แร่เซอร์คอน

แร่เซอร์คอน 

(ZrSiO₄) อาจพบได้ในหินไนส์  หินชีสต์  หรือพบเป็นเม็ดกลมๆ  หรือผลึกเล็กๆ ตามลำธารและชายฝั่งทะเล  ชนิดผลึกละเอียดพบตามแหล่งแร่ดีบุก การถลุงเพื่อให้ได้โลหะเซอร์โคเนียมทำได้โดยนำหางแร่ดีบุกซึ่งมีแร่เซอร์คอนอยู่ไปถลุงในเตาที่อุณหภูมิประมาณ 800 – 1000  °C โดยใช้คาร์บอนเป็นตัวรีดิวซ์  และพ่นแก๊สคลอรีนผ่านเข้าไปตลอดเวลา จะได้ไอของเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์(ZrCl₄) นำผลึกที่ได้ไปทำปฏิกิริยากับโลหะแมกนีเซียมในเตาเผาที่อุณหภูมิ800 – 850 °C  ภายใต้บรรยากาศของแก๊สเฉื่อย ที่อุณหภูมิในเตาเผาเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์มีสถานะเป็นแก๊ส ส่วนโลหะแมกนีเซียมจะหลอมเหลวเมื่อทำปฏิกิริยากันจะได้โลหะเซอร์โคเนียมที่เป็นของแข็งและแมกนีเซียมคลอไรด์หลอมเหลว ดังสมการ

ZrCl₄(g)  +  2Mg(l)  →  Zr(s)  +  2MgCl₂(l)

             จากนั้นแยกโลหะเซอร์โคเนียมออกจากแมกนีเซียมคลอไรด์เหลวและแมกนีเซียมเหลว  ที่ทำปฏิกิริยาไม่หมด นำโลหะเซอร์โคเนียมที่ได้ไปหลอมเหลวในเตาสุญญากาศเพื่อทำให้บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น  โลหะเซอร์โคเนียมบริสุทธิ์มีสีเทาน้ำเงิน มีลักษณะอ่อนและเหนียว มีจุดหลอมเหลว 1852 °C จุดเดือด 4409 °C ใช้ทำโลหะผสมเพื่อหุ้มแท่งเชื้อเพลิงยูเรเนียม  เป็นโครงสร้างของแกนปฏิกรณ์ปรมาณู

                การใช้ประโยชน์เซอร์โคเนียมในอุตสาหกรรมนั้น  ส่วนใหญ่ใช้ในรูปของแร่เซอร์คอนโดยตรงและในรูปของสารเซอร์โคเนียม เช่น เซอร์โคเนียมออกไซด์ (ZrO₂)   ซึ่งมีลักษณะเป็นผงสีขาวมีจุดหลอมเหลว 2700 °C  และมีความแข็งแรงมาก ใช้เป็นผงขัดวัสดุทนไฟ  ใช้เป็นองค์ประกอบของแก้วและเซรามิกส์ที่ทนกรดและเบส ใช้เป็นสีและสารเพิ่มความทึบสำหรับเคลือบเครื่องปั้นดินเผาและผลิตภัณฑ์เซรามิกส์  ส่วนเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการกลั่นน้ำมัน และเป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ของเซอร์โคเนียม นอกจากนี้ยังมีการนำแร่เซอร์คอนที่มีสมบัติโปร่งใส มาใช้ทำเครื่องประดับ โดยจัดเป็นแร่รัตนชาติที่มีชื่อเรียกว่า  เพทาย

                ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาการถลุงแร่จะมีกากแร่ที่อาจเป็นพิษ ซึ่งเกิดจากสิ่งเจือปนในสินแร่ เช่น แร่สังกะสีอาจมีกากแคดเมียมซึ่งเป็นสารพิษ การย่างแร่ทองแดง สังกะสี พลวง และสินแร่ต่างๆ ที่มีธาตุกำมะถันเป็นองค์ประกอบ จะได้แก๊ส SO₂  นอกจากนี้แก๊ส  SO₂  ยังเกิดกำมะถันที่เจือปนอยู่ในถ่านหินที่นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงและจากโรงงานผลิตกรดซัลฟิวริกที่นำมาใช้ละลายแก๊ส  SO₂   เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดฝนกรดซึ่งทำลายสิ่งแวดล้อม การกำจัด  SO₂  ทำได้โดยใช้  Ca(OH)₂  ทำปฏิกิริยากับ   SO₂  ได้  CaSO₄  ซึ่งนำมาเป็นวัตถุดิบในการผลิตยิปซัมได้  นอกจากนี้ขณะถลุงแร่จะมีฝุ่นโลหะปะปนออกมาซึ่งเป็นอันตรายมากเช่นกัน  ดังนั้นจึงมีการควบคุมไม่ให้เกิดมลพิษโดยจะต้องกำจัดแก๊สและกากแร่ที่เป็นสารพิษให้หมดก่อนที่จะปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม

                จากการศึกษากระบวนการถลุงแร่ต่างๆ ทำให้สรุปได้ว่า  การถลุงแร่โลหะจะมีปฏิกิริยารีดอกซ์เกิดขึ้นเสมอ  นอกจากนี้ยังใช้วิธีการแยกด้วยกระแสไฟฟ้าเพื่อทำโลหะให้บริสุทธิ์ และใช้หลักการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างโลหะที่มีค่าต่างศักย์ไฟฟ้าของครึ่งเซลล์แตกต่างกันเพื่อช่วยทำให้โลหะตกตะกอน