ทองแดง

ทองแดง

           เป็นโลหะที่มีความสำคัญและใช้มากในอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์  อุปกรณ์ตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ  อุปกรณ์เกี่ยวกับรถยนต์  อาวุธ เปรียญกษาปณ์ ฯลฯ  และยังเป็นส่วนปรกอบสำคัญในโลหะผสมหลายชนิด เช่น  ทองเหลือง บรอนซ์  โลหะผสมทองแดงนิกเกิลใช้ทำท่อในระบบกลั่น อุปกรณ์ภายในเรือเดินทะเล  โลหะผสมทองแดง นิกเกิล และสังกะสี ( เรียกว่าเงินนิกเกิลหรือเงินเยอรมัน ) ใช้ทำเครื่องใช้ เช่น ส้อม มีด เครื่องมือแพทย์   นอกจากนี้  แร่ทองแดงที่มีลวดลายสวยงาม เช่น มาลาไคต์ อะซูไรต์ และคริโซคอลลา สามารถนำมาทำเครื่องประดับได้อีกด้วย


การกลุงแร่ทองแดง

การถลุงทองแดงจากแร่ ขั้นแรกคือการแยกแร่ที่ต้องการออกจากสิ่งเจือปนหรือ กากแร่ อาจใช้วิธีการลอยตัว โดยนำแร่ที่บดละเอียดแล้วผสมเข้ากับน้ำ น้ำมันและสารซักล้างในถังผสม จากนั้นกวนและผ่านอากาศเข้าไปในของเหลวที่อยู่ในถังผสมตลอดเวลา เพื่อทำให้มีฟองเกิดขึ้น ซึ่งเป็นผลให้ฟองอากาศ และน้ำมันไปเกาะอยู่กับอนุภาคของแร่และลอยตัวอยู่ด้านบน ส่วนกากแร่จะจมลงอยู่ด้านล่าง เมื่อตักฟองที่ลอยอยู่ด้านบนออกและทำให้แห้ง จะได้ผลแร่ที่มีปริมาณทองแดงเพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 15 โดยมวล ขั้นต่อไปน้ำแร่มาเผาในอากาศ 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)

กำจัดไอร์ออน(II)ออกไซด์ออกไป โดยนำผลิตภัณฑ์ที่ได้ไปเผารวมกับออกไซด์ของซิลิคอนในเตาถลุงอุณหภูมิประมาณ 1100 °C ไอร์ออน(II)ออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของซิลิคอนได้กากตะกอนเหลวซึ่งแยกออกมาได้ ดังสมการ

ส่วนคอบเปอร์(II) ซัลไฟด์เมื่ออยู่ในที่มีอุณหภูมิสูงจะสลายตัวได้เป็นคอบเปอร์(I)ซัลไฟด์ในสถานะของเหลวซึ่งสามารถแยกออกได้

ในขั้นตอนสุดท้ายเมื่อแยกคอปเปอร์(I)ซัลไฟด์ในอากาศ บางส่วนจะเปลี่ยนเป็นคอปเปอร์(I)ออกไซด์ดังสมการ

และคอปเปอร์(I)ออกไซด์กับคอปเปอร์(I)ซัลไฟด์จะทำปฏิกิริยากันโดยมีซัลไฟด์ไอออนทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ ได้โลหะทองแดงและแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ดังสมการ

ทองแดงที่ถลุงได้ในขั้นนี้ยังมีสิ่งเจือปนจึงต้องนำไปทำให้บริสุทธิ์ก่อน การทำทองแดงให้บริสุทธิ์โดยทั่วไปจะใช้วิธีแยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า

สารบัญ

1. อุตสาหกรรมแร่

   1.1 แร่ทองแดง

   1.2 แร่สังกะสีและแคดเมียม

   1.3 แร่ดีบุก

   1.4 แร่โคลัมไบต์-แทนทาไลต์

   1.5 แร่ทังสเตน

   1.6 แร่พลวง

   1.7 แร่เซอร์คอน

   1.8 แร่รัตนชาติ

2.อุตสาหกรรมเซรามิกส์/

   2.1 การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์

   2.2 การเผาและเคลือบ

   2.3 ผลิตภัณฑ์เซรามิกส์

      2.3.1 ผลิตภัณฑ์แก้ว

      2.2.2 ปูนซีเมนต์

3. อุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับโซเดียมคลอไรด์

   3.1 การผลิตโซเดียมคลอไรด์

   3.2 การผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์และแก๊สคลอรีน

   3.3 การผลิตโซดาแอช

   3.4 การผลิตสารฟอกขาว

4. อุตสาหกรรมปุ๋ย

   4.1 ปุ๋ยไนโตรเจน

   4.2 ปุ๋ยฟอสเฟต

   4.3 ปุ๋ยโพแทส

   4.4 ปุ๋ยผสม

ปุ๋ยผสม

ปุ๋ยผสม หมายถึง ปุ๋ยที่ได้จากการนำเอาปุ๋ยตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมาผสมกัน เมื่อผสมแล้ว อาจมีธาตุหลัก (primary nutrient) เพียงธาตุเดียวก็ได้ เช่น การนำเอา MgSO4.7H2O มาผสมกับ triple supper phosphate (TSP) เป็นต้น

