เคมีอุตสาหกรรม

E-book เล่มนี้เป็น เคมีอุตสาหกรรม กแบบเทคโนโลยี จัดทำโดย นางสาวสายสมร ประชาพันธ์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6/1 เลขที่ 8 ส่วนหนึ่งของวิชา เคมีและออ - โรงเรียนหนองพระพิทยา -

คำนำ หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ (E-Book) เล่มนี้ จัด ทำขึ้นเพื่อเป็นสื่อประกอบการเรียนในรายวิชา เคมี ผู้จัดทำได้รวบรวมข้อมูลในเรื่อง เคมีอุตสาหกรรม และได้นำเสนอในรูปแบบที่น่าสนใจ มีภาพประกอบ ภายในเพื่อประกอบการเรียนรู้ให้ดียิ่งขึ้น ผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่าจะเป็นประโยชน์แก่ นักเรียน และผู้ที่สนใจ หากมีข้อผิดพลาดประการใด ผู้จัดทำขอน้อมรับไว้ และขออภัยมา ณ ที่นี้ ผู้จัดทำ นางสาวสายสมร ประชาพันธ์

สารบัญ หน ้า 1 เนื้อหา 5 5 เคมีอุตสาหกรรม 13 เคมีในอุตสาหกรรม 15 18 - อุตสาหกรรมแร่ 21 - อุตสาหกรรมเซรามิกส์ 29 - การผลิตเกลือสมุทร 32 - การผลิตเกลือสินเธาว์ - อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ - อุตสาหกรรมปุ๋ย บรรณานุกรม

เคมีอุตสาหกรรม เคมีอุตสาหกรรม ครอบคลุมไปถึงกิจกรรม อุตสาหกรรมมากมายหลายอย่าง อุตสาหกรรมที่ทำ เครื่องเคมีทั้งหลายจะผลิตผลสำเร็จรูป เช่น พลาสติก สี ยารักษาโรค ผงซักฟอก วัตถุระเบิด ไยเทียม สีย้อมผ้า และยาฆ่าแมลง เป็นต้น สารเคมีที่เป็นพื้นฐานและใช้ประโยชน์ได้มากสำคัญ ที่สุด คือ กรดกำมะถัน ซึ่งใช้ในกระบวนการทางเคมี มากมายนับตั้งแต่การทำปุ๋ยไปจนทำความสะอาดเหล็ก โซดาไฟที่ใช้ในการทำสบู่และทำสิ่งอื่นนั้น ก็ผลิตออกมา เป็นจำนวนมาก เช่นเดียวกับแอมโมเนียที่ใช้ในการทำปุ๋ย เคมีภัณฑ์เหล่านี้และอื่น ๆ มักเรียกว่า สารเคมีหนัก เพราะเหตุว่าผลิตออกมาเป็นปริมาณมาก ๆ ยารักษาโรค แทบทุกชนิด มีการผลิตเป็นจำนวนน้อยเมื่อเทียบกับสาร เคมีหนักพวกนี้เรียกว่า สารเคมีละเอียด -1-

การอุตสาหกรรมเคมีใช้วัตถุดิบหลายอย่าง อาทิ หิน แร่ และถ่านหิน ซึ่งขุดมาจากใต้พื้นดิน และยังใช้ไม้ซุง และวัตถุดิบจากพืชอีก หลายชนิด ที่นับว่าสำคัญที่สุดก็คือ การอุตสาหกรรมเคมีต้องใช้น้ำมันดิบซึ่งเป็นหัวใจสอง ประการ คือ เป็นทั้งวัตถุดิบและเป็นเชื้อเพลิง ที่น่าวิตกก็ คือ น้ำมันดิบอาจจะมีใช้กันต่อไปอีกไม่นาน การอุตสาหกรรมเคมีใช้ขบวนการทางเคมีต่าง ๆ หลายอย่างเพื่อจะเปลี่ยนวัตถุดิบมาเป็นผลิตภัณฑ์ที่มี ประโยชน์ วิธีการหนึ่งที่เรียกว่า การทำให้แตกตัว คือ การทำให้วัตถุที่มีองค์ประกอบยุ่งยากซับซ้อนกลาย เป็นสิ่งที่มีองค์ประกอบง่ายขึ้น อีกวิธีหนึ่งตรงกันข้าม คือ ทำให้วัตถุที่มีองค์ประกอบง่าย ๆ กลายเป็นวัตถุที่มีองค์ ประกอบซับซ้อน (polymerization) -2-

