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 (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

 

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

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	ให้สารละลายสีชมพู
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)