วันอาทิตย์ที่ 19 ธันวาคม พ.ศ. 2553

แร่เศรษฐกิจ กลุ่มที่ 5

กลุ่มที่ 5 แร่วัตถุดิบในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์

1) แร่ยิปซัม
   






ชื่อแร่ มาจากภาษากรีก เป็นชื่อแร่โดยเฉพาะพวกแร่ที่เกี่ยวกับปูน
      -แร่ยิปซัมชนิด Satin Spar มีเนื้อเป็นเสี้ยนๆ มีความวาวคล้ายใยไหม
      -แร่ยิปซัมชนิด Selenite  มีเนื้อเป็นแผ่นบางโปร่งใส ไม่มีสี
      -แร่ยิปซัมชนิด Alabaster  มีเนื้อเป็นมวลเมล็ดอัดแน่น สีขาว

     คุณสมบัติทางฟิสิกส์ – รูปผลึกระบบโมโนคลินิก ผลึกมีลักษณะเป็นแท่งแบนปลายแหลมทั้งสองข้าง อาจเกิดเป็นรูปผลึกแผด มีรอยแยกแนวเรียบ 3 แนวต่างกัน แต่ที่ชัดเจนมีแนวเดียวจนทำให้แตกเป็นแผ่นๆ รอยแตกอีกแนวอาจเป็นรูปเว้าโค้งแบบก้นหอย หรือแตกเป็นเสี้ยนๆ ความแข็งตามมาตรของโมร์(Moh's scale) เท่ากับ 2 เป็นแร่ตัวหนึ่งในมาตรของโมร์ ถ.พ. 2.30  ความวาวคล้ายแก้ว หรือวาวคล้ายมุก คล้ายไหม ไม่มีสี หรือสีขาว เทา หรือมีสีเหลือง แดง น้ำตาลอ่อนจนถึงน้ำตาลแก่ เนื้อโปร่งใสจนถึงโปร่งแสง
คุณสมบัติทางเคมี  - สูตรเคมี CaSO4.2H2O  มี CaO 32.6 % SO3 46.5 %  มี น้ำ (H2O)   26.9% หลอมตัวขั้นที่ 3 ละลายในกรดเกลือเจือจางร้อน
ลักษณะเด่นและวิธีการตรวจ – อ่อนเล็บขูดเข้าเป็นรอยเนื่องจากเล็บมีความแข็งประมาณ 2.5 มีรอยแยกเรียบสมบูรณ์ 3 ทาง ละลายในกรดเกลือเจือจางที่ร้อน
การกำเนิด –เกิดจากการตกตะกอนของน้ำทะเล เนื่องจากน้ำทะเลระเหยตัวออกไปจึงมีการสะสมตัวเป็นชั้นๆเหมือนเกลือหิน นอกจากนี้ยังพบเกิดอยู่ร่วมกับแร่ที่เกิดจากน้ำร้อนอื่นๆ เช่นในสายแร่ทองคำ สังกะสี ตะกั่ว และทองแดงเป็นต้น
       แหล่งที่พบ
     ในประเทศไทยพบและมีการทำเหมืองที่จังหวัดพิจิตร   อำเภอหนองบัว จังหวัดนครสวรรค์ อำเภอทุ่งใหญ่ และอำเภอฉวาง จังหวัดนครศรีธรรมราช อำเภอนาสารและอำเภอเวียงสระ จังหวัดสุราษฎร์ธานี ที่พบแหล่งแต่ยังไม่มีการผลิตพบที่จังหวัดเลย ปริมาณสำรองแร่ยิปซัมในประเทศไทย มีทั้งหมดประมาณ 200 ล้านตัน
-          ต่างประเทศพบมากที่ประเทศ แคนนาดา สหรัฐอเมริกา จีน อิหร่าน เม็กซิโก ฝรั่งเศส ออสเตรเลีย อินเดีย อิตาลี โปแลนอียิป สเปน และสหราชอาณาจักร

แร่เศรษฐกิจ กลุ่มที่ 4

กลุ่มที่ 4 แร่ในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า
1) แร่เหล็ก




    เป็นวัตถุดิบที่มีความสำคัญเป็นอันดับสูงในยุคอุตสาหกรรม แร่เหล็กที่พบมากและนำมาใช้ประโยชน์ภายในประเทศมีดังนี้
     แมกนีไทต์ เป็นเม็ดเกาะกันแน่น สีดำ สีผงละเอียดำเป็นแม่เหล็กในตัวเอง
     ฮีมาไทต์ เนื้อสมานแน่นเป็นแผ่นซ้อนกันหรือรูปไต สีแดงเลือดหมูจนเกือบดำและสีเทาสีผงละเอียดสีน้ำตาลแดง
     ไลมอไนต์ มักจะพบเป็นรูปหินงอก มนโค้งหรือดูคล้ายดินสีน้ำตาลแก่ถึงดำ สีผงละเอียดสีน้ำตาลเหลือง
ประโยชน์
     การใช้แร่เหล็กภายในประเทศส่วนใหญ่ ใช้ในโรงงานถลุงเหล็กเพื่อการผลิตเหล็กและเหล็กกล้า โดยที่ในอุตสาหกรรมผลิตเหล็กและเหล็กกล้าดังกล่าว จะใช้แร่เหล็กเปอร์เซ็นต์สูง ส่วนแร่เหล็กเปอร์เซ็นต่ำ จะนำไปใช้ในการทำซีเมนต์