ข้อดีของปุ๋ยผสม

มีธาตุอาหารหลายธาตุในหีบห่อเดียวกัน ทำให้สะดวกต่อการขนส่งและการใช้ ปุ๋ยผสมมีสมบัติทางกายภาพดี ลดปัญหาการดูดความชื้น และการจับตัวกันเป็นก้อน ปุ๋ยเม็ดที่จับตัวกันเป็นก้อนจะสร้างปัญหาให้กับเครื่องหว่านปุ๋ยมาก สามารถผลิตให้เหมาะกับชนิดของพืชที่ปลูก และชนิดของดินที่เกษตรกรครอบครองอยู่ ง่ายต่อการแนะนำเกษตรกร

ปัจจัยในการเลือกวัตถุดิบ

ปริมาณธาตุอาหารในวัตถุดิบ ราคาต่อหน่วยของธาตุอาหาร ชนิดของสารประกอบในวัตถุดิบ เช่น อยู่ในรูป urea NH4NO3 CaHPO4 หรือ K2SO4 เป็นต้น ความเข้มข้นของสารพิษในวัตถุดิบ ความเป็นประโยชน์ต่อพืช (availability) ธาตุอาหารอื่นนอกเหนือจาก primary nutrient ความชื้น Hygroscopicity (critical humidity) การเกิดปฏิกริยากับสารชนิดอื่นที่นำมาผสม ความร้อนของปฏิกริยา ขนาดอนุภาคของวัตถุดิบ ผลกระทบต่อสมบัติทางกายภาพของ product

ปฏิกริยาเคมีที่อาจเกิดขึ้นในการผสมปุ๋ย

Double decomposition CaH4(PO4)2    +    (NH4)2SO4      ------>   2NH4H2PO4    +    CaSO4 NH4NO3    +    KCl      ------>  NH4Cl    +    KNO3 (NH4)2SO4    +    2KCl      ------>  2NH4Cl    +    K2SO4 อัตราเร็วของปฏิกริยาเหล่านี้ขึ้นกับขนาดของเม็ดปุ๋ย ไม่ทำให้สูญเสียธาตุอาหาร แต่ความร้อนจากปฏิกริยาอาจทำให้เกิดเพลิงไหม้ได้หากปุ๋ยผสมมีปริมาณมากและเก็บแบบเทกอง

Hydration CaSO4    +    2H2O     ------>   CaSO4.2H2O CaHPO4    +    2H2O      ------>   CaHPO4.2H2O MgNH4PO4    +    6H2O      ------>  MgNH4PO4.6H2O (NH4)2SO4    +    CaSO4    +    H2O    ------>    (NH4)2SO4.CaSO4.H2O K2SO4    +    CaSO4    +    H2O     ------>    K2SO4.CaSO4.H2O ปฏิกิริยา hydration มีข้อดีที่ทำให้ปุ๋ยที่ผลิตได้แห้งเร็ว ไม่จับเป็นก้อนแข็งในภายหลัง ปฏิกริยานี้เกิดได้ดีที่อุณหภูมิต่ำกว่า 50 องศาC

Decomposition NH2CONH2    +    N2O     ------>     2NH3    +    CO2 (NH4)2HPO4      ------>    NH4H2PO4    +    NH3 ปฏิกริยาทั้งสองจะทำให้เกิดการสูญเสีย N ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยผสม TSP หรือ OSP ลงไปด้วย  NH4H2PO4    +    CaSO4    +    NH3 ------>   CaHPO4    +    (NH4)2SO4 Ca(H2PO4)2    +    NH3     ------>    CaHPO4    +    NH4H2PO4 ในกรณีของ DAP ถ้ามี MAP อยู่จะทำให้ปฏิกริยาหันกลับ NH4H2PO4    +    NH3     ------>   (NH4)2HPO4

Adduct formation Ca(H2PO4)2.H2O    +    4NH2CONH2    ------>    Ca(H2PO4)2.4NH2CONH2    +    H2O ปฏิกริยานี้ทำให้ปุ๋ยชื้น

