แร่คืออะไร

แร่คือ ธาตุหรือสารประกอบอนินทรีย์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ มีโครงสร้างที่เป็นระเบียบ มีสูตรเคมีและสมบัติอื่นๆ ที่แน่นอนหรือเปลี่ยนแปลงได้ในวงจำกัด

แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ ได้แก่

1. แร่ประกอบหิน

2. แร่เศรษฐกิจ

1. แร่ประกอบหินหมายถึง แร่ต่างๆ ที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของหินและใช้เป็นหลักในการจำแนกชนิดของหินด้วย แร่ประกอบหินที่สำคัญได้แก่ ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ โอลิวีน ไมก้า แอมฟิโบล ไพรอกซีน และแคลไซต์

2. แร่เศรษฐกิจหมายถึง แร่ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจหรือสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ แบ่งย่อยออกเป็น 2 ประเภท

2.1 แร่โลหะ

2.2 แร่อโลหะหรือแร่อุตสาหกรรม

สินแร่ หมายถึงหินหรือแร่ประกอบหินที่มีแร่เศรษฐกิจปนอยู่ในปริมาณที่มากพอที่จะทำเหมืองได้โดยคุ้มค่าการลงทุน

สินแร่ แบ่งออกตามลักษณะการนำไปใช้ประโยชน์ ได้แก่

1. แร่โลหะ

2. แร่อโลหะ

3. แร่เชื้อเพลิง

4. แร่รัตนชาติ

5. กรวด หิน ดิน ทราย

1.แร่โลหะ คือแร่ที่ธาตุโลหะเป็นส่วนประกอบสำคัญ สามารถนำไปถลุงหรือแยกเอาโลหะในแร่มาใช้ประโยชน์ เช่น แร่ทองคำ ดีบุก สังกะสี เหล็ก เงิน ตะกั่ว ฯลฯ

2.แร่อโลหะ คือแร่ที่ไม่มีธาตุโลหะเป็นส่วนประกอบสำคัญ ส่วนมากนำไปใช้ประโยชน์ได้โดยตรงหรือมีการปรับปรุงคุณภาพเล็กน้อย เช่น ควอตซ์ ยิปซัม แคลไซต์ โดโลไมต์ แบไรต์ เฟลด์สปาร์ ฯลฯ

3.แร่เชื้อเพลิง คือวัสดุที่มีกำเนิดมาจากการทับถมตัวของพวกพืช สัตว์ และอินทรียสารอื่นๆ จนสลายตัวและเกิดปฏิกิริยากลายเป็นเชื้อเพลิงธรรมชาติ นิยมจัดเป็นแร่โดยอนุโลม ได้แก่ ถ่านหิน หินน้ำมัน น้ำมันดิบ และก๊าซธรรมชาติ

4.แร่รัตนชาติ คือแร่หรือหินที่มีคุณค่า ความสวยงามหรือเมื่อนำมาเจียระไน ตัดฝนหรือขัดมันแล้วสวยงาม เพื่อนำมาใช้เป็นเครื่อง ประดับได้โดยต้องมีคุณสมบัติที่สำคัญอยู่ ๓ ประการคือ สวยงาม ทนทาน และหายาก โดยทั่วไปสามารถจำแนกออกเป็น ๒ กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ เพชร และพลอย

5.กรวด หิน ดิน ทรายเกิดจากการผุพังของหินเดิม อาจเป็นหินอัคนี หินตะกอนหรือหินแปร และประกอบด้วยแร่ชนิดหนึ่งหรือหลายชนิด มักนำมาใช้ประโยชน์ในลักษณะที่เป็นวัสดุก่อสร้าง

คุณสมบัติทางกายภาพ

รูปผลึกเป็นรูปร่างภายนอกของแร่ชนิดต่างๆ ที่มองเห็นได้ มักจะเกิดเป็นผลึกและมีการเติบโตขยายออกเป็นรูปร่างเห็นเด่นชัดเฉพาะตัว เช่น การ์เนตพบเป็นลักษณะรูปแบบกลมคล้ายลูกตะกร้อ สปิเนลพบในลักษณะแบบแปดหน้ารูปปิรามิด ควอตซ์พบในลักษณะแบบหกเหลี่ยม

สีแร่แต่ละชนิดอาจมีสีเดียวหรือหลายสีขึ้นอยู่กับชนิดแร่และปริมาณมลทิน ทำให้ใช้สีเป็นตัวบ่งบอกชนิดได้ แต่ต้องพิจารณาคุณสมบัติอื่นๆ ประกอบ เช่น แร่ฟลูออไรต์ อาจมีสีม่วง สีเขียว

สีผงละเอียดสีผงละเอียดของแร่มักจะต่างกับสีของตัวแร่เอง สามารถทดสอบได้โดยนำแร่ไปขูดหรือขีดบนแผ่นกระเบื้องที่ไม่เคลือบ หรือแผ่นขูดสี

รอยแตกรอยแตกของแร่ที่ไม่มีทิศทางแน่นอนและผิวรอยแตกไม่เป็นระนาบเรียบ แต่มีลักษณะแตกต่างกัน

ความวาวเป็นลักษณะที่สามารถพบได้บนผิวแร่เนื่องจากการตกกระทบและเกิดการสะท้อนของแสง

ความแข็งเป็นความทนทานของแร่ต่อการขูดขีด สามารถจำแนกได้ตามลำดับความแข็งมาตรฐาน เรียกว่าสเกลความแข็งของโมห์

