วันศุกร์ที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554

แทนทาลัมและไนโอเบียม

แทนทาลัมและไนโอเบียมเกิดอยู่ร่วมกันในสินแร่แทนทาไลต์โคลัมไบต์

แหล่งที่พบ : ซึ่งพบในตะกรันจากการถลุงแร่ดีบุก 

การผลิต : ประเทศไทยมีการผลิตผงแทนทาลัมเพนตะออกไซด์และไนโอเบียมเพนตะออกไซด์จากตะกรันดีบุก 
1.  โดยนำตะกรันดีบุกมาบดให้ละเอียดแล้วละลายด้วยสารละลายผสมของกรดไฮโดรฟลูออริกกับกรดซัลฟิวริก 
2.  แล้วเติมเมทิลไอโซบิวทิลคีโตนลงไปสารประกอบของแทนลาลัมและไนโอเบียมจะละลายอยู่ในชั้นของเมทิลไอโซบิวทิลคีโตน 
3.  จากนั้นแยกชั้นของเมทิลไอโซบิวทิลคีโตนออกมา  
4.  แล้วเติมกรดซัลฟิวริกเจือจางลงไปไนโอเบียมจะละลายอยู่ในชั้นของกรด 
5.  เมื่อแยกชั้นของสารละลายกรดออกและทำสารละลายให้เป็นกลางด้วยสารละลายแอมโมเนียจะได้ตะกอน 
6.  เมื่อนำไปเผาจะได้ไนโอเบียมเพนตะออกไซด์เกิดขึ้น 
7.  ส่วนแทนทาลัมที่ละลายอยู่ในชั้นของเมทิลไอโซบิวทิลคีโตน แยกออกได้โดยการผ่านไอน้ำเข้าไปจะได้แทนทาลัมละลายอยู่ในชั้นของน้ำในรูปของสารประกอบ H2TaF7
8.  เมื่อเติมสารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์แล้วนำไปตกผลึกจะได้สาร K2TaF7ซึ่งนำไปใช้ประโยชน์ได้  
                             
       *** การสกัดแร่แทนทาไลด์โคลัมไบด์นั้น ก่อนปล่อยน้ำทิ้งลงสู่สิ่งแวดล้อมจึงต้องกำจัดสารเจือปน  และปรับสภาพน้ำทิ้งให้เป็นกลาง  นอกจากนี้ตะกรันดีบุก  อาจมีสารกัมมันตรังสี  เช่นยูเรเนียมและทอเรียมปนอยู่ด้วย  จึงต้องตรวจสอบปริมาณสารกัมมันตรังสีไม่ให้มีปริมาณมากเกินค่ามาตรฐาน 

คุณสมบัติของโลหะแทนทาลัมจุดหลอมเหลว 2996 องศาเซลเซียส  
  • มีสีเทาเงิน 
  • เป็นโลหะทนไฟ  มีความแข็งและเหนียวใกล้เคียงกับเหล็กกล้า นำมา
ประโยชน์ : 
ใช้ทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในเครื่องคอมพิวเตอร์  เครื่องมือสื่อสาร  เครื่องส่งสัญญาณกันภัย  เครื่องตั้งเวลา
ทำโลหะผสมที่ทนความร้อนสูงเพื่อใช้ทำบางส่วนของลำตัวเครื่องบิน 
ทำหัวของจรวดขีปนาวุธ  อุปกรณ์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณู 
-  ใช้แทนทาลัมออกไซด์เคลือบเลนส์เพื่อให้มีสมบัติในการสะท้อนแสงได้ดี 

คุณสมบัติของโลหะแทนทาลัมจุดหลอมเหลว 2487 องศาเซลเซียส   :                               
โลหะไนโอเบียมมีสีเทาเงิน 
มีความแข็งและเหนียวใกล้เคียงกับทองแดง 
เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี  แปรรูปได้ง่าย  จึงนำมาใช้ทำโลหะผสมที่มีสมบัติพิเศษ  เช่น ทนแรงดัน  มีความเหนียว  ไม่เป็นสนิม 
ทนต่อการกัดกร่อนและนำไฟฟ้าได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ 
นอกจากนี้ยังใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์  อุปกรณ์นิวเคลียร์  ส่วนประกอบของเครื่องบินและขีปนาวุธได้

ทังสเตน

แหล่งที่พบ :
ทังสเตนส่วนใหญ่พบร่วมกับแร่ดีบุก สินแร่ของโลหะทังสเตนที่พบในประเทศมี 2 ชนิด คือ วุลแฟรไมต์ (Fe,Mn)WO4 และซีไลต์ CaWO4

คุณสมบัติ :
-  ทังสเตนเป็นโลหะสีเทาเงิน
-  มีจุดหลอมเหลวและความหนาแน่นสูง
-  เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี
-  มีสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวต่ำ
-  เมื่อผสมกับคาร์บอนจะมีความแข็งมาก