2) โมลิบดีไนต์ 

     มักจะพบในลักษณะที่เป็นแผ่นเนื้อแน่นหรือเป็นเกล็ด สีเทาปนน้ำเงิน สีผงละเอีดยสีเขียวน้ำเงิน
ประโยชน์
    ส่วนใหญ่จะนำแร่โมลิบดิไนต์มาใช้ผสมกับเหล็ก ทำเหล็กกล้าซึ่งแข็งและทนทานที่สุด ใช้ทำเกราะ ส่วนประกอบของอากาศยานและเครื่องจักรต่างๆ ใช้ผลิตเครื่องมือที่มีความเร็วสูง เช่น ดอกสว่าน ทำตัวหล่อลื่น ทำสีย้อมผ้า และหมึกสำหรับเขียน

3) แมงกานีส
      มีมากมายหลายชนิด แต่ชนิดที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจมากที่สุดได้แก่ ชนิดที่อยู่ในรูปของออกไซด์ แร่แมงกานิสที่มีธาตุแมงกานีสอยู่ร้อยละ 35 ขึ้นไป ที่พบกันมากและนำมาใช้ประโยชน์ภายในประเทศ มีดังนี้
     - ไพโรลูไซต์ มักพบเป็นเส้นรูปรัศมี รูปไต รูปกิ่งไม้ สีเทาอ่อนถึงดำ
     - ไซโลมิเลน มักพบในลักษณะเป็นพวงองุ่น รูปไต สีดำ และน้ำตาลดำ สีผงละเอียดสีดำ
ประโยชน์
     แร่แมงกานีสเป็นแร่ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ และอุตสาหกรรม   แร่แมงกานีสที่ใช้ภายในประเทศส่วนใหญ่เป็นชนิดไพโรลูไซต์ ซึ่งนำมาใช้ทำถ่านไฟฉาย และโลหะผสมแมงกานีสต่างๆ หรือใช้ในอุตสาหกรรมที่ไม่เกี่ยวข้องกับเหล็ก   เช่น  โลหะอลูมิเนียมผสม อลูมิเนียมบรอนซ์ แมงกานีสบรอนซ์ เป็นต้น นอกจากนี้ยังนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิก สี สารเคมี ปุ๋ย พลาสติก อีกด้วย

แร่เสรษฐกิจ กลุ่มที่ 3

2)      แร่เงิน





    เงินมีสัญลักษณ์ Ag ส่วนใหญ่แล้วเงินมักจะเป็นแร่พลอยได้จากการทำเหมืองตะกั่ว ทองคำ หรือทองแดง โลหะเงินจะอ่อนทุบเป็นแผ่นบางได้ วาวโลหะ หากทิ้งไว้นานผิว มักมัวหมองและจะมีสีดำ การกำเนิด เงินมักเกิดแบบปฐมภูมิปะปนกับแร่อื่น เช่น ทองคำ ทองแดง ตะกั่ว-สังกะสี เป็นต้น โดยเฉพาะแหล่งแร่ตะกั่วจะมีเงินปนอยู่ด้วยเกือบทุกแห่ง แหล่งในประเทศ ในประเทศไทยไม่มีการผลิตแร่เงิน แต่จะเป็นแร่พลอยได้จากการทำเหมืองแร่ตะกั่วที่อำเภอทองผาภูมิ จังหวัดกาญจนบุรี โดยพบว่าจะมีเงินปะปนประมาณ 0.12 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังพบว่ามีแร่เงินเกิดร่วมกับแร่ทองคำที่บริเวณรอยต่อของจังหวัดพิจิตร-เพชรบูรณ์ โดยมีประมาณ 5 เท่าของปริมาณทองคำ และพบว่ามีแร่เงินปะปนอยู่ประมาณ 27 กรัมต่อตัน ในแหล่งแร่โลหะซัลไฟด์ที่บ้านยางเกี๋ยง อำเภออมก๋อย จังหวัดเชียงใหม่ ประโยชน์ ใช้ทำน้ำยาล้างและอัดรูปในอุตสาหกรรมถ่ายภาพ ใช้ทำภาชนะต่างๆ โลหะผสม เครื่องประดับ เหรียญเงินตรา ใช้ในงานบัดกรี เป็นส่วนประกอบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากเงินเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีมาก

แร่เศรษฐกิจ กลุ่มที่ 3

กลุ่มที่ 3 แร่โลหะมีค่า

1) ทองคำ
 


ทองคำ
       มักเกิดเป็นธาตุอิสระในธรรมชาติ แต่อาจจะเกิดผสมกับธาตุอื่น แล้วแต่มลทินปะปน เนื้อมีสีเหลือง วาวโลหะ หนักมาก อ่อนและทุบเป็นแผ่นบางได้ ดัดและดึงเป็นเส้นได้ละลายในกรดกัดทองเท่านั้น ความบริสุทธิ์ของทองคำจะคิดเป็นกะรัตหรือไฟน์เนส โดย ทองคำบริสุทธิ์จะเท่ากับ 24 กะรัต หรือ 1,000 ไฟน์ ดังนั้นทองคำ 18 กะรัต หมายถึงโลหะที่มีทองคำ 18 ส่วน อีก 6 ส่วนเป็นโลหะชนิดอื่น เช่น เงิน ทองแดง นิกเกิล
ประโยชน์
       ทองคำเป็นโลหะที่มีค่าสูง ใช้ทำเครื่องประดับ เป็นหลักประกันในการซื้อขายแลกเปลี่ยนเงินตราต่างประเทศ ใช้หุ้มเครื่องเคลือบและเครื่องแก้ว  ใช้ในวงการทันตแพทย์  ใช้เป็นส่วนประกอบในเครื่องมือวิทยาศาตร์   วงจรอิเล็กทรอนิกส์   และอุปกรณ์ในยานอวกาศ เป็นต้น