Mixing Process

Ammoniation  Ammoniation หมายถึง การนำแม่ปุ๋ยมาผสมกันในอัตราส่วนต่าง ๆ รวมทั้งสารถ่วง (filler) และ/หรือสารแต่งเติม (fertilizer additive) แล้วพ่นสารละลาย NH3 ลงไปให้ปุ๋ยชื้นก่อนนำไปปั้มเม็ด แม่ปุ๋ยที่นิยมใช้ ได้แก่ แม่ปุ๋ย N : NH2CONH2, (NH4)2SO4 แม่ปุ๋ย P : TSP แม่ปุ๋ย K : KCl, K2SO4 การผสมโดยกระบวนการนี้มีปฏิกริยาต่าง ๆ เข้ามาเกี่ยวข้องมาก โดยเฉพาะ 2 ชั่วโมงแรกหลังผสม ทำให้องค์ประกอบทางเคมีของปุ๋ยผสมที่ได้หลากหลาย Ca(H2PO4)2.H2O    +    2(NH4)2 SO4      =     2NH4H2PO4 + (NH4)2SO4.CaSO4.H2O CaSO4    +    (NH4)2 SO4    +    H2O      =     (NH4)2SO4.CaSO4.H2O 2KCl (NH4)2 SO4 + CaSO4 + H2O K2SO4.CaSO4.H2O + 2NH4Cl H3PO4 + NH3 NH4H2PO4 KCl + NH4H2PO4 KH2PO4 + NH4Cl ในกระบวนการผลิตปุ๋ยผสมแบบ ammonia Hon นอกจากใช้ NH3 Solution แล้วยังอาจใช้ H3PO4 H2SO4 หรือไอน้ำ แทนก็ได้ โดยอาจใช้สารตัวใดตัวหนึ่งหรือใช้ผสมกัน ทำให้กระบวน การนี้ผลิตปุ๋ยผสมได้หลากหลายสูตรตามความต้องการของตลาด หรือของผู้ใช้

Bulk blending

Bulk blendingหมายถึง การนำเอาแม่ปุ๋ยที่ปั้มเม็ดแล้วมาผสมกัน เชิงกล (mechamical mixing) เพื่อให้ได้สัดส่วนของธาตุอาหารตามต้องการ ข้อดีของวิธี bulk blending  ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างโรงงานต่อ  ต้นทุนในการผลิตต่ำ ข้อเสียของวิธี bulk blending ปุ๋ยผสมที่ได้มีแนวโน้มแยกจากกันในระหว่างบรรจุกระสอบ และขนส่ง โดยเฉพาะเมื่อแม่ปุ๋ยแต่ละชนิดมีขนาด รูปร่าง และความหนาแน่นต่างกันมาก ยากต่อการผสมปุ๋ยปริมาณน้อย ๆ เช่น ปุ๋ยจุลธาตุลงไปในแม่ปุ๋ยที่มีปริมาณมาก เพื่อให้ได้ส่วนผสมที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ยากต่อการกำหนดสูตรปุ๋ยที่แน่นอน โดยเฉพาะเมื่อแม่ปุ๋ยที่นำมาผสมแยกจากกันได้ง่าย ไม่เหมาะกับแม่ปุ๋ยที่เกิดปฏิกริยาเคมีระหว่างกัน ทำให้จำนวนแม่ปุ๋ยที่สามารถนำมาผสมได้มีจำนวนจำกัด

ปุ๋ยโพแทส

ปุ๋ยโพแทส

                  ปุ๋ยโพแทสคือปุ๋ยเคมีที่มีธาตุโพแทสเซียมเป็นองค์ประกอบ ปุ๋ยชนิดนี้นิยมบอกความเข้มข้น เป็นค่าร้อยละโดยมวลของ K ₂O ปุ๋ยโพแทสเซียมชนิดต่างๆนั้นพอจะกล่าวโดยสังเขปได้ดังนี้คือ     โพแทสเซียมคลอไรด์  (KCl)ปุ๋ยที่บริสุทธิ์ 95% นั้นจะมีโพแทสเซียมที่อยู่ในรูป K₂O เท่ากับ 60% ผลิตมาจากสินแร่โพแทสเซียม เช่น sylvinite  เป็นต้น และมีชื่อได้อีกว่า muriate of potash ในสมัยก่อน แหล่งของปุ๋ยโพแทสได้จากขี้เถ้าจากเตาถ่าน หรือจากการเผากิ่งไม้ ใบไม้และเศษเหลือของพืช

                  ประเทศไทยมีแหล่งแร่โพแทสเป็นจำนวนมากในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ในรูปของแร่คาร์นัลไลต์   ( KCl.MgCl ₂.6H ₂O ) และแร่ซิลวาไนต์ (KCl.NaCl) ซึ่งใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตปุ๋ยโพแทสชนิดต่างๆ เช่น โพแทสเซียมคลอไรด์ ( KCl) โพแทสเซียมซัลเฟต ( K ₂SO ₄) โพแทสเซียมไนเตรต ( KNO ₃ )และโพแทสเซียมแมกนีเซียมซัลเฟต ( K ₂SO ₄.2MgSO ₄  )

                  

