิวซ์ZnOเป็นZnได้เช่นกันZnO(g)+CO(s)→Zn(s)+CO2(g)CO2ที่เกิดขึ้นจะทำปฏิกิริยากับCที่เหลือเกิดCOซึ่งใช้ในการรีดิวซ์ZnOต่อไปC(s)+CO2(g)→2CO(g)
ในการถลุงสังกะสีจะต้องควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ที่ 1100ํC สังกะสีที่ได้ยังไม่บริสุทธิ์มักมีสารอื่นปนอยู่ ส่วนใหญ่เป็นแคดเมียมกับตะกั่ว ในการแยกสังกะสีออกจากสารปนเปื้อนใช้วิธีนำสังกะสีเหลวไปกลั่นลำดับส่วน หรือทำโดยวิธีอิเล็กโทรลิซิสเช่นเดียวกับการทำทองแดงให้บริสุทธิ์สำหรับโรงงานถลุงแร่สังกะสีที่จังหวัดตาก แร่ที่ใช้ถลุงอยู่ในรูปของซิลิเกต คาร์บอเนต และออกไซด์ปนกัน
ในการถลุงต้องนำแร่มาบดด้วยเครื่องบดเปียกจนละเอียดเป็นผงแล้วให้ทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริก (H2SO4) จะได้สารละลาย ZnSO4 ทำสารละลายให้เป็นกลางด้วยปูนขาว กรองแยกกากแร่ออกจากสารละลายแร่ ส่วนที่เป็นกากส่งไปยังบ่อเก็บกากแร่แล้วปรับสภาพให้เป็นกลางด้วยปูนขาว ส่วนสารละลาย ZnSO4 ที่กรองได้จะมีเกลือของ CdSO4CuSO4Sb2(SO4)3 ปนอยู่ สามารถแยกออกโดยเติมผงสังกะสีลงไปในสารละลาย จะเกิดปฏิกิริยาดังสมการ3Zn(s)+Sb2(SO4)3(aq)→3ZnSO4(aq)+2Sb(s)Zn(s)+CuSO4(aq)→ZnSO4(aq)+Cu(s) กรองตะกอน CdCu และ Sb ออกโดยใช้เครื่องกรองตะกอนแบบอัด
สารละลาย ZnSO4 ที่ได้จะถูกส่งไปแยกสังกะสีออกด้วยวิธีการอิเล็กโทรลิซิสZn2+จะไปรับอิเล็กตรอนที่ขั้วแคโทดกลายเป็นZnเกาะอยู่ที่ขั้วแคโทดZn2+(aq)+2e-→Zn(s)ส่วนที่ขั้วแอโนดน้ำจะไปให้อิเล็กตรอนกลายเป็นก๊าซO2และH+ดังสมการH2O(l)→yO2(g)+2H+(aq)+2e-ปฏิกิริยารวมคือZn2+(aq) + H2O(l)→Zn(s) +yO2(g) + 2H+(aq)
วิธีทำ Cd จากกากแคดเมียมเป็นขั้นตอนดังนี้
1.เติม H2SO4 ลงในกากแคดเมียมที่บดแล้ว ทำให้เป็นกลางด้วยCaCO3นำไปกรอง
2.เติมผงZnลงในสารละลายที่กรองได้ จะได้Cdที่พรุนตะกอน นำไปกรองจะได้ตะกอนCdมีลักษณะพรุน
3.นำCdที่พรุนไปเติมH2SO4อีกครั้งแล้วทำเป็นกลางด้วยCaCO3แล้วกรองเอาตะกอนออก
4.สารละลายที่ได้นำแยกCdออกด้วยกระแสไฟฟ้า นำCdที่ขั้วCathode( -)ไปทำเป็นก้อน หรือเป็นแท่ง เพื่อนำไปใช้เป็นประโยชน์ต่อไป
สมบัติและประโยชน์ของสังกะสี
สังกะสีเป็นโลหะมีสีเทาเงิน เปราะ เป็นโลหะที่ค่อนข้างอ่อน นำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดี เป็นโลหะที่ไวต่อปฏิกิริยา ทำปฏิกิริยากับน้ำและออกซิเจนอย่างช้าๆ แต่ทำปฏิกิริยากับกรดอย่างรุนแรง ได้แก๊สไฮโดรเจน เป็นโลหะที่ระเหยเป็นไอง่าย (จุดเดือดต่ำ) สังกะสีเมื่ออยู่ในสภาพหลอมเหลวจะไหลคล่อง ไม่หดตัว เมื่อเย็นลงจะเป็นของแข็ง·สังกะสีที่ผลิตขึ้นมาในท้องตลาดนั้น หนึ่งในสามส่วนจะนำมาใช้ในอุตสาหกรรมกัลวาไนเซชัน (galvanisation) เป็นการเคลือบโลหะที่ผุกร่อนด้วยสังกะสี โดยการนำโลหะนั้นไปจุ่มลงในภาชนะที่บรรจุสังกะสีหลอมเหลว แต่โดยทั่วไปนิยมทำโดยวิธีการชุบด้วยไฟฟ้า (electroplating process) เช่น แผ่นเหล็กชุบสังกะสี ข้อต่อเหล็กชุบสังกะสี