การเรืองแสงเป็นคุณสมบัติของแร่บางชนิดที่มีการเรืองแสงเมื่ออยู่ภายใต้แสงอัลตราไวโอเลตหรือรังสีแคโทดจะเรืองแสง เรียกว่า ฟลูออเรสเซนซ์

คุณสมบัติทางเคมี

การตรวจดูปฏิกิริยากับกรดตรวจดูการทำปฏิกิริยาระหว่างกรดเกลือหรือกรดไฮโดรคลอริก (HCl) กับแร่ที่มีคาร์บอเนตเป็นส่วนประกอบ โดยจะเกิดเป็นฟองฟู่ เช่น แร่แคลไซต์ นอกจากตรวจดูแร่แล้วยังใช้กรดตรวจสอบชนิดหินด้วย เช่น หินปูน

การตรวจดูการละลายในกรดใช้ตรวจดูการละลาย สีของสารละลาย และผลของการละลายด้วย ซึ่งทำให้รู้ว่าเป็นแร่ชนิดใด เช่นพวกเหล็กส่วนมากจะให้สารละลายสีเหลืองหรือเหลืองน้ำตาล พวกทองแดงจะให้สีฟ้าหรือสีเขียว โดยใช้ตัวทำลายของกรดเข้มข้นต่างๆ ได้แก่ กรดเกลือ กรดดินประสิว กรดกำมะถัน เป็นต้น

การตรวจด้วยเปลวไฟใช้เปลวไฟมีกำลังร้อนแรงประมาณ ๑๒๐ – ๑,๕๐๐ องศาเซลเซียส ในการพ่นสู่เศษชิ้นแร่หรือผงแร่ ซึ่งแร่จะแสดงการเพิ่มและลดสีของเปลวไฟที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับส่วน ประกอบทางเคมีของแร่

การตรวจดูเปลวไฟแร่ เมื่อเผาไฟจะแสดงสีของเปลวไฟที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบทางเคมีของแร่ชนิดนั้นๆ เช่นแร่โปแตสเซียมให้เปลวไฟสีม่วง

แหล่งแร่

แหล่งกำเนิดของแร่ เป็นที่รวมอย่างเข้มข้นของปริมาณแร่ที่มีคุณค่าทางธรณีวิทยา มีศักยภาพที่อาจจะนำมาใช้ประโยชน์ได้ ถ้ามีคุณค่าทางเศรษฐกิจจนถึงขั้นเปิดทำเหมืองได้ จะเรียกว่า แหล่งสินแร่ (Ore Deposit) ซึ่งแหล่งสินแร่ หมายถึง แหล่งแร่ที่มีแร่ชนิดเดียวหรือหลายชนิดเกิดร่วมกันในปริมาณมากพอที่จะขุดนำออกมาใช้ประโยชน์ได้โดยมีกำไร

แหล่งแร่ในประเทศไทย

ประเทศไทยมีแหล่งแร่ที่สำคัญหลายชนิด ได้แก่ แร่ดีบุก แร่ทังสเตน แร่พลวง และแร่ฟลูออไรด์ ในอดีตแร่เป็นสินค้าออกที่สำคัญอย่างหนึ่งของประเทศไทย แต่ปัจจุบันแร่หลายชนิดมีจำนวนน้อยลงจึงหยุดการผลิต และบางส่วนก็ได้แปรรูปไปเป็นผลิตภัณฑ์ภายในประเทศ กรมทรัพยากรธรณีได้ทำการสำรวจแหล่งแร่และจัดทำแหล่งแร่ ดังภาพ

ประเทศไทยมีแหล่งแร่ชนิดต่าง ๆกระจายอยู่ทั่วไป ที่จัดเป็นกลุ่มแร่ที่สำคัญทางเศรษฐกิจ ได้แก่ดีบุกพบมากทางภาคใต้ ในจังหวัดระนอง พังงา ภูเก็ต สุราษฎ์ธานี นครศรีธรรมราชนอกจากนั้นยังพบในจังหวัดอื่น ๆอีก เช่น กาญจนบุรี ตาก แม่ฮ่องสอน เชียงรายเหล็ก พบมากที่เขาทับควาย อำเภอโคกสำโรง จังหวัดลพบุรี ภูเหล็ก ภูเฮี๊ยะ อำเภอเชียงคาน จังหวัดเลยใยหิน พบมากที่ม่อนไก่แจ้ อำเภอเมือง จังหวัดอุตรดิตถ์รัตนชาติ พบมากที่จังหวัดจันทบุรี ตราด และกาญจนบุรีทองคำ พบมากที่บ้านบ่อทอง จังหวัดปราจีนบุรี บ้านป่าร่อน อำเภอบางสะพาน จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ แหล่งทองโต๊ะโม๊ะ อำเภอสุคิริน จังหวัดนราธิวาส ปัจจุบันพบแหล่งแร่ทองคำที่มีศักยภาพเชิงพาณิชย์ในระดับค่อนข้างสูงที่บริเวณรอยต่อระหว่างตำบลเขาเจ็ดลูก อำเภอทับคล้อ จังหวัดพิจิตร ตำบลท้ายดง จังหวัดเพชรบูรณ์ และบริเวณอำเภอเชียงคาน อำเภอปากชม จังหวัดเลย นอกจากนี้ประเทศไทยยังมีแร่อื่น ๆอีก แต่ปริมาณไม่มากพบในเชิงพาณิชย์และเศรษฐกิจ

