แร่เศรษฐกิจ

 ทองแดง

            

             แร่ทองแดงพบที่จังหวัดเลย หนองคาย ขอนแก่น นครราชสีมา ตาก อุตรดิตถ์ แพร่ น่าน ลำปาง ลำพูน เพชรบูรณ์ ลพบุรี ฉะเชิงเทรา และกาญจนบุรี แต่ยังไม่มีการผลิต แร่ทองแดงส่วนใหญ่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบในปริมาณไม่มาก แร่ทองแดงที่สำคัญคือแร่คาลโคไพไรต์ (CuFeS₂) ซึ่งมี 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 ˚C 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