สังกะสีใช้เป็นขั้วไฟฟ้าในเซลล์ถ่านไฟฉาย เซลล์แอลคาไลน์เซลล์เงิน เซลล์ปรอท เป็นต้นโลหะผสมของสังกะสีถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง เช่น-ทองเหลือง(สังกะสีผสมกับทองแดง)ใช้งานด้านการขึ้นรูปหรือหล่อผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ภาชนะเครื่องประดับ ใช้ทำเครื่องดนตรี สกรู และเครื่องใช้ต่างๆ เนื่องจากไม่เกิดการผุกร่อน-โลหะสังกะสี78%ผสมกับอะลูมิเนียม 22%โดยมวล มีความแข็งใกล้เคียงกับเหล็ก แต่ขึ้นรูปได้ง่ายเหมือนพลาสติก ใช้ทำเซรามิกส์ราคาถูก หรือใช้สำหรับหล่อวัสดุสำเร็จรูปด้วยแม่พิมพ์ถาวร-โลหะสังกะสีผสมเซอร์โคเนียม มีสมบัติเป็นแม่เหล็กที่อุณหภูมิต่ำกว่า 35เคลวิน-โลหะผสมระหว่างสังกะสี อะลูมิเนียม และแมกนีเซียม นำมาหล่อเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น คาร์บูเรเตอร์ มือจับบานประตู บานพับประตู เป็นต้น-Manganese bronzeใช้ทำใบพัด กังหัน และวาล์ว-Naval brassหรือTobin bronzeเป็นโลหะผสมที่มีความทนทานต่อการสึกกร่อน จึงใช้ทำอุปกรณ์เครื่องใช้ต่างๆ และส่วนประกอบของเรือ ทำใบพัด-Forging brassมีสมบัติทนความร้อนได้ดีจึงใช้ทำอุปกรณ์ที่ต้องใช้ความร้อน
สังกะสีจัดเป็นสารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของมนุษย์และสัตว์ จากการทดลองพบว่า เมื่อให้สัตว์ที่ได้รับอาหารที่มีสังกะสีผสมอยู่ร้อยละ 50จะทำให้เจริญเติบโตดีกว่าสัตว์ที่ได้รับสารอาหารที่ไม่มีสังกะสี อย่างไรก็ตามปริมาณสังกะสีหรือสารประกอบสังกะสีที่มีปริมาณมากๆ ในอาหาร จะมีพิษต่อร่างกายและเป็นสาเหตุทำให้เกิดโรคมะเร็งได้ ดังนั้นในอาหารทุกชนิดควรมีสังกะสีอยู่ไม่เกิน50ppm
สังกะสีเป็นโคแฟคเตอร์ของเอนไซม์หลายชนิด เช่นlactic,dehydrogenase·ใบพืชที่ขาดสังกะสี พบว่าใบพืชจะเสียรูปสมบัติและประโยชน์ของแคดเมียม·โลหะแคดเมียมมีสีเทาเงิน จัดเป็นโลหะอ่อน ง่ายต่อการตัด มีสมบัติคล้ายสังกะสี แต่แคดเมียมเป็นสารพิษ(เกิดโรคอิโต-อิไต) ไม่ควรได้รับฝุ่นแคดเมียมเกิน 0.01 มิลลิกรัมต่อลูกบาศก์เมตร นานเป็ฯเวลา 40 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ เพราะจะทำให้เป็นอันตรายได้ สามารถทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจน และทำปฏิกิริยากับกรด แต่ไม่ทำปฏิกิริยากับเบสใช้เคลือบโลหะที่เกิดการผุกร่อนเหมือนสังกะสี ใช้ทำขั้วไฟฟ้าในเซลล์นิกเกิล-แคดเมียม โลหะแคดเมียมดูดซับนิวตรอนได้ดี จึงใช้เป็นแท่งควบคุมการเกิดปฏิกิริยาฟิชชันในเตาปฏิกรณ์ โลหะผสมของแคดเมียมจะมีจุดหลอมเหลวต่ำ