แหล่งแร่และประโยชน์ของแร่โลหะชนิดต่าง ๆที่พบในประเทศไทย

แร่อโลหะเป็นแร่ที่สามารถนำไปใช้ได้โดยตรง ไม่ต้องแยกหรือทำให้บริสุทธิ์ก่อน แต่อาจมีการแปรรูปได้
แหล่งและประโยชน์ของแร่อโลหะชนิดต่าง ๆ ที่พบในประเทศไทย

การสำรวจแร่

การสำรวจเป็นการค้นหาตำแหน่งหรืบริเวณที่คาดว่าจะมีแหล่งแร่สะสมตัวอยู่รวมถึงปริมาณและคุณภาพ โดยใช้ความรู้ทางธรณีวิทยาเป็นหลัก และจะใช้วิธีการหลายแบบ ผสมกันในการสำรวจตั้งแต่ การสำรวจทางอากาศ การสำรวจบนผิวดิน และการสำรวจใต้ดิน

1.การสำรวจขั้นต้น

การสำรวจศักยภาพของแหล่งแร่ในภาพกว้าง ที่อาจจะยังไม่เข้าถึงตัวแร่โดยตรง ลงทุนไม่สูงมาก เพื่อคัดเลือกพื้นที่ให้แคบลง ประกอบด้วย การรวบรวบและวิเคราะห์ข้อมูลปัจจุบัน กำหนดพื้นที่เป้าหมาย ทำแผนที่ภูมิประเทศขั้นต้น

การเก็บตัวอย่างแร่ชั้นต้น

เป็นการสำรวจเพื่อเก็บตัวอย่างแร่ที่อยู่ไม่ลึกมาศึกษา และเสียค่าใช้จ่ายไม่มาก เช่น ขุดหลุมสำรวจ ใช้แรงงานขุดหรือระเบิดหลุมขนาดกว้างยาวไม่น้อยกว่า 1 เมตร การขุดคูสำรวจ ขนาดกว้างประมาณ 1 เมตรลึกพอสมควรแต่มีความยาวไปตามแนวที่ต้องการเก็บข้อมูล การขุดเปิดหน้าดิน โดยใช้รถแทรคเตอร์ไถขุดเปิดผิวดินอออกเพื่อเปิดดูชั้นแร่ การเซาะร่องสำรวจ เป็นการเก็บตัวอย่างโดยใช้ชะแลงหรือค้อนธรณีเซาะร่องไปตามความหนาของสายแร่

1.1 การสำรวจธรณีฟิสิกส์ (Geophysical Exploration)หมายถึง การสำรวจโดยการใช้เครื่องมือต่าง ๆ ทางธรณีฟิสิกส์เพื่อวัดค่าต่าง ๆ ที่ สัมพันธ์กับสมบัติทางกายภาพ ทางแม่เหล็ก ทางไฟฟ้า ทางคลื่น ทางความร้อน ทางรังสี หรืออื่น ๆ ของแร่และหินการสำรวจทางธรณีวิทยา โดยทั่วไปจัดว่าเป็นการสำรวจบนผิวดินหรือระดับใกล้ผิวดิน เว้นแต่มีการขุดเจาะหลุมหรืออุโมงค์ลึกลงไปใต้ผิวดิน ซึ่งก็จะจัดเป็นการสำรวจใต้ดินไป การสำรวจทางธรณีเคมีก็จัดว่าเป็นการสำรวจบนผิวดินหรือระดับใกล้ผิวดิน ส่วนการสำรวจทางธรณีฟิสิกส์จัดว่าเป็นการสำรวจใต้ดิน เพราะข้อมูลที่สำรวจได้เป็นข้อมูลในระดับลึกจากผิวดินลงไปเกือบทั้งสิ้นแต่หากแบ่งตามวิธีการที่ใช้ในการสำรวจ

1.2 การสำรวจธรณีวิทยาเป็นการสำรวจแหล่งแร่อย่างเป็นระบบโดยใช้วิธีการทางธรณีวิทยา มีหลักการเช่นเดียวกับการสำรวจทางธรณีวิทยาทั่วไปเช่น การทำแผนที่และรวบรวมข้อมูลทางธรณีวิทยา และข้อมูลอื่นๆที่เกี่ยวข้อง การศึกษาสภาพทางธรณีวิทยาโดยการเดินสำรวจภาคสนาม การศึกษาแผ่นหินขัดมัน (Thin section) และการวิเคราะห์ข้อมูลทางโครงสร้างธรณีวิทยา ซึ่งจะเป็นประโยชน์มากสำหรับการพิจารณากำหนดแหล่งแร่ ปริมาณแร่ การเลือกวิธีการทำเหมืองและการแต่งแร่

1.3 การสำรวจธรณีเคมีการสำรวจโดยการเก็บตัวอย่างหิน แร่ดิน ตะกอนท้องน้ำ น้ำผิวดิน น้ำบาดาล แก๊ส พืช ฯลฯ มาท าการวิเคราะห์โดยวิธีทางเคมี เช่นการวัดคุณสมบัติทางเคมีของวัตถุต่างๆในธรรมชาติที่เก็บตัวอย่างมาอย่างเป็นระบบ คุณสมบัติทางเคมีที่นิยมวัดกันมากได้แก่ ปริมาณร่องรอย (Trace content) ของธาตุหรือกลุ่มธาตุที่มีอยู่ในสารต่างๆเช่น ดิน หิน พืช น้ำ ตะกอนทางน้ำ และตะกอนทางน้ำแข็ง เป็นต้น เพื่อค้นหาบริเวณที่มีปริมาณธาตุบางอย่างมากผิดปกติ (Geochemical Anomalies) ซึ่งอาจสัมพันธ์กับแหล่งแร่