การอุตสาหกรรมเคมีใช้ขบวนการทางฟิสิกส์ด้วย เช่น การประสม การกรอง การทำให้แห้ง ขบวนการเหล่านี้ช่วยทำให้วัตถุดิบมีประโยชน์ยิ่งขึ้น สำหรับทำผลิตภัณฑ์ทางเคมีและการค้า งานค้นคว้าวิจัยเป็นหัวใจของการอุตสาหกรรมเคมี นักวิทยาศาสตร์จะเสาะหาขบวนการใหม่ ๆ หรือที่ดียิ่ง ขึ้นไป เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ใหม่ ๆ หรือดียิ่งขึ้น ถ้ากรรมวิธี ไหนดูท่าว่าจะดี วิศวกรเคมีก็จะทำการทดสอบดู เขาจะ ออกแบบอุปกรณ์และสร้างโรงงานเล็ก ๆ ขึ้นทดลองทำ ดูก่อน เมื่อได้ผลว่าดี ก็จะทำกันต่อไปและสร้างโรงงาน ขนาดใหญ่ขึ้นเต็มรูปแบบ -3-

-4-

( ( เคมีในอุตสาหกรรม อุตสาหกรรมแร่ แร่ คือ ธาตุหรือสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ มีโครงสร้างและส่วนประกอบแน่นอน มีสมบัติต่าง ๆ เฉพาะตัว ตัวอย่างแร่ได้แก่ ดีบุก พลวง ทังสเตน แบไรต์ แมงกานีส เป็นต้น พลวง ดีบุก ทังสเตน แบไรต์ แมงกานีส -5-

แร่อาจแบ่งออกเป็นพวกใหญ่ ๆ ได้คือ 1. แร่ประกอบหิน หมายถึง แร่ที่เป็นส่วน ประกอบของหิน สามารถใช้ระบุชนิด ของหินได้ เช่น หินแกรนิต ประกอบด้วย แร่ควอร์ต เฟลด์สปาร์ และ ไมกา หินปูน ประกอบด้วย แร่แคลไซด์ เป็นต้น 2. แร่เศรษฐกิจหรือแร่อุตสาหกรรม หมายถึง แร่ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจหรือประโยชน์ ในทาง อุตสาหกรรมโดยตรง มีทั้ง แร่โลหะ เช่น เงิน ทองคำ ทองแดง ดีบุก เป็นต้น และ แร่อโลหะ เช่น ดินขาว แกรไฟต์ ทราย ใยหิน แร่เชื้อเพลิง และน้ำบาดาล เป็นต้น -6-

ดีบุก ดีบุกเป็นโลหะ มีสีตั้งแต่สีขาว เหลือง ส้ม แดง น้ำตาล สีน้ำผึ้ง เขียว น้ำเงิน ม่วง สีดอกจำปา ไป จนถึงสีดำ แต่ที่พบมากคือ สีค่อนข้างคล้ำจำพวกสีดำ น้ำตาลและน้ำตาลดำ หินแร่ดีบุก มีรูปผลึกเป็นแท่งสี่ เหลี่ยมสั้นๆ ปลายเป็น รูปพีระมิดข้างเดียวหรือทั้งสอง ข้าง มีความแข็ง 6-7 ซึ่งสามารถขูดกระจกเป็นรอยได้ แร่ดีบุกเป็นแร่ที่มีน้ำหนักมาก มีความถ่วงจำเพาะ 6.8 –7.1 ความวาวคล้ายเพชร แม่เหล็กดูดไม่ติด นำไฟฟ้า ได้ดี ผงละเอียดมีสีขาว -7-

แหล่งที่พบแร่ดีบุก โดยจะพบในแร่แคสสิเทอไรต์ (SnO₂) แร่ดีบุกพบมากทางภาคใต้ นอกจากนี้ยังพบใน ภาคกลาง และภาคเหนือ แร่ดีบุกพบปนอยู่กับกากแร่อื่น ๆ เช่น อิลเมไนต์ เซอร์ดอน โมนาไซด์ โคลัมไบต์ และซิ ไลต์ วิธีการถลุงแร่ดีบุก วิธีการถลุงแร่ดีบุก มีขั้นตอนดังนี้ โดยนำสินแร่ดีบุก (SnO₂ ปนกับทราย Si₂ เป็นสารปนเปื้ อน) ผสมกับ ถ่านโค้ก และหินปูนด้วยอัตราส่วน 20 : 4 : 5 โดยมวล ใส่ในเตาถลุงแบบนอน โดยใช้น้ำมันเตา หรือใช้กระแส ไฟฟ้าเป็นแหล่งให้ความร้อน ปฏิกิริยาการแยกดีบุกออกจากแร่ ดังนี้ C (s) + O₂ (g) CO₂ (g) C (s) + CO₂ (g) 2CO (g) 2CO (g) + SnO₂ (s) Sn (l) + 2CO₂ (g) -8-

