วันจันทร์ที่ 12 กันยายน พ.ศ. 2554

อุตสาหกรรมแร่

อุตสาหกรรมแร่

 แร่ (Mineral)  หรือสารประกอบอนินทรีย์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มีโครงสร้างและส่วนประกอบที่แน่นอนมีสมบัติต่าง ๆ เฉพาะตัว  หรืออีกความหมายหนึ่ง  แร่ คือ วัตถุที่ได้จากพื้นดินเอามาถลุงเป็นโลหะชนิดต่าง ๆ
 สินแร่  คือ หิน หรือแร่ประกอบหินซึ่งมีแร่ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจปริมาณมากพอที่สามารถถลุงออกมาใช้ประโยชน์ได้  หรืออีกความหมายหนึ่งอาจหมายถึง แร่จากเหมืองที่ยังไม่ถลุง จะเรียกว่า สินแร่
โดยทั่วไปแร่ของโลหะมักเกิดในรูปออกไซด์  ซัลไฟด์  เฮไลด์ ซิลิเกต  คาร์บอเนต และซัลเฟต

ตารางที่ 18.1  ชนิดของสารประกอบของแร่ที่พบบางชนิด


ชนิดไอออนลบ
ตัวอย่างและชื่อของแร่
ไม่เกิดรวมกับไอออนลบ (เป็นธาตุโลหะอิสระ)
Au ,  Ag ,  Pt , Os , Ir , Ru , Rh , Pd , As , Sb , Bi , Cu
ออกไซด์
ฮีมาไทต์  Fe2O3  แมกนีไทต์  Fe3O4  ,  บอกไซด์  Al2O3  ,  แคสซิเทอร์ไรด์  SnO2  ,  เปอริแคส MgO  ,  ซิลิกา  SiO2 
ซัลไฟด์
คาลโคไพไรต์ CuFeS2  ,  คาลโคไซด์  Cu2S  สฟาเลอไรต์ ZnS  ,  กาลีนา  PbS  ,  ไอออนร์ไพไรต์  FeS2  ,  ซินนาบาร์  HgS
คลอไรด์
เกลือหิน  NaCl  ,  ซิลไวท์  KCl  ,  คาร์นาไลด์  KCl.MgCl2
คาร์บอเนต
หินปูน  CaCO3  ,  แมกนีไซด์  MgCO3  ,  โคโลไมด์   MgCO3 . CaCO3
ซัลเฟต
ยิปซัม CaSO4 .2H2O ,  ดีเกลือ  MgSO4 .7H2O  ,  บาไรต์  BaSO4
ซิลิเกต
เบริล Be3Al2Si6O18  ,  Kaolinite Al2(Si2O8)(OH)4   ,  Spodumene  LiAl(SiO3)2

ประเภทของแร่

                ประเภทของแร่
                จำแนกตามประโยชน์ในทางเศรษฐกิจเป็น  2  ประเภท ดังนี้คือ
                .  แร่ประกอบหิน  (Mineral  rock)
                                แร่ประกอบหิน  หมายถึง  แร่ที่เป็นส่วนประกอบของหิน  เช่น
                                หินแกรนิต  ประกอบด้วย  แร่ควอร์ตซ์  เฟลด์สปาร์  และไมกา
                                หินปูน  ประกอบด้วย  แร่แคลไซด์  และอื่น ๆ
                                แร่ประกอบหินแต่ละชนิดละลายและแทรกอยู่ในเนื้อหิน แยกออกมาใช้ได้ยาก  แต่ถ้ามีปริมาณมาก ๆ จะสามารถนำมาใช้ประโยชน์ทางอุตสาหกรรมได้  แต่ถ้ามีปริมาณน้อยถ้านำมาแยกจะไม่คุ้มค่าต่อการลงทุน

                .  แร่เศรษฐกิจและอุตสาหกรรม  (Industrial mineral)
                     แร่เศรษฐกิจและอุตสาหกรรม  หมายถึง   แร่ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจ หรือทางอุตสาหกรรมได้    แบ่งเป็น  2  ประเภทคือ
1. แร่โลหะ  (Metallic  mineral)  เช่น  แร่เงิน  ทองแดง  สังกะสี  เหล็ก  ตะกั่ว  ดีบุก  ทังสเตน  และอลูมิเนียม
2. แร่อโลหะ  (Nonmetallic  mineral)  เช่น  แร่เฟลด์สปาร์  แกรไฟต์  ดินขาว  ใยหิน  ฟอสเฟต  ยิบซัม  รัตนชาติ  ทราย  และแร่เชื้อเพลิง