2. การสำรวจขั้นละเอียด

การสำรวจแหล่งแร่โดยตรงโดยการเจาะสำรวจ สามารถเข้าถึงและเก็บตัวอย่างแร่เพื่อนิยามขอบเขต รูปร่าง ประเมินปริมาณและคุณภาพ มีจุดประสงค์ที่จะกำหนดจุดที่เป็นแร่ (Ore Body) ซึ่งกำหนดได้จากผลของการสำรวจอย่างคร่าวๆ ว่าเป็นบริเวณที่แสดงค่าความเข้มข้นมากกว่าปกติ (Anomalous area) ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลทางธรณีวิทยา ธรณีเคมี หรือธรณีฟิสิกส์ด้วย

2.1 การเจาะสำรวจต้นเป็นการสำรวจขั้นรายละเอียดเพื่อทราบขอบเขต รูปร่างการวางตัว ปริมาณสำรอง ความสมบูรณ์ และคุณภาพ ของแหล่งแร่ ทำรายงานความเป็นไปได้ขั้นต้น

2.2 การเจาะสำรวจเพื่อนิยามขนาดและรูปร่างเจาะสำรวจเเพื่อพิสูจน์ให้แน่ชัดว่ามีแหล่งแร่อยู่จริง และมีความสมบูรณ์เพียงพอที่จะทำเหมืองได้ การหาปริมาณสำรอง (tonnage) รูปร่างและการวางตัวของแร่ ทำรายงานศึกษาความเป็นไปได้ในการลงทุน

2.3 การเจาะสำรวจเพื่อวางแผนการผลิตเป็นการเจาะสำรวจในขั้นละเอียดหลังตัดสินใจดำเนินโครงการแล้ว มีระยะระหว่างรูเจาะค่อนข้างถี่ เพื่อใช้วางแผนการผลิตและควบคุมคุณภาพ มีการทำแผนที่รายละเอียดของแหล่งแร่

3. วิธีการเจาะสำรวจ

วิธีการเจาะสำรวจแร่ มีหลายลักษณะและอุปกรณ์ที่ใช้ในการเจาะสำรวจเก็บตัวอย่างแร่ เช่น วิธีการเจาะแบบกระแทก และแบบหมุน ที่ทำให้ตัวอย่างแร่และหินแตกออกเป็นชิ้นๆ และแบบเจาะหัวเพชรที่สามารถเก็บตัวอย่างแบบแท่งคอร์ทรงกระบอก

3.1 Augerเครื่องเจาะแบบเกลียวสว่าน จะหมุนเพื่อเจาะเข้าไปในดิน หรือชั้นแร่ที่ไม่แข็งมาก แล้วลำเลียงแร่ขึ้นมาจากรูเจาะตามเกลียวรอบก้านเจาะ

3.2 เจาะกระแทกการเจาะที่ใช้แรงกระแทกทำให้หินแตก เหมาะสำหรับหินแข็ง รูเจาะไม่ลึก มีค่าใช้จ่ายต่ำ แรงกระแทกมีทั้งแบบใช้ลมอัด ใช้ไฮโดรลิค หรือใช้สายสลิงยกหัวกระแทก ตัวอย่างแร่ถูกทำลายโครงสร้าง

3.3 เจาะหมุนการเจาะที่ใช้แรงหมุนในการกัดเนื้อหินให้แตกเป็นชิ้น เหมาะสำหรับหินเนื้ออ่อนแข็งปานกลาง เศษหินจะถูกขับขึ้นมาจากก้นหลุมด้วยแรงดันจากของเหลวที่อัดลงไปตามก้านเจาะ

3.4 เจาะหัวเพชรการเจาะเก็บตัวอย่างหินเนื้อแน่น ความลึกปานกลาง ใช้แรงหมุนในการเจาะ เศษหินจากการเจาะรอบแท่งคอร์จะถุกจำกัดด้วยแรงดันน้ำ รูเจาะจะไม่ใหญ่มาก สามารถเก็บตัวอย่างแร่เป็นแท่งทรงกระบอกที่ไม่ถูกทำลายโครงสร้าง

เหมืองแร่

เหมืองแร่ คือสถานที่หรือบริเวณที่มีโรงงาน เครื่องจักร สาธารณูปโภค และคนงาน ประกอบกิจกรรมต่างๆเพื่อขุดเจาะลงไปในพื้นดินเพื่อนำสินแร่ออกมาทำการผลิต ด้วยวิธีการทำเหมืองแบบต่างๆ ทั้งแบบระดับพื้นดินและระดับใต้ดิน ในสมัยก่อนการผลิตแร่ดีบุกจะใช้วิธีการสูบและฉีดด้วยน้ำไปบริเวณสินแร่ จึงจำเป็นต้องมีการสร้างลำเหมืองทดน้ำมาใช้ในการสูบฉีด จึงนำชื่อมาใช้เรียกว่า เหมืองแร่