โลหะแคดเมียมผสมเงินใช้ทำสารบัดกรี เพื่อเชื่อมวงจรไฟฟ้าในแผงไฟ (การใช้ต้องระวังเนื่องจากเป็นสารพิษ)·โลหะแคดเมียมผสมกับเหล็กและเหล็กกล้า ทำให้เหล็กและเหล็กกล้าไม่เป็นสนิม·โลหะแคดเมียมเคลือบทองแดง และโลหะอื่นๆ เพื่อป้องกันการผุกร่อน (โลหะแคดเมียมผสมทองแดงใช้เป็นลวดสำหรับรถไฟราง)
สารประกอบของแคดเมียม เช่น-CdSเป็นสารให้สีเหลือง-สารประกอบของแคดเมียมใช้เป็นสารเรืองแสงในหลอดทีวีขาวดำและเรืองแสงสีน้ำเงินและสีเขียวในหลอดทีวีสี-3CdSO4.5H2Oใช้ทำWeston cellให้ความต่างศักย์แน่นอนและถูกต้องจึงนำไปใช้สำหรับเทียบความต่างศักย์มาตรฐานให้กับอุปกรณ์ทางการแพทย์ และเครื่องมือไฟฟ้าในห้องปฏิบัติการZn(s)+CdSO4(aq)→ZnSO4(aq)+Cd(s)
กลับไปที่เนื้อหา
แร่ดีบุก
ประเทศไทยได้ผลิตและจำหน่ายดีบุก ให้แก่ต่างประเทศรวมทั้งมีการใช้โลหะดีบุกภายในประเทศมาเป็นเวลานับร้อยปี แต่เพิ่งเริ่มมีการทำเหมืองแร่ดีบุกกันอย่างจริงจังเมื่อประมาณร้อยปีมานี้เอง โดยในตอนแรกได้ทำเหมืองแร่อยู่แต่ในเขตภาคใต้ เช่น ในจังหวัดภูเก็ต ระนอง พังงา สุราษฎร์ธานี ตรัง นครศรีธรรมราช สงขลา ยะลา และปัตตานี ต่อมาได้มีการส่งเสริมทางด้านวิชาการเกี่ยวกับการสำรวจและผลิตแร่ ทำให้มีผู้สนใจประกอบกิจการเหมืองแร่ดีบุกขึ้นมากทั้งในภาคเหนือ ภาคตะวันตก และในเขตภาคกลางของประเทศ เช่นในจังหวัดเชียงใหม่ เชียงราย ลำปาง แม่ฮ่องสอน ตาก กาญจนบุรี และเพชรบุรี ในปี พ.ศ. 2522 ประเทศไทยสามารถผลิตแร่ดีบุกได้สูงถึง 46,364 เมตริกตัน นับได้ว่าเป็นปีที่มีการผลิตแร่ดีบุกสูงสุด แร่ที่ผลิตได้ส่วนใหญ่มาจากเหมืองในเขตภาคใต้ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแหล่งลานแร่หรือแร่พลัด ส่วนที่เป็นแหล่งทางแร่มักพบในบริเวณภาคอื่น
 |
 |
แร่ดีบุกที่พบในไทยเป็นแร่แคสซิเทอไรต์ (cassiterite; SnO2) อาจมีแร่ดีบุกชนิดอื่นๆบ้าง แต่เป็นปริมาณน้อย แร่ดีบุกแคสซิเทอไรต์ที่พบส่วนมากมีสีน้ำตาลเข้มถึงดำ อาจพบเป็นสีแดง สีเหลือง สีน้ำผึ้ง สีจำปาบ้าง แต่พบเพียงเล็กน้อยและหายาก โดยทั่วไปมักพบแร่ดีบุกปนอยู่กับแร่อื่นๆในลานแร่ เช่น แร่อิลเมไนต์ เซอร์คอน โมนาไซต์ โคลัมไบต์ และซีโนไทม์ ซึ่งแร่เหล่านี้สามารถที่จะผลิตเป็นแร่พลอยได้ด้วยเช่นกัน ส่วนในทางแร่มักพบดีบุกเกิดร่วมกับแร่ทังสเตน ซึ่งอาจเป็นแร่วุลแฟรไมต์และชีไลต์ และสามารถที่จะผลิตแร่ทังสเตนนี้จำหน่ายได้เช่นกันการตรวจแร่ดีบุกแคสซิเทอไรต์ ดูลักษณะของแร่จากสีผิวซึ่งส่วนใหญ่มักพบเป็นสีน้ำตาลเข้มหรือเกือบดำ แร่ดีบุกเป็นแร่ที่มีน้ำหนักมาก มีความถ่วงจำเพาะ 6.8 - 7.1 มีความแข็ง 6 – 7 ซึ่งสามารถขูดกระจกเป็นรอยได้ สีผงละเอียดของแร่เมื่อขูดบนแผ่นกระเบื้องไม่เคลือบจะมีสีขาว ทดสอบทางเคมีได้โดยการใส่ผงตัวอย่างลงในแผ่นสังกะสี เทกรดเกลือลงไปทิ้งไว้ซักครู่ เทกรดทิ้งแล้วล้างน้ำดู ถ้าหากว่าแร่นั้นเป็นแร่ดีบุก จะพบเม็ดแร่เป็นสีเทาแร่ดีบุกส่วนใหญ่จะถลุงเป็นโลหะดีบุกภายในประเทศ แล้วจึงส่งโลหะดีบุกออกไปจำหน่ายต่างประเทศ เช่น ประเทศญี่ปุ่น เนเธอร์แลนด์ และสหรัฐอเมริกา บางส่วนใช้ประโยชน์ภายในประเทศ เช่น ใช้ผสมโลหะตะกั่วบัดกรี ผสมสังกะสีและพลวงในการชุบสังกะสีมุงหลังคา ใช้ในการฉาบแผ่นเหล็กเพื่อทำกระป๋องบรรจุอาหาร ใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ผสมกับพลวงในการทำโลหะตัวพิมพ์ ชุบแผ่นเหล็กทำแผ่นเหล็กวิลาศ ผสมกับทองแดงเพื่อทำทองบรอนซ์ ทำกระดาษเงินกระดาษทอง นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารประกอบในการผลิตแก้วเนื้อทึบ เครื่องปั้นดินเผา ใช้ในการพิมพ์ผ้าดอก ทำหมึก ฟอกน้ำตาล และสบู่
กลับไปที่เนื้อหา
แร่ทังสเตน
ที่พบในประเทศไทย คือ แร่วุลแฟรไมต์ (wolframite;(Fe,Mn)WO4) แร่ชีไลต์ (scheelite;CaWO4) นอกจากนี้ยังพบแร่ในกลุ่มของแร่วุลแฟรไมต์ ในบางแหล่งแร่ด้วย คือแร่เฟอร์เบอไรต์ (ferberite;FeWO4) และแร่เฮิบเนอไรต์ (huebnerite;MnWO4) แร่ทังสเตนนี้มักเกิดร่วมกับแร่ดีบุก ซึ่งมีกำเนิดมาจากหินอัคนีจำพวกแกรนิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งหินแกรนิตที่มีอายุอ่อนซึ่งโผล่เป็นเทือกเขาแนวยาวตั้งแต่เหนือจดใต้ทางด้านตะวันตกของประเทศ
 |
การตรวจแร่ทังสเตนชนิดต่างๆทำได้โดยอาศัยคุณสมบัติของแร่แต่ละชนิด ดังนี้แร่วุลแฟรไมต์ เป็นแร่ที่มีสีดำค่อนไปทางน้ำตาลหรือน้ำตาลแก่เกือบดำ มีสีผงละเอียดเป็นสีน้ำตาลความถ่วงจำเพาะ 7.0 – 7.5 จับดูจะรู้สึกหนักมือ จะมีผิวแร่ด้านหนึ่งเป็นมันเงา มีคุณสมบัติแม่เหล็กดูดติดผงแร่เล็กๆ แร่เฟอร์เบอไรต์จะมีสีและสีผงละเอียดของแร่เป็นสีดำ ส่วนแร่เฮิบเนอไรต์จะมีสีผงของแร่เป็นสีน้ำตาลมากกว่า
  |
แร่ชีไลต์ มีสีขาว เหลือง ขาวอมเหลือง เขียว และน้ำตาล เนื้อแร่โปร่งแสง มีความวาวคล้ายแก้ว มีความถ่วงจำเพาะ 5.9 – 6.7 จึงเป็นแร่ที่มีความวาวแบบไม่ใช่วาวโลหะที่มีน้ำหนัก ความแข็ง 4.5 – 5 ซึ่งขีดกระจกไม่เข้า อาจตรวจสอบโดยการตรวจการเรืองแสงของแร่ภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งจะให้สีของแสงเรืองเป็นสีน้ำเงินหรือฟ้าอ่อน ซึ่งถ้าหากมีธาตุโมลิบดินัมในโมเลกุลของชีไลต์จะทำให้สีของการเรืองแสงต่างออกไป โดยจะทำให้สีอ่อนลงจนเกือบเป็นสีขาว แต่ถ้าหากมีปริมาณของโมลิบดินัมมากขึ้นจะทำให้การเรืองเป็นสีเหลืองมากขึ้น
 |
 |
ประโยชน์ของแร่ทังสเตน โลหะทังสเตน ที่ถลุงแล้วมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมหนัก ใช้ผสมเหล็กกล้าในการทำเครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่ทนความร้อนสูง ทำเครื่องจักรกล หัวเจาะเกราะ ใบมีด ตะไบ ใบเลื่อย ไส้หลอดไฟฟ้า และหลอดวิทยุ นอกจากนี้ ยังใช้ในการทำสีอุตสาหกรรมเครื่องปั้นดินเผาและเครื่องแก้ว
กลับไปที่เนื้อหา
แร่พลวง