แร่เศรษฐกิจ กลุ่มที่ 2

กลุ่มที่ 2 แร่หนักและแร่หายากได้แ่ก่

 1) แร่แทนทาไลต์และโคลัมไบต์



    แทนทาลัมและไนโอเบียมเกิดอยู่ร่วมกันในสินแร่แทนทาไลต์โคลัมไบต์ (Fe,Mn) (Ta,Nb) O ) ซึ่งพบในตะกรันจากการถลุงแร่ดีบุก ประเทศไทยมีการผลิตผงแทนทาลัมเพนตะออกไซด์ (Ta O ) และไนโอเบียมเพนตะออกไซด์ (Nb O ) จากตะกรันดีบุก โดยนำตะกรันดีบุกมาบดให้ละเอียด แล้วละลายด้วย สารละลายผสมของกรดไฮโดรฟลูออริกกับกรดซัลฟิวริก แล้วเติมเมทิลไอโซบิวทิลคีโตนลงไป สารประกอบของแทนลาลัมและไนโอเบียมจะละลายอยู่ในชั้นของเมทิลไอโซบิวทิลคีโตน จากนั้นแยกชั้นของเมทิลไอโซบิวทิลคีโตนออกมา แล้วเติมกรดซัลฟิวริกเจือจางลงไป ไนโอเบียมจะละลายอยู่ในชั้นของกรด เมื่อแยกชั้นของสารละลายกรดออกและทำสารละลายให้เป็นกลาง ด้วยสารละลายแอมโมเนีย จะได้ตะกอน เมื่อนำไปเผาจะได้ Nb O เกิดขึ้น ส่วนแทนทาลัมที่ละลายอยู่ในชั้นของเมทิลไอโซบิวทิลคีโตน แยกออกได้โดยการผ่านไอน้ำเข้าไป จะได้แทนทาลัมละลายอยู่ในชั้นของน้ำในรูปของสารประกอบ H TaF เมื่อเติมสารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์แล้วนำไปตกผลึก จะได้สาร K TaF ซึ่งนำไปใช้ประโยชน์ได้ แต่ถ้านำ H TaF มาเติมสารละลายแอมโมเนียจนเกิดตะกอน ซึ่งเมื่อนำตะกอนไปเผาจะได้ Ta O เกิดขึ้น
     Ta O และ Nb O สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้โดยตรง แต่ถ้าต้องการสกัดจนได้โลหะ Ta และ Nb ต้องใช้โลหะแคลเซียมทำปฏิกิริยากับ Ta O หรือ Nb O โดยมี CaCl เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้
CaCl
Ta O (s) + 5Ca(s)
2Ta(s) + 5CaO(s)
ตะกรัน
CaCl
Nb O (s) + 5Ca(s)
2Nb(s) + 5CaO(s)
ตะกรัน
     การสกัดแร่แทนทาไลด์โคลัมไบด์นั้น ก่อนปล่อยน้ำทิ้งลงสู่สิ่งแวดล้อมจึงต้องกำจัดสารเจือปน และปรับสภาพน้ำทิ้งให้เป็นกลาง นอกจากนี้ตะกรันดีบุก อาจมีสารกัมมันตรังสี เช่นยูเรเนียมและทอเรียมปนอยู่ด้วย จึงต้องตรวจสอบปริมาณสารกัมมันตรังสีไม่ให้มีปริมาณมากเกินค่ามาตรฐาน
     โลหะแทนทาลัมมีสีเทาเงิน จุดหลอมเหลว 2996 oC เป็นโลหะทนไฟ มีความแข็งและเหนียวใกล้เคียงกับเหล็กกล้า นำมาใช้ทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในเครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องมือสื่อสาร เครื่องส่งสัญญาณกันภัย เครื่องตั้งเวลาทำโลหะผสมที่ทนความร้อนสูงเพื่อใช้ทำบางส่วนของลำตัวเครื่องบิน ทำหัวของจรวดขีปนาวุธ อุปกรณ์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ใช้แทนทาลัมออกไซด์เคลือบเลนส์เพื่อให้มีสมบัติในการสะท้อนแสงได้ดี

    โลหะไนโอเบียมมีสีเทาเงิน จุดหลอมเหลว 2487 oC มีความแข็งและเหนียวใกล้เคียงกับทองแดง เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี แปรรูปได้ง่าย จึงนำมาใช้ทำโลหะผสมที่มีสมบัติพิเศษ เช่น ทนแรงดัน มีความเหนียว ไม่เป็นสนิม ทนต่อการกัดกร่อนและนำไฟฟ้าได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ นอกจากนี้ยังใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์นิวเคลียร์ ส่วนประกอบของเครื่องบินและขีปนาวุธได้