การทำเหมืองแร่ คือการสกัดเอาแร่ที่มีค่า หรือ วัสดุทางธรณีวิทยาอื่นๆ จากใต้ผืนแผ่นดิน ปกติขุดที่ตัวแหล่งแร่หรือสายแร่ที่อยู่ใต้ดิน วัสดุทั่วไปที่สกัดได้ ได้แก่บอกไซต์ (สำหรับหลอมเป็นอะลูมิเนียม) ถ่านหิน ทองแดง เพชร เหล็ก ทองคำ ตะกั่ว แมงกานีส แมกนิเซียม นิเกิล ฟอสเฟต แพลตินัม เกลือหิน เงิน ดีบุก ไททาเนียม ยูเรเนียม และสังกะสี วัสดุมีค่าอื่นๆ ที่มีการทำเหมืองเช่นกันได้แก่ ดินเหนียว ดินขาว ทราย กรวด หินแกรนิต หินปูนและหินอ่อน วัสดุอื่นใดที่ไม่สามารถผลิตจากพืชจะมากจากการทำเหมือง การทำเหมือ ในความหมายที่กว้าง รวมถึงการขุดเจาะน้ำมันปิโตรเลียม ก๊าซธรรมชาติ หรือแม้แต่น้ำ

undercut เป็นการขุดตัดใต้บล็อกแร่ เพื่อให้แร่เกิดการแตกเป็นก้อนด้วยน้ำหนักของตนเอง

winning เป็นกระบวนการขุดผลิตแร่ ที่รวมทั้งขุด ตัก และลำเลียงแร่ออกไป จะเริ่มขึ้นหลังจากการพัฒนาเหมือง มักใช้กับเหมืองถ่านหินใต้ดิน

การขุดคัดแยกแร่เป็นกระบวนการเลือกขุดแร่ที่มีคุณภาพดีแยกออกจากชั้นหินหรือแร่คุณภาพต่ำ มักจะต้องใช้เครื่องจักรเฉพาะหรือมีขนาดเล็ก จะใช้กับชั้นแร่บางๆ หรือมีชั้นหินแทรกสลับ ต้องมีการวางแผนทำเหมืองที่ดี

การพัฒนาเหมืองเป็นขั้นตอนหนึ่งของโครงการทำเหมืองnหรือกิจกรรมเพื่อเตรียมพร้อมให้เหมืองสามารถเริ่มต้นผลิตแร่ได้ ประกอบด้วย การปรับพื้นที่และเตรียมพื้นที่ให้สามารถเข้าถึงแหล่งแร่ การเปิดหน้าดินก่อนผลิตเพื่อให้เข้าถึงชั้นแร่ ถ้าเป็นเหมืองใต้ดินจะหมายถึงการพัฒนาเจาะปล่องและอุโมงค์ต่างๆ เข้าหาชั้นแร่ ในขั้นตอนนี้โดยทั่วไปจะยังไม่มีผลผลิตแร่

การวางแผนทำเหมืองการวางรูปแบบและกำหนดพื้นที่ในการทำเหมืองตามวิธีการทำเหมืองที่ออกแบบไว้ เป็นลำดับหรือขั้นตอนการทำงาน ตำแหน่งพื้นที่ที่จะทำการผลิต ปริมาณการผลิต การเลือกใช้เครื่องจักร ตลอดอายุเหมือง

คนทำเหมืองคือบุคคลากรที่ทำงานในเหมืองแร่เกี่ยวข้องกับการขุดผลิตแร่ แยกแร่ รวมถึงผู้ประกอบการที่ลงทุนทำเหมือง และผู้ที่ทำงานด้านเทคนิค

นักธรณีวิทยาคือบุคคลที่ผ่านการศึกษาอบรมให้มีความรู้ละความเข้าใจในพื้นฐานด้านวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับกำเนิดของโลกและแหล่งแร่ ซึ่งมีความสามารถและประสบการณ์ในด้านการค้นหาสำรวจแหล่งแร่

วิศวกรรมเหมืองแร่เป็นสาขาวิชาที่ประยุกต์ความรู้ทางวิศวกรรมหลายๆด้าน เพื่อค้นหา ขุดแยก และจัดการกับแร่ธาตุจากแหล่งธรรมชาติ รวมทั้งสามารถวางแผนออกแบบ ควบคุมการทำเหมืองแร่ กระบวนการผลิตสินแร่ และกระบวนการแยกแร่ รวมไปถึงงานโลหกรรม และวัสดุศาสตร์ อุตสาหกรรมเหมืองแร่ เป็นอุตสาหกรรมที่สำคัญของประเทศไทย เพราะหากเราไม่มีการนำทรัพยากรในประเทศมาใช้ประโยชน์ จะต้องมีการนำเข้าแร่จากต่างประเทศซึ่งจะทำให้เกิดการเสียดุลด้านการค้า ดังนั้นหากมีการทำเหมืองแร่ในประเทศ เพื่อผลิตแร่ที่สำคัญมาใช้ประโยชน์จะเป็นการทำให้ประเทศไทยมีความมั่นคงด้านวัตถุดิบสำหรับภาคอุตสาหกรรมต่อไป

วิศวกรเหมืองแร่คือบุคคลที่ผ่านการศึกษาอบรมให้มีความรู้พื้นฐานด้านวิทยาศาสตร์ เศรษฐศาสตร์ วิศวกรรม ธรณีวิทยาแหล่งแร่ และมีประสบการณ์ด้านเทคโนโลยีด้านการขุดผลิตแร่และแต่งแร่ เพื่อควบคุมการทำเหมืองให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