ปฏิกิริยาการแยกสารปนเปื้ อน (SiO₂) ด้วยหินปูนออก ดังนี้ CaCO₃ (s) CaO (s) + CO₂ (g) CaO (s) + SiO (l) CaSiO₃ (l) (ตะกรัน) ดีบุกที่ถลุงได้ ต้องนำไปทำให้บริสุทธิ์ด้วยกระบวนการ Electrorefining สำหรับ ขี้ตะกรันที่ได้ พบว่ามีดีบุก ปนอยู่อีกมาก สามารถนำไปถลุงเพื่อแยกดีบุกออกได้อีก ดีบุกมีประโยชน์ ดังนี้ 1.ใช้เคลือบโลหะเพื่อทำภาชนะบรรจุอาหาร 2.ใช้ผสมกับตะกั่วทำตะกั่วบัดกรี 3.ใช้ผสมกับทองแดงและพลวงทำพิวเตอร์ 4.ผสมกับสังกะสีและพลวงใช้ชุบสังกะสีมุงหลังคา 5.ผสมกับไทเทเนียมและอะลูมิเนียมทำชิ้นส่วนเครื่องบิน และยานอวกาศ 6.ใช้ในอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมผลิตแก้วเนื้อทึบ เครื่องปั้ นดินเผา เครื่องเคลือบ สิ่งทอ พลาสติก สีทาบ้าน -9-

พลวง แร่พลวงที่พบส่วนใหญ่เป็นแร่พลวงเงิน (Sb₂S₃) และพลวงทอง (Sb₂O₄H₂O) แร่พลวงเงินมักพบ เป็นแท่งเล็กเรียวคล้ายเข็ม หรือแบบเป็นแผ่น หรือ เป็นเม็ดเกาะกันเป็นก้อนมีสีเทาตะกั่ว มีความวาว แบบโลหะตรงผิวที่บริสุทธิ์ มักพบเกิดเป็นแท่งเล็ก เรียวคล้ายเข็มเกาะรวมกันเป็นกระจุก โดยมีปลาย ข้างหนึ่งอยู่รวมกันคล้ายรัศมีดาว หรือพบเป็นแผ่นใบ มีดซ้อนอยู่เป็นกลุ่ม มีสีผงละเอียดเป็นสีเทาตะกั่ว ความแข็ง 2 เล็บขูดได้ ความถ่วงจำเพาะ 4.5 - 10 -

จับดูรู้สึกมีน้ำหนัก ส่วนแร่พลวงทองนั้นเป็นแร่แปรสภาพ มาจากแร่พลวงเงิน มักพบเป็นลักษณะที่ผ่านกระบวนการ ผุมาแล้ว มีสีออกไปทางอ่อน เป็นสีเหลืองอ่อน สีน้ำตาล อ่อน หรือสีขาวคล้ำ มีลักษณะคล้ายหินผุ แต่ยังเห็นร่อง รอยลักษณะเป็นรูปร่างของแร่เดิมอยู่ แร่พลวงจะพบในทุก ภาคของประเทศไทย ยกเว้นภาคตะวันออกเฉียงเหนือ วิธีการถลุงแร่พลวง ขั้นตอนการถลุงแร่ มีดังนี้ ขั้นที่ 1 ย่างแร่ คือ การนำแร่พลวงที่เป็นซัลไฟต์มาทำให้เป็น ออกไซด์ ด้วยการนำแร่สติบไนต์ไปเผากับก๊าซออกซิเจน เกิดปฏิกิริยา ดังนี้ 2Sb₂S₃ (s) + 9O₂ (g) 2Sb₂O₃ (s)+ 6SO₂ (g) ขั้นที่ 2 การแยกโลหะพลวงออกจากออกไซด์พลวง ผสม ออกไซด์ของพลวง ถ่านหิน และโซเดียมคาร์บอเนต ใน อัตราส่วน 20 : 4 : 1 โดยมวล ใส่ในเตาถลุงแบบนอนที่ อุณหภูมิประมาณ 800 – 900 องศาเซลเซียส โดยใช้ น้ำมันเตาหรือลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิง เกิดปฏิกิริยา ดังนี้ 2C (s) + O₂ (g) 2CO (g) 2Sb₂O₃ (s) + 3CO (g) 2Sb (s) + 3CO₂ (g) - 11 -

โซเดียมคาร์บอเนตที่ผสมใส่ลงไปถลุงเพื่อแยกสารปน เปื้ อนต่าง ๆ ออกเป็นกากตะกอนลอยอยู่ผิวบนของโลหะ หลอมเหลวที่ถลุงได้ ธาตุพลวงเหลวลงสู่เบ้าเหล็กหล่อ เป็นแท่ง พลวงมีประโยชน์ ดังนี้ 1.ใช้ในการทำโลหะผสมโดยผสมกับโลหะตะกั่ว 2.ทำแผ่นกริดแบตเตอรี่ 3.ผสมตะกั่วและดีบุกในการทำตะกั่วตัวพิมพ์ และโลหะ บัดกรีบางชนิด 4.ใช้เป็นส่วนประกอบของกระสุนปืน 5.ใช้ในอุตสาหกรรมไม้ขีดไฟ ยาง ผ้าทนไฟ และ อุตสาหกรรมเครื่องเคลือบ 6.ใช้ในการหุ้มสายโทรศัพท์ สายไฟขนาดใหญ่ 7.ทำหมึกโรเนียว อุปกรณ์ทรานซิสเตอร์ หลอดยาสีฟัน สี และยารักษาโรค - 12 -

