18.1 การผลิตทองแดง

      ทองแดงที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติที่เป็นแบบบริสุทธิ์มักไม่ค่อยได้เกิดบ่อย และทองแดงที่เกิดตามธรรมชาติส่วนใหญ่มักไม่มีเหลือเพราะถูกสงวนเอาไว้

      ทุกวันนี้ ทองแดงที่ได้มามากที่สุดมาจาก แร่ทองแดงในเหมืองต่าง ๆ ทั่วโลก เช่น ในเหมืองในตอนเหนือของอเมริกา, เทือกเขาแอนดีส (Andes mountains) ของอเมริกาใต้, ในเหมืองของแอฟริกากลาง และในรัสเซีย ดูที่รูปด้านล่าง แร่ทองแดงจะมีส่วนประกอบทองแดงระหว่าง 0.2-0.3% เฉลี่ยแล้วมีอยู่ประมาณ 0.7%

รูปแร่ทองแดงที่พบมากที่สุดได้จากหลุมเปิดของเหมือง เช่นในทางตอนใต้ของอริโซนา สหรัฐอเมริกา

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

                การแยกทองแดงออกจากสายแร่ทองแดง แร่ธาตุต้องถูกนำไปทำให้บริสุทธิ์ด้วยกระบวนการที่ซับซ้อน แร่ธาตุที่ได้มานั้น

      อันดับแรกจะต้องนำไปบดอัดให้เป็นผง ผงนี้จะผสมกับน้ำ และสารเคมี เพื่อที่จะนำส่วนของแร่ที่ส่วนผสมของทองแดง (ทองแดงเข้มข้น) ลอยอยู่ที่ผิว ทองแดงเข้มข้นถูกตักออกจากผิวหน้าของเหลวด้านบนของสารละลาย กระบวนการนี้เรียกว่า แร่ธาตุใช้ประโยชน์ (Ore benefaction)   

รูปการหลอมทองแดง

รูปผังของเตาในการหลอมทองแดง

                ทองแดงเข้มข้นจะถูกนำมาให้ความร้อนใน เตาหลอมสะท้อน (Reverberatory furnace) เมื่อสารมลทินบางอย่างถูกขับออก ผลผลิตที่ได้ที่ออกมาจากเตาเราเรียกว่า ทองแดงด้าน (Copper matte) และรวมไปถึง ทองแดงพอง (Blister copper) ที่อยู่ส่วนอื่น ๆ ของเตาหลอมด้วย ดูที่รูปด้านล่าง ทองแดงพองจะมีความบริสุทธิ์ถึง 97-99%

รูปทองแดงพองถูกเทไปยังแผ่นแบนสำหรับเป็นเอโหนด

       ในทองแดงพองจะไม่มีทอง หรือเงินปะปนอยู่ ซึ่งขณะนี้มันยังไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในทางไฟฟ้าได้ มันจะต้องถูกนำไปให้ความร้อนใน เตาหลอมไฟ (Fire-refining furnace) เพื่อขจัดสารมลทินอีกชั้น จนเกิดความบริสุทธิ์ด้วยไฟ

      ถ้าถึงอย่างไร ทองแดงที่นำไปใช้เป็นตัวนำไฟฟ้า มันต้องถูกทำให้บริสุทธิ์ มีการทำให้เป็นสถานะของสารอิเล็กโทรไลด์ให้บริสุทธิ์ที่เรียกว่า การแยกสะสารออกจากสารละลาย (Solution extraction) หรือ ชนะด้วยไฟฟ้า (Electrowinning) แผ่นแบนขนาดใหญ่หล่อขึ้นจากทองแดงพองหลอม

      แผ่นเหล่านี้ เรียกว่า เอโหนด (Anodes) เป็นสารแขวนลอยของทองแดงเกลือซัลเฟต (Copper sulfate) กับกรดซัลฟิวริก (Sulfuric acid) แผ่นบางของทองแดงบริสุทธิ์ตั้งอยู่ระหว่างเอโหนด แผ่นเหล่านี้เรียกว่า แคโทด (Cathodes) หรือแผ่นสตาร์ทเตอร์ ดูที่รูปด้านล่าง

รูปโลหะทองแดงถูกทำให้บริสุทธิ์ในกระบวนการอิเล็กโทรไลต์

       อิเล็กตรอนจะวิ่งผ่านไปตามสารละลายจากแผ่นคาโทดถึงแผ่นเอโหนด  ในเวลาเดียวกัน อะตอมของทองแดงจากเอโหนดละลายไปยังสารละลาย และสะสมไว้ในคาโทด ที่ตอนจบของกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ คาโทดก็เข้าใกล้สู่การเป็นทองแดงบริสุทธิ์