วิศวกรเหมืองแร่คือบุคคลที่ผ่านการศึกษาอบรมให้มีความรู้พื้นฐานด้านวิทยาศาสตร์ เศรษฐศาสตร์ วิศวกรรม ธรณีวิทยาแหล่งแร่ และมีประสบการณ์ด้านเทคโนโลยีด้านการขุดผลิตแร่และแต่งแร่ เพื่อควบคุมการทำเหมืองให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิ

อุตสาหกรรมเหมืองแร่ คือกลุ่มของกิจกรรมผลิตแร่ หรือกิจกรรมแปรสภาพของแร่ หรือการทำเหมืองแร่ ให้เป็นผลิตภัณฑ์เพื่อการค้า หรือดำเนินการผลิตแร่ โดยมีเหมืองแร่ป็นสถานที่ทำการผลิต ทำให้เกิดการพัฒนาเศรษฐกิจโดยนำแร่ที่ผลิตได้มาจำหน่ายเพื่อใช้ประโยชน์ หรือแปรรูปเป็นวัตถุดิบที่สร้างมูลค่าเพิ่มให้กับอุตสาหกรรมอื่น และทำให้เกิดการจ้างงาน

การแต่งแร่

การแต่งแร่มีการเรียกกันหลายอย่าง บางคนเรียกว่า การแยกแร่ ในภาษาอังกฤษ การเรียกการแต่งแร่ได้หลายอย่าง เช่น Ore Dressing, Mineral Dressing, Ore Concentration, Mineral Concentration เป็นต้น แต่ในปัจจุบันเรียกว่า Mineral Processing หรือ Mineral Technology

ตามธรรมชาติแร่หรือสินแร่ โดยทั่วไป มักจะเกิดปนกับมลทิน เช่น กรวด หิน ดิน ทราย หรือแร่อื่น ๆ ซึ่งอาจจะเป็นแร่ที่มีราคาหรือไม่มีราคาก็ได้ ดังนั้น การผลิตแร่เพื่อออกจำหน่าย หรือนำไปใช้ประโยชน์ จึงจำเป็นต้องทำให้แร่นั้นมีความสะอาดเพียงพอ โดยมีกระบวนการในการนำเอามลทินออกให้มากที่สุด แร่มีผ่านการแต่งแร่แล้ว จะเป็นแร่ที่มีเปอร์เซนต์สูง เรียกว่า หัวแร่ (Concentrate) อีกส่วนที่เกิดขึ้นเรีกยว่า แร่คละ (Middling) เป็นส่วนที่มีมลทินหรือแร่อื่นปนอยู่ด้วย ตามปกติมักจะนำไปผ่านกระบวนการแต่งแร่อีกครั้ง ในบางครั้งก็สามารถจำหน่ายเป็นหัวแร่ชนิดรองได้

วัตถุประสงค์ในการการแต่งแร่ให้สะอาด มีดังนี้

1. ทำให้แร่มีคุณสมบัติตรงกับความต้องการของตลาด เหมาะสำหรับนำไปใช้ประโยชน์ มีราคาขายที่สูงขึ้น

2. ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายในการขนส่งแร่ เนื่องจากไม่ต้องขนส่งสิ่งที่ไม่ต้องการ หรือไม่มีราคาไปยังผู้ซื้อ

3. สำหรับอุตสาหกรรมโลหการ แร่ป้อนที่สะอาด จะทำให้เกิดการสูญเสียในตะกรัน (Slag) น้อย ใช้เชื้อเพลิงน้อยลง มีกากของเสียเกิดขึ้นน้อยลง

4. การแต่งแร่สามารถแยกแร่หลายชนิดที่เกิดร่วมกัน และปนกันออกเป็นหัวแร่แต่ละชนิด ทำให้สามารถนำเอาหัวแร่เหล่านั้นไปจำหน่ายได้

5. แหล่งแร่เปอร์เซนต์ต่ำบางแห่ง สามารถดำเนินการให้คุ้มค่าต่อการลงทุน เมื่อมีการนำเทคโนโลยีการแต่งแร่ใช้ไปใช้ประกอบการทำเหมืองแร่

การเลือกวิธีการแยกแร่หรือแต่งแร่ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและลักษณะของแร่และมลทินต่าง ๆ ที่ปนอยู่กับแร่ โดยอาศัยวิชาแร่วิทยา (Mineralogy) ในการตรวจดูลักษณะของแร่ หิน หรือมลทิน ต่าง ๆ เช่น การรวมตัวของแร่ หิน และมลทินอยู่ในลักษณะใด เป็นก้อนเดียวกัน หรือเป็นแร่คาบ (Lock Particle) หรือว่าหลุดออกจากกันเป็นเม็ดอิสระ (Free Particle) ถ้าเกิดอยู่ในก้อนเดียวกัน จะนำไปสู่การพิจารณาวิธีการบดย่อย ให้แร่แยกออกจากกัน หรือ หากหลุดอิสระตามธรรมชาติ ก็จะพิจารณาถึงอุปกรณ์ที่เหมาะสม โดยอาศัยคุณสมบัติทางเคมีหรือฟิสิกส์ บางครั้งอาจใช้กรรมวิธีการแต่งแร่หลาย ๆ วิธีนำมาผสมผสานกัน เพื่อแยกแร่ให้ได้ตามที่ต้องการ

การแต่งแร่เป็นกระบวนการทางกายภาพหรือเคมี ที่ทำให้แร่มีความบริสุทธิ์ขึ้น ประกอบด้วยการย่อย บดละเอียด คัดขนาด และแยกเอาแร่มลทินและสิ่งเจือปนออกไปให้มากที่สุด จนเป็นหัวแร่ (Concentrate) ที่มีความสมบูรณ์เพียงพอในการนำไปใช้ประโยชน์ด้วยการสกัดให้ได้โลหะบริสุทธิ์

