phpsz7saO

431307 Chemical Metallurgy Laboratory สาขาวิชาวิศวกรรมโลหการ ภาคการศึกษาที่ 3/2553 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี

การชะละลายแรสังกะสี 1

การทดลองที่ 5 การชะละลายแรสังกะสี

(Leaching of zinc calcite) 1. จุดประสงคการทดลอง

เพื่อศึกษาการชะละลาย (Leaching) แรสังกะสี (Zinc calcite) ดวยกรดซัลฟูริค (H2SO4 )

2. ทฤษฎีท่ีเก่ียวของ แรสังกะสี (Zinc mineral)

แรสังกะสี (Zinc mineral or Zinc ore) ที่สําคัญไดแก Sphalerite (ZnS) แร Smithsonite (ZnCO3) แร Hemimorphite (H2ZnSiO5) และแร Zincite (ZnO) การใชประโยชนสําคัญๆ ของแรสังกะสีไดแก การนําแรสังกะสีไปถลุงเพื่อเอาโลหะสังกะสีออกมาใชงานตางๆ เชน ใชชุบแผนเหล็กเพื่อผลิตแผนสังกะสี (Galvanized Sheet) ชุบทอน้ําประปา ใชโลหะสังกะสีผสมกับโลหะทองแดงเปนทองเหลือง ทํากระบอกขั้วไฟฟาของถานไฟฉาย ทํา Zinc Oxide ในการถลุงแรสังกะสีอาจจะไดโลหะแคดเมียม (Cadmium) เปนผลพลอยไดดวย ประเทศไทยมีการถลุงแรสังกะสีที่จังหวั ด ตาก คือโรงถลุงสังกะสีของบริษัทผาแดงอินดัสทรี จํากัด (มหาชน) [ชะนะ นิลคูหา, 2530] การสกัดโลหะสังกะสี (Zn) จากแรสังกะสี (Zinc ore) สามารถทําไดหลายวิธี เชน โลหวิทยาความรอนสูง (Pyro-metallurgy) หรือโลหวิทยาสารละลาย (Hydro-metallurgy) หรือการใชกระบวนการทางไฟฟาเคมีเพื่องานโลหกรรม (Electro-metallurgy) เปนตน ในอดีตการถลุงแรสังกะสีใชวิธีถลุงดวยความรอนสูงเปนหลัก โดยโลหะสังกะสีที่ไดจากการถลุงอยูในรูปไอสังกะสีกอนแลวจึงกลั่นตัวเปนโลหะสังกะสีหลอมเหลวในภายหลัง ตอมาเมื่อมีการคนพบกรรมวิธีการถลุงแรสังกะสีดวยวิธีทางไฟฟาเคมีโดยอาศัยหลักการของเซลลอิเลคโตรไลต การถลุงแรสังกะสีดวยกรรมวิธีทางความรอนสูงจึงลดความสําคัญลงตั้งแตบัดนั้นเปนตนมา [1] การถลุงแรสังกะสีดวยวิธีทางไฟฟาเคมีโดยอาศัยหลักการของเซลลอิเลคโตรไลต ประกอบดวยวิธีการหลายขั้นตอนดังแสดงในภาพที่ 1 การสกัดโลหะสังกะสี (Zn) จากแรสังกะสี (Zinc ore) สามารถสรุปเปนขั้นตอนที่สําคัญดังตอไปนี้

- การแตงแรหรือการแยกแร (Ore or Mineral separation) - การยางแร (Roasting) - การสกัดสังกะสีออกจากแรดวยการชะละลายดวยสารเคมี (Leaching) - การทําสารละลายใหบริสุทธิ์ (Liquor purification) - การแยกโลหะสังกะสีออกจากสารละลายดวยไฟฟา (Electrowinning) โดยอาศัยหลักการของ

เซลลอิเลคโตรไลต - การหลอมและหลอโลหะสังกะสี (Melting and Casting)



รูปท่ี 1 แผนภาพแสดงขั้นตอนการสกัดสังกะสีดวยวิธีทางไฟฟาเคม ีโดยอาศัยหลักการของเซลลอิเลคโตรไลต

Source: Morgan, S.W.K, Zinc and its Alloys and Compounds, Ellis Howood Ltd, Chichester (1965), p. 108.