อุตสาหกรรมเซรามิกส์ ในสมัยก่อน เซรามิกส์หมายถึงศิลปะที่เกี่ยวข้องกับ เครื่องปั้ นดินเผา เนื่องจากคำว่า “เซรามิกส์” มีรากศัพท์ มาจากภาษากรีกว่า “เครามอส” ซึ่งหมายถึงวัสดุที่ผ่าน การเผา ปัจจุบันนี้ เซรามิกส์ หมายถึง ผลิตภัณฑ์ที่ทำจาก วัตถุดิบในธรรมชาติ เช่น ดิน หิน ทราย และแร่ธาตุต่างๆ นำมาผสมกัน แล้วทำเป็นสิ่งประดิษฐ์ หลังจากนั้นจึงนำ ไปเผาเพื่อเปลี่ยนเนื้อวัตถุให้แข็งแรง สามารถคงรูปอยู่ได้ วัตถุดิบอาจแบ่งเป็น 1.วัตถุดิบหลัก เช่น ดิน เฟลด์สปาร์ ควอตซ์ 2.วัตถุดิบอื่นๆ เพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพสูงขึ้น เช่น ดิกไคต์ โดโลไมต์ เป็นต้น เฟลด์สปาร์ ควอตซ์ ดินขาว ดินเหนียว ดิกไคต์ โดโลไมต์ - 13 -

อุตสาหกรรมเซรามิกส์เป็นอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญ ต่อเศรษฐกิจของประเทศ รวมทั้งเป็นอุตสาหกรรมพื้นฐาน รองรับอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกหลายอย่าง เช่น วัสดุทนไฟเป็น วัสดุพื้นฐานของอุตสหกรรมถลุงและผลิตโลหะ ซีเมนต์เป็น วัสดุสำคัญของงานการก่อสร้างและสถาปัตยกรรม เป็นต้น กระบวนการผลิตเซรามิกส์มีขั้นตอน ดังนี้ การเตรียมวัตถุดิบ 1. การขึ้นรูป 2. การตากแห้ง 3. การเผาดิบ 4. การเคลือบ 5. การเผาเคลือบ นอกจากนี้ อาจมีการตกแต่งให้สวยงามโดยการเขียน ลวดลายด้วยสีหรือการติดรูปลอก สามารถทำได้ทั้งก่อน และหลังเคลือบ - 14 -

การผลิตเกลือสมุทร เกลือสมุทรทำกันมากในบริเวณใกล้ทะเล เช่น ที่จังหวัด สมุทรสาคร เพชรบุรี ฉะเชิงเทรา และชลบุรี ประเทศไทยมี การทำนาเกลือในช่วงเดือนพฤศจิกายนถึงเดือน พฤษภาคม หากปีใดฝนตกชุกในระยะดังกล่าวการทำนา เกลือจะไม่ไดผลเท่าที่ควร การทำนาเกลือใช้วิธีการแยกโซเดียมคลอไรด์ออกจาก น้ำทะเล ดังนั้นจึงต้องใช้หลักการระเหยและการตกผลึก โดยการให้น้ำทะเลระเหยไปเหลือน้ำน้อยจนถึงจุดอิ่มตัว ของ โซเดียมคลอไรด์ โซเดียมคลอไรด์ก็จะตกผลึกออกมา ขั้นตอนการผลิตเกลือสมุทร มีดังนี้ 1.การเตรียมพื้นที่นา โดยทั่วไปใช้พื้นที่ประมาณ 40 ไร่ จากนั้นก็ขุดตอไม้รากไม้ ปรับพื้นที่ให้เรียบแน่น แบ่งที่นา ออกเป็นแปลง ๆ แปลงละ 1 ไร่ ยกขอบแปลงให้สูง แล้ว ทำร่องระบายน้ำระหว่างแปลง 2.การทำนาเกลือ 2.1 แบ่งพื้นที่ทำนาเป็น 3 ตอน ได้แก่ นาตาก นา เชื้อ และนาแปลง ซึ่งมีระดับพื้นที่ลดหลั่นลงตามลำดับ เพื่อความสะดวกในการระบายน้ำและขังน้ำ - 15 -