แร่เศรษฐกิจ

4) แร่สังกะสี



แร่สังกะสีพบมากที่ อ.แม่สอด จ.ตาก ในรูปสังกะสีซิลิเกต ได้แก่ แร่เฮมิมอร์ไฟต์ (Zn4CSi2O7)(OH)2(H2O) แร่สมิทซอไนต์(ZnCO3และแร่ซิง   ไคต์ (ZnO) แต่สังกะสีที่พบมากที่สุดในโลกคือ แร่สฟาเลอไรต์ (ZnS)
ในการถลุงจะนำแร่สังกะสี (ZnS , ZnCO3มาเปลี่ยนเป็นสารประกอบออกไซด์ (ZnO) ก่อน จากนั้นจึงให้ ZnO ทำปฏิกิริยากับคาร์บอนซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์จะได้สังกะสี (Zn) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO)
ZnO(s)  +  C(s)     →     Zn(s)  +  CO(g)
CO ที่เกิดขึ้นก็สามารถรีดิวซ์ ZnO เป็น Zn ได้เช่นกัน
ZnO(g)  +  CO(s)    →    Zn(s)   +  CO2(g)
CO2 ที่เกิดขึ้นจะทำปฏิกิริยากับ C ที่เหลือเกิด CO ซึ่งใช้ในการรีดิวซ์ ZnO ต่อไป
C(s)  +  CO2(g)    →   2CO(g)
ในการถลุงสังกะสีจะต้องควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ที่ 1100 สังกะสีที่ได้ยังไม่บริสุทธิ์มักมีสารอื่นปนอยู่ ส่วนใหญ่เป็นแคดเมียมกับตะกั่ว ในการแยกสังกะสีออกจากสารปนเปื้อนใช้วิธีนำสังกะสีเหลวไปกลั่นลำดับส่วน หรือทำโดยวิธีอิเล็กโทรลิซิสเช่นเดียวกับการทำทองแดงให้บริสุทธิ์
สำหรับโรงงานถลุงแร่สังกะสีที่จังหวัดตาก แร่ที่ใช้ถลุงอยู่ในรูปของซิลิเกต คาร์บอเนต และออกไซด์ปนกัน ในการถลุงต้องนำแร่มาบดด้วยเครื่องบดเปียกจนละเอียดเป็นผงแล้วให้ทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริก (H2SO4จะได้สารละลาย ZnSO4 ทำสารละลายให้เป็นกลางด้วยปูนขาว กรองแยกกากแร่ออกจากสารละลายแร่ ส่วนที่เป็นกากส่งไปยังบ่อเก็บกากแร่แล้วปรับสภาพให้เป็นกลางด้วยปูนขาว ส่วนสารละลาย ZnSO4 ที่กรองได้จะมีเกลือของCdSO4  CuSO4  Sb2(SO4)3 ปนอยู่ สามารถแยกออกโดยเติมผงสังกะสีลงไปในสารละลาย จะเกิดปฏิกิริยาดังสมการ

Zn(s)  +  CdSO4(aq)    →   ZnSO4(aq)  +  Cd(s)
3Zn(s)  +  Sb2(SO4)3(aq) →   3ZnSO4(aq)  +  2Sb(s)
Zn(s)  +  CuSO4(aq)    →   ZnSO4(aq)  +  Cu(s)
กรองตะกอน Cd Cu และ Sb ออกโดยใช้เครื่องกรองตะกอนแบบอัด สารละลาย ZnSO4 ที่ได้จะถูกส่งไปแยกสังกะสีออกด้วยวิธีการอิเล็กโทรลิซิส Zn2+ จะไปรับอิเล็กตรอนที่ขั้วแคโทดกลายเป็น Zn เกาะอยู่ที่ขั้วแคโทด
Zn2+(aq)  +  2e-   →   Zn(s)
ส่วนที่ขั้วแอโนดน้ำจะไปให้อิเล็กตรอนกลายเป็นก๊าซ O2 และ H+ ดังสมการ
H2O(l)   →   O2(g)  +  2H+(aq)  +  2e-  
ปฏิกิริยารวมคือ Zn2+(aq) + H2O(l)   →  Zn(s) + O2(g) + 2H+(aq)

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 เซลล์แอลคาไลน์ เซลล์เงิน เซลล์ปรอท เป็นต้น
โลหะผสมของสังกะสีถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง เช่น
                 -  ทองเหลือง (สังกะสีผสมกับทองแดงใช้งานด้านการขึ้นรูปหรือหล่อผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ภาชนะเครื่องประดับ ใช้ทำเครื่องดนตรี สกรู และเครื่องใช้ต่างๆ เนื่องจากไม่เกิดการผุกร่อน
                 -  โลหะสังกะสี 78% ผสมกับอะลูมิเนียม 22โดยมวล มีความแข็งใกล้เคียงกับเหล็ก แต่ขึ้นรูปได้ง่ายเหมือนพลาสติก ใช้ทำเซรามิกส์ราคาถูก หรือใช้สำหรับหล่อวัสดุสำเร็จรูปด้วยแม่พิมพ์ถาวร
                 -  โลหะสังกะสีผสมเซอร์โคเนียม มีสมบัติเป็นแม่เหล็กที่อุณหภูมิต่ำกว่า 35 เคลวิน
                 -  โลหะผสมระหว่างสังกะสี อะลูมิเนียม และแมกนีเซียม นำมาหล่อเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น คาร์บูเรเตอร์ มือจับบานประตู บานพับประตู เป็นต้น
                 -  Manganese bronze ใช้ทำใบพัด กังหัน และวาล์ว
                 -  Naval brass หรือ Tobin bronze เป็นโลหะผสมที่มีความทนทานต่อการสึกกร่อน จึงใช้ทำอุปกรณ์เครื่องใช้ต่างๆ และส่วนประกอบของเรือ ทำใบพัด
                 -  Forging brass มีสมบัติทนความร้อนได้ดี จึงใช้ทำอุปกรณ์ที่ต้องใช้ความร้อน
  - สังกะสีจัดเป็นสารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของมนุษย์และสัตว์ จากการทดลองพบว่า เมื่อให้สัตว์ที่ได้รับอาหารที่มีสังกะสีผสมอยู่ร้อยละ 50จะทำให้เจริญเติบโตดีกว่าสัตว์ที่ได้รับสารอาหารที่ไม่มีสังกะสี อย่างไรก็ตามปริมาณสังกะสีหรือสารประกอบสังกะสีที่มีปริมาณมากๆ ในอาหาร จะมีพิษต่อร่างกายและเป็นสาเหตุทำให้เกิดโรคมะเร็งได้ ดังนั้นในอาหารทุกชนิดควรมีสังกะสีอยู่ไม่เกิน 50 ppm
- สังกะสีเป็นโคแฟคเตอร์ของเอนไซม์หลายชนิด เช่น lactic, dehydrogenase
- ใบพืชที่ขาดสังกะสี พบว่าใบพืชจะเสียรูป

