1. บทที่10 ธาตุและสารประกอบอนินทรีย์ในอุตสาหกรรม
อุตสาหกรรมแร่
แร่คือธาตุหรือสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ
โดยกระบวนการทางธรณีวิทยาภายในโลกและที่ผิวโลก มีองค์ประกอบเป็นช่วง
มีโครงสร้างและองค์ประกอบเฉพาะตัว ส่วนสินแร่คือกลุ่มของแร่ต่างๆ
ที่มีปริมาณมากพอในเชิงเศรษฐกิจ ซึ่งสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการหลอมเหลวหรือถลุง
เพื่อให้ได้โลหะ แร่หลักชนิดต่างๆจาแนกตามองค์ประกอบทางเคมีได้ดังตาราง
ตาราง แร่หลักชนิดต่างๆ
ชนิด แร่
โลหะ
เดี่ยว
คาร์บ
อเนต
เฮไล
ด์
ออกไ
ซด์
ฟอสเ
ฟต
ซิลิเก
ต
เงิน ทองคา บิสมัท ทองแดง แพลทินัม แพลเลเดียม
CaCO3 ( แคลไซต์
หินปูน) MgCO3 (แมกนีไซต์) CaMg(CO3)2 (โดโลไมต์)PbCO3 (เซอรัสไซต์) ZnC
O3 (สมิทโซไนต์)
CaF2 (ฟลูออไรต์) NaCl (เฮไลต์) KCl (ซิลไวต์) Na3AlF6 (ไครโอไลต์)
Al2O3.2H2O (บอกไซต์) Al2O3 (คอรันดัม) Fe2O3 (ฮีมาไทต์) Fe3O4(แมกนีไทต์) C
u2O (คิวไพรต์) MnO2 (ไพโรลูไลต์) SnO2 (แคสซิเทอไรต์) ZnO(ซิงไคต์)
Ca3(PO4)2 (หินฟอสเฟต) Ca5(PO4)3OH (ไฮดรอกซีแอพาไทต์)
Be3Al2(Si6O18) (เบริล) ZrSiO4 (เซอร์คอน) NaAlSiO3(แอลไบต์)3MgO.4SiO2.H2O
(ทัลก์)
Ag2S (อาร์เจนไทต์) CdS (กรนอกไคต์) Cu2S (คาลโคไซต์) Fe2S (ไพไรต์) HgS(ซิ
นนาบาร์) PbS(กาลีนา) ZnS(สฟาสเลอไรต์)
BaSO4 (แบไรต์) CaSO4 (แอนไฮไดรต์) PbSO4 (แองกลีไซต์) SrSO4(เซเลสไทต์)
MgSO4.7H2O (เอปโซไมต์)

2. ซัลไ
ฟด์
ซัลเฟ
ต
นอกจากนี้อาจจาแนกแร่ตามโยชน์ทางเศรษฐกิจได้ดังนี้
แร่ประกอบหิน หมายถึง แร่ที่เป็นส่วนประกอบของหินเช่น
หินแกรนิตประกอบด้วยแร่ควอตซ์แร่เฟลด์สปาร์และแร่ไมกา
หินปูนประกอบด้วยแร่แคลไซต์ซึ่งจะกระจายแทรกตัวอยู่ในเนื้อหินและแยกออกมาใช้ประโยช
น์ได้ยาก จึงต้องนาหินเหล่านั้นมาใช้โดยตรงเช่นนามาใช้ในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์
อุตสาหกรรมก่อสร้าง
นาหินแกรนิตหรือหินอ่อนในรูปของแผ่นหินมาใช้สาหรับปูพื้นหรือการก่อสร้าง
แร่เศรษฐกิจ หมายถึง
แร่ที่มีค่าทางเศรษฐกิจและมีปริมาณมากพอที่จะนามาใช้ประโยชน์ในทางอุตสาหกรรม
โดยอาจแบ่งเป็นกลุ่มได้ตามตาราง หรืออาจแบ่งเป็น2ประเภทใหญ่ๆ คือ
แร่โลหะและแร่อโลหะ ตัวอย่างแร่เศรษฐกิจที่สาคัญของไทยเช่นหินปูน ยิปซัมสังกะสี เหล็ก
ดีบุกตะกั่วหินอ่อน ทรายแก้วเฟลด์มปาร์ ดินขาวฟลูออไรต์ โพแทซและรัตนชาติ
รวมทั้งแร่อโลหะที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงเช่นถ่านหิน หินน้ามันและแก๊สธรรมชาติ
โดยประเทศไทยผลิตแร่ได้มากกว่า40ชนิด
ทั้งการผลิตเพื่อส่งออกและเพื่อรองรับอุตสาหกรรมภายในประเทศ
ตัวอย่างกลุ่มแร่เศรษฐกิจ
กลุ่มแร่ ตัวอย่างแร่

3. แร่โลหะพื้นฐาน
แร่หนักและแร่หายาก
แร่โลหะมีค่า
แร่ในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กก
ล้า
แร่วัตถุดิบในอุตสาหกรรมปูนซีเมน
ต์
แร่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง
แร่รัตนชาติ
แร่ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง
แร่ทองแดง ตะกั่ว สังกะสี พลวง ดีบุก ทังสเตน
แร่เทนทาไลต์โคลัมไบต์ เซอร์คอน อิลเมไนต์ โมนา
ไซต์
ทองคา ทองคาขาว เงิน
แร่เหล็ก แมงกานีส นิกเกิล โครไมต์ โมลิบไนต์
ยิปซัม หินปูน หินดินดาน ดินมาร์ลหรือดินสอพอง
หินอ่อน หินแกรนิต หินทราย หินกาบหรือหินชนวน
เพชร คอรันดัม มรกต บุษราคัม โกเมน
ถ่านหิน หินน้ามัน น้ามันดิบ แก๊สธรรมชาติ
แร่ทองแดง
ทองแดง
เป็นโลหะที่มีความสาคัญและใช้มากในอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้ าแล
ะอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ อุปกรณ์เกี่ยวกับรถยนต์
อาวุธ เปรียญกษาปณ์ ฯลฯ
และยังเป็นส่วนปรกอบสาคัญในโลหะผสมหลายชนิด เช่น ทองเหลือง
บรอนซ์ โลหะผสมทองแดงนิกเกิลใช้ทาท่อในระบบกลั่น
อุปกรณ์ภายในเรือเดินทะเล โลหะผสมทองแดง นิกเกิล และสังกะสี (

4. เรียกว่าเงินนิกเกิลหรือเงินเยอรมัน ) ใช้ทาเครื่องใช้ เช่น ส้อม มีด
เครื่องมือแพทย์ นอกจากนี้ แร่ทองแดงที่มีลวดลายสวยงาม เช่น มาลาไคต์
อะซูไรต์ และคริโซคอลลา สามารถนามาทาเครื่องประดับได้อีกด้วย
การกลุงแร่ทองแดง
การถลุงทองแดงจากแร่
ขั้นแรกคือการแยกแร่ที่ต้องการออกจากสิ่งเจือปนหรือ กากแร่
อาจใช้วิธีการลอยตัว โดยนาแร่ที่บดละเอียดแล้วผสมเข้ากับน้า
น้ามันและสารซักล้างในถังผสม
จากนั้นกวนและผ่านอากาศเข้าไปในของเหลวที่อยู่ในถังผสมตลอดเวลา
เพื่อทาให้มีฟองเกิดขึ้น ซึ่งเป็นผลให้ฟองอากาศ
และน้ามันไปเกาะอยู่กับอนุภาคของแร่และลอยตัวอยู่ด้านบน
ส่วนกากแร่จะจมลงอยู่ด้านล่าง
เมื่อตักฟองที่ลอยอยู่ด้านบนออกและทาให้แห้ง
จะได้ผลแร่ที่มีปริมาณทองแดงเพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 15 โดยมวล
ขั้นต่อไปน้าแร่มาเผาในอากาศ เรียกกระบวนการนี้ว่า การย่างแร่
ไอร์ออน(II)ซัลเฟตบางส่วนจะถูกออกซิไดส์เป็นไอร์ออน(II)ออกไซด์
ดังสมการ
2CuFeS2(s)+ 3O2(g) → 2CuS(s)+ 2FeO(s) + 2SO2(g)
FeO(s) +SiO2(s) → FeSiO3(l)
2Cu2S(s) + 3O2(g) → 2Cu2O(s) + 2SO2(g)
2Cu2O(s) + Cu2S(s) → 6Cu(l) + SO2(g)

5. กาจัดไอร์ออน(II)ออกไซด์ออกไป
โดยนาผลิตภัณฑ์ที่ได้ไปเผารวมกับออกไซด์ของซิลิคอนในเตาถลุงอุณหภูมิป
ระมาณ 1100°C
ไอร์ออน(II)ออกไซด์จะทาปฏิกิริยากับออกไซด์ของซิลิคอนได้กากตะกอนเห
ลวซึ่งแยกออกมาได้ ดังสมการ
ส่วนคอบเปอร์(II)
ซัลไฟด์เมื่ออยู่ในที่มีอุณหภูมิสูงจะสลายตัวได้เป็นคอบเปอร์(I)ซัลไฟด์ในสถา
นะของเหลวซึ่งสามารถแยกออกได้
ในขั้นตอนสุดท้ายเมื่อแยกคอปเปอร์(I)ซัลไฟด์ในอากาศ
บางส่วนจะเปลี่ยนเป็นคอปเปอร์(I)ออกไซด์ดังสมการ
และคอปเปอร์(I)ออกไซด์กับคอปเปอร์(I)ซัลไฟด์จะทาปฏิกิริยากันโดยมีซัลไ
ฟด์ไอออนทาหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์
ได้โลหะทองแดงและแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ดังสมการ
ทองแดงที่ถลุงได้ในขั้นนี้ยังมีสิ่งเจือปนจึงต้องนาไปทาให้บริสุทธิ์ก่อน
การทาทองแดงให้บริสุทธิ์โดยทั่วไปจะใช้วิธีแยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า
แร่สังกะสีและแคดเมียม
สังกะสี แร่สังกะสีที่พบมากที่สุดคือแร่สฟาเลอไรด์( ZnS)
เมื่อนามาถลุงแล้วจะอยู่ในรูปของของเหลวไม่บริสุทธิ์
ในประเทศไทยพบแร่สังกะสีในหลายจังหวัดเช่น ลาปางแพร่
แต่สาหรับที่ตากเป็นแร่สังกะสีชนิดซิลิเกตคาร์บอเนตและออกไซด์
ซึ่งจะมีลาดับวิธีการถลุงแร่แตกต่างกันออกไป

6. ปัจจุบันมีการใช้โลหะสังกะสีอย่างกว้างขวางโดยใช้เป็นสารเคลือบเหล็กกล้า
ใช้ผสมกับทองแดงเกิดเป็นทองเหลืองเพื่อใช้ขึ้นรูปหรือหล่อมผลิตภัณฑ์ต่างๆ
นอกจากนี้สารประกอบออกไซด์ของสังกะสียังนามาใช้ในอุตสาหกรรมยางสี เซรามิกส์ ยา
เครื่องสาอาง และอาหารสัตว์
โลหะแคดเมียมใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมการผลิตเซลล์นิกเกิล-แคดเมียม
ทาสีในอุตสาหกรรมพลาสติก เซรามิกส์ทาโลหะผสม และใช้โลหะแคดเมียมเคลือบเหล็กกล้า
ทองแดงและโลหะอื่นๆเพื่อป้ องกันการผุกร่อน
การถลุงแร่สังกะสี
ในการถลุงจะนาแร่สังกะสี(ZnS,ZnCO3) มาเปลี่ยนเป็นสารประกอบออกไซด์(ZnO) ก่อน
จากนั้นจึงให้ZnO ทาปฏิกิริยากับคาร์บอนซึ่งทาหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์จะได้สังกะสี(Zn)
และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์(CO)
ZnO(s) + C(s) → Zn(s) + CO(g)
COที่เกิดขึ้นก็สามารถรีดิวซ์ZnOเป็นZnได้เช่นกัน
ZnO(g) + CO(s) → Zn(s) + CO2(g)
CO2 ที่เกิดขึ้นจะทาปฏิกิริยากับCที่เหลือเกิดCOซึ่งใช้ในการรีดิวซ์ZnOต่อไป
C(s) + CO2(g) → 2CO(g)
ในการถลุงสังกะสีจะต้องควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ที่ 1100ํC
สังกะสีที่ได้ยังไม่บริสุทธิ์มักมีสารอื่นปนอยู่ส่วนใหญ่เป็นแคดเมียมกับตะกั่ว
ในการแยกสังกะสีออกจากสารปนเปื้อนใช้วิธีนาสังกะสีเหลวไปกลั่นลาดับส่วน
หรือทาโดยวิธีอิเล็กโทรลิซิสเช่นเดียวกับการทาทองแดงให้บริสุทธิ์
สาหรับโรงงานถลุงแร่สังกะสีที่จังหวัดตากแร่ที่ใช้ถลุงอยู่ในรูปของซิลิเกตคาร์บอเนต
และออกไซด์ปนกัน
ในการถลุงต้องนาแร่มาบดด้วยเครื่องบดเปียกจนละเอียดเป็นผงแล้วให้ทาปฏิกิริยากับกรดซัลฟิ
วริก(H2SO4) จะได้สารละลายZnSO4ทาสารละลายให้เป็นกลางด้วยปูนขาว
กรองแยกกากแร่ออกจากสารละลายแร่
ส่วนที่เป็นกากส่งไปยังบ่อเก็บกากแร่แล้วปรับสภาพให้เป็นกลางด้วยปูนขาวส่วนสารละลาย

7. ZnSO4 ที่กรองได้จะมีเกลือของ CdSO4 CuSO4 Sb2(SO4)3 ปนอยู่
สามารถแยกออกโดยเติมผงสังกะสีลงไปในสารละลายจะเกิดปฏิกิริยาดังสมการ
3Zn(s) + Sb2(SO4)3(aq) → 3ZnSO4(aq) + 2Sb(s)
Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)
กรองตะกอนCdCu และSb ออกโดยใช้เครื่องกรองตะกอนแบบอัดสารละลาย ZnSO4
ที่ได้จะถูกส่งไปแยกสังกะสีออกด้วยวิธีการอิเล็กโทรลิซิสZn2+
จะไปรับอิเล็กตรอนที่ขั้วแคโทดกลายเป็นZnเกาะอยู่ที่ขั้วแคโทด
Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s)
ส่วนที่ขั้วแอโนดน้าจะไปให้อิเล็กตรอนกลายเป็นก๊าซ O2และH+ดังสมการ
H2O(l) → yO2(g) + 2H+(aq) + 2e-
ปฏิกิริยารวมคือ Zn2+(aq) +H2O(l) → Zn(s) + yO2(g) + 2H+(aq)
แคดเมียม
คือธาตุเคมีที่มีหมายเลขอะตอม48และสัญลักษณ์คือCd
แคดเมียมเป็นโลหะทรานซิชันสีขาว-ฟ้าเป็นธาตุมีพิษในธรรมชาติพบอยู่ในแร่สังกะสี
การถลุงแคดเมียม
การถลุงแคดเมียมทาได้โดยนากากตะกอนมาบดให้ละเอียดแล้ละลายในกรดซัลฟิวริกและ
ทาให้เป็นกลางด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต
CdSO4(aq) + ตะกอน
จากนั้นเติมผงสังกะสีลงในสารละลายจะได้แคดเมียมตกตะกอนออกมา
แล้วจึงนาแคดเมียมที่ได้ไปแยกด้วยกระแสไฟฟ้าต่ออีกครั้ง
แร่ดีบุก