ขั้นตอนที่ 1 การแตงแร หรือการแยกแร (Ore or Minerals Separation)[2]

ตามธรรมชาติ แรที่มีอยูในแหลงแรโดยทั่วมักเกิดอยูรวมกับหิน กรวด ทราย ดินและแรชนิดอื่นที่อาจมีราคาหรือไมมีราคาก็ได ดังนั้นในการผลิตแรออกจําหนายหรือนําไปใชงาน หรือสงไปถลุง จึงจําเปนตองทําใหแรที่ขุดขึ้นมาจากแหลงแรมีความสะอาดไดมาตรฐานตามความตองการของทองตลาดเสียกอน โดยใชวิธีการและอุปกรณที่เหมาะสมเพื่อแยกเอาหิน กรวด ทราย ดินหรือมลทินอยางอื่นที่ปนอยูออกมาจากแรที่ตองการนั้น ผลประโยชนที่ไดรับจากการแตงแรหรือแยกแรมีดังตอไปนี้

- ทําใหไดแรที่มีมาตรฐานตามความตองการของตลาด - ลดคาใชจายในการขนสง เนื่องจากไมตองขนมลทินหรือส่ิงที่ไมมีคาอยางอื่นไปดวย - ลดการสูญเสียของโลหะในการถลุงแรเนื่องจากไปปนอยูกับตะกรัน (Slag) - ลดคาใชจายในการถลุงแรเพราะแรสะอาดปราศจากมลทินที่จะทําใหส้ินเปลืองคาใชจายในการ

ถลุง



การแตงแรหรือแยกแรใหมีคุณภาพตามความตองการของตลาด หรือการใชประโยชนตาง ๆ มีอยูหลายวิธีดวยกัน ซ่ึงแลวแตลักษณะของแรมลทินที่เจือปน การทําใหแรสะอาดตามตองการมีวิธีดําเนินการดังแสดงในรูปที่ 2

รูปท่ี 2 ภาพแสดงขัน้ตอนของการแตงแรหรือแยกแร [2]

ขั้นตอนที่ 2 การยางแรใหเปนออกไซด (Oxidizing roast)[1]

รูปท่ี 3 แผนภาพแสดงขั้นตอนการยางแร (ท่ีมา : http://www.metsoc.org/virtualtour/processes/zinc-lead/roaster.asp )



แรสังกะสีที่สําคัญและพบมากที่สุดในโลก คือ แรสฟาเลอรไรต (Sphalerite, ZnS) มีช่ือทางเคมีวาสังกะสีซัลไฟด แรสฟาเลอรไรตเปนแรที่ตอบสนองตอการแตงแรดวยวิธีลอยแรไดดี หัวแรที่ไดจากกระบวนการแตงแรจึงปอนเขาโรงถลุงไดทันที หัวแรสฟาเลอรไรตมีสังกะสีประมาณ 50 – 60 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนัก กํามะถันประมาณ 30 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนัก ที่เหลืออีกประมาณ 10 – 20 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนัก เปนมลทินตาง ๆ เชน เศษหิน ดิน ทราย หัวแรสังกะสีซัลไฟด (Zinc sulphide) ถูกเปลี่ยนใหเปน Zinc Calcine (ZnO) ดวยกรรมวิธีการยางแร ในเตา Fluid bed Roasters ที่อุณหภูมิสูงระหวาง 650 ถึง 1,000 องศาเซลเซียส โดยภานในเตาจักตองพนอากาศ หรือออกซิเจน เพื่อทําปฎิกิริยากับหัวแรดังสมการแสดงปฏิกิริยาของการยางแร คือ ZnS2 + 23O → ZnO2 + 22SO (1) จากสมการที่ (1) เมื่อหัวแรสังกะสีซัลไฟด (ZnS) ทําปฏิกิริยากับกาซออกซิเจนที่อุณหภูมิสูงจะไดผลิตภัณฑ คือ สังกะสีออกไซด (ZnO ที่เรียกวา สังกะสีแคลไซน (Zinc Calcine)) กับกาซซัลเฟอรไดออกไซด (SO2) โดยแรสังกะสีที่ผานการยางแรแลว (Zinc Calcine) จะมีสังกะสีอยูประมาณ 65 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนักและกํามะถันนอยกวา 2 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนัก กํามะถันที่เหลืออยูเกือบทั้งหมดอยูในรูปซัลเฟต ( −2