แร่เศรษฐกิจ

3) แร่ดีบุก




    ดีบุกเป็นโลหะสีขาวเป็นเงาคล้ายเงิน  มีความถ่วงจำเพาะ  7.3  มีจุดหลอมเหลว 232 0C  เป็นโลหะเนื้ออ่อน  แต่เหนียว  ที่อุณหภูมิ  100 0C  สามารถรีดเป็นเส้นได้  แต่ถ้าที่อุณหภูมิ  200 0C  ดีบุกจะเปราะ  ทุบแตกง่าย   ดีบุกมีอันยรูปหลายแบบ  เช่น  ดีบุกเทา  ดีบุกรอมบิก  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
                      
ปฏิกิริยาการแยกดีบุกออกจากแร่  ดังนี้
                                C (s)  +  O2 (g)    -   CO2 (g)
                                C (s)  +  CO2 (g)   -   2CO (g)
                                2CO (g)  +  SnO2 (s)  -    Sn (l)  +  2CO2 (g)


                      ปฏิกิริยาการแยกสารปนเปื้อน (SiO2)  ด้วยหินปูนดังนี้
                                CaCO3 (s)   -   CaO (s)  +  CO2 (g)
                                CaO (s)  +  SiO2 (l)  -  CaSiO3 (l)
                                                                                
          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

แร่เศรษฐกิจ

2) ทังสเตน



      ทังสเตนส่วนใหญ่พบร่วมกับแร่ดีบุก สินแร่ของโลหะทังสเตนที่พบในประเทศมี 2 ชนิด คือ วุลแฟรไมต์ (Fe,Mn)WO4 และซีไลต์ CaWO4
       ทังสเตนเป็นโลหะสีเทาเงิน มีจุดหลอมเหลวและความหนาแน่นสูง เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี มีสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวต่ำ เมื่อผสมกับคาร์บอนจะมีความแข็งมาก โลหะทังสเตนใช้ทำไส้และขั้วหลอดไฟฟ้า ชิ้นส่วนบริเวณผิวสัมผัสของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ทำฉากป้องกันความร้อนและรังสีในอุปกรณ์ต่างๆ  ผสมกับเหล็กจะได้เหล็กกล้าที่มีความแข็งมาก สำหรับใช้ทำเกราะในยานพาหนะ อาวุธสงคราม ทำมีด มีดโกน ตะไบ ใบเลื่อย ผสมกับคาร์บอน นิกเกิลและโคบอลต์จะมีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษ จึงใช้ทำวัตถุสำหรับตัดเหล็กกล้า สารประกอบเรืองแสงของทังสเตนนำมาใช้เป็นสีเขียวและสีเหลืองในการย้อมไหม ตกแต่งแก้วและเครื่องปั้นดินเผา
สรุปประโยชน์ของทังสเตน
-ทำไส้และขั้วหลอดไฟฟ้า
-ผสมกับเหล็กเกิดเป็นเหล็กกล้า
-ใช้ทำเกราะในยานพาหนะ  อาวุธสงคราม
-เรืองแสงของทังสเตนใช้เป็นสีในการย้อมไหม