2.2 ก่อนถึงฤดูการทำนาเกลือ ให้ระบายน้ำเข้าเก็บ ขังไว้เพื่อให้น้ำสะอาด ผงโคลนตม แร่ธาตุ จะได้ตก ตะกอนลง พื้นที่ที่ขังน้ำไว้ในตอนนี้บางทีเรียกว่า นาขัง 2.3 จากนั้นระบายน้ำเข้าสู่นาตาก ให้ระดับน้ำสูง กว่าพื้นนาประมาณ 5 cm เมื่อน้ำระเหยไปจนวัด ความถ่วงจำเพาะของน้ำทะเลได้ 1.08 จึงถ่ายน้ำเข้าสู่ นาเชื้อ เพื่อให้แคลเซียมซัลเฟต (CaSO₄) ตกผลึกออก มาเป็นผลพลอยได้ ส่วนน้ำทะเลที่เหลือปล่อยให้ระเหย ไป จนมีความถ่วงจำเพาะ 1.2 แล้วจึงระบายน้ำทะเลนั้น เข้าสู่นาปลง 2 วัน NaCl เริ่มตกผลึก และจะเพิ่มขึ้น เรื่อย ๆ ในขณะเดียวกันน้ำทะเลที่เหลือมีความเข้มข้น ของ Mg²+ Cl⁻ และ SO₄²- ไอออนเพิ่มขึ้นจึงต้องระบาย น้ำจากนาเชื้อเพิ่มเพื่อกันมิให้ MgCl₂ และ MgSO₄ ตกผลึกปนกับ NaCl มากด้วย ซึ่งจะทำให้เกลือที่ได้มี มลทิน คุณภาพไม่ดี โดยปกติจะปล่อยให้ NaCl ตกผลึกประมาณ 9 – 10 วัน จึงขูดเกลือออกขณะที่มีน้ำทะเลขังอยู่เกลือที่ได้นำไป ตากแดด 1 – 2 วัน แล้วจึงเก็บเข้าฉาง - 16 -

ผลพลอยได้จากการทำนาเกลือคือ กุ้ง ปลา และ CaSO₄ คุณภาพของเกลือโซเดียมคลอไรด์ คุณภาพของเกลือ โซเดียมคลอไรด์ ขึ้นอยู่กับมลทิน ที่ปนเปื้ อนอยู่ เช่น เกลือ แมกนีเซียม เป็นต้น ถ้าเกลือโซเดียมคลอไรด์มีเกลือ แมกนีเซียมปนอยู่มาก เกลือจะชื้นง่าย ราคาตก ดังนั้น ถ้าต้องการเกลือที่มีคุณภาพดีควรเติมปูนขาว 0.4 – 0.5 กรัมต่อน้ำ 1 ลิตรลงในนาเชื้อ เพื่อทำให้น้ำทะเลมีสมบัติ เป็นเบส (pH ~ 7.4 – 7.5) Mg²+ ไอออนจะตกตะกอน ออกมาในรูป Mg(OH)₂ ทิ้งไว้จนน้ำทะเลใสแล้วจึงไขน้ำ นี้เข้าสู่นาปลง NaCl จะตกผลึกออกมาเป็นส่วนใหญ่ ผลึกของเกลือ NaCl ที่ได้จึงค่อนข้างบริสุทธิ์มีคุณภาพดี - 17 -

การผลิตเกลือสินเธาว์ เกลือสินเธาว์ผลิตได้จากแหล่งแร่ เกลือหิน (Rock salt) พบอยู่ตามพื้นดินแถบภาคอีสาน เช่น จังหวัดชัยภูมิ มหาสารคาม ยโสธร อุบลราชธานี และอุดรธานี การผลิต เกลือสินเธาว์จากเกลือหินโดยทั่วไป ใช้กระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ คือ ใช้การละลาย การกรอง การระเหย และ การตกผลึก หรือการละลายและการตกผลึก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ สภาพของเกลือที่เกิดขึ้นในแหล่งนั้นๆ วิธีการผลิตเกลือสินเธาว์ การผลิตเกลือสินเธาว์จะแตกต่างกันออกไปตามแหล่ง ที่มาและลักษณะการเกิดของเกลือ ซึ่งสามารถจำแนกได้ ดังนี้ -เกลือจากผิวดิน จะใช้วิธีขุดคราบเกลือตามผิวดินมา ละลายน้ำ กรองเศษตะกอนออก แล้วนำน้ำเกลือไปเคี้ยว ให้แห้ง จะได้ตะกอนเกลือตกผลึกออกมา นิยมทำเกลือ ชนิดนี้ทางภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ได้แก่ จังหวัด นครราชสีมา ชัยภูมิ มหาสารคาม อุดรธานี สกลนคร และร้อยเอ็ด - 18 -