4SO ) จากรูปที่ 3 ฝุนสังกะสีแคลไซนที่มีขนาดใหญกวา (Coarse calcine) จากเตายางแร (Roaster) และ Waste Heat Boiler จะถูกทําใหเย็นและถูกเก็บรวบรวมเขาสูหมอบดที่เรียกวา Ball Mill เพื่อลดขนาด และถูกเก็บรวบรวมไวเพื่อสงไปใชใน Leaching Plant ตอไป สวนกาซรอนที่ออกมาจากเตายางแร (Roaster) (จะมีทั้งกาซซัลเฟอรไดออกไซด และฝุนสังกะสีแคลไซนขนาดเล็กลอยปะปนอยูดวย) จะถูกนําเขาไปใน Waste Heat Boiler เพื่อทําใหเย็น (ยังประกอบไปดวย Calcine dust + SO2 Gas) ก็จะถูกสงผานไปยังอุปกรณเก็บฝุนแบบไฟฟาสถิต (Electrostatic precipitator) ซ่ึงเปนอุปกรณที่สามารถเก็บฝุนของสังกะสีแคลไซนที่มีขนาดเล็กมากได (Fine calcine) เพื่อรวมเก็บไวใชใน Leaching Plant ตอไป สวนกาซซัลเฟอรไดออกไซด (SO2) ที่ไดจาก Electrostatic precipitator ก็จะถูกทําใหเย็นลงโดยใช Heat exchanger รวมทั้งจะผานการกรองใหสะอาดมากขึ้นพรอมที่จะสงไปสูกระบวนการผลิตกรดกํามะกัน หรือกรดซัลฟูริค (Sulphuric acid)ใน Acid plant ตอไปดังแสดงในรูปที่ 4

สาเหตุที่ตองยางแร คือ สังกะสีซัลไฟดละลายในกรดกํามะถันไดนอยมากผิดกับสังกะสีออกไซดและสังกะสีซัลเฟตที่ละลายในกรดกํามะถันไดดีมาก เรานิยมเลือกเอากรดกํามะถันมาใชเปนสารละลายในการละลายสังกะสีออกจากแรก็เพราะวาเปนกรดที่มีราคาถูก หาซื้อหรือผลิตไดงาย



รูปท่ี 4 แผนภาพแสดงกระบวนการผลิตกรดกํามะถันหรือกรดซัลฟูริค (ท่ีมา: http://www.metsoc.org/virtualtour/processes/zinc-lead/sulphuric.asp)

ขั้นตอนที่ 3 การสกัดสังกะสีออกจากแรโดยการชะละลายดวยสารเคมี (Leaching of Zinc Calcine) [1]

นําสังกะสีแคลไซน (Zinc calcine, ZnO) ที่ไดจากการยางแรไปบดใหละเอียดดวยเครื่องบดแบบ Ball mill โดยใหมีขนาดเล็กกวา 200 เมช (Mesh) และฝุนของสังกะสีแคลไซนที่มีขนาดเล็กมาก (Fine calcine) (ที่ไดจากอุปกรณเก็บฝุนแบบไฟฟาสถิต (Electrostatic Precipitator) ในรูปที่ 2)ไปละลายดวยกรดกํามะถัน (Sulphuric acid, H2SO4) เพื่อเปลี่ยนสังกะสีในรูปสังกะสีออกไซด (ZnO) ที่มีสถานะเปนของแข็งใหกลายเปนสังกะสีซัลเฟต ( 4ZnSO ) ที่มีสถานะของเหลวปนอยูกับกรดกํามะถันเจือจาง

กรดกํามะถันที่ใชเพื่อชะละลายสังกะสีแคลไซน นํามาจาก 2 แหลงดวยกัน คือ 1. กรดกํามะถันที่ไดจากถังสะสมในกระบวนการอิเลคโตรไลต (Spent Electrolyte or Return Acid

ดังรูปที่ 1) ที่เปนผลิตภัณฑไดจากกระบวนการผานกระแสไฟฟาเพื่อแยกโลหะสังกะสีออกจากสารละลายสังกะสีซัลเฟต

2. กรดกํามะถันที่เติมเขาไปใหมเพื่อชดเชยกับกรดกํามะถันที่สูญหายไประหวางขบวนการผลิต



รูปท่ี 4 แผนภาพแสดงการชะละลายสังกะสีออกไซด

(ท่ีมา: http://www.metsoc.org) การละลายสังกะสีแคลไซนดวยกรดกํามะถันนิยมทําเปน 2 ขั้นตอน คือ [1]