พลวงเป็นโลหะชนิดหนึ่งที่มีความสำคัญในอุตสาหกรรมใหม่ๆ นอกเหนือจากเป็นที่เป็นโลหะยุทธปัจจัยที่สำคัญอย่างหนึ่ง สำหรับประเทศไทยเริ่มมีการผลิตแร่พลวงตั้งแต่ พ.ศ. 2486 เป็นต้นมา โดยเริ่มมีการผลิตส่วนใหญ่ในภาคเหนือ และมีการผลิตอย่างจริงจังตั้งแต่ พ.ศ. 2506 ทำให้แร่พลวงเริ่มมีบทบาทสำคัญต่ออุตสาหกรรมเหมืองแร่ แหล่งแร่พลวงที่สำคัญ ได้แก่ แหล่งแร่ในบริเวณอำเภอแม่ทา จังหวัดลำพูน อำเภอแจ้ห่มและเสริมงาม จังหวัดลำปาง อำเภอลองและอำเภอวังชิ้น จังหวัดแพร่ อำเภอบ้านนาสารและเวียงสระ จังหวัดสุราษฎร์ธานี และแหล่งแร่พลวงที่พบแหล่งใหม่ คือ ที่อำเภอพนัสนิคม จังหวัดชลบุรี นอกจากนี้ ยังพบแหล่งแร่พลวงที่น่าสนใจในจังหวัดต่างๆ คือ จังหวัดพะเยา เชียงใหม่ แม่ฮ่องสอน ตาก สุโขทัย กาญจนบุรี ราชบุรี เลย นครศรีธรรมราช ชุมพร กระบี่ ระยอง และจันทบุรี
 |
แร่พลวงที่พบส่วนใหญ่เป็นแร่พลวงเงิน ( Stibnite; Sb2S3) และพลวงทอง ( Stibnite; Sb2O4. nH2O) แร่พลวงเงินมักพบเป็นแท่งเล็กเรียวคล้ายเข็ม หรือแบบเป็นแผ่น หรือเป็นเม็ดเกาะกันเป็นก้อนมีสีเทาตะกั่ว มีความวาวแบบโลหะตรงผิวที่บริสุทธิ์ มักพบเกิดเป็นแท่งเล็กเรียวคล้ายเข็มเกาะรวมกันเป็นกระจุก โดยมีปลายข้างหนึ่งอยู่รวมกันคล้ายรัศมีดาว หรือพบเป็นแผ่นใบมีดซ้อนอยู่เป็นกลุ่ม มีสีผงละเอียดเป็นสีเทาตะกั่ว ความแข็ง 2 เล็บขูดได้ ความถ่วงจำเพาะ 4.5 จับดูรู้สึกมีน้ำหนัก ส่วนแร่พลวงทองนั้นเป็นแร่แปรสภาพมาจากแร่พลวงเงิน มักพบเป็นลักษณะที่ผ่านกระบวนการผุมาแล้ว มีสีออกไปทางอ่อน เป็นสีเหลืองอ่อน สีน้ำตาลอ่อน หรือสีขาวคล้ำ มีลักษณะคล้ายหินผุ แต่ยังเห็นร่องรอยลักษณะเป็นรูปร่างของแร่เดิมอยู่
การตรวจสอบแร่พลวงเงิน พิจารณาจากรูปร่างของแร่และลักษณะเด่นของแร่ คือ สีของแร่และผงละเอียดเป็นสีเทาตะกั่ว เนื้อแร่อ่อน อาจทดสอบแร่ได้แร่ได้ง่ายโดยลองเผาดูด้วยไม้ขีดไฟจะได้กลิ่นกำมะถัน
ประโยชน์ของแร่พลวงเงินและพลวงทอง คือ เป็นสินแร่พลวงที่สำคัญเพื่อถลุงเอาโลหะพลวงไปใช้ในการทำโลหะผสม ผสมกับตะกั่วทำแผ่นกริดแบตเตอรี่ ผสมตะกั่วและดีบุกในการทำตะกั่วตัวพิมพ์และโลหะบัดกรีบางชนิด ใช้เป็นส่วนประกอบของกระสุนปืน ใช้ในอุตสาหกรรมไม้ขีดไฟ ทำยาง ผ้า และผ้าทนไฟ และอุตสาหกรรมเครื่องเคลือบ นอกจากนี้ ยังใช้ในการหุ้มสายโทรศัพท์ สายไฟขนาดใหญ่ ทำหมึกพิมพ์โรเนียว และยังใช้ในทางการแพทย์อีกด้วย
กลับไปที่เนื้อหา
แทนทาลัม และไนโอเบียมแทนทาลัม และไนโอเบียม เกิดอยู่ร่วมกันในสินแร่แทนทาไลต์โคลัมไบต์(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6)ซึ่งพบในตะกรันจากการถลุงแร่ดีบุก