-เกลือจากน้ำเกลือบาดาล เกลือที่ได้จากแหล่งนี้จะ ทำกันมากที่จังหวัดมหาสารคาม นครราชสีมา อุดรธานี อุบลราชธานี ร้อยเอ็ด สกลนคร ชัยภูมิ และหนองคาย เกลือบาดาลมีอยู่ในระดับตื้น 5 - 10 เมตร หรือระดับ ลึก 30 เมตร วิธีการผลิตเกลือ ขุดหรือเจาะลงไปใต้ดินและสูบน้ำเกลือ ขึ้นมา ต้มน้ำเกลือในกระทะเหล็กใบใหญ่ โดยใช้ฟื้ นหรือ ลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิงจนแห้ง จะได้เกลือตกผลึกออกมา เกลือชนิดนี้นอกจากจะใช้ต้ม อาจจะทำได้โดยการตาก ซึ่งไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในด้านเชื้อเพลิง เพราะใช้ พลังงานแสงอาทิตย์ ด้วยการสูบเกลือจากบ่อน้ำบาดาล มาใส่ไว้ในนาตาก ซึ่งทำเป็นลานดินหรือลานซีเมนต์ แล้ว ให้น้ำระเหยออกจะได้เกลือตกผลึกออกมา เรียกวิธีนี้ว่า การทำนาตาก -เกลือจากชั้นเกลือหิน วิธีการผลิตเกลือ อัดน้ำจืดลงไปละลายเกลือในชั้น เกลือหิน แล้วสูบสารละลายมาทำให้บริสุทธิ์ด้วยการ เติมสารละลาย NaOH กับ Na₂CO₃ เพื่อกำจัด Ca²+ และ Mg²+ ดังปฏิกิริยา - 19 -

Mg²+ (aq) + 2OH- (aq) Mg(OH)₂ (s) Ca²+ (aq) + CO₃²- (aq) CaCO₃ (s) กรอ-งตะกอนออก แล้วนำสารละลายเกลือที่ได้มา ตกผลึก แยก NaCl ออก ทำให้สารละลายมี NaCl ปริมาณลดลง และในสารละลายนี้ยังมี Na₂SO₄ และ Na₂CO₃ ละลายปนอยู่ ซึ่งเป็นเกลือที่ไม่ต้องการเรียกว่า น้ำขม นำสารละลายไปเติม CaCl₂ พอเหมาะกำจัดไอออน ต่าง ๆ ออกเป็นสาร CaSO₄ และ CaCO₃ ซึ่งไม่ละลายน้ำ ดังสมการ Ca²+ (aq) + SO₄²- (aq) CaSO₄ (s) Ca²+ (aq) + CO₃²- (aq) CaCO₃ (s) นำสารละลายที่ได้ไปตกผลึกแยก NaCl ออกได้อีก - 20 -

อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ หมายถึง สารประกอบอย่างหนึ่งมีลักษณะเป็นผงที่ บดละเอียดซึ่งเมื่อได้ผสมกับน้ำตาม อัตราส่วนที่พอดี แล้วทิ้งไว้ระยะหนึ่งจะแข็งตัว โดยมนุษย์ในสมัยโบราณ ได้ค้นพบว่าเมื่อเอาหินบางชนิดมาทำการเผาจนสลาย เป็นผง แล้วบดให้ละเอียดแล้วนำมาผสมน้ำทิ้งไว้ชั่ว เวลาหนึ่ง ก็จะได้ผลผลิตที่แข็งเป็นก้อน เป็นรูปร่างตาม ต้องการปูนซีเมนต์ ในปัจจุบันปูนซีเมนต์ทำจากวัตถุดิบ ที่มีธาตุอะลูมินั่ม หรือซิลิก้า ซึ่งได้แก่ ดินดำ ดินขาว หรือ ศิลาแลง ซึ่งมีธาตุเหล็กมาผสมเข้าด้วยกัน - 21 -

วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์ แบ่งออกเป็น 3 ชนิด ใหญ่ๆ ดังนี้ 1.วัตถุดิบที่มีส่วนประกอบของปูนขาว (Line Component) เป็นวัตถุดิบที่มีส่วนประกอบทางเคมีเป็น แคลเซียมคาร์บอเนต ซึ่งมีความบริสุทธิ์ประมาณ 85 - 95 % ตัวอย่างวัตถุเหล่านี้ตามธรรมชาติ ได้แก่ หินปูน ชอล์ก และดินขาว 2.วัตถุดิบที่มีส่วนประกอบของดินดำ (Clay) เป็น วัตถุดิบที่มีส่วนประกอบทางเคมีของซิลิคอนไดออกไซด์ SiO₂ อะลูมิเนียมออกไซด์ และเฟอร์ริก ตัวอย่างวัตถุ เหล่านี้ตามธรรมชาติ ได้แก่ ดินดำ และดินดาน - 22 -