แร่เศรษฐกิจ

 ทองแดง
            
             แร่ทองแดงพบที่จังหวัดเลย หนองคาย ขอนแก่น นครราชสีมา ตาก อุตรดิตถ์ แพร่ น่าน ลำปาง ลำพูน เพชรบูรณ์ ลพบุรี ฉะเชิงเทรา และกาญจนบุรี แต่ยังไม่มีการผลิต แร่ทองแดงส่วนใหญ่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบในปริมาณไม่มาก แร่ทองแดงที่สำคัญคือแร่คาลโคไพไรต์ (CuFeS2ซึ่งมี FeS และ CuS ผสมอยู่ การถลุงทองแดงจากแร่ขั้นแรกคือการแยกแร่ที่ต้องการออกจากสิ่งเจือปนหรือกากแร่ อาจใช้วิธีการลอยตัว โดยนำแร่ที่บดละเอียดแล้วผสมเข้ากับน้ำ น้ำมันและสารซักล้างในถังผสม จากนั้นกวนและผ่านอากาศเข้าไปในของเหลวที่อยู่ในถังผสมตลอดเวลา เพื่อทำให้มีฟองเกิดขึ้น ซึ่งเป็นผลให้ฟองอากาศและน้ำมันไปเกาะอยู่กับอนุภาคของแร่และลอยตัวอยู่ด้านบน ส่วนกากแร่จะจมอยู่ด้านล่าง เมื่อตักฟองที่ลอยอยู่ด้านบนออกและทำให้แห้ง จะได้ผงแร่ที่มีปริมาณทองแดงเพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 15 โดยมวล ขั้นต่อไปนำแร่มาเผาในอากาศ เรียกกระบวนการนี้ว่า การย่างแร่ ไอร์ออน (II) ซัลไฟด์บางส่วนจะถูกออกซิไดส์เป็นไอร์ออน (II) ออกไซด์ ดังสมการ
2CuFeS2 (s) + 3O2 (g)         2CuS (s) + 2FeO (s) + 2SO2 (g)
กำจัดไอร์ออน (II) ออกไซด์ออกไป โดยนำผลิตภัณฑ์ที่ได้ไปเผารวมกับออกไซด์ของซิลิคอนในเตาถลุงอุณหภูมิประมาณ 1100 ˚ไอร์ออน (II) ออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของซิลิคอนได้กากตะกอนเหลวซึ่งแยกออกมาได้ดังสมการ
FeO (s) + SiO2 (s)             FeSiO3 (l)
ส่วนคอปเปอร์ (II) ซัลไฟด์เมื่ออยู่ในที่มีอุณหภูมิสูงจะสลายตัวได้เป็นคอปเปอร์ (I) ซัลไฟด์ในสถานะของเหลวซึ่งสามารถแยกได้
                ในขั้นสุดท้ายเมื่อแยกคอปเปอร์ (I) ซุลไฟด์ในอากาศ บางส่วนจะเปลี่ยนเป็นคอปเปอร์ (I) ออกไซด์ ดังสมการ
2Cu2S (s) + 3O2            2Cu2O (s) + 2SO2(g)
และคอปเปอร์ (I) ออกไซด์กับคอปเปอร์ (I) ซัลไฟด์จะทำปฏิกิริยากันโดยมีซัลไฟด์ไอออนทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ ได้โลหะทองแดงและแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ดังสมการ

2Cu2O (s) + Cu2S (s)           6Cu (l) + SO2(g)
ทองแดงที่ถลุงได้ในขั้นนี้ยังมีสิ่งเจือปนจึงต้องนำไปทำให้บริสุทธิ์โดยทั่วไปจะใช้วิธีแยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า
ประโยชน์ของทองแดง
                ทองแดงเป็นโลหะที่มีความสำคัญและใช้มากในอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ อุปกร์เกี่ยวกับรถยนต์ อาวุธ เหรียญกษาปณ์และเหรียญตราต่างๆ นอกจากนี้ยังใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญในโลหะผสมหลายชนิด เช่น ทองเหลือง บรอนซ์ โลหะผสมทองแดงนิดเกิลมีความเหนียวทนต่อการกัดกร่อนได้ดีโดยเฉพาะในน้ำทะเล จึลใช้ทำท่อในระบบกลั่น อุปกรณ์ภายในเรือเดินทะเล โลหะผสมทองแดงนิกเกิลและสังกะสีหรือเรียกว่า เงินนิกเกิลหรือเงินเยอรมัน ใช้ทำเครื่องใช้ต่างๆ เช่น ช้อน ส้อม มีด เครื่องมือแพทย์ และอุปกรณ์ทันตกรรม สำหรับแร่ทองแดงที่มีสีหรือลวดลายสวยงาม เช่น มาลาไคต์ อะซูไรต์และคริโซคอลลา สามารถนำมาทำเป็นเครื่องประดับได้วย
 

แร่ประกอบหิน

     แร่ประกอบหิน (rock forming minerals) คือ แร่ที่มักพบประกอบอยู่ในหินชนิดต่างๆ เป็นกลุ่มแร่ซิลิเกตที่มีธาตุสำคัญที่เป็นส่วนประกอบ ได้แก่ ซิลิกอน ออกซิเจน อะลูมิเนียม เหล็ก แคลเซียม โซเดียม แมกนีเซียม และโพแทสเซียม ผสมอยู่ เช่น ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ ไมกา ไพรอกซีน แคลไซต์ แร่ประกอบหินพวกนี้ส่วนใหญ่ไม่ค่อยได้นำมาใช้ประโยชน์ เพราะแร่เหล่านี้จะกระจายอยู่ในเนื้อหิน ยากต่อการนำออกมาใช้ นอกจากจะมีปริมาณมากๆ ก็อาจนำมาใช้ได้ ส่วนใหญ่ใช้เพื่อประดับตกแต่งมากกว่า หรือว่าจะนำมาใช้โดยตรง เช่น 
 1) ควอตซ์

    
      ควอตซ์หรือที่เรียกกันว่าเขี้ยวหนุมาน มีส่วนประกอบทางเคมีเป็นซิลิกา (SiO2) ส่วนมากจะใส ไม่มีสี ถ้ามีมลทินเจือปนอยู่จะให้สีต่างๆ เช่น ม่วง ชมพูและเหลือง ควอตซ์ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างของผลิตภัณฑ์เซรามิก อาจพบได้ทั้งแบบที่เกิดเป็นสาย (vein) ซึ่งตัดแทรงเข้ามาในหินแกรนิตหรือหินอื่นๆ และที่อยู่ในรูปของทรายแก้ว ซึ่งได้นำมาใช้ในงานเซรามิกอย่างกว้างขวาง
ประโยชน์ : ถ้าเป็นผลึกที่สมบูรณ์และบริสุทธิ์มาก จะนำไปใช้ทำเลนส์  ปริซึม  แว่นตา  นาฬิกาควอตซ์  อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์    แต่ถ้ามีมลทินมากจะนำไปทำเป็นผงขัด กระดาษทราย และใช้ในการถลุงเหล็กแทนแร่ฟลูออไรต์