การคัดขนาดการคัดขนาดหรือการคัดพวก เพื่อให้แร่หรือหินมีขนาดสม่ำเสมอ เหมาะแก่การป้อนเข้าสู่เครื่องแยกแร่แต่ละชนิด ซึ่งจะช่วยให้การแยกแร่ได้ผลดี และยังช่วยคัดเอาหินหรือกรวด ทราย ออกจากแร่ที่ต้องการได้ด้วย

การชักตัวอย่างแร่การเก็บตัวอย่างแร่อย่างเป็นระบบในรปริมาณที่พอเหมาะ เพื่อใช้เป็นตัวแทนของปริมาณแร่ทั้งหมด นำไปวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของแร่ เช่น ขนาด วิเคราะห์ทางฟิสิกส์ และเคมีอื่นๆ

การลดขนาดหรือการบดย่อยการลดขนาด เป็นกระบวนการที่สำคัญในอุตสาหกรรมโดยวัสดุของแข็งถูกทให้แตกเป็นชิ้นส่วนเล็กๆ ด้วยวิธีการแตกต่างกัน เมื่อเรากดวัสดุด้านบนจะเกิดแรง คือดึงข้าง ความสัมพันธ์ระหว่างการยึดหดตัวของวัสดุมีความเครียดความเค้น หินจะมีเนื้อไม่ค่อยเหมือนกัน มีรอยตำหนิ รอยแตกเมื่อเราให้แรงเข้าไป มันมักจะแตกตามรอยแตกเดิมแต่ในเนื้อโลหะมักมีเนื้อเหมือนๆ กัน หินที่กดแรงกด จะทำให้เกิดเป็นก้อนเล็กๆ แรงดึงทำให้เกิดก้อนใหญ่ทางปากจอว์ จึงไม่ทำหน้ากดให้เรียบๆ เราต้องการหินก้อน จึงไม่ชอบให้มีหินเล็กมาก จึงออกแบบปาก ให้มีเป็นลอนคลื่น

การแยกแร่ด้วยวิธีฟิสิกส์การแยกแร่โดยอาศัยคุณสมบัติด้านฟิสิกส์ของแร่ เช่นคุณสมบัติการนำไฟฟ้าของแร่ คุณสมบัติการติดแม่เหล็ก เป็นต้น

การแยกแร่ด้วยวิธีเคมีการแต่งแร่โดยวิธีทางเคมี เหมาะกับแร่ที่อยู่ในสภาพสารประกอบ และไม่สามารถทำให้สะอาดหรือมีเปอร์เซ็นต์สูงตามกรรมวิธีที่กล่าวมาข้างต้น จึงต้องใช้สารเคมีและกรรมวิธีเข้าช่วย ได้แก่ การละลาย การจับหรือสกัดโลหะด้วยปรอท รวมถึงการย่างและการเผาแร่ โดยใช้ความร้อนสูง เป็นต้น

Amalgamationเป็นเทคนิคในการแยกแร่ด้วยวิธีเคมี ซึ่งเป็นเทคนิคในการใช้สารปรอทจับอนุภาคของทองคำ โดยผสานกันเป็นส่วนผสมที่เรียกว่าอะมัลกัม (Amalgam) และแยกทองคำออกมาภายหลังโดยการกลั่นปรอทเป็นไอ

การลอยแร่เหมาะสำหรับแร่ที่มีขนาดละเอียดประมาณ 0.2 มิลลิเมตร โดยการเติมสารเคมีลงไปในของผสมระหว่างแร่กับน้ำ เพื่อปรับสภาพผิวแร่ จากนั้นจะกวนด้วยใบพัด เมื่อปล่อยให้ฟองอากาศเข้า ผิวแร่ที่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีจะเกาะฟองอากาศลอยขึ้นมา และจะโดนปาดออก ส่วนแร่ที่ไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีจะจมอยู่ด้านล่าง

การแยกแรงด้วยวิธีแรงโน้มถ่วงเป็นการแต่งแร่โดยอาศัยความแตกต่างของน้ำหนัก หรือความถ่วงจำเพาะของแร่และสิ่งเจือปน เหมาะสำหรับแยกแร่ที่มีขนาดใกล้เคียงกันแต่มีน้ำหนักหรือความถ่วงจำเพาะแตกต่างกัน โดยขนาดของแร่จะต้องไม่โตหรือไม่ละเอียดมากเกินไป เครื่องมือแต่งแร่ที่อาศัยหลักการนี้ ได้แก่ โต๊ะแยกแร่ ไฮโดรไซโคลน เป็นต้น

การถลุงแร่

การถลุงแร่ คือ การนำแร่ไปผ่านกรรมวิธีต่างๆ เพื่อให้ได้โลหะที่บริสุทธิ์ หรือเกือบบริสุทธิ์ตามต้องการ กรรมวิธีถลุงโลหะมีหลายขั้นตอน แต่สามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนหลัก ๓ ขั้นตอนคือ การเตรียมแร่ การถลุงแร่ และการทำโลหะที่ได้จากการถลุงให้บริสุทธิ์ หรือมีคุณสมบัติตามต้องการ