3. วัตถุดิบปรับแต่งคุณสมบัติ (Correetive Materials) เป็นวัตถุดิบที่ใช้สำหรับเพิ่มเติมสารประ- กอบบางตัว ซึ่งมีไม่เพียงพอในดินดำ หรือดินดาน วัตถุดิบ เหล่านี้ได้แก่ ทราย (ในกรณีที่ต้องการซิลิคอนไดออกไซด์) แร่เหล็กหรือดินลูกรัง (ในกรณีที่ต้องการเฟอร์ริกออกไซด์) และดิน (ในกรณีที่ต้องการอะลูมิเนียมออกไซด์) เป็นต้น กรรมวิธีการผลิตปูนซีเมนต์ สามารถแบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ 1.แบบเปียก (Wet Process) วัตถุดิบหลักที่ใช้ในกระบวนการผลิต คือ ดินขาว (Marl) และดินเหนียว (Clay) สำหรับดินขาวมีอยู่ในระดับฟื้ นดิน หรือใต้ดินตามธรรมชาติ โดยปกติจะมีความขึ้นสูง การผลิต เริ่มจากนำวัตถุดิบทั้งสองชนิดมาผสมกับน้ำในบ่อตีดิน (Wash Mill) กวนให้เข้ากัน นำไปบดให้ละเอียดในหม้อบด ดิน (Slury Mill) จนได้น้ำดิน (Slurry) แล้วกรองเอาเศษ - 23 -

หินและส่วนที่ไม่ละลายน้ำออก เหลือแต่น้ำดินที่ละลายเข้า กันดี จากนั้นนำไปเก็บพักไว้ในยุ้งเก็บ (Silo) เพื่อตรวจสอบ คุณภาพและปรับแต่งส่วนผสมให้ได้คุณภาพตามที่กำหนด น้ำดินที่มี ส่วนผสมที่ถูกต้องแล้ว จะถูกนำไปรวมกันที่บ่อ กวนดิน (Slury Basin) เพื่อให้มีปริมาณเพียงพอ และ กวนให้ส่วนผสมรวมตัวเป็นเนื้อเดียวกันอีกครั้งหนึ่ง ก่อนที่ จะนำไปเผาในหม้อเผาแบบหมุน (Rotary Kiln) ความ ร้อนในหม้อเผาจะทำให้น้ำระเหยออกสู่บรรยากาศ เหลือแต่ เม็ดดินซึ่งเมื่อให้ความร้อนต่อไปจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง จะเกิด ปฏิกิริยาทางเคมีกลายเป็นปูนเม็ด (Clinker) ขั้นตอนการ บดปูนเม็ดให้กลายเป็นปูนซีเมนต์ ทำโดยนำปูนเม็ดมาผสม กับยิปซัม (Gypsum) แล้วบดให้ละเอียดเป็นผงในหม้อบด ซีเมนต์ ความละเอียดในการบดและอัตราส่วนระหว่างปูน เม็ดกับยิปซัมต้องเลือกอย่างเหมาะสม เพื่อให้ได้ปูนซีเมนต์ ที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ จากนั้นจะลำเลียงปูนซีเมนต์ไป เก็บไว้ในยุ้งเก็บปูนซีเมนต์ผง (Cement Silo) เพื่อรอการ จำหน่ายต่อไป การผลิตปูนซีเมนต์แบบเปียกนี้ไม่เป็นที่นิยมในปัจจุบัน เนื่ องจากต้องใช้เชื้อเพลิงปริมาณมากในการผลิตปูนเม็ด และยังมีอัตราการผลิตต่ำ ซึ่งทำให้ต้นทุนการผลิตสูง - 24 -

2.แบบแห้ง (Dry Process) วัตถุดิบหลักที่ใช้ในกระบวนการผลิตคือ หินปูน (Limestone) ซึ่งได้จากการระเบิดหินจากภูเขาหินปูน แต่หินปูนที่ได้ยังมีขนาดใหญ่ จึงต้องนำมาลดขนาดโดย เครื่องย่อย (Crusher) เพื่อให้เหมาะสมกับกระบวนการ ผลิตขั้นต่อไป วัตถุดิบอื่นคือ ดินดาน (Shale) และวัตถุดิบ ปรับแต่งคุณสมบัติ (Corrective Materials) ซึ่งใช้ เฉพาะบางตัว เพื่อให้ได้ส่วนประกอบทางเคมีตามค่ามาตร ฐานที่กำหนด วัตถุดิบอื่นเหล่านี้ก็ต้องผ่านเครื่องย่อยเพื่อ ลดขนาดให้เหมาะสมเช่นกัน วัตถุดิบที่ผ่านการย่อยแล้วจะ ถูกนำมาเก็บไว้ที่กองเก็บวัตถุดิบ (Storage Yard) จาก นั้นก็จะลำเลียงไปยังหม้อบดวัตถุดิน (Raw Mill) ต่อไป หม้อบดวัตถุดิบ (Raw Mill) มีหน้าที่บดหินปูน ดินดาน และวัตถุดิบปรับแต่งคุณสมบัติให้เป็นผงละเอียดซึ่งเรียกว่า วัตถุดิบสำเร็จ (Raw Meal) การควบคุมอัตราส่วนของ วัตถุดิบที่ป้อนเข้าสู่หม้อบดวัตถุดิบมีความสำคัญ เนื่องจาก อัตราส่วนของวัตถุดิบที่เหมาะสมจะทำให้วัตถุดิบสำเร็จมี คุณสมบัติ ทางเคมีที่เหมาะสมกับการเผา หลังจากผ่านกระบวนการบดแล้ว จึงส่งวัตถุดิบสำเร็จไป ยังยุ้งผสมวัตถุดิบสำเร็จ (Raw Meal Homogenizing Silo) เพื่อเก็บและผสมวัตถุดิบสำเร็จให้เป็นเนื้อเดียวกัน - 25 -