1.ปุ๋ยโพแทสเซียมคลอไรด์ ผลิตได้จากแร่ซิลวาไนต์ มาบดให้ละเอียดแล้วทำให้บริสุทธิ์ โดยละลายแร่ในน้ำอุณหภูมิประมาณ 90 ^๐ C  เติมสารละลาย  NaCl ที่อิ่มตัวลงไป กรองแยกโคลนและตะกอนออก ระเหยน้ำเพื่อให้สารละลายมีความเข้มข้นมากขึ้นจนทำให้ KCl ตกผลึก แยกผลึกออกแล้วอบให้แห้ง จะได้ปุ๋ย KCl ตามต้องการ นอกจากนี้ ยังสามารถผลิตปุ๋ยชนิดนี้จากน้ำทะเล โดยการระเหยน้ำทะเลด้วยความร้อนจากแสงอาทิตย์เพื่อให้มีความเข้มข้นสูงขึ้น เกลือ NaClจะตกผลึกแยกออกมาก่อน นำสารละลายที่ได้ไประเหยน้ำออกเพื่อทำให้มีความเข้มข้นมากขึ้นทำให้ KCl ตกผลึก   ออกมาและใช้เป็นปุ๋ย KCl ได้

                 

 2.ส่วนปุ๋ยโพแทสซียมซัลเฟต ผลิตได้จากการนำแร่แลงไบไนต์ ( K ₂SO ₄.2MgSO ₄  ) มาละลายในน้ำอุณหภูมิประมาณ 50 ^๐ C  จนเป็นสารละลายอิ่มตัว แล้วเติมสารละลาย KCl เข้มข้นลงไป จะได้ผลึก K ₂SO ₄ แยกออกมาดังสมการ

                                                       K₂SO₄.2MgSO₄ +  4KCl    ------------>         3K₂SO₄  +  2MgCl₂

                  3.นอกจากนี้ถ้านำ KCl มาทำปฏิกิริยากับ NaNO ₃ จะได้ปุ๋ยโพแทสเซียมไนเตรต  (KNO ₃ ) ดังสมการ

                                                      KCl  +  NaNO₃     ------------>        KNO₃  +  NaCl

โพแทสเซียมเป็นธาตุอาหารหลักที่จำเป็นต่อพืชมาก ทำให้ผนังเซลล์ของพืชหนาขึ้น สร้างภูมิต้านทานโรค และเป็นตัวเร่งให้เซลล์ทำงานได้ดีขึ้น ถ้าพืชขาดโพแทสเซียมจะทำให้มีปริมาณแป้งต่ำกว่าปกติ ผลผลิตน้อยลง ขอบใบมีสีซีด ลำต้นอ่อน แคระแกร็นและเมล็ดลีบ

ปุ๋ยฟอสเฟต

 ปุ๋ยฟอสเฟต

ส่วนผสมจากหินฟอสเฟต

 

                  เป็นปุ๋ยที่ให้ธาตุฟอสฟอรัสในรูปของสารประกอบฟอสเฟต ใช้หินฟอสเฟต(CaF₂^.3Ca₃(PO₄)₂) เป็นวัตถุดิบการผลิตปุ๋ยฟอสเฟตทำได้ 3 วิธี

นำหินฟอสเฟตมาผสมกับทรายและโซดาแอช แล้วเผาที่อุณหภูมิ 1000-1200 องศาเซลเซียส

                                     2(CaF2 3Ca₃(PO₄)₂) + 5SiO₂ + 6Na₂CO₃    ------------>        12CaNaPO₄ + 4Ca₂SiO₄ + SiF₄ + 6CO₂

 นำสารที่ได้จากการเผาเทลงน้ำ จะได้สารที่มีรูพรุน เปราะ

                  นำหินฟอสเฟตมาทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริก ได้ปุ๋ยฟอสเฟตที่มีคุณภาพสูงขึ้นโดยนำหินฟอสเฟตที่บดแล้วมาทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริก

                                          CaF.₃Ca₃(PO₄)₂ + 10H₂PO₄      ------------>        6H₃PO₄ + 10CaSO₄ + 2HF

                  ได้กรดฟอสฟอริก (H₂PO₄) ซึ่ง จะไปทำปฏิกิริยากับหินฟอสเฟตที่เหลือ จะได้มอนอแคลเซียมฟอสเฟต (Ca(H₂PO₄)₂) หรือปุ๋ยซุปเปอร์ฟอสเฟตละลายน้ำได้ดี

                   หรือสามารถผลิตปุ๋ยฟอสเฟตโดยนำหินฟอสเฟตมาทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริก

                                           CaF.₃Ca₃(PO₄)₂ + 7H₂PO₄ + 3H₂O       ------------>        3Ca(H₂PO₄)₂.H₂O + 7CaSO₄ + 2HF   

                 