การถลุงแทนทาลัมและไนโอเบียมนำตะกรันดีบุกมาบดและละลายในกรดผสมระหว่างกรดHFกับH2SO4แล้วเติมเมธิลไอโซบิวทิลคีโทน(MIBK)เพื่อละลายเอาTaและNbแล้วเติมกรดH2SO4เจือจาง พบว่าNbละลายในชั้นของกรด แล้วแยกออกมาปรับให้เป็นกลางด้วยสารละลายNH3จะได้ตะกอนนำไปเผาจะได้Nb2O5สำหรับTaที่ยังละลายอยู่ในสารละลายเมธิลไอโซบิวทิลคีโตนแล้วผ่านไอน้ำเข้าไปละลายTaออกมาในรูปของH2TaF7และเติมสารละลายNH3จะได้ตะกอนเมื่อนำไปเผาจะได้Ta2O5หรือถ้านำTaที่ละลายอยู่ในชั้นของน้ำมาเติมสารละลายKClทำให้ตกผลึกในรูปK2TaF7Ta2O5และNb2O5สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่าง ๆโดยมวลแต่ถ้าต้องการสกัดแยกเอาโลหะออกทำได้โดยนำไปรีดิวซ์ด้วยCaโดยใช้CaCl2เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาดังสมการนี้
Ta2O5(s) + 5Ca(s)--CaCl2-->2Ta(s) + 5CaO(s)
ตะกรัน
Nb2O5(s) + 5Ca(s)-- CaCl2-->2Nb(s) + 5CaO(s)
ตะกรัน
สมบัติและประโยชน์ของแทนทาลัมโลหะแทนทาลัมมีสีเทาเงิน มีจุดหลอมเหลว29960Cและมีจุดเดือด54580Cมีสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวต่ำ จึงใช้ทำอุปกรณ์ดาวเทียมและยานอวกาศใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตเครื่องบินจรวดขีปนาวุธใช้ทำโลหะผสม''
การแยกเอาธาตุแทนทาลัมออกมานั้นยุ่งยาก แร่แทนทาลัมมีทั้งธาตุไนโอเบียมและแทนทาลัมอยู่ด้วยกัน ด้วยเหตุที่พวกมันมีคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน มันจึงยากที่จะแยกมันออกมา แทนทาลัมสามารถถูกแยกออกมาได้จากแร่โดยการหลอมแร่เข้ากับโลหะอัลคาไล ต่อด้วยการแยกส่วนผสมที่ได้โดยใส่ลงไปในกรดไฮโดรฟลูออริก วิธีการนี้จะทำให้สามารถแยกแทนทาลัมออกมาได้จากสารละลายกรดโดยการใช้เทคนิคการแยกของเหลว-ของเหลว ในกระบวนการนี้ เกลือแทนทาลัมจะถูกแยกออกมาในรูปของคีโทนMIBKส่วนไนโอเบียมก็จะยังเหลือในสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริก
หลังจากการเปลี่ยนให้กลายเป็นสารประกอบออกไซด์ โลหะแทนทาลัมสามารถสร้างได้จากการหลอมรวมกับโซเดียมหรือคาร์บอน การอิเล็กโทรลิซิสสารประกอบฟลูออไรด์เหลวก็ย่อมใช้ได้เช่นกัน
“แทนทาลัม” เป็นแร่ธาตุชนิดหนึ่งที่มีค่ามาก เป็นแร่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตสมัยใหม่ที่นักวิทยาศาสตร์เริ่มพัฒนามาใช้กับชิ้นส่วนยานอวกาศ,ขีปนาวุธ นิวเคลียร์,อุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์ ฯลฯ พบเจือปนอยู่เป็นกากแร่(ขี้ตะกรัน)ที่เกิดขึ้นจากการ ถลุงแร่ดีบุก ในอดีตถือว่าเป็นกากแร่ไร้ค่าที่ต้องคัดออกจากดีบุก มีการนำไปถมทิ้งตามที่ลุ่มต่างๆแทนกรวดแทนหิน แร่แทนทาลัมภายหลังสำรวจพบว่ามีมากที่สุดในโลก ที่ภาคใต้ของไทยที่เป็นแหล่งขุดและถลุงแร่ดีบุก แต่ในอดีต บริษัทถลุงแร่ ต่างชาติ กลับนำผลพลอยได้มหาศาลที่เกิดขึ้นนี้ ออกต่างประเทศในรูปกากแร่ที่ไม่มีมูลค่าใดๆ ทำให้ไทยสูญเสียผลประโยชน์อย่างมากจากค่าภาษีภาคหลวง นี่คือความไม่รู้ทันของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ มีแค่คนในบริษัทนั้นเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่ทราบเรื่องนี้