      ในระหว่างสถานะอิเล็กโทรไลติกซ์ทำให้มีความบริสุทธิ์ จำนวนของเงิน และทองมีอยู่เล็กน้อยในทองแดง จะเกิดการตกลงอย่างรวดเร็วเป็นไปในรูปแบบตะกอนในถังอิเล็กโทรไลต์ การตกตะกอนนี้เป็นแหล่งหลักของการได้โลหะเงิน และทอง ความเข้มข้นของโลหะเหล่านี้ในการตกตะกอนจะมีมาก สูงกว่าในแร่ธรรมชาติอื่น ๆ

      เศษที่ถูกรีไซเคิล จะเป็นแหล่งหลัก ๆ ของโลหะทองแดง ซึ่งมีมากกว่า 50% ของทองแดงในการผลิตที่ทำทุกวันนี้ ล้วนแล้วมาจากการนำเศษมารีไซเคิล

      เพื่อทำเป็นแผ่น, ลวด, ท่อ และรูปแบบกึ่งสำเร็จรูปเพื่อการใช้งานอื่น ๆ ทองแดงจากคาโทดอิเล็กโทรไลต์ ในเตาหลอม จะถูกทำความสะอาดเศษอย่างเหมาะสมที่นำมาหลอมเช่นกัน สำหรับโลหะที่ใช้ในงานที่ไม่เกี่ยวกับไฟฟ้า โลหะจะทำให้ บริสุทธิ์ด้วยไฟ (Fire-refined) อาจมีการเลือกธาตุมาผสม เช่น สังกะสี, อลูมิเนียม หรือฟอสฟอรัส เติมตามความต้องต่อการใช้งาน

รูปตัวอย่างเตาบรรจุ

      ทองแดงเหลว หรือทองแดงที่ผสมแล้ว จะส่งไปที่ เตาบรรจุ (Holding furnace) จากเตาบรรจุ โลหะจะถูกเทไปยังแม่พิมพ์ แม่พิมพ์สมัยใหม่ สำหรับใช้ในการหล่อทองแดง เป็นแบบกึ่งต่อเนื่อง คล้ายกันกับแม่พิมพ์ของอลูมิเนียม ขนาดของอินก็อทคือ หนา 12.7 ซม (5 นิ้ว) กว้าง 81 ซม (32 นิ้ว) และยาว 63.5 ซม (25 นิ้ว) บางงานที่หล่อออกมา จะมีความต่อเนื่องตามแบบชิ้นยาวตามแนวนอนของลูกกลิ้ง

      อินก็อทที่สำเร็จพร้อมที่นำไปทำความร้อนซ้ำ และนำไปรีดร้อน หรือฉีดอัดขึ้นรูป ทองแดงผสมทั้งหมดวางแผนไว้สำหรับทำแผ่น หรือเป็นชิ้นยาว เป็นทำขอบหลังจากรีดร้อนลดขนาดขั้นตอนแรกแรก การรับประกันนี้นั้น พื้นผิวสุดท้ายจะสะอาด และสม่ำเสมอ

วิดีโอการผลิตทองแดง

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

ร่วมน้อมรำลึกถึง คำพ่อสอน เพื่อใช้เป็นแนวทางในการดำเนินชีวิต

“การที่คนสมัยใหม่บอกว่า คนสมัยเก่ามีความรู้น้อยก็อาจเป็นจริง

แล้วคนสมัยใหม่ดูถูก หรือเหยียดหยามคนสมัยเก่าก็มีสิทธิ์ 

แต่ถ้าพูดตามความจริงแล้ว

สิทธิ์ที่จะเหยียดหยามคนรุ่นเก่าไม่ควรจะมี

ด้วยเหตุว่าคนรุ่นเก่านี้เอง ทำให้คนรุ่นใหม่เกิดขึ้นมาได้”

พระราชดำรัสของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว

พระราชทานแก่ คณะบุคคลต่าง ๆ ที่เข้าเฝ้าฯ 
เนื่องในโอกาสวันเฉลิมพระชนมพรรษา ๔ ธันวาคม ๒๕๓๑ 

ขอน้อมส่งพระองค์สู่สวรรคาลัย

ด้วยเกล้าด้วยกระหม่อมขอเดชะ