                  จากปฏิกิริยา ทั้งสาม จะพบว่าในส่วนประกอบหินฟอสเฟตจะมี CaF₂  ซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากับกรดจะได้ HF ซึ่งระเหยง่ายและเป็นพิษบางส่วนจะทำปฏิกิริยากับ SiO₂ เกิดเป็นแก๊ส SiF₄ซึ่งรวมกับน้ำทันทีเกิดเป็น H₂SiF₆ หรืออาจนำ SiO₂ มาทำปฏิกิริยากับ HFโดยตรงเกิดเป็น H₂SiF₆ และเมื่อนำมาทำปฏิกิริยาต่อกับ MgO จะได้แมกนีเซียมซิลิโกฟลูออไรด์ (MgSiF₆) ใช้เป็นสารกำจัดแมลง   HF ส่วนใหญ่จะระเหยกลายเป็นไอ จึงกำจัดโดยการผ่านแก๊ส ลงในน้ำทำให้ได้สารที่เป็นกรด ซึ่งทำให้เป็นกลางโดยทำปฏิกิริยากับโซดาแอชหรือหินปูน

                                                    2HF + Na₂CO₃     ------------>    2NaF + H₂O + CO₂

                                                    2HF + CaCO₃       ------------>     CaF + H₂O + CO₂

ปุ๋ยไนโตรเจน

ปุ๋ยไนโตรเจน

เป็นปุ๋ยเคมีที่ให้ธาตุไนโตรเจนเป็นธาตุหลัก ซึ่งช่วยให้พืชเจริญเติบโตดี ลำต้น ใบ แข็งแรง สามารถสร้างโปรตีนได้อย่างเพียงพอ โดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปของสารประกอบ เช่น

ปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต ((NH₄ ) ₂ SO₄  ) เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างแก๊ส  NH₃ กับ  H₂ SO₄ 

ปุ๋ยยูเรีย ( NH₂CO NH₂ ) เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างแก๊ส  NH₃ กับแก๊ส  CO₂

ดังนั้น  การผลิตปุ๋ยทั้งสองชนิดใช้แก๊ส  NH₃  H₂SO₄  และ แก๊ส  CO₂ เป็นวัตถุดิบที่สำคัญ

วัตถุดิบที่ใช้เตรียมแก๊สแอมโมเนีย คือ ไนโตรเจน และ ไฮโดรเจน

                   ไนโตรเจน เตรียมได้จากอากาศ โดยนำอากาศมาเพิ่มความดัน ลดอุณหภูมิให้กลายเป็นของเหลว แล้วเพิ่มอุณหภูมิถึงจุดเดือดของแก๊ส เพื่อแยกแก๊สไนโตรเจนออกจากอากาศ

                  ไฮโดรเจน เตรียมจากแก๊สที่เหลือ(ออกซิเจนส่วนใหญ่) ทำปฏิกิริยากับแก๊สมีเทน หรือ ใช้ไอน้ำทำปฏิกิริยากับแก๊สมีเทน

การเตรียมแก๊สแอมโมเนีย นำแก๊ส N₂ และ H₂  ที่ผลิตได้มาทำปฏิกิริยากัน ได้แก๊ส  NH₃

ดังนั้น  เมื่อนำแก๊ส  NH₃  ทำปฏิกิริยากับแก๊ส CO₂ จะได้ปุ๋ยยูเรีย ดังสมการ

                                                2NH₃  +   CO₂     ------------>        NH₂CO₂NH₄

                                                           NH₂CO₂NH₄      ------------>         NH₂CO NH₂  +   H₂O  

การเตรียม H₂ SO₄  - นำกำมะถันที่หลอมเหลว ทำปฏิกิริยากับ แก๊ส O₂ ได้แก๊ส   SO₂

                       -  นำแก๊ส   SO₂ ทำปฏิกิริยากับแก๊ส O₂ ได้แก๊ส   SO₃

                   -  ผ่านแก๊ส   SO₃ ในสารละลายกรด H₂ SO₄  เข้มข้น ได้สารละลายโอเลียม

                       -  นำสารละลายโอเลียม ละลายน้ำ ได้กรด H₂ SO₄ 

ดังนั้น   เมื่อนำแก๊ส  NH₃  ทำปกิกิริยากับ กรด H₂ SO₄  จะได้ปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต  ดังสมการ

                                                2NH₃  +  H₂ SO₄       ------------>        (NH₄ ) ₂ SO₄ 

อุตสาหกรรมปุ๋ย

อุตสาหกรรมปุ๋ย

การนำปุ๋ยมาใช้ในการเกษตรเป็นวิธีหนึ่งที่ช่วยเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรให้สูงขึ้น  ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นต่อการพัฒนาประเทศ

