วันเสาร์ที่ 19 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554

ทองแดง (Cu)


รูปที่ 1 ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากแร่ทองแดง
 แหล่งที่พบ :
แร่ทองแดงพบที่ จ.เลย หนองคาย ขอนแก่น นครราชสีมา ตาก อุตรดิตถ์ แพร่ น่าน ลำปาง ลำพูน เพชรบูรณ์ ลพบุรี ฉะเชิงเทรา และกาญจนบุรี แต่ยังไม่มีการผลิต   แร่ทองแดงส่วนใหญ่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบปริมาณไม่มาก 
แร่ทองแดงที่สำคัญ : คือ แร่คาลโคโพไรต์ ( CuFeS2 ) 

      การถลุง :
      -  ขั้นแรก คือ แยกแร่ที่ต้องการออกจากสิ่งเจือปน อาจใช้วิธีการลอยตัว เป็นต้น
      -  จากนั้นนำแร่มาเผาในอากาศ หรือที่เรียกว่า การย่างแร่ ไอร์ออน (II) ซัลไฟต์บางส่วนจะถูกออกซิไดส์ เป็นไอร์ออน (II) ออกไซด์                
      -  แล้วนำผลิตภัณฑ์ที่ได้ไปเผารวมกับออกไซด์ของซิลิกอนมนเตาถลุงอุณหภูมิประมาณ 1100  oC  เพื่อกำจัดไอร์ออน (II) ออกไซด์ออก  
      -  ส่วนคอปเปอร์ ( II) ซัลไฟด์  เมื่ออยู่ในอุณหภูมิสูงจะสลายตัวได้เป็นคอปเปอร์ ( I) ซัลไฟด์  ในสถานะของเหลวซึ่งสามารถแยกออกได้ 
      -  ในขั้นสุดท้ายเมื่อแยกคอปเปอร์ (I) ซัลไฟด์ในอากาศ บางส่วนจะเปลี่ยนเป็นคอปเปอร์ (I)ออกไซด์และคอปเปอร์ (I) ออกไซด์กับคอปเปอร์ ( I) ซัลไฟด์ จะทำปฏิกิริยากันโดยมีซัลไฟด์ไออนเป็นตัวรีดิวซ์ 
      -  แต่ยังมีสิ่งเจือปนจึงต้องนำไปทำให้บริสุทธิ์ก่อน โดยทั่วไปจะใช้วิธีแยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า


ประโยชน์ :
-  ทองแดงเป็นโลหะที่มีความสำคัญและใช้มากในอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์  อุปกรณ์ตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ 
-  อุปกรณ์เกี่ยวกับรถยนต์  อาวุธ เปรียญกษาปณ์ ฯลฯ  และยังเป็นส่วนปรกอบสำคัญในโลหะผสมหลายชนิด เช่น  ทองเหลือง บรอนซ์ 
-  โลหะผสมทองแดงนิกเกิลใช้ทำท่อในระบบกลั่น อุปกรณ์ภายในเรือเดินทะเล  โลหะผสมทองแดง นิกเกิล และสังกะสี
          ** (เรียกว่าเงินนิกเกิลหรือเงินเยอรมัน) ใช้ทำเครื่องใช้ เช่น ส้อม มีด เครื่องมือแพทย์  นอกจากนี้ 
แร่ทองแดงที่มีลวดลายสวยงาม เช่น มาลาไคต์ อะซูไรต์ และคริโซคอลลา สามารถนำมาทำเครื่องประดับได้อีกด้วย


รูปที่ 2 แร่ทองแดง


รูปที่ 3  ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากแร่ทองแดง

                                                               

ดีบุก (Sn)


รูปที่ 1 ดีบุก

  
     ดีบุกเป็นโลหะสีขาวเป็นเงาคล้ายเงิน มีความถ่วงจำเพาะ 7.3 มีจุดหลอมเหลว  232 0C  เป็นโลหะเนื้ออ่อน แต่เหนียว ที่อุณหภูมิ 100 0C  สามารถรีดเป็นเส้นได้ แต่ถ้าที่อุณหภูมิ  200 0C ดีบุกจะเปราะ ทุบแตกง่ายดีบุกมีรูปหลายแบบเช่นดีบุกเทาดีบุกรอมบิก    และดีบุกสีขาว