(1) การละลายในสภาวะที่สารละลายเปนกลาง (Neutral leaching) ใชสารละลายที่มีเนื้อกรดกํามะถันประมาณ 200 กรัมตอลิตร หรือประมาณ 10 – 11.5 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนัก สําหรับชะละลายสังกะสีแคลไซน โดยควบคุมใหความเปนกรด-ดาง ในขั้นตอนสุดทายของการชะละลายมีคา pH ระหวาง 5.0 – 5.2 การละลายในขั้นนี้กรดกํามะถันจะถูกใชไปจนเหลือเพียงประมาณ 5 กรัมตอลิตร หรือประมาณ 0.5 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนัก และสามารถละลายสังกะสีออกมาไดประมาณ 50 - 75 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนักของสังกะสีทั้งหมดที่อยูในสังกะสีแคลไซน มลทินจํานวนหนึ่งละลายพรอมกับสังกะสีเขาไปอยูในสารละลายดวย แตเนื่องจากเปนการละลายที่เปนกลางทําใหมลทินบางสวนที่ละลายเขาไปอยูในสารละลายแลวกลับตกตะกอนออกมาตามปรากฏการณที่มีช่ือวาไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) ตะกอนเหลานี้จะอยูในรูปออกไซด และไฮดรอกไซด ซ่ึงเปนการชวยใหสารละลายสะอาดมากขึ้น มลทินที่ถูกขจัดออกในขั้นนี้คือ เหล็ก สารหนู พลวง อะลูมิเนียมและซิลิคอน กากแรที่เหลือจะถูกสงตอไปละลายในขั้นที่ 2 (2) การละลายในสภาวะที่สารละลายเปนกรด (Acid leaching) กากแรที่เหลือจากการละลายในขั้นที่ 1 ยังมีสังกะสีเหลืออีกมากจึงตองละลายดวยสารละลายกรดกํามะถันอีกครั้งหนึ่ง เพื่อละลายสังกะสีออกจากกากแรใหมากที่สุดเทาที่จะทําได แตในขณะเดียวกันตองระวังไมใหมลทินกลับเขาไปดวยมากเกินไปโดยเฉพาะอยางยิ่งตองระวังไมใหตะกอนของมลทินที่เกิดขณะ



ละลายในขั้นที่ 1 ละลายกลับเขาไปในสารละลายอีก ในทางปฏิบัติใชวิธีควบคุมความเปนกรด-ดางของสารละลายไมใหคา pH ลดลงต่ํากวา 2.80 เมื่อรวมสารละลายที่เปนกลางและสารละลายที่เปนกรดเขาดวยกัน พบวาสามารถละลายสังกะสีออกมาไดประมาณ 85 – 90 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนักของสังกะสีทั้งหมดในสังกะสีแคลไซน สารละลายที่ไดจากการละลายในขั้นที่ 2 จะถูกสงตอไปปนกับ Spent Electrolyte เพื่อหมุนเวียนกลับไปใชในการละลายขั้นที่ 1 อีก สวนกากแรที่มีสังกะสีเหลืออยูนอยมากนําไปทิ้งได แตถายังมีแรมีคาอยางอื่นเหลืออยูก็นําไปถลุงตอไป การเลือกสภาวะเงื่อนไขของการชะละลาย 1. เตรียมแรใหเหมาะสมแกการชะละลาย