กลับไปที่เนื้อหา
เซอร์โคเนียม
| รูปที่ 1 แร่เซอร์โคเนียม |
เซอร์โคเนียม(Zr) :เป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลว1852.Cจุดเดือด4377.Cพบอยู่ในรูปของแร่เซอร์คอน(ZrSiO4)เกิดตามแหล่งแร่ดีบุกเซอร์โคเนียม อยู่ในแร่เซอร์คอน แยกโดยนำหางแร่ดีบุกมาเผาในเตาความร้อนสูง โดยใช้คาร์บอนเป็นตัวรีดิวซ์ นำผลึกที่ได้ไปควบแน่น แล้วให้ทำปฏิกิริยากับแมกนีเซียมเหลว แล้วจึงเผาแยกโลหะแมกนีเซียมออก
การถลุงเซอร์โคเนียม :นำแร่เซอร์คอน ไปถลุงในเตาที่อุณหภูมิ800 –1000องศเซลเซียสโดยใช้คาร์บอนเป็นตัวรีดิวซ์ จะได้โลหเซอร์โคเนียมที่ไม่บริสุทธิ์นำโลหะไปเผาที่อุณหภูมิ500องศเซลเซียสและพ่นก๊าซคลอรีนลงไปตลอดเวลาจะได้ไอของZrCI4เมื่อควบแน่นจะได้ผลึกZrCI4นำผลึก ZrCI4ทำปฏิกิริยากับโลหะแมกนีเซียมที่หลอมเหลวในเตา ภายใต้บรรยากาศของก๊าซเฉื่อย จะได้ZrแยกMgและMgCI2โดยเผาในภาวะที่เป็นสุญญากาศที่900.Cและนำโลหะเซอร์โคเนียมไปหลอมในเตาสุญญากาศ เพื่อให้ได้โลหะที่บริสุทธิ์ขึ้นถ้า
เติมY2O3ลงในZrO2ประมาณ5%จะได้สารที่ชื่อว่าPSZ (Partially Stabilizer Zirconia)ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิกส์ ที่ทนความร้อนได้สูงและไม่นำไฟฟ้าเซอร์โคเนียม สามารถนำมาใช้ได้เลยจากแหล่งของมัน ดังนั้น การตระเตรียมมันในห้องทดลองจึงไม่จำเป็นนัก ในด้านอุตสาหกรรม ปฏิกิริยาของแร่กับคาร์บอนไม่ใช่ทางเลือกที่ดีนักเป็นเพราะสารประกอบคาร์ไบด์ที่เค้นออกมายากนั้นถูกผลิตขึ้นมา ในส่วนของไททาเนียม กระบวนการKrollถูกใช้กับเซอร์โคเนียมและทำให้เกิดปฏิกิริยาของคลอรีนและคาร์บอนกับแบดเดลเลไอต์ (baddeleyite ZrO2) ผลที่ได้ซึ่งก็คือเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ (ZrCl4) ถูกแยกออกจากเหล็กไตรคลอไรด์โดยการกลั่นลำดับส่วน ท้ายที่สุด เซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ก็จะถูกหลอมรวมกลายเป็นโลหะเซอร์โคเนียมโดยการทำปฏิกิริยากับโลหะแมกนีเซียม (แต่จะต้องทำในสุญญากาศเพื่อป้องกันมิให้เกิดการเจือปนก๊าซออกซิเจนหรือไนโตรเจน)
ZrO2+ 2Cl2+ 2C (900°C)
ZrCl4+ 2COZrCl4+ 2Mg (1100°C)2MgCl2+ Zr
ประโยชน์ในด้านต่างๆ :
1.ใช้เป็นชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ไอพ่นและจรวด2.ใช้ทำถ้วยกระเบื้องทนไฟ3.ทำอิฐทนไฟสำหรับเตาหลอมโลหะ4.ทำฉนวนกันไฟฟ้าแรงสูง5.ทำชิ้นส่วนของหัวเทียนรถยนต์6.ทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
 รูปที่ 2 ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากแร่เซอร์โคเนียม |
กลับไปที่เนื้อหา
แร่รัตนชาติ