แหล่งที่พบ :
พบในแร่แคสซิเทอร์ไรด์ (SnO2) พบมากทางภาคใต้และยังพบในภาคกลาง  และภาคเหนือ  แร่ดีบุกพบปนอยู่กับกากแร่อื่น ๆ เช่น  อินเมไนต์  เชอร์ดอน  โมนาไซด์  โคลัมไบต์  และ ซิไลต์

การถลุงดีบุก :
-  สินแร่ดีบุก (SnO2  ปนกับทราย SiO2 เป็นสารปนเปื้อน)  ผสมกับถ่านโค้ก และหินปูนด้วย อัตราส่วน  20 : 4 : 5  โดยมวล ใส่ในเตาถลุงแบบนอน  โดยใช้น้ำมันเตา หรือใช้กระแสไฟฟ้าเป็นแหล่งให้ความร้อน
-  ดีบุกที่ถลุงได้ ต้องนำไปทำให้บริสุทธิ์ด้วยกระบวนการ Electrorefining 
สำหรับขี้ตะกรันที่ได้ พบว่ามีดีบุกปนอยู่อีกมาก สามารถนำไปถลุงเพื่อแยกดีบุกออกได้อีก
            
การนำดีบุกไปใช้ประโยชน์ :
-  ดีบุกผสมกับตะกั่ว  ทำตะกั่วบัดกรี 
ดีบุกฉาบแผ่นเหล็กทำกระป๋องบรรจุอาหาร 
ดีบุกผสมกับโลหะอื่น ๆ เป็นโลหะผสม (Alloy)  เช่น  ผสมกับกับทองแดงเป็นทองสัมฤทธิ์  ผสมกับทองแดงและพลวงใช้เป็นโลหะผสมทำภาชนะต่าง ๆ สารประกอบดีบุก  เช่น  SnCl4 .5H2O  ใช้ในอุตสาหกรรมเครื่องเคลือบ  เครื่องแก้ว  ย้อมสีไหม  กระดาษพิมพ์ที่ไวต่อแสง  เช่น  กระดาษพิมพ์เขียว


 
 
         รูปที่ 2 ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากแร่ดีบุก

 รูปที่ 3 ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากแร่ดีบุก

          

แคดเมียม (Cd)



รูปที่ 1 ผลิตภัณฑ์จากแร่ทองแดง

การถลุงโลหะแคดเมียม : 
การผลิตสังกะสีที่จังหวัดตากจะมีกากของเสียที่สำคัญมากคือ การแคดเมียม  ซึ่งเป็นสารพิษที่ร้ายแรง  การถลุงโลหะแคดเมียมที่ได้จากขบวนการผลิตสังกะสี ทำได้โดยนำกากแคดเมียมมาบดให้ละเอียดแล้วเติมกรด  H2SO4  เพื่อทำให้ละลาย  แล้วปรับ pH  ให้เป็นกลางด้วย  CaCO3  แล้วกรองเอาตะกอนออก  จากนั้นเติมสังกะสีลงในสารละลายที่กรองได้จะเกิดแคดเมียมพรุนตกตะกอน  แยกตะกอนพรุนของแคดเมียมนี้ไปสกัดด้วยกรด  H2SO4  อีกครั้ง แล้วทำให้เป็นกลางด้วย  CaCO3  กรองและนำสารละลายที่ได้ไปแยกด้วยไฟฟ้าจะได้แคดเมียมเกาะที่แคโทด จากนั้นนำแคดเมียมที่ได้ไปหล่อเป็นแท่งหรือก้อนกลม

การนำแคดเมียมไปใช้ประโยชน์ :
แคดเมียมใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น ถ่านไฟฉาย แบตเตอรี่ สี และพลาสติก นอกจากนี้ยังใช้เคลือบเหล็กกล้า ทองแดง เพื่อป้องกันการผุกร่อน



รูปที่ 3 พบแคดเมียมในหมึก

รูปที่ 2 ธาตุแคดเมียม
   

พลวง (Sb)

รูปที่ 1  แร่พลวง



แหล่งที่พบ: พบในแร่สติบไนต์(Sb2S3)หรือเรียกว่า  พลวงเงิน และแร่สติบิไนต์ (Sb2O4.nH2O) หรือเรียกว่า  พลวงทอง  ซึ่งพบทุกภาคของประเทศไทย  ยกเว้น  ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ

การถลุงพลวง: การถลุงแร่พลวงจะแตกต่างกันตามคุณภาพของแร่ เช่น การแยกพลวงออกจากแร่สติบไนต์ (Sb2O4)  มีขั้นตอนในการถลุงดังนี้
                        
          ขั้นที่ 1 ย่างแร่ คือ การนำแร่พลวงที่เป็นซัลไฟด์มาทำเป็นออกไซด์ ด้วยการนำแร่สติบไนต์ไปเผากับก๊าซออกซิเจน  
          ขั้นที่ 2 การแยกโลหะพลวงออกจากออกไซด์ของพลวง ผสมออกไซด์ของพลวง ถ่านหิน และโซเดียมคาร์บอนเนต ในอัตราส่วน  20 : 4 : 1  โดยมวล ใส่ในเตาถลุงแบบนอนที่อุณหภูมิประมาณ  800 - 900 0C  โดยใช้น้ำมันเตาหรือลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิง                                                                                      
** โซเดียมคาร์บอนเนตที่ผสมใส่ลงไปถลุงเพื่อแยกสารปนเปื้อนต่างๆออกเป็นกากตะกอนลอยอยู่ผิวบนของโลหะหลอมเหลวที่ถลุงได้ ธาตุพลวงเหลวสู่เบ้าเหล็กหล่อเป็นแท่ง

การนำพลวงไปใช้ประโยชน์ :
  • พลวงผสมกับโลหะอื่นเป็นโลหะผสม เช่น พลวงผสมกับตะกั่วและดีบุก เป็นโลหะผสมเพื่อทำตัวพิมพ์โลหะ 
  • พลวงผสมกับตะกั่วเพื่อทำแผ่นตะกั่วในแบตเตอรี่ 
  • พลวงเป็นส่วนผสมของหัวกระสุนปืน พลวงใช้ในอุตสาหกรรมยาง  อุตสาหกรรมสี  และอุตสาหกรรม  เซรา

รูปที่ 2  แร่ตะกั่ว



รูปที่ 3  ผลิตภัณฑ์ที่มีพลวงเจือปน

                                                                            


วันศุกร์ที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554

อุตสาหกรรมแร่

อุตสาหกรรมแร่   
เป็นวิธีแยกแร่โลหะบริสุทธิ์ออกจากสินแร่ด้วยวิธีถลุงแร่
แร่เป็นทรัพยากรธรรมชาติที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติโดย
กระบวนการทางธรณีวิทยาภายในโลกและพื้นผิวโลก 


แร่ คือ ธาตุหรือสารประกอบที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ โดยมีองค์ประกอบเป็นช่วง มีโครงสร้างสมบัติเฉพาะตัว

สินแร่ คือ กลุ่มของแร่ต่างๆที่มีปริมาณมากพอในเชิงเศรษฐกิจซึ่งสามารถใช้เป็นวัตถุดิบนำไปหลอมเหลวหรือ ถลุงเพื่อให้ได้โลหะ 

        นอกจากนี้อาจจำแนกแร่ตามประโยชน์ในทางเศรษฐกิจได้เป็น 2 ประเภท

        1. แร่ประกอบหิน  หมายถึง  แร่ที่เป็นส่วนประกอบของหิน เช่น 
                -  หินแกรนิตปนะกอบด้วยแรควอตซ์  แร่เฟลด์สปาร์และแร่ไมกา
                -  หินปูนประกอบไปด้วยแร่แคลไซต์จะกระจายแทรกอยู่ในเนื้อหินและแยกใช้  ประโยชน์ได้ยาก จึงต้องนำหินเหล่านั้นมาใช้โดยตรง เช่น นำหินปูนมาใช้ในกระบวนการผลิต ปูนซีเมนต์ อุตสาหกรรมก่อสร้าง

        2. แร่เศรษฐกิจ  หมายถึง แร่ที่มีค่าทางเศรษฐกิจและมีปริมาณมากพอที่จะนำมาใช้ประโยชน์ในทางอุตสาหกรรมต่างๆได้ 
                แร่ชนิดนี้แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท

                2.1 แร่โลหะ แร่โลหะมีพียงไม่กี่ชนิดที่เกิดเป็นธาตุอิสระ เช่น ทองคำ ทองแดง เงิน แพลทินัม แต่ส่วนใหญ่จะพบแร่โลหะในรูปสารปะกอบพวกออกไซด์ คาร์บอเนตหรือซัลไฟต์  และเรียกแร่ที่มีโลหะเป็นส่วนประกอบเป็นจำนวนมากและคุ้มค่าต่อการลงทุนว่า สินแร่

                2.2 แร่อโลหะ  ตัวอย่างแร่อโลหะในประเทศไทย เช่น แร่เฟลด์ปาร์ ฟลูออไรด์ โพแทซ ยิบซัม แบไรต์ ดินขาว แกรไฟต์ ใยหิน แคลไซต์ ทัลต์ หินปูน หินอ่อน ทรายแก้ว แร่รัตนชาติรวมทั้งแร่ เชื้อเพลิง ซึ่งได้แก่ ถ่านหิน หินน้ำมัน ปิโตรเลียม

                การถลุงแร่ คือ  การทำให้โลหะแยกตัวออกจากสินแร่ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในการถลุงแร่เป็น  ปฏิกิริยารีดอกซ์ ส่วนใหญ่ใช้คาร์บอนเป็นตัวรีดิวซ์ โลหะในสินแร่จะถูกรีดิวส์กลายเป็นโลหะอิสระ หรือสกัดด้วยตัวทำละลาย วิธีใช้ไฟฟ้า 

ตัวอย่างแร่อุตสาหกรรม





แร่รัตนชาติ



ความสำคัญ :
แร่รัตนชาติมีความสำคัญต่อเศรษฐกิจของไทยมาก แร่รัตนชาติได้แก่ เพชร มณี มรกต บุษราคัม โกเมน นิลกาฬ มุกดา เพทาย ไพฑูรย์ นิลตะโก โอปอล ซานิดีน เบริล ไพลิน โทแปซ พลอยสาแหรกหรือพลอยสตาร์ และเพชร การตรวจสอบสมบัติแร่รัตนชาติได้แก่ ตรวจสอบรูปผลึก ความถ่วงจำเพาะ ดรรชนีหักเหแสง และความแข็ง การเพิ่มคุณภาพแร่รัตนชาติทำได้โดยการเจียระไน การเผา การอาบรังสี การย้อม การเคลือบสี และการฉายแสงเลเซอร์

ประเภทของแร่รัตนชาติ :
                
รัตนชาต ทั้ง 9 หรือเรียกว่า นพรัตน์ นั้น โบราณท่านผูกเป็นบทกลอนไว้ว่า


    เพชรดีมณีแดง เขียวแสงใสมรกต เหลืองใสสด 
    บุษราคัม แดงแก่ก่ำโกเมนเอก สีหมอกเมฆนิลกาฬ
    มุกดาหารหมอกมัว แดงสลัวเพทาย สังวาลย์สาย
    ไพฑูรย์

 ซึ่งตามคำกลอนดังกล่าว ไม่ได้เรียงตามระดับราคาหรือค่าความแข็งแต่อย่างใด แต่ทั้งนี้พบว่าชื่อเรียกในโบราณนั้น ปัจจุบันสามารถหมายถึงรัตนชาตชนิดอื่นได้เช่นกัน ถ้าอ้างอิงตามกลอนบทนี้ สามารถถอดความเป็นรัตนชาต 9 อย่างได้ดังนี้
 1. เพชรดี หมายถึง เพชรแร่รัตนชาติสีขาว
           (Diamond)
       2. มณีแดง หมายถึง ทับทิมแร่รัตนชาติสีแดง
           (Ruby)
       3. เขียวแสงใสมรกต หมายถึง มรกตแร่รัตนชาติสี
           เขียว (Emerald)
       4. เหลืองใสสดบุษราคัม หมายถึง บุษราคัมแร่รัตน
           ชาติสีเหลือง แซฟไฟร์สีเหลือง
       5. แดงแก่ก่ำโกเมนเอก หมายถึง โกเมนแร่รัตน
           ชาติสีเลือดหมู (Garnet)
       6. สีหมอกเมฆนิลกาฬ หมายถึง แซฟไฟร์ แร่รัตน
           ชาติสีน้ำเงิน(ไพลิน) แซฟไฟร์สีน้ำเงิน
       7. มุกดาหารหมอกมัว หมายถึง มุกดาหาร แร่รัตน
           ชาติสีหมอกมัว(Moonstone)
       8. แดงสลัวเพทาย หมายถึง เพทายแร่รัตนชาติสี
           แดงเข้ม (Hyacinth) เขียนอีกอย่างหนึ่งว่า
           (Yellow Zircon) (ซึ่งเป็นรัตนชาตชนิดเดียวกัน)
       9. สังวาลย์สายไพฑูรย์ หมายถึง ไพฑูรย์ เป็น
           อัญมณีหรือหินสีชนิดหนึ่งหรือแร่รัตนชาติที่มีสี
           น้ำเงิน(Chrysoberyl-cat eye)
           และนอกจากนี้ไข่มุกก็จัดเป็นแร่รัตนชาติเช่นกัน ซึ่งเกิดจากสิ่งมีชีวิตก็คือหอยมุก