ประโยชน์ : 
-  โลหะทังสเตนใช้ทำไส้และขั้วหลอดไฟฟ้า
-  ชิ้นส่วนบริเวณผิวสัมผัสของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ทำฉากป้องกันความร้อนและรังสีในอุปกรณ์ต่างๆ 
ผสมกับเหล็กจะได้เหล็กกล้าที่มีความแข็งมากสำหรับใช้ทำเกราะในยานพาหนะ อาวุธสงคราม ทำมีด มีดโกน ตะไบ ใบเลื่อย
-  ผสมกับคาร์บอน นิกเกิลและโคบอลต์จะมีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษ จึงใช้ทำวัตถุสำหรับตัดเหล็กกล้า สารประกอบเรืองแสงของทังสเตนนำมาใช้เป็นสีเขียวและสีเหลืองในการย้อมไหมตกแต่งแก้วและเครื่องปั้นดินเผา

     


สังกะสี


แหล่งที่พบ  :  แร่สังกะสี พบในรูปสังกะสีซิลิเกต เช่น  แร่เฮมิเมอร์ไฟต์ (Zn4(Si2O7)(OH)2(H2O) แร่สมิทซอไนต์ (ZnCO3) และแร่ซิงไคต์ (ZnO)  สำหรับแร่สังกะสีที่พบมากที่สุดในโลก คือ  แร่สฟาเลอไรต์ (ZnS) แร่สังกะสีพบมากที่อำเภอแม่สอด  จังหวัดตาก

การถลุงโลหะสังกะสี :
ขั้นที่  1  นำแร่สังกะสี  เช่น  ZnS  ,  ZnCO3  มาทำให้เป็นออกไซด์
ขั้นที่  2  นำสังกะสีออกไซด์ (ZnO)  มาแยก  Zn  ออกโดยทำปฏิกิริยากับถ่านโค๊ก  
          การถลุง  Zn  ต้องทำที่อุณหภูมิ  1100  0C  ได้  Zn  เป็นของเหลวที่มีสารปนเปื้อนผสมอยู่มักเป็นแคดเมียมกับตะกั่ว จึงต้องแยกสารเหล่านี้ออกด้วยการนำของเหลวที่มีสารผสมไปกลั่นลำดับส่วน
          แยกตะกอนออกจากสารละลาย  ZnSO4  ด้วยเครื่องกรองตะกอนแบบอัด  จะได้กากแคดเมียม พลวง  และทองแดง  สำหรับสารละลาย  ZnSO4  ถูกส่งไปโรงแยก  Zn  ด้วยไฟฟ้า
          เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าลงไปในสารละลาย  ZnSO4  จะเกิดการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ 

การนำสังกะสีไปใช้ประโยชน์ :
  • สังกะสีใช้ในอุตสาหกรรมถ่านไฟฉาย  คือ  Zn  ใช้ทำกล่องถ่านไฟฉาย 
  • ใช้สังกะสีเคลือบแผ่นเหล็กทำสังกะสีมุงหลังคา 
  • ใช้สังกะสีผสมโลหะทองแดงเป็นโลหะผสมเรียกว่า  ทองเหลือง  ซึ่งนำไปใช้ประโยชน์มาก 
  • นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมสี  ยา  และอาหารสัตว์ ซึ่งใช้สังกะสีในรูปออกไซด์ของสังกะสี  (ZnO)
การกำจัดของเสียก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ : 
การถลุงพลวงและสังกะสี  จะเกิดก๊าซพิษคือ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งเกิดจากขั้นตอนการเผาสินแร่  หรือจากการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งมีกำมะถันปนอยู่  หรือเกิดจากรงงานผลิตกรดซัลฟิวริก ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นก๊าซพิษ ที่ทำให้เกิดปัญหาด้าน สิ่งแวดล้อมที่มีผลกระทบต่อทั้งพืชและสัตว์
                        
ผลเสียที่เกิดจากก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ :
  • ถ้าเข้าสู่ระบบทางเดินหายใจ จะเกิดอาการแสบจมูก  หลอดลมอักเสบ
  • ถ้าก๊าซนี้เข้าสู่ร่างกายปริมาณน้อยจะทำให้เกิดอาการปวดเมื่อยเรื้อรัง  เกิดโรคโลหิตจาง 
  • ถ้าได้รับเข้าไปในปริมาณที่มากจะเป็นอันตรายต่อปอดโดยตรง  ทำให้ปอดอักเสบ  หลอดลมตีบตัน 
  • นอกจากนั้นก๊าซ  ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ยังทำให้เกิดฝนกรด ซึ่งจะทำให้เกิดผลเสียต่อสิ่งก่อสร้างที่เป็นหินปูน  หินอ่อน  และเหล็กที่เป็นโครงสร้าง ทำให้เกิดการผุกร่อน
  • การถลุงแร่สังกะสีนอกจากจะเกิด  SO2  แล้งยังทำให้เกิดฝุ่นโลหะปนเปื้อนออกมาด้วย  ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตเช่นกัน  จึงต้องระวัง และ ต้องกำจัดฝุ่นออกก่อนจะปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม