แร่เศรษฐกิจ แร่รัตนชาติ

          แร่รัตนชาติเป็น “อโลหะ” ที่มีความสำคัญต่อเศรษฐกิจของประเทศไทยเป็นอย่างมาก เพราะเป็นสินค้าส่งออกที่ทำรายได้ให้มาก   โดยเฉพาะเพชรพลอยที่แปรรูปเป็นอัญมณีแล้ว
สถาบันอัญมณีศาสตร์แห่งสหรัฐอเมริกาได้ให้  ความหมายของรัตนชาติหรืออัญมณีว่า“เป็นแร่และหรือสารประกอบอินทรีย์ที่นำมาใช้เป็นเครื่องประดับ”    มีสมบัติสำคัญคือ1. ความสวยงาม 2.ความคงทน 3.ความหายาก 4.ความนิยม และ 5. ความสามารถในการพกพา  ส่วนสารประกอบที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตและจัดเป็นรัตนชาติ ได้แก่ 1.ไข่มุก 2.ปะการัง 3.อำพัน นอกจากนี้สถาบันดังกล่าว  ยังแบ่ง อัญมณีออกเป็น 2 กลุ่มคือ 1.เพชร 2.พลอยหรือหินสี
บ่อพลอยที่เป็นแหล่งผลิตรัตนชาติที่สำคัญและเก่าแก่ของไทยอยู่ที่จังหวัดจันทบุรี  ตราด และกาญจนบุรี  ส่วนเพชรพบปนอยู่ในลานแร่ดีบุกที่จังหวัดภูเก็ตและพังงา แต่ปริมาณน้อยและคุณภาพต่ำมาก  แร่รัตนชาติ ที่มีชื่อเสียงของไทย ได้แก่ ทับทิมสยาม  ไพลินหรือแซปไฟร์สีน้ำเงิน บุษราคัม
ทับทิมสยามและไพลินเป็นพลอยในตระกูลแร่ คอรันดัม มีส่วนประกอบหลักเป็น อะลูมิเนียมออกไซด์  โดย มี Al ร้อยละ52.9 และ O ร้อยละ 47.1 โดยมวล   การที่พลอยตระกูลคอรันดัมมีสีแตกต่างกันเนื่องจากมีธาตุอื่นเป็นมลทิน เช่น
 1. ถ้ามี Cr จะทำให้เนื้อพลอยมีสีชมพูจนถึงสีแดงเข้ม ซึ่งเรียกว่า “ทับทิม”

แร่เศรษฐกิจ เซอร์โคเนียม

เซอร์โคเนียม (Zr) เป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลว 1852  .C  จุดเดือด 4377 .C  พบอยู่ในรูปของแร่เซอร์คอน (ZrSiO4) เกิดตามแหล่งแร่ดีบุก

แร่เศรษฐกิจ แทนทาลัมและไนโอเบียม

          แทนทาลัมและไนโอเบียมเกิดอยู่ร่วมกันในสินแร่แทนทาไลต์โคลัมไบต์ (Fe,Mn) (Ta,Nb) O )  ซึ่งพบในตะกรันจากการถลุงแร่ดีบุก  ประเทศไทยมีการผลิตผงแทนทาลัมเพนตะออกไซด์ (Ta O ) และไนโอเบียมเพนตะออกไซด์ (Nb O ) จากตะกรันดีบุก  โดยนำตะกรันดีบุกมาบดให้ละเอียด  แล้วละลายด้วย สารละลายผสมของกรดไฮโดรฟลูออริกกับกรดซัลฟิวริก  แล้วเติมเมทิลไอโซบิวทิลคีโตนลงไป  สารประกอบของแทนลาลัมและไนโอเบียมจะละลายอยู่ในชั้นของเมทิลไอโซบิวทิลคีโตน  จากนั้นแยกชั้นของเมทิลไอโซบิวทิลคีโตนออกมา   แล้วเติมกรดซัลฟิวริกเจือจางลงไป  ไนโอเบียมจะละลายอยู่ในชั้นของกรด  เมื่อแยกชั้นของสารละลายกรดออกและทำสารละลายให้เป็นกลาง  ด้วยสารละลายแอมโมเนีย  จะได้ตะกอน  เมื่อนำไปเผาจะได้ Nb O  เกิดขึ้น  ส่วนแทนทาลัมที่ละลายอยู่ในชั้นของเมทิลไอโซบิวทิลคีโตน แยกออกได้โดยการผ่านไอน้ำเข้าไป  จะได้แทนทาลัมละลายอยู่ในชั้นของน้ำในรูปของสารประกอบ H TaF   เมื่อเติมสารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์แล้วนำไปตกผลึก  จะได้สาร K TaF   ซึ่งนำไปใช้ประโยชน์ได้   แต่ถ้านำ H TaF    มาเติมสารละลายแอมโมเนียจนเกิดตะกอน  ซึ่งเมื่อนำตะกอนไปเผาจะได้ Ta O  เกิดขึ้น

Ta O   และ  Nb O  สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้โดยตรง  แต่ถ้าต้องการสกัดจนได้โลหะ Ta และ Nb  ต้องใช้โลหะแคลเซียมทำปฏิกิริยากับ   Ta O      หรือ Nb O   โดยมี  CaCl      เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา  ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้

แร่เศรษฐกิจ แร่พลวง

     หนังสือธรณีวิทยาประเทศไทย (กรมทรัพยากรธรณี,2544) กล่าวว่า แร่พลวงส่วนใหญ่ที่พบเป็นแร่พลวงซัลไฟด์ คือ แร่สติบไนต์ (stibnite สูตรเคมี Sb2S3) หรือที่เรียกว่า “พลวงเงิน” และแร่พลวงไฮดรอกไซด์ คือแร่สติบิโคไนต์ (stibiconite สูตรเคมี Sb2O4H2O) หรือที่เรียกว่า “พลวงทอง”

          แร่พลวงเงิน รูปผลึกระบบออโทรอมบิก (orthorhombic system) มักพบเป็นแท่งเรียวคล้ายเข็ม เกาะรวมกันเป็นกระจุกโดยมีปลายข้างหนึ่งอยู่รวมกัน คล้ายรัศมีดาว หรือเป็นแผ่นแบบใบมีดซ้อนกัน หรืออาจจะอยู่ในลักษณะเกาะกันเป็นก้อนก็ได้ สีภายนอกและสีผงละเอียดเป็นสีเดียวกัน คือ สีเทาตะกั่วถึงสีดำ ทึบแสง วาวแบบโลหะ ความแข็ง 2.0 ส่วนแร่พลวงทองเป็นแร่ที่แปรสภาพมาจากพลวงเงิน มักพบในลักษณะที่แร่ผ่านการผุมาแล้ว มีสีออกไปทางสีอ่อน น้ำตาลอ่อน หรือขาวคล้ำ ลักษณะคล้ายหินผุ แต่ยังคงมีรูปร่างของแร่เดิม

การกำเนิด 

          แร่พลวงเกิดได้ทั้งในหินชั้น หินแปร หรือหินอัคนี โดยแหล่งแร่มีอยู่ใน 2 แบบ คือ

          แบบสายแร่และแบบกระเปาะแร่ (cavity filling type) เนื่องจากน้ำแร่พลวงมีอุณหภูมิการตกผลึกค่อนข้างต่ำ จะไหลแยกออกไปจากหินอัคนี ซึ่งเป็นหินต้อนกำเนิด แทรกตามรอยหรือโพรง หรือเขตที่มีการชะล้างได้ง่าย (weak zone) ในหินต่างๆ ที่สัมผัสหรืออยู่ใกล้เคียงกับหินอัคนี น้ำแร่พลวงจะตกผลึกเป็นแร่พลวงเงินตามรอยแตกหรือโพรงหินนั้น และเมื่อแร่พลวงเงินนี้ผุก็จะเกิดเป็นแร่พลวงทอง แหล่งแร่ส่วนใหญ่ของประเทศไทยและของโลกจะมีการกำเนิดแบบกระเปาะแร่

ลานแร่พัด เกิดจากการผุพังของสายแร่หรือกระเปาะแร่ แร่ถูกพัดไปสะสมตัวในที่ราบที่อยู่ไม่ไกลจากแหล่งต้นกำเนิดเดิมมากนัก แร่ที่พบมีทั้งพลวงเงินและพลวงทอง

ประโยชน์

          สินแร่พลวงถลุงได้โลหะพลวง ใช้ในการทำโลหะผสม โดยผสมกับโลหะตะกั่วทำแผ่นกริด แบตเตอรี่ ผสมตะกั่วและดีบุกในการทำตะกั่วตัวพิมพ์และโลหะบัดกรีบางชนิด ใช้เป็นส่วนประกอบของกระสุนปืน ใช้ในอุตสาหกรรมไม้ขีดไฟ ยาง ผ้าทนไฟ และในอุตสาหกรรมเครื่องเคลือบ นอกจากนี้ยังใช้ในการหุ้มสายโทรศัพท์ สายไฟขนาดใหญ่ ทำหมึกโรเนียว อุปกรณ์ทรานซิสเตอร์ หลอดยาสีฟัน สี และ ยารักษาโรค

แหล่งแร่พลวงของประเทศไทย

          แร่พลวงเป็นแร่เศรษฐกิจที่สำคัญชนิดหนึ่งของประเทศไทยที่เริ่มมีการผลิตตั้งแต่ พ.ศ. 2486 เป็นต้นมา โดยเริ่มมีการผลิตส่วนใหญ่ในภาคเหนือ และมีการผลิตอย่างจริงจัง ตั้งแต่ พ.ศ. 2506 ทำให้แร่พลวงเริ่มมีบทบาทสำคัญต่ออุตสาหกรรมเหมืองแร่ แหล่งแร่พลวงที่สำคัญ ได้แก่ แหล่งแร่ในบริเวณอำเภอแม่ทา จังหวัดลำพูน อำเภอแจ้ห่ม และเสริมงาม จังหวัดลำปาง อำเภอลองและอำเภอวังชิ้น จังหวัดแพร่ อำเภอบ้านนาสารและเวียงสระ จังหวัดสุราษฎร์ธานี และแหล่งแร่พลวงที่พบใหม่ คือ ที่อำเภอพนัสนิคม จังหวัดชลบุรี นอกจากนี้ ยังพบแหล่งแร่พลวงที่น่าสนใจจังหวัดต่างๆ คือ จังหวัดเชียงใหม่ พะเยา แม่ฮ่องสอน ตาก สุโขทัย กาญจนบุรี ราชบุรี เลย สตูล นครศรีธรรมราช ชุมพร กระบี่ ระยอง และจันทบุรี

แร่เศรษฐกิจ 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

 แร่วุลแฟรไมต์ (Fe,Mn)WO4

แร่ซีไลต์ CaWO4

แร่เศรษฐกิจ ดีบุก

          แร่ดีบุกที่พบส่วนใหญ่ พบในรูปของ แร่แคสซิเทอร์ไรต์ (SnO2)

การถลุงแร่ดีบุก
1. นำแร่ดีบุกผสมกับถ่านโค้กและหินปูน อัตราส่วน 20 : 4 : 5 โดยมวล
2. นำใส่เตาถลุงที่มีไฟฟ้าหรือน้ำมันเตาให้ความร้อน
3. เกิดปฏิกริยาดังนี้

3.1 2C(s) + O2(g) 2CO(g)

 SnO2(s) + 2 CO(g) Sn(l) + 2CO2(g)

          แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้น สามารถเปลี่ยนกลับไปเป็นแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์แล้วนำกลับมาใช้ใหม่ได้

          สำหรับแร่ดีบุกบางชนิดที่มีสารประกอบ SiO ปนอยู่ ต้องจำกัดออก

โดยปฏิกริยาต่อไปนี้ ที่สุดท้ายแล้วได้ผลิตภัณฑ์เป็นแคลเซียมซิลิเกต

 CaCo3(s) CaO(s) + CO2(s)

 CaO(s) + Sio2(s) CaSiO3(l)

4. ดีบุกที่ผ่านการถลุงแล้วต้องมีการนำไปทำให้บริสุทธิ์อีกทีก่อน
          กากโลหะที่เป็นตะกรันที่มีดีบุกปนอยู่ ต้องมีการนำไปถลุงเอาดีบุกออกอีกครั้ง

คุณสมบัติของดีบุก
      1. ทนต่อการกัดกร่อน
      2. ไม่เป็นสนิม
      3. ไม่เป็นพิษต่อร่างกาย
      4. ผสมเป็นเนื้อเดียวกับโลหะอื่นได้ดี

ประโยชน์ของดีบุก
      1.ใช้เคลือบโลหะ ทำภาชนะบรรจุอาหาร

      2. ทำโลหะผสม เช่น

               ดีบุก ผสม ทองแดง เป็น ทองสัมฤทธิ์/ทองบรอนซ์

               ดีบุก ผสม ทองแดงและพลวง เป็น โลหะพิวเตอร์

               ดีบุก ผสม ตะกั่ว เป็น ตะกั่วบัดกรี

แร่เศรษฐกิจ สังกะสีและแคดเมียม

• แร่สังกะสีที่พบมากที่สุดคือ แร่สฟาเลอไรด์( ZnS ) เมื่อนำมาถลุงแล้วจะอยู่ในรูปของของเหลวไม่บริสุทธิ์ ในประเทศไทยพบแร่สังกะสีในหลายจังหวัด เช่น ลำปาง แพร่ แต่สำหรับที่ตากเป็นแร่สังกะสีชนิดซิลิเกต คาร์บอเนตและออกไซด์ ซึ่งจะมีลำดับวิธีการถลุงแร่แตกต่างกันออกไป

ปัจจุบันมีการใช้โลหะสังกะสีอย่างกว้างขวาง โดยใช้เป็นสารเคลือบเหล็กกล้า ใช้ผสมกับทองแดงเกิดเป็นทองเหลืองเพื่อใช้ขึ้นรูปหรือหล่อมผลิตภัณฑ์ต่างๆ นอกจากนี้สารประกอบออกไซด์ของสังกะสียังนำมาใช้ในอุตสาหกรรมยาง สี เซรามิกส์ ยา เครื่องสำอาง และอาหารสัตว์

• โลหะแคดเมียมใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมการผลิตเซลล์นิกเกิล-แคดเมียม ทำสีในอุตสาหกรรมพลาสติก เซรามิกส์ ทำโลหะผสม และใช้โลหะแคดเมียมเคลือบเหล็กกล้า ทองแดง และโลหะอื่นๆเพื่อป้องกันการผุกร่อน

แร่เศรษฐกิจ ทองแดง

               แร่ทองแดงพบที่ จ.เลย หนองคาย ขอนแก่น นครราชสีมา ตาก อุตรดิตถ์ แพร่ น่าน ลำปาง ลำพูน เพชรบูรณ์ ลพบุรี ฉะเชิงเทรา และกาญจนบุรี แต่ยังไม่มีการผลิต แร่ทองแดงส่วนใหญ่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบปริมาณไม่มาก แร่ทองแดงที่สำคัญคือ แร่คาลโคโพไรต์ ( CuFeS2 )

แร่อุตสาหกรรมแร่

         แร่ คือ ธาตุหรือสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ โดยกระบวนการทางธรณีวิทยาภายในโลกและที่ผิวโลก  มีองค์ประกอบเป็นช่วงมีโครงสร้างและองค์ประกอบเฉพาะตัว  ส่วนสินแร่ คือ กลุ่มของแร่ต่าง ๆ ที่มีปริมาณมากพอในเชิงเศรษฐกิจ  ซึ่งสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการหลอมเหลวหรือถลุง เพื่อให้ได้โลหะ  แร่หลักชนิดต่าง ๆ จำแนกตามองค์ประกอบทางเคมี ได้ดังตาราง 1.1

ตาราง 1.1  แร่หลักชนิดต่าง ๆ

ชนิด

แร่

โลหะเดี่ยว คาร์บอเนต เฮไลด์ ออกไซด์ ฟอสเฟต ซิลิเกต ซัลไฟด์ ซัลเฟต

เงิน  ทองคำ    บิสมัท  ทองแดง  แพลทินัม  แพลเลเดียม CaCO3 ( แคลไซต์ หินปูน)  MgCO3 (แมกนีไซต์) CaMg(CO3)2 (โดโลไมต์) PbCO3 (เซอรัสไซต์) ZnCO3 (สมิทโซไนต์) CaF2 (ฟลูออไรต์)  NaCl (เฮไลต์)  KCl (ซิลไวต์)  Na3AlF6 (ไครโอไลต์) Al2O3.2H2O (บอกไซต์)  Al2O3 (คอรันดัม)  Fe2O3 (ฮีมาไทต์)  Fe3O4 (แมกนีไทต์)  Cu2O (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 (ซินนาบาร์)  PbS (กาลีนา)  ZnS (สฟาสเลอไรต์) BaSO4 (แบไรต์)  CaSO4 (แอนไฮไดรต์)  PbSO4  (แองกลีไซต์)  SrSO4 (เซเลสไทต์)  MgSO4.7H2O (เอปโซไมต์)

แร่ประกอบหิน

   แร่ประกอบหิน หมายถึง แร่ที่เป็นส่วนประกอบของหิน เช่น หินแกรนิตประกอบด้วยแร่ควอตซ์ แร่เฟลด์สปาร์และแร่ไมกา หินปูนประกอบด้วยแร่แคลไซต์ซึ่งจะกระจายแทรกตัวอยู่ในเนื้อหินและแยกออกมาใช้ประโยชน์ได้ยาก จึงต้องนำหินเหล่านั้นมาใช้โดยตรง เช่น นำมาใช้ในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ อุตสาหกรรมก่อสร้าง นำหินแกรนิตหรือหินอ่อนในรูปของแผ่นหินมาใช้สำหรับปูพื้นหรือการก่อสร้าง

ตาราง 2.1 ตัวอย่างกลุ่มแร่เศรษฐกิจ

กลุ่มแร่	ตัวอย่างแร่
แร่โลหะพื้นฐาน แร่หนักและแร่หายาก แร่โลหะมีค่า แร่ในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า แร่วัตถุดิบในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ แร่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง แร่รัตนชาติ แร่ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง	แร่ทองแดง  ตะกั่ว  สังกะสี  พลวง  ดีบุก  ทังสเตน แร่เทนทาไลต์โคลัมไบต์  เซอร์คอน  อิลเมไนต์  โมนาไซต์ ทองคำ  ทองคำขาว  เงิน แร่เหล็ก  แมงกานีส  นิกเกิล  โครไมต์  โมลิบไนต์ ยิปซัม  หินปูน  หินดินดาน  ดินมาร์ลหรือดินสอพอง หินอ่อน  หินแกรนิต  หินทราย  หินกาบหรือหินชนวน เพชร  คอรันดัม  มรกต    บุษราคัม  โกเมน ถ่านหิน  หินน้ำมัน  น้ำมันดิบ  แก๊สธรรมชาติ

แร่เศรษฐกิจ

          แร่เศรษฐกิจ หมายถึง แร่ที่มีค่าทางเศรษฐกิจและมีปริมาณมากพอที่จะนำมาใช้ประโยชน์ในทางอุตสาหกรรม โดยอาจแบ่งเป็นกลุ่มได้ตามตาราง หรืออาจแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ แร่โลหะและแร่อโลหะ ตัวอย่างแร่เศรษฐกิจที่สำคัญของไทย เช่น หินปูน ยิปซัม สังกะสี เหล็ก ดีบุก ตะกั่ว หินอ่อน ทรายแก้ว เฟลด์มปาร์ ดินขาว ฟลูออไรต์ โพแทซและรัตนชาติ รวมทั้งแร่อโลหะที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง เช่น ถ่านหิน หินน้ำมันและแก๊สธรรมชาติ โดยประเทศไทยผลิตแร่ได้มากกว่า 40 ชนิด ทั้งการผลิตเพื่อส่งออกและเพื่อรองรับอุตสาหกรรมภายในประเทศ