แร่รัตนชาติ หรือ รัตนชาติ เป็นกลุ่มประเภทของแร่ประเภทหนึ่ง โดยหมายถึง แร่หรือหินบางชนิด หรืออินทรียวัตถุธรรมชาติที่นำมาเจียระไน ตกแต่ง หรือแกะสลัก เพื่อใช้เป็นเครื่องประดับ มีความงาม ทนทาน และหายาก โดยปกติแบ่งเป็น2กลุ่มใหญ่ๆ คือ1.เพชร 2.พลอยหรือหินสี
รัตนชาติแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ
1)รัตนชาติที่เป็นสารอินทรีย์ได้แก่ไข่มุก ปะการังอำพัน
2)รัตนชาติที่เป็นสารอนินทรีย์ได้แก่เพชรพลอยต่างๆ
แร่รัตนชาติเป็น“อโลหะ”ที่มีความสำคัญต่อเศรษฐกิจของประเทศไทยเป็นอย่างมาก เพราะเป็นสินค้าส่งออกที่ทำรายได้ให้มากโดยเฉพาะเพชรพลอยที่แปรรูปเป็นอัญมณีแล้ว
ความหมายของรัตนชาติหรืออัญมณีว่า“เป็นแร่และหรือสารประกอบอินทรีย์ที่นำมาใช้เป็นเครื่องประดับ”มีสมบัติสำคัญคือ
1.ความสวยงาม
2.ความคงทน
3.ความหายาก
4.ความนิยม และ
5. ความสามารถในการพกพา
ส่วนสารประกอบที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตและจัดเป็นรัตนชาติแร่รัตนชาติแต่ละชนิดมีความแข็งหรือความทนทานต่อการขูดขีดได้ไม่เท่ากัน นักธรณีวิทยาชาวเยอรมัน ชื่อเฟดริกโมส์ได้จัดระดับความแข็งของแร่ตั้งแต่อ่อนที่สุดจนถึงแข็งที่สุดไว้ 10 ระดับ
โดยเพชร เป็นแร่ที่มีความแข็งที่สุดและ โดยทั่วไปแร่รัตนชาติจะมีความแข็งสูงกว่า 6เพชรเป็นอัญมณีที่มีความแข็งที่สุด ประกอบด้วยผลึกของธาตุคาร์บอน มีโครงสร้างเป็นร่างตาข่าย ไม่นำไฟฟ้า แต่นำความร้อนได้ดีที่สุด และดีกว่าทองแดง 5 เท่า จึงถูกนำไปใช้ทำส่วนประกอบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ปัจจุบันสามารถสังเคราะห์เพชรได้ โดยอัดแกรไฟต์ภายใต้ความดัน 50,000-100,000 บรรยากาศ ที่อุณหภูมิ 2000oCโดยมีโครเมียม เหล็ก หรือแพลทินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพชรที่ได้จะมีความแข็ง ความถ่วงจำเพาะ ค่าดัชนีหักเหแสง และโครงสร้างผลึกเหมือนกับเพชรธรรมชาติ แต่การผลิตเพชรจะเสียค่าใช้จ่ายสูงมากส่วน ทับทิม ไพลิน และบุษราคัม มีระดับความแข็ง ความถ่วงจำเพาะ และค่าดัชนีหักเหแสงเท่ากัน จึงจัดเป็นแร่ชนิดเดียวกัน แต่มีสีแตกต่างกันเนื่องจากมีธาตุมลทินในเนื้อพลอยแตกต่างกันความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีช่วยให้มีการเพิ่มคุณภาพของแร่ได้หลายวิธี เช่นการเจียระไน การเผา การอาบรังสี การย้อมเคลือบสี และการฉายแสงเลเซอร์
วิธีการเหล่านี้ช่วยให้อัญมณีมีความงดงามและมีคุณค่ามากขึ้นการเจียระไน เป็นเทคนิคที่ทำให้อัญมณีมีความแวววาวเป็นประกายและมีสีสันเด่นชัดขึ้น โดยใช้เครื่องมือทำให้เป็นเหลี่ยม เพื่อให้แสงหักเหสะท้อนกลับไปมาภายในผลึกและสะท้อนออกด้านหน้าการเผาพลอยหรือการหุงพลอย เป็นเทคนิคที่ช่วยให้พลอยมีสีสันสวยงาม โดยใช้ความร้อนและอุณหภูมิที่เหมาะสม ทำให้ธาตุต่างๆ ในเนื้อพลอยจัดเรียงตัวใหม่ ทำให้พลอยใสขึ้นและมีสีเปลี่ยนไปอย่างถาวร
กลับไปที่เนื้อหา
(608760) 
(78499) 
(196935)