วันเสาร์ที่ 18 ธันวาคม พ.ศ. 2553

การจำแนกแร่

      สามารถจำแนกได้ออกได้ 2 ประเภท คือ 1) แร่ประกอบหิน 2) แร่เศรษฐกิจ
        แร่ประกอบหิน (rock forming minerals) 
         คือ แร่ที่มักพบประกอบอยู่ในหินชนิดต่างๆ เป็นกลุ่มแร่ซิลิเกตที่มีธาตุสำคัญที่เป็นส่วนประกอบ ได้แก่ ซิลิกอน ออกซิเจน อะลูมิเนียม เหล็ก แคลเซียม โซเดียม แมกนีเซียม และโพแทสเซียม ผสมอยู่ เช่น ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ ไมกา ไพรอกซีน แคลไซต์ แร่ประกอบหินพวกนี้ส่วนใหญ่ไม่ค่อยได้นำมาใช้ประโยชน์ เพราะแร่เหล่านี้จะกระจายอยู่ในเนื้อหิน ยากต่อการนำออกมาใช้ นอกจากจะมีปริมาณมากๆ ก็อาจนำมาใช้ได้ ส่วนใหญ่ใช้เพื่อประดับตกแต่งมากกว่า หรือว่าจะนำมาใช้โดยตรง เช่น ใช้ในการก่อสร้าง ได้แก่ หินแกรนิต หินอ่อน หินดินดาน หินปูน เป็นต้น

    
           แร่เศรษฐกิจ (economic minerals) 
          คือ แร่ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจมี 8 กลุ่มดังนี้
1)แร่โลหะพื้นฐาน
2)แร่หนักและแร่หายาก
3)แร่โลหะมีค่า
4)แร่ในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า
5)แร่วัตถุดิบในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์
6)แร่ใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง
7)แร่รัตนชาติ
8)แร่ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง

ความถ่วงจำเพาะและความมันวาว

     ความถ่วงจำเพาะ (specific gravity) เป็นการกำหนดความหนาแน่นของแร่ แร่สองชนิดมีขนาดเท่ากัน แต่น้ำหนักอาจไม่เท่ากัน ความถ่วงจำเพาะของแร่จะกำหนดด้วยน้ำหนัก โดยเทียบกับน้ำหนักของน้ำ น้ำมีความถ่วงจำเพาะ 1 ถ้าแร่มีความถ่วงจำเพาะ 2.7 แสดงว่าแร่นั้นมีความหนักมากกว่าน้ำ 2.7 เท่า ความถ่วงจำเพาะแบ่งเป็น 3 ช่วงคือ

          น้อยกว่า 2
          ระหว่าง 2-4.5
          มากกว่า 4.5 ขึ้นไป

          แร่ที่มีความถ่วงจำเพาะสูงๆ มากมักจะเป็นแร่พวกโลหะ และแร่ที่มีความเบาอาจเป็นเพราะว่ามีส่วนประกอบอื่นผสมอยู่ และขึ้นอยู่กับโครงสร้างของแร่ด้วย
          ในการหาค่าความถ่วงจำเพาะนั้นจะต้องใช้เครื่องมือในห้องปฎิบัติการทางวิทยาศาสตร์   อุปกรณ์   สารเคมี ที่ใช้หาความถ่วงจำเพาะมาตรฐาน



ควอตซ์ความถ่วงจำเพาะประมาณ 2.7          
กาลีนาความถ่วงจำเพาะประมาณ 7.5            
ทองความถ่วงจำเพาะประมาณ 20
ภาพที่ 2.15 แสดงตัวอย่างแร่ที่ความถ่วงจำเพาะต่างๆกัน

          ความมันวาว (luster) เป็นลักษณะพิเศษของแร่ที่มีการสะท้อนแสงโดยจะสามารถแยกแร่ที่มีความใสและแร่ที่มีความขุ่นมัวได้ด้วยการดูความมันวาวของแร่ ความวาวแบ่งได้ดังนี้ คือ