โดยทําตามขั้นตอนที่ 1 คือ การแตงแรและการแยกแร (ดูขั้นตอนที่ 1 และรูปที่ 1) ถาเม็ดแรมีขนาดเล็กหรือละเอียด ทําใหมีพื้นที่ผิวสัมผัสกับสารละลาย หรือสารเคมีที่เปนตัวทําละลายไดมากขึ้น ชวยใหการชะละลายเกิดไดดีขึ้น แตก็ตองระวังอยาใหเม็ดแรมีขนาดที่ละเอียดมากเกินไป เพราะจะเกิดผลเสีย คือ ทําใหการไหลเวียนของสารเคมีตัวทําละลายชะลอหรือ หยุดชะงักลงสงผลใหประสิทธิภาพของการทําใหสารเคมีตัวทําละลายเขาสูสารเคมีตัวถูกละลายลดลง 2. เลือกสารเคมีที่ใชเปนตัวทําละลาย (Solvent) ใหเหมาะสม 2.1 ควรเลือกตัวทําละลายที่มีความจําเพาะเจาะจง กลาวคือ ตัวทําละลายที่ละลายเฉพาะโลหะ ที่เราสนใจหรือที่เราตองการเทานั้น (กรณีนี้คือ ละลายเฉพาะ Zn ที่อยูใน ZnO เทานั้น) ตองไมละลายกากแร สําหรับโลหะตัวอ่ืน ๆ ที่อยูในแรควรจะยอมใหเกิดการละลายไดนอยที่สุด 2.2 เลือกตัวทําละลายตองพิจารณาถึง ธรรมชาติ และคุณสมบัติของแรมลทิน หรือกากแร (Gangue mineral) เชนถาแรมลทินมีคุณสมบัติเปนดางก็ไมควรเลือกตัวทําละลายที่เปนกรดเพราะจะทําใหส้ินเปลืองมาก 2.3 ZnO เปนสารประกอบออกไซดที่เปนไดทั้งกรดและดาง (Amphoteric oxide) เพราะสามารถใหและรับโปรตอนได ออกไซดนี้ทําหนาที่เปนกรดเมื่อทําปฏิกิริยากับดางแก ดังสมการ ZnO + −22OH + OH 2 → −2

4)(OHZn (2) และออกไซดนี้ทําหนาที่เปนดางเมื่อทําปฏิกิริยากับกรดแก ดังสมการ ZnO + )(2 aqH + → )(2 aqZn + + OH 2 (3) (ที่มา: ผศ.ดร. มาลี ตั้งสถิตกุลชัย CH414 เคมีอนินทรีย, หนา 127)



ดังนั้นตัวทําละลายที่สามารถละลายโลหะสังกะสีออกจากแร จึงเปนไดทั้งกรด และดาง ดังนี้ คือ กรณีกรดไดแก H2SO4, HCl และ HNO3 กรณีดางไดแก NaOH

รูปท่ี 5 Eh-pH diagram for Zn-H2O system at 25 °C (P.C. Hayes, Process selection in extractive metallurgy, 1985, P. 190)

รูปท่ี 6 Eh-pH diagram for Zn-S-H2O system at 25 °C (1st Tutorial) (Copyright AIME) (P.C. Hayes, Process selection in extractive metallurgy, 1985, P. 191)



ขั้นตอนที่ 4 การทําสารละลายใหบริสุทธ์ิ (Liquor purification) [1]

การละลายสังกะสีแคลไซนดวยกรดกํามะถันมีขอเสียคือมลทินตาง ๆ มักจะถูกละลายพรอมกับสังกะสีเขาไปอยูในสารละลาย แมวามลทินสวนใหญถูกลดปริมาณลงออกจากสารละลายไปมากแลว ในขั้นการทําสารละลายใหเปนกลาง (การละลายขั้นที่ 1) มลทินเหลานี้คือ เหล็ก อะลูมิเนียม สารหนู พลวง และซิลิคอน อาจยังคงเหลืออยูในสารละลายบางเล็กนอย นอกจากนี้อาจมีมลทินอีกหลายตัวที่ไมสามารถขจัดออกไดโดยวิธีทําสารละลายใหเปนกลาง มลทินเหลานี้ คือ ทองแดง แคดเมียม โคบอลต และนิเกิล เปนตน ซ่ึงจะถูกขจัดออกจากสารละลายสังกะสีซัลเฟต โดยวิธีซีเมนเตชั่น (Cementation) วิธีซีเมนเตชั่น (Cementation) คือ การใหทําปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนกันกับโลหะอ่ืน เชน สังกะสี โดยสังกะสีที่เติมเขาไปจะละลายเขาไปในสารละลาย ในขณะเดียวกับที่โลหะมลทินจากสารละลายตกตะกอนแยกตัวออกมาในลักษณะเดียวกับการใชเหล็ก หรือผงเหล็กทําใหทองแดงตกตะกอนแยกตัวออกมาจากสารละลายทองแดงซัลเฟต การทําสารละลายใหบริสุทธิ์เปนขั้นตอนที่สําคัญที่สุดขั้นตอนหนึ่งของการถลุงแรสังกะสีดวยวิธีทางไฟฟาเคมีโดยอาศัยหลักการของเซลลอิเลคโตรไลต เพราะนอกจากจะเปนขั้นตอนที่ตองใชเทคนิควิชาการมากที่สุดแลว ยังเปนขั้นตอนที่กําหนดประสิทธิภาพการใชกระแสไฟฟาในการถลุงขั้นตอนตอไปดวย กลาวคือถาสารละลายที่จะสงตอไปแยกโลหะสังกะสีออกจากสารละลายดวยไฟฟานั้น ยังคงมีโลหะมลทินบางตัวอยูในปริมาณมากกวากําหนด ก็จะทําใหส้ินเปลืองคากระแสไฟฟาเพิ่มมากขึ้น หรือมิฉะนั้นก็อาจจะทําใหไดโลหะสังกะสีที่ไมบริสุทธิ์ ขอมูลท่ีควรทราบเพิ่มเติม เก่ียวกับการถลุงแรสังกะสีในประเทศไทย คัดลอกจากเอกสารของ บริษัท ผาแดงอินดัสทรี จํากัด (มหาชน)

แรสังกะสีเปนแรโลหะชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ประกอบดวยธาตุตางๆ โดยมีธาตุสังกะสีเปนหลัก ประเภทของแรสังกะสี แรสังกะสีที่พบตามแหลงตางๆ ของโลกจําแนกตามสภาพการเกิดทางธรณีวิทยาได 2 ประเภท คือ

1. แรสังกะสีปฐมภูมิ (Primary Zinc) หมายถึง แรสังกะสีที่เกิดขึ้นมาและยังไมผานกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติ ไดแก แรสฟาเลอไรต (Sphalerite) ซ่ึงเปนแรสังกะสีซัลไฟด (Sulphide) มักพบเปนสวนใหญตามแหลงตางๆ ของโลก นอกจากนี้ยังมีแรสังกะสีซิงไคต (Zincite) ซ่ึงเปนแรสังกะสีออกไซด (Oxide) พบแหลงใหญในรัฐนิวเจอรซี สหรัฐอเมริกา

2. แรสังกะสีทุติยภูมิ (Secondary Zinc) หมายถึง แรสังกะสีที่ผานกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติมาแลว ไดแก แรเฮมิมอรไฟต (Hemimorphite) ซ่ึงเปนแรสังกะสีซิลิเกต (Silicate) นอกจากนี้ยังมี แรสมิทซอไนต (Smithsonite) และแรไฮโดรซิงไคต (Hydrozincite) ซ่ึงเปนแร



สังกะสีคารบอเนต (Carbonate) สําหรับแรสังกะสีที่พบในแหลงผาแดงสวนใหญเปนแรสังกะสีซิลิเกตและบางสวนเปนแรสังกะสีคารบอเนต

ความเปนมา บริษัท ผาแดงอินดัสทรี จํากัด (มหาชน) เปนบริษัทเอกชนแหงเดียวในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียง

ใตที่ดําเนินธุรกิจเหมืองและโรงถลุงสังกะสี กอตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 10 เมษายน พ.ศ. 2524 โดยมติของคณะรัฐมนตรี ทั้งนี้เพื่อสนับสนุนใหมีกิจการอุตสาหกรรมขั้นพื้นฐานขนาดใหญและพัฒนาอุตสาหกรรมตอเนื่องของประเทศ โดยนําทรัพยากรแรสังกะสีมาใชใหเกิดคุณคาทางเศรษฐกิจสูงสุดแกประเทศชาติ

ผลิตแรสังกะสีซิลิเกต บริษัทฯ ไดรับอนุมัติประทานบัตรทําเหมืองแรสังกะสีจากรัฐบาลในป พ.ศ. 2525 บริเวณดอยผา

แดง ซ่ึงตั้งอยูที่ตําบลพระธาตุผาแดง อําเภอแมสอด จังหวัดตาก เนื้อที่รวมประมาณ 250 ไร เปนระยะเวลา 25 ป โดยพบวามีแรสังกะสีซิลิเกตปริมาณมาก จึงไดเปดทําเหมืองเพื่อผลิตแรปอนโรงถลุงสังกะสีตั้งแตป พ.ศ. 2527 เปนตนมา เรียกเหมืองนี้วา “เหมืองผาแดง” ซ่ึงเปนเหมืองเปดแบบขั้นบันได ปจจุบันเหมืองผาแดงผลิตแรสังกะสีซิลิเกตปอนโรงถลุงประมาณปละ 200,000 เมตริกตัน โดยมีเนื้อโลหะสังกะสีในแรเฉลี่ยรอยละ 15 – 20