ประเภทของปุ๋ย

1.  ปุ๋ยอินทรีย์     เป็นปุ๋ยธรรมชาติที่ได้จากการเน่าเปื่อยผุพังของซากสิ่งมีชีวิต  ได้แก่  ปุ๋ยคอก  ปุ๋ยหมัก  ปุ๋ยพืชสด  ปุ๋ยอินทรีย์ชีวภาพ  และวัสดุเหลือใช้จากโรงงานอุตสาหกรรมบางชนิด  เมื่อใส่ในดินซากสิ่งมีชีวิตจะค่อยๆสลายตัวและปล่อยธาตุอาหารออกมาให้พืช     แต่มีข้อเสียคือ  มีธาตุอาหารน้อยรวมทั้งมีปริมาณและสัดส่วนไม่แน่นอน

                  2.  ปุ๋ยเคมี  หรือปุ๋ยวิทยาศาสตร์     เป็นปุ๋ยที่ได้จากการผลิตหรือสังเคราะห์จากแร่ธาตุต่างๆ  หรือเป็นผลพลอยได้จากโรงงานอุตสาหกรรมบางชนิด  ซึ่งจะมีธาตุอาหารหลักที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช  ได้แก่  ธาตุไนโตรเจน  ฟอสฟอรัส  และโพแทสเซียม  สามารถปลดปล่อยให้แก่พืชได้ง่ายและเร็ว  มี  2 ประเภทคือ

                                  2.1  ปุ๋ยเดี่ยวหรือแม่ปุ๋ย     เป็นสารประกอบที่มีธาตุอาหารของพืชอยู่หนึ่งหรือสองธาตุ  และมีปริมาณธาตุอาหารคงที่  เช่น  ปุ๋ยยูเรีย  และปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต

                                  2.2  ปุ๋ยผสม         เป็นปุ๋ยที่ได้จากการนำปุ๋ยเดี่ยวแต่ละชนิดมาผสมกันเพื่อให้ได้สัดส่วนของธาตุอาหาร  N  P  และ  K  ตามต้องการ  เช่น  ปุ๋ยสูตร  10  :  15  :  20  ประกอบด้วย N  10  ส่วน  P  15  ส่วน  K  20  ส่วน  และมีตัวเติมอีก  55  ส่วน  ให้ครบ  100  ส่วน

                นอกจากนี้  ปุ๋ยวิทยาศาสตร์บางชนิดอาจมีธาตุอาหารของพืชที่มีความสำคัญในลำดับรอง  ซึ่งพืชต้องการในปริมาณน้อย  ได้แก่  ธาตุแคลเซียม  กำมะถัน แมกนีเซียม  เหล็ก  สังกะสี  แมงกานีส  และทองแดง  ผสมอยู่ด้วย 

การผลิตสารฟอกขาว

การผลิตสารฟอกขาว

สารฟอกขาวเป็นสารประกอบประเภทไฮโปคลอไรต์  ใช้ในอุตสาหกรรมการฟอกย้อมเส้นด้าย เยื่อกระดาษ และใช้เป็นสารฆ่าเชื้อโรคในน้ำ การผลิตสารฟอกขาวมีวิธีการดังนี้

                  

 1.) เตรียมแก๊สคลอรีน

     2KMnO₄(s) + 16HCl(aq)     ----------->     2KCl(aq) + 2MnCl₂(aq) + 8H₂O(l) + 5Cl₂(g)

                 

   2.) ผลิตสารฟอกขาว

  2NaOH(aq) + Cl₂(g)          ----------->       NaOCl(aq) + NaCl(aq) + H₂O(l)

                                                         หรือ

 Na₂CO₃(aq) + Cl₂(g)        ----------->     NaOCl(aq) + NaCl(aq) + CO₂(g)

                    เมื่อหยดสารละลายในหลอดทดลองบนกระดาษลิตมัสทั้งสีแดงและสีน้ำเงิน พบว่ากระดาษลิตมัสทั้ง2สีเปลี่ยนเป็นสีขาว แสดงว่า สารละลายNaOClมีสมบัติในการฟอกจางสี สารนี้มีสมบัติในการกัดกร่อนสูง ถ้าใช้ปริมาณมากอาจกัดกร่อนสิ่งที่ต้องการฟอกเสียหายได้

  2Ca(OH)₂ (aq) + Cl₂(g)    ----------->      Ca(OCl)₂(s) + CaCl₂(aq) + H₂O(l)

 Ca(OCl)₂(s) มีสมบัติในการฟอกจางสีเช่นเดียวกับNaOCl(aq)

การผลิตโซดาแอช

การผลิตโซดาแอช

โซเดียมคาร์บอเนต พบได้ในธรรมชาติในเขตแห้งแล้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแหล่งแร่ที่เกิดจากทะเลสาบที่ระเหยแห้งไป ในสมัยอียิปต์โบราณมีการขุดแร่ที่เรียกว่า เนทรอน(natron) (ซึ่งเป็นเกลือที่ประ กอบด้วยโซเดียมคาร์บอเนต (หรือ โซดา แอช) และโซเดียม ไบคาร์บอเนต (เบกกิ้ง โซดา) และมีโซเดียมคลอไรด์ และโซเดียมซัลเฟต ปนอยู่เล็กน้อย) จากก้นทะเลสาบที่แห้ง ใกล้แม่น้ำไนล์ และนำมาใช้ในการทำมัมมี่