          วาวโลหะ (metallic luster) จะเป็นแร่ที่ประกอบด้วยโลหะทึบและสะท้อนแสงมักจะมีสารประกอบกำมะถัน และสารประกอบออกซิเจนอยู่ด้วย เช่น กาลีนา ไพไรต์ แร่พวกนี้มักจะมีสีเข้ม
          วาวอโลหะ (nonmetallic luster) จะมีลักษณะเกือบจะทึบหรือทึบทั้งหมดและสะท้อนกลับได้ แร่มักมีสีอ่อน
          วาวคล้ายแก้ว (viteous luster)  หรือ glassy luster เป็นแร่ที่มีความวาวกว่า 70 %     แร่จำพวกนี้จะมีความวาวคล้ายแก้วสะท้อนกลับเหมือนแก้ว ส่วนใหญ่ประกอบไปด้วย ซิลิเกต คาร์บอเนต ฟอสเฟต ซัลเฟต สารประกอบฮาโลเจน และไฮดรอกไซด์ เช่น ควอตซ์ แคลไซต์ ฟลูออไรด์
          วาวคล้ายเพชร (adamantine luster)  จะโปร่งแสง  มีดัชนีการหักเหของแสง และวาวคล้ายเพชร  เช่น   แคสชิเทอไรต์ วาเนดิไนต์
          วาวคล้ายยางสน (resinous luster) เป็นแร่ที่มีความวาวสีเหลืองหรือออกสีน้ำตาล คล้ายขี้ผึ้งหรือเทียนไข เช่น กำมะถัน
          วาวคล้ายไหม (silky luster) แร่พวกนี้จะมีความวาวในลักษณะของเส้นใยเหมือนเสื้อผ้าไหม เช่น ยิปซัม
          วาวคล้ายมุก (pearly luster) จะมีความวาวเหมือนด้านในของเปลือกหอยหรือมุข เช่น ทัลก์ มัสโคไวต์
          วาวคล้ายทาด้วยน้ำมัน (greasy luster) เหมือนกับแร่ที่ถูกทาด้วยน้ำมัน ได้แก่ โอปอบางชนิด
          วาวแบบทึบ (dull luster) จะมีการสะท้อนกลับของแสงไม่ดี ส่วนมากจะมีผิวขรุขระและเป็นรูบนพื้นผิว เช่น เคโอลิน 

สมบัติทางเคมี

สมบัติทางเคมีของแร่

          การตรวจสมบัติทางเคมีของแร่นั้นมีหลายวิธี แต่การตรวจสอบขั้นต้นควรใช้วิธีที่ไม่ยุ่งยาก เช่น
           การทำปฎิกิริยากับกรด โดยใช้กรดเกลือ (กรดไฮโดรคลอริก HCl) ในการทำปฎิกิริยา แร่พวกคาร์บอเนตจะทำปฎิกิริยากับกรดเกลืออย่างเห็นได้ชัด แร่ตัวอื่นอาจจะมีบ้างเล็กน้อย โดยทั่วไปแล้วจะใช้กรดเกลือหยดลงบนผิวแร่หรือผงแร่ เพียง 1-2 หยด  แร่บางชนิดไวต่อกรด แต่บางชนิดต้องอุ่นด้วยเปลวไฟ ถ้าเป็นพวกคาร์บอเนต เช่น แคลไซต์ จะทำปฏิกิริยากับกรดเกลือทันที คือ จะให้ฟองก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และแร่บางชนิดจะต้องให้ความร้อนก่อนจึงจะทำปฏิกิริยาได้    เช่น    โรโดโครไซต์ บางพวกทำปฏิกิริยาช้าให้ก๊าซที่มีกลิ่นเหม็น  ได้แก่  สฟาเลอไรต์ แร่พวกแมงกานีสก็ทำปฏิกิริยาช้า เช่นกัน และให้กลิ่นคลอรีน
           การละลายในกรด วิธีนี้จะสังเกตปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างการละลาย และสีของสารละลาย ซึ่งรวมๆ กันแล้วจะทำให้ทราบได้ว่ามีธาตุอะไรบ้าง กรดที่ใช้เป็นตัวทำละลายได้แก่ กรดเกลือ (HCl) กรดดินประสิว (HNO3) กรดกำมะถัน (H2SO4) แร่ที่จะนำมาทดสอบการละลายจะต้องมีลักษณะเป็นผงละเอียด ขั้นตอนมีดังนี้
               1. ทดลองใช้กรดเกลือก่อน ถ้าไม่ละลายจึงใช้กรดดินประสิว ถ้ายังไม่ละลายอีกให้ใช้กรดกำมะถัน
               2. ดูปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ว่าผงแร่มีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่ ถ้าละลาย มีฟองหรือไม่ ช้าหรือเร็ว มีการละลายของสารเกิดขึ้นหรือไม่

                   ตัวอย่างการเกิดปฏิกิริยาการละลายในกรด

แร่
ผลของปฏิกิริยา
คาร์บอเนต
จะมีฟองเกิดขึ้นมาก
แมงกานีสออกไซด์
มีกลิ่นคลอลีนฉุน
โคบอลต์
เหล็ก
ให้สารละลายสีเหลือง น้ำตาล หรือ น้ำตาลแดง
นิเกิล ทองแดง
ให้สารละลายสีเขียวหรือฟ้า
ซัลไฟด์
มีกลิ่นเหมือนกลิ่นไข่เน่า


               ตัวอย่างสีของเปลวไฟของธาตุแต่ละชนิด
สีของเปลวไฟ
ธาตุ
แดงเข้ม
สทรอนเซียม (Sr)
ลิเทียม (Li)
ส้ม
แคลเซียม (Ca)
เหลืองจัด
โซเดียม (Na)
เขียวปนเหลือง
แบเรียม (Ba)
โมลิบดินัม (Mo)
โบรอน (B)
เขียวมรกต
ทองแดง (Cu)
ฟ้าคราม
ทองแดง (Cu)
ฟ้าคราม (เปลวทองแดงคลอไรต์)
คลอรีน (Cl)
เขียวปนฟ้าอ่อน
ฟอสฟอรัส (P)
เขียวปนฟ้า
สังกะสี (Zn)
เขียวอ่อน
พลวง (Sb)
ฟ้าครามอ่อนๆ
ตะกั่ว (Pb)
ม่วง
โพแทสเซียม (K)