วันอาทิตย์ที่ 19 ธันวาคม พ.ศ. 2553

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

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น