วิธีการทำอัญมณีให้มีความงดงาม :
การทำให้อัญมณีมีความงดงามมากขึ้นสามารถทำได้หลายวิธี เช่น การเจียระไน การเผา การย้อม เคลือบสี การอาบรังสี และการฉายแสงเลเซอร์

       คุณสมบัติของเพชร :
       เพชรเป็นธาตุคาร์บอน มีความแข็งแรงที่สุด มีระดับความแข็งเท่ากับ 1.0 ตามมาตรฐานของโมส์ มีค่าดัชนี หักเหของแสง 2.41 ความถ่วงจำเพาะ 3.52


 
 รูปที่ 2  ทับทิม
                    
                        

         

เซอร์โคเนียม

รูปที่ 1  แร่เซอร์โคเนียม

เซอร์โคเนียม (Zr) :  เป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลว 1852  .จุดเดือด 4377 .พบอยู่ในรูปของแร่เซอร์คอน (ZrSiO4) เกิดตามแหล่งแร่ดีบุก เซอร์โคเนียม อยู่ในแร่เซอร์คอน แยกโดยนำหางแร่ดีบุกมาเผาในเตาความร้อนสูง โดยใช้คาร์บอนเป็นตัวรีดิวซ์ นำผลึกที่ได้ไปควบแน่น แล้วให้ทำปฏิกิริยากับแมกนีเซียมเหลว แล้วจึงเผาแยกโลหะแมกนีเซียมออก



      การถลุงเซอร์โคเนียม : นำแร่เซอร์คอน ไปถลุงในเตาที่อุณหภูมิ 800 – 1000 องศเซลเซียส โดยใช้คาร์บอนเป็นตัวรีดิวซ์ จะได้โลหเซอร์โคเนียมที่ไม่บริสุทธิ์นำโลหะไปเผาที่อุณหภูมิ 500 องศเซลเซียส  และพ่นก๊าซคลอรีนลงไปตลอดเวลาจะได้ไอของ ZrCI4 เมื่อควบแน่นจะได้ผลึก ZrCI4 นำผลึก  ZrCI4  ทำปฏิกิริยากับโลหะแมกนีเซียมที่หลอมเหลวในเตา ภายใต้บรรยากาศของก๊าซเฉื่อย จะได้ Zr แยก Mg และ MgCI2 โดยเผาในภาวะที่เป็นสุญญากาศที่ 900.C  และนำโลหะเซอร์โคเนียมไปหลอมในเตาสุญญากาศ เพื่อให้ได้โลหะที่บริสุทธิ์ขึ้นถ้าเติม Y2O3  ลงใน ZrO2 ประมาณ 5% จะได้สารที่ชื่อว่า PSZ (Partially Stabilizer Zirconia)ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิกส์ ที่ทนความร้อนได้สูง  และไม่นำไฟฟ้า

      ประโยชน์ในด้านต่างๆ :
      1.  ใช้เป็นชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ไอพ่น  และจรวด
2.  ใช้ทำถ้วยกระเบื้องทนไฟ
3.  ทำอิฐทนไฟสำหรับเตาหลอมโลหะ
4.  ทำฉนวนกันไฟฟ้าแรงสูง
5.  ทำชิ้นส่วนของหัวเทียนรถยนต์
6.  ทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์


รูปที่ 2  ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากแร่เซอร์โคเนียม