ใน ปี พ.ศ. 2481 (ค.ศ. 1938) พบแหล่งแร่โซเดียมคาร์บอเนตขนาดใหญ่ใกล้แม่น้ำกรีนริเวอร์   มลรัฐไวโอมิง สหรัฐอเมริกา ทำให้สหรัฐขุดแร่มาใช้แทนการผลิตทางกรรมวิธีทางเคมี

                ในประเทศอื่น ๆ การผลิตโซเดียมคาร์บอเนตทำโดยกรรมวิธีทางเคมีที่เรียกว่ากระบวนการโซลเวย์ (Solvay process) ซึ่งค้นพบโดย เออร์เนส โซลเวย์ นักอุตสาหกรรมเคมีชาวเบลเยี่ยม ในปี พ.ศ. 2404 (ค.ศ. 1861) โดยเปลี่ยน โซเดียมคลอไรด์ (น้ำเกลือ) เป็น โซเดียมคาร์บอเนต โดยใช้ แอมโมเนีย และ แคลเซียมคาร์บอเนต (หินปูน) และสารที่เหลือจากกระบวนการมีเพียง แคลเซียมคลอไรด์ ซึ่งไม่เป็นพิษ แม้ว่าอาจ

ก่อให้เกิดความระคายเคืองได้ และ แอมโมเนียนั้นยังสามารถนำกลับมาใช้ได้อีก ทำให้กระบวนการโซลเวย์มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่ากรรมวิธีแบบเดิมมาก จึงถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตโซเดียมคาร์บอเนตอย่างแพร่หลาย

ในคริสต์ศตวรรษ 1900 โซเดียมคาร์บอเนต 90% ที่ผลิต ใช้วิธีการนี้ และยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน

วัตถุดิบที่ใช้ในกระบวนการโซลเวย์

1.             โซเดียมคลอไรด์(NaCl)

2.             แคลเซียมคาร์บอเนต(CaCO₃)

3.             ก๊าซแอมโมเนียม(NH₃)

ขั้นตอนการผลิต

นำแคลเซียมคาร์บอเนต(CaCO₃) มาเผาไฟ จะได้แคลเซียมออกไซด์(CaO) กับก๊าซคาร์บอน ไดออกไซด์(CO₂)

   

นำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้ไปทำปฏิกิริยากับสารละลายโซเดียมคลอไรด์เข้มข้น และก๊าซแอมโมเนีย จะได้โซเดียมคาร์บอเนต และแอมโมเนียมคลอไรด์

กรองแยกตะกอนโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนตออกแล้วนำไปเผาจะได้ โซเดียมคาร์บอเนต หรือ “โซดาแอช”

แผนผังขั้นตอนการผลิต

สำหรับในบางประเทศที่มีการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์(NaOH)ได้มากเกินต้องการ อาจผลิตโซดาแอช(Na₂CO₃)โดยการผ่านก๊าซคาร์บอนไดซ์ออกไซด์(CO₂) ลงในสารละลายโซเดียม ไฮดรอกไซด์(NaOH) โดยตรง จะได้โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต(NaHCO₃) ซึ่งเมื่อนำมาเผาก็จะได้โซดาแอช (Na₂CO₃)

การนำโซดาแอชมาใช้ประโยชน์

โซดาแอช ถูกนำมาใช้เป็นสารเคมีหลักในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น

๏      อุตสาหกรรมสิ่งทอ

๏      อุตสาหกรรมปิโตรเลียม

๏      อุตสาหกรรมกระดาษ

๏     อุตสาหรรม แก้ว เซรามิคส์ กระดาษ ผงซักฟอก สบู่

๏     ผงฟูทำขนมปัง

และยังสามารถใช้ในการแก้ไขน้ำกระด้าง

อันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากกระบวนการผลิต

ในกระบวนการผลิตโซดาแอช หากว่ามีก๊าซแอมโมเนียรั่วออกมาสู่ภายนอกแล้วนั้น ก็จะส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมภายนอก ก๊าซแอมโมเนียเป็นก๊าซที่มีกลิ่นฉุน เมื่อมีการรั่วออกมาแล้วอาจทำให้บริเวณนั้นเกิดเป็นมลพิษทางอากาศ ส่งผลกระทบต่อระบบทางเดินหายใจของผู้ที่สูดดม นอกจากนี้แล้วในอากาศยังประกอบด้วยไอน้ำ ซึ่งเมื่อเจอกับก๊าซแอมโมเนียจะทำปฏิกิริยากัน เมื่อมีฝนตกก๊าซเหล่านี้ก็จะละลายไปกับน้ำฝนด้วย เมื่อลงสู่แหล่งน้ำ หรือพื้นดิน ก็จะทำให้แหล่งน้ำเกิดความเป็นกรด-เบส ขึ้น ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตต่างๆแบบปฏิกิริยาลูกโซ่ ในดินก็เช่นกันจะทำให้ดินเกิดความเป็นกรด-เบส ซึ่งจะส่งผลกระทบตาม มาแบบเดียวกัน

การผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์และแก๊สคลอรีน

การผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์และแก๊สคลอรีน

การผลิต NaOHในอุตสาหกรรมสามารถผลิตได้หลายวิธี คือ

1.การผลิตโดยใช้เซลล์ไดอะแฟรม

      เซลล์ไดอะแฟรม เป็นเซลล์ที่มีแผ่นแอสเบสตอสกั้นระหว่างแอโนดกับแคโทด แอโนดจะทำด้วยไทเทเนียม แคโทดจะทำด้วยเหล็กกล้า ปฏิกิริยาที่เกิดในเซลล์

ที่แอโนด 2Cl- Cl2 + 2e-

ที่แคโทด 2H2O + 2e- H2 + 2OH-

แผ่นไดอะแฟรมยอมให้ไอออนผ่านไปมาได้แต่ไม่ยอมให้ก๊าซ H2 และ Cl2ผ่านและมีการปรับ ความดันด้านแอโนดให้สูงกว่าแคโทด ไอออนทางด้านแอโนดจึงไหลผ่านไปทางด้านแคโทดเสมอ OH-ที่แคโทดจึงไม่ไหลไปที่แอโนดจึงได้ NaOH ที่แคโทด Na+ และ Cl- ที่เกิดปฏิกิริยาไม่หมดจะผ่านแผ่น ไดอะแฟรมไปอยู่ที่แคโทดด้วย จะได้ NaOH ที่ไม่บริสุทธิ์ คือมี NaOH 10% แต่มีNaCl15 % จึงแยก

NaCl ออกโดยการนำไประเหยน้ำ เพื่อให้ NaCl ตกผลึก จะได้สารละลาย NaOH 50% และมี NaCl 1%

ซึ่ง สามารถ นำไปใช้ในทางอุตสาหกรรมได้

2.การผลิตโดยใช้เซลล์ปรอท

เซลล์ปรอทเป็นเซลล์ที่ใช้ไทเทเนียมเคลือบเป็นแอโนดและใช้ปรอทเป็นแคโทด ปฏิกิริยาที่เกิดในเซลล์

เซลล์อิเล็กโทไลต์อย่างง่าย (เซลล์ปรอท) ในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์

ที่แอโนด 2Cl- Cl2 + 2e-

ที่แคโทด Na+จะรับอิเล็กตรอนเกิดเป็น Na เข้ารวมกับปรอทเกิดเป็นโซเดียมอะมัลกัม

Na+ + e-  NaHgx

จากนั้นแยกNaOH ออกจากHgโดยผ่านน้ำบริสุทธิ์เข้าไป Naจะทำปฏิกิริยากับน้ำเกิดเป็นNaOH ดังสมการ

2NaHgx + 2H2O 2NaOH + H2 + 2xHg

การผลิต NaOH วิธีนี้จะได้ NaOH เข้มข้น50 %และ Hg หลังจากแยก NaOH ออกแล้วสามารถนำกลับไปใช้ใหม่ได้ ในการผลิต NaOH นี้ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม คือจะมี HgCl2 ปนออกมากับน้ำทิ้ง จุลินทรีย์จะเปลี่ยน HgCl2ให้เป็นสารอินทรีย์ของปรอทเช่น (CH3)2Hg สารปรอทจะเข้าไปสะสมอยู่ในสัตว์น้ำและถ่ายทอดมาสู่คนทำให้เป็นโรคพิษปรอทได้

3.การผลิตโดยใช้เซลล์เยื่อแลกเปลี่ยนไอออน

เซลล์เยื่อแลกเปลี่ยนไอออนคล้ายกับเซลล์ไดอะแฟรมต่างกันที่ใช้เยื่อแลกเปลี่ยนไอออนแทนไดอะแฟรม

โดยเยื่อแลกเปลี่ยนไอออนจะยอมให้เฉพาะไอออนบวกผ่านเท่านั้นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในเซลล์

ที่แอโนด 2Cl- Cl2 + 2e-

ที่แคโทด 2H2O + 2e- 2OH- + H2

OH- จะรวมกับ Na+เกิดเป็น NaOH การผลิต NaOHโดยวิธีนี้จะได้ความเข้มข้นประมาณ30-35%