ผลิตแคลไซน นับตั้งแตป พ.ศ. 2538 เปนตนมา บริษัทฯ ไดเร่ิมนําเขาแรสังกะสีซัลไฟดจากตางประเทศเพื่อปอน

โรงถลุงเปนหลัก โดยมีปริมาณการนําเขาประมาณปละ 150,000 เมตริกตัน ซ่ึงมีเนื้อโลหะสังกะสีในแรเฉลี่ยรอยละ 51 ดวยคุณสมบัติของแรสังกะสีซัลไฟดที่มีองคประกอบทางเคมีแตกตางจากแรสังกะสีซิลิเกตทําใหไมสามารถปอนเขาสูกระบวนการถลุงไดโดยตรง แตตองนําแรมาเผาเพื่อเปลี่ยนใหเปนแรสังกะสีออกไซดหรือที่เรียกวา “แคลไซน” กอน ซ่ึงจะงายตอการสกัดสังกะสีออกมา

การผลิตโลหะสังกะสี ป พ.ศ. 2527 บริษัทฯ ไดกอสรางโรงถลุงสังกะสีที่ อ.เมือง จ.ตาก หางจากเหมืองผาแดงประมาณ 96

กิโลเมตร โดยรับแรสังกะสีซิลิเกตจากเหมืองผาแดงมาถลุงเปนโลหะสังกะสีแทง หรือ Zinc Ingot มีกําลังการผลิตเริ่มแรกที่ 60,000 เมตริกตันตอป และเพิ่มเปน 72,000 เมตริกตันตอปในป พ.ศ. 2530 ตอมาป พ.ศ. 2531 บริษัทฯ ไดเพิ่มผลิตภัณฑอีกชนิดหนึ่ง คือ โลหะสังกะสีผสมเบอร 3 หรือ Zinc Alloy No.3 ในป พ.ศ. 2540 บริษัทฯ ไดขยายกําลังการผลิตเปน 105,000 เมตริกตันตอป เนื่องจากแรสังกะสีซิลิเกตที่เหมืองผาแดงมีความสมบูรณของเนื้อโลหะลดลง บริษัทฯ จึงไดเปลี่ยนกระบวนการถลุงแรใหมในป พ.ศ. 2538 จากเดิมที่เคยใชแรสังกะสีซิลิเกตเพียงอยางเดียว มาใชแคลไซนรวมถลุงดวย โดยใชงบลงทุน 2,800 ลานบาท เพื่อปรับเปลี่ยนกระบวนการผลิตบางขั้นตอนที่โรงถลุงสังกะสี จ. ตาก และกอสรางโรงผลิตแคลไซนขึ้นที่นิคมอุตสาหกรรมผาแดง จ.ระยอง ดวยกระบวนการถลุงแรที่ปรับเปล่ียนใหมนี้ บริษัทผาแดงฯ จึงเปนโรงถลุงเพียงไมกี่แหงในโลกที่สามารถถลุงแรสังกะสีทั้งชนิดซิลิเกตและซัลไฟดในกระบวนการผลิตเดียวกัน สงผลใหโรงถลุงของบริษัทฯ มีตนทุนการผลิตต่ําแหงหนึ่งของโลก



รูปท่ี 7 กระบวนการผลิตโลหะสังกะสี บริษัท ผาแดงอินดสัทรี จํากัด (มหาชน) Ore สินแร: หินหรือแรประกอบหินที่มีแรเศรษฐกิจปนอยูในปริมาณที่จะทําเหมืองไดกําไร สินแรที่แตงใหสะอาดแลวเรียกวา หัวแร (concentrate) และกากแรที่ปลอยทิ้งไปเรียกวา หางแร (tailing)

(ที่มา: พจนานกุรมศัพทธธรณีวิทยา ฉบับราชบัณฑิตยสถาน, พิมพคั้งที่ 1 พ.ศ. 2544 หนา 226 – 227)



รูปท่ี 8 แผนภาพแสดงระบบการชะละลายแรสังกะสีแบบ 2 ขั้นตอน Source: Morgan, S.W.K, Zinc and its Alloys and Compounds, Ellis Howood Ltd, Chichester (1965), p. 109 3. วิธีการทดลอง 1. ใชกระบอกตวง ตวงน้ํากลั่น 100 ml 2. ช่ัง Zinc calcine จํานวน 10 g 3. เปดเครื่องกวนน้ํากลั่น และคอยๆ เติม Zinc calcine ลงไป จนหมดแลววัด pH เร่ิมตน 4. คอยๆ หยดกรด H2SO4 จาก Buret โดยควบคุม pH 4.9 – 5.5 5. เมื่อคา pH คงที่ประมาณ 5 ใหหยุดเติมกรด H2SO4 แลวบัณทึกคา pH และตั้งทิ้งไว 5 นาที 6. กรองสารละลายโดยลางตะกอนดวยน้ํากลั่นที่รอน 3 คร้ัง 7. วัดปริมาณสารละลายทั้งหมดที่กรองได (บันทึกผล) แลวเก็บสารละลายเพื่อใชวิเคราะหหาปริมาณสังกะสีและทําการทดลองในเรื่อง Electrowinning of Zinc from ZnSO4 Solution ตอไป 8. นํากากแร อบใหแหง แลวช่ังน้ําหนัก

4. คําถามทายการทดลอง 1. ตัวแปรใดบางที่มีผลกระทบตอการชะละลายแรสังกะสีดวยกรดกํามะถันหรือกรดซัลฟูริค 2. ชนิด หรือความบริสุทธิ์ของแรสังกะสี สงผลกระทบตอการชะละลาย หรือไม อยางไร 3. เพราะเหตุใดคาความเปนกรด-ดาง ของสารละลายจึงเปลี่ยนแปลง จงอธิบายโดยละเอียด 5. เอกสารอางอิง 1. ณรงค อัครพัฒนากูล การถลุงแรสังกะสีวธีิอิเล็กโตรไลซิส , ขาวสารการธรณี



2. ชะนะ นิลคูหา ความรูเบื้องตนเกี่ยวกับการทําเหมืองแร ภาค ๑ พิมพที่ บริษัท อมรินทร พร้ินติ้ง กรุพ จํากัด , พ.ศ. ๒๕๓๐ 3. S. Venkatachalam HYDROMETALLURGY Narosa Publishing House Copyright 1998 4. P.C. Hayes , Process selection in extractive metallurgy, 1985 5. Morgan, S.W.K, Zinc and its Alloys and Compounds, Ellis Howood Ltd, Chichester (1965)

Oxide Leaching Plant

รูปท่ี 9 แผนภาพแสดงระบบการชะละลายแรสังกะสี

Since the Zinc Plant and the Lead Smelter are on the same site there are processing opportunities to optimize the recovery of lead and zinc and other minor elements contained in the concentrates. As a result, the Oxide Leaching Plant has developed into a treatment plant for recycled and secondary materials which contribute about 10% of the produced zinc.

Zinc oxide fume from the Lead Smelter is the primary feed to this plant. Fume from the slag fuming furnace is treated with sodium carbonate to remove chlorine and fluorine before being used in the zinc circuit. A combined feed of dehalogenated fume and secondary residues is leached with return acid in air agitated Pachuca tanks. After this first leach, the slurry is settled to remove a lead oxide residue which is pumped to the Lead Smelter and the



clear solution is passed on to the second leach. In the second leach, the slurry is partially neutralized with direct fume addition and ferric iron to precipitate germanium, indium, arsenic and antimony. This precipitate is the feed for the Germanium Recovery Plant.

In the Oxide Leaching Plant's thickener tanks, residues are separated from zinc electrolyte solution. This plant leaches the zinc from 1300 t/d of Roaster zinc calcine and purifies the combined solutions from this plant and the Oxide and Pressure Leach plants.

Zinc calcine, leach solutions and cell house acid are mixed in 11 agitated tanks which are controlled to varied pH, from 1.7 to 3.5, by additions of cell house acid or calcine. Continuous pH monitoring is facilitated by submerged pH cells in controlled tanks.

After leaching, the acid leach slurry is distributed to four 24-m thickeners where the leach residues are separated from the clear zinc sulphate solution. The residues are filtered and washed before being pumped to the Lead Smelter for further processing to recover zinc and other metals. These recovered metals are recycled as a fume to the zinc circuit through the Oxide Leach Plant. Clear zinc sulphate solution flows continuously from the thickeners to the zinc dust purification circuit. Solution flow rate from this circuit is approximately 450 m/h.

Documents

phpsz7saO