                            ตารางที่ 18.2  สินแร่และแหล่งแร่บางชนิดที่พบในประเทศไทย

ธาตุ
ปริมาณที่พบในเปลือกโลก (%โดยมวล)
ชื่อแร่ที่สำคัญ
ส่วนประกอบทางเคมีของแร่
แหล่งที่พบในประเทศไทย
Sc
0.005
ทอดเวไทต์
(Sc , y)2Si2O7
-
Ti
0.44
อิลเมไนต์
วูไทล์
FeTiO3
TiO2
กาญจนบุรี จันทบุรี  ตราด
ประจวบคีรีขันธ์  ภูเก็ต
V
0.015
วาเนติไนต์
3Pb3(VO4)2 .PbCl2
-
Cr
0.020
โครไมต์
โครคอยด์
FeO.Cr2O3
PbCrO4
อุตรดิตถ์  นราธิวาส
- 
Mn
0.10
ไพโรลไซด์

โรโคโครไซด์
MnO2

MnCO3
เชียงใหม่  ลำพูน  เลย
กาญจนบุรี
เลย  แพร่  นาน
Fe
5.0
แมกนีไทต์

ฮีมาไทต์
ไพโรต์
Fe3O4

Fe2O3
FeS2
ลพบุรี  นครสวรรค์  ชลบุรี
ระยอง
ลพบุรี  นครสวรรค์  สุโขทัย
นครศรีธรรมราช  ยะลา
Co
0.0023
โคบอลไทต์
สกุตเทอรูไดด์
(Co,Fe)AsS
(Co,Ni)As3
-
-
Ni
0.008
เพนต์เลนไดด์
นิกโคไลต์
(Fe,Ni)S8
NiAs
-
-
Cu
0.007
ทองแดง
คาลโคไพไรต์
(คอปเปอร์ไพไรต์)
คิวไพรต์
มาลาไคต์
Cu
CuFe.S2

Cu2O
Cu2CO3(OH)2
ฉะเชิงเทรา อุตรดิตถ์ ลำปาง
นครราชสีมา ฉะเชิงเทรา
ลำปาง
น่าน
นครราชสีมา อุตรดิตถ์
Zn
0.01
สฟาเลอไรด์

เฮมิเมอร์ไฟต์
สมิชซอไนต์
ZnS

Zn4(Si2O7)(OH)2.H2O
ZnCO3
กาญจนบุรี  แพร่ สงขลา ลำพูน
ตาก กาญจนบุรี

ตาก  กาญจนบุรี


วิธีสกัดโลหะออกจากแร่มี  3  ขั้นตอนดังนี้
                      1. Concentration เป็นขั้นตอนที่นำสินแร่มาแยกสิ่งเจือปนไม่บริสุทธิ์ (Gangue)  ออกไป ทำให้แร่มีความเข้มข้นมากขึ้น  การแยกสิ่งเจือปนอาจจะอาศัยสมบัติทางกายภาพและทางเคมีก็ได้
                      2.  Reduction  เป็นขั้นตอนการถลุง  ทำให้โลหะแยกออกจากแร่โดยการรีดิวซ์สารประกอบของโลหะที่อุณหภูมิสูง   โลหะที่แยกออกมาในสภาพหลอมเหลวและในขณะที่ถลุงแร่จะมีการเติมสารบางชนิดที่เรียกว่า  Flux  เช่น  แคลเซียมคาร์บอเนตลงไปพร้อมกับการรีดิวซ์ด้วยเพื่อรวมกับสิ่งเจือปนซึ่งอาจจะตกค้างอยู่ให้กลายเป็นกากตะกอนแยกออกมา  สำหรับการเลือกตัวรีดิวซ์ในขั้นตอนรีดักชันนี้ขั้นอยู่กับความยากง่ายของโลหะที่จะแยกออกจากแร่  ส่วนใหญ่ตัวรีดิวซ์นิยมใช้ถ่านโค้ก เพราะหาง่าย และราคาถูก
                      3. Electrorefining  เป็นการทำโลหะที่ถลุงได้ให้บริสุทธิ์  เนื่องจากโลหะที่ถลุงได้จากการรีดักชันยังมีสิ่งเจือปนบางอย่างเหลืออยู่  จึงต้องนำมาผ่านขั้นตอนนี้โดยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส ทำโลหะให้บริสุทธิ์ขึ้นอีกครั้งหนึ่ง โลหะที่ได้จากขั้นตอนนี้มีความบริสุทธิ์ประมาณ  99.6 %