การเตรียมแร่ ประกอบด้วยการล้าง การบดแร่ ร่อนแร่ให้ได้ขนาดรวมถึงการแต่งแร่ (mineral dressing) คือ การทำให้แร่มีปริมาณแร่จริงๆ สูงขึ้น (แยกเอาส่วนที่ติดมากับแร่ เช่น หิน ดิน และสิ่งอื่นๆ ออกให้มากที่สุด) ซึ่งมีหลายวิธี เช่น การทำให้ลอยตัว (flotation) การแยกด้วยระบบแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic drum seperator) การแยกด้วยน้ำ (settling classifier) การใช้โต๊ะแยกแร่ (shaking table)

การถลุงโลหะคือ การทำโลหะซึ่งอยู่ในรูปของสารประกอบ (ในสินแร่) ให้กลายเป็นโลหะ การถลุงโลหะส่วนใหญ่ต้องใช้ความร้อนในการถลุง และมีวัสดุที่เป็นเชื้อเพลิง ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในการถลุงโลหะส่วนใหญ่เป็นปฏิกิริยาลดออกซิเจน (reduction) ทั้งนี้ เนื่องจากสารประกอบโลหะในสินแร่ส่วนใหญ่รวมตัวเป็นสารประกอบที่เป็นออกไซด์ หรือคาร์บอเนต โลหะที่ได้จึงเป็นโลหะที่ยังไม่บริสุทธิ์

เมื่อได้โลหะที่ไม่บริสุทธิ์จากการถลุงแล้วจะต้องนำไปผ่านขั้นตอนทำให้บริสุทธิ์ หรือเปลี่ยนเป็นโลหะรูปอื่น การทำโลหะให้บริสุทธิ์ใช้ความร้อน และออกซิเจนเป็นตัวทำให้ส่วนที่ไม่บริสุทธิ์กลายเป็นออกไซด์ เช่น เหล็ก โลหะบางชนิดทำให้บริสุทธิ์โดยการแยกด้วยไฟฟ้า (electrolysis) เช่น อะลูมิเนียม ทองแดง เป็นต้น

เนื่องจากสินแร่เป็นสารประกอบ การถลุงแร่จึงต้องอาศัยหลักการทางเคมีหลายอย่าง เพื่อทำให้สารประกอบนั้น ๆ แยกตัว ให้ธาตุอิสระออกมา การถลุงแร่ที่ทำโดยทั่วไปมี 2 วิธี ดังนี้
1. การถลุงแร่โดยใช้กระแสไฟฟ้า
2. การถลุงแร่โดยใช้ความร้อน

1. การถลุงแร่โดยใช้กระแสไฟฟ้า วิธีนี้เป็นการแยกโลหะออกจากสินแร่ที่อยู่ในรูปของสารประกอบซึ่งมีสถานะเป็นของเหลว และวิธีนี้ยังสามารถใช้แยกสารประกอบที่เป็นของแข็งได้ แต่สารนั้นจะต้องทำให้เป็นสารละลายเสียก่อน เพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีการแยกสารละลายคอปเปอร์ (II)คลอไรด์ด้วยกระแสไฟฟ้า-เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าลงไปในสารละลายเกลือของ โลหะจะทำให้เกลือของโลหะแยกสลายออกจากกันในรูปของอิออน (Cu+, Cl-)- Cu+จะเคลื่อนที่ไปยังขั้วลบรับอิเลคตรอนที่ขั้วลบ แล้วเกิดเป็นอะตอมของธาตุทองแดง- Cl-จะเคลื่อนที่ไปยังขั้วบวก เกิดมีก๊าซที่มีกลิ่นฉุน ก๊าซนี้คือ คลอรีนหลักการทดลองนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการชุบโลหะ คือ ให้โลหะที่จะถูกชุบเป็นขั้วลบ และโลหะที่ต้องการใช้เป็นตัวชุบเป็นขั้วบวก และสารละลายต้องเป็นสารละลายของโลหะที่ใช้เป็นตัวชุบ

2. การถลุงแร่โดยใช้ความร้อน
2.1 การถลุงแร่ประเภทออกไซด์นำสินแร่มาเผาในระบบปิดโดยใช้ตัวรีดิวซ์(คาร์บอน ) ทำหน้าที่ดึงออกซิเจนออกจากสารอื่น ดังนี้

คอปเปอร์ (II)ออกไซด์ + คาร์บอนระบบปิดทองแดง + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

2.2 การถลุงแร่ประเภทซัลไฟด์นำสินแร่มาเผาในระบบเปิดเพื่อเปลี่ยนสินแร่ซัลไฟต์ให้อยู่ใน รูปของออกไซด์ก่อน แล้วนำมาเผาในระบบปิดอีกครั้ง โดยใช้ตัวรีดิวส์ ดังนี้

เลดซัลไฟด์ + ออกซิเจนระบบเปิดเลดออกไซด์ + ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์

เลดออกไซด์ + คาร์บอนระบบปิดตะกั่ว + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

2.3 การถลุงแร่ประเภทคาร์บอเนตนำสินแร่มาเผาในระบบปิดเพื่อเปลี่ยนสินแร่คาร์บอเนต ให้อยู่ในรูปของออกไซด์ก่อนแล้วนำมาเผาในระบบปิดอีกครั้ง โดยใช้ตัวรีดิวส์ ดังแผนภาพ

คอปเปอร์ (II)คาร์บอเนตระบบปิดคอปเปอร์ (II)ออกไซด์ + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

คอปเปอร์ (II)ออกไซด์ + คาร์บอนระบบปิดทองแดง + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์