ก่อนส่งไปเผาในหม้อเผาแบบหมุน (Rotary Kiln) กระบวนการเผาช่วงแรกเป็น ชุดเพิ่มความร้อน (Preheater) จะค่อยๆ เพิ่มความร้อนให้แก่วัตถุดิบสำเร็จ แล้วส่งวัตถุดิบสำเร็จไปเผาในหม้อเผา ซึ่งมีอุณหภูมิเพิ่มสูง ขึ้นจนถึงประมาณ 1,200 - 1,400 องศาเซลเซียส จะเกิด ปฏิกิริยาทางเคมีตามลำดับ จนในที่สุดกลายเป็นปูนเม็ด (Clinker) จากนั้นทำให้ปูนเม็ดเย็นลง แล้วจึงลำเลียงปูน เม็ดไปเก็บไว้ที่ยุ้งเก็บ เพื่อรอการบดปูนเม็ดต่อไป สำหรับการ บดปูนเม็ดให้กลายเป็นปูนซีเมนต์นั้น มีขั้นตอนดังที่กล่าวมา แล้วในการผลิตแบบเปียก การผลิตปูนซีเมนต์แบบแห้ง ไม่ต้องใช้น้ำในการ ผสมวัตถุดิบ ดังนั้น จึงประหยัดค่าใช้จ่ายในการผลิต โดยเฉพาะค่าเชื้อเพลิง และเป็นที่นิยมใช้กันอย่าง แพร่หลายในปัจจุบัน ประเภทของปูนซีเมนต์ ปูนซีเมนต์ที่ผลิตในประเทศไทย ส่วนใหญ่จะผลิตตาม มาตรฐานของ อเมริกา (ASTM C.150) และของอังกฤษ ซึ่งตามมาตรฐาน มอก. 15 ของไทยได้แบ่งปูนซีเมนต์ออก เป็น 5 ประเภท คือ - 26 -

ประเภท 1 (Normal Portland Cement) เป็น ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา เหมาะกับงานก่อสร้างคอ นกรีตทั่วๆ ไปที่ไม่ต้องการคุณสมบัติพิเศษเพิ่มเติม เช่น คาน เสา พื้น ถนน ค.ส.ล. เป็นต้น แต่ไม่เหมาะกับงานที่ ต้องสัมผัสกับเกลือซัลเฟต ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ ที่มีจำหน่ายได้แก่ ตราช้าง เพชร(เม็ดเดียว) พญานาค เขียว TPI(แดง) ภูเขา และดาวเทียม ประเภท 2 (Modified Portland Cement) เป็น ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ดัดแปลงเพื่อให้สามารถต้านทาน เกลือซัลเฟตได้ปานกลาง และจะเกิดความร้อนปานกลาง ในช่วงหล่อ เหมาะกับงานโครงสร้างขนาดใหญ่ เช่น ตอม่อ สะพาน ท่าเทียบเรือ เขื่อน เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ ประเภทนี้ที่เคยมีจำหน่ายได้แก่ ตราพญานาคเจ็ดเศียร (ปัจจุบันเลิกผลิตแล้ว) ประเภท 3 (High-early Strength Portland Cement) เป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ที่สามารถให้กำลัง ได้รวดเร็วในเวลาอันสั้น หลังจากเทแล้วสามารถใช้งานได้ ภายใน 3-7 วัน เหมาะกับงานที่เร่งด่วน เช่น คอนกรีตอัดแรง เสาเข็ม พื้นถนนที่จราจรคับคั่ง เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ที่มีจำหน่ายได้แก่ ตราเอราวัณ สามเพชร TPI (ดำ) และพญานาคแดง - 27 -

ประเภท 4 (Low-heat Portland Cement)เป็น ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ชนิดพิเศษที่มีอัตราความร้อนต่ำ กำลังของคอนกรีตจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ซึ่งส่งผลดีทำให้ การขยายตัวน้อยช่วยลดการแตกร้าว เหมาะกับงานสร้าง เขื่อนขนาดใหญ่ ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ในประเทศไทยยังไม่มี การผลิตจำหน่าย ประเภท 5 (Sulfate-resistant Portland Cement) เป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ที่ทนต่อเกลือ ซัลเฟตได้สูงเหมาะกับงานก่อสร้างบริเวณดินเค็ม หรือใกล้ กับทะเล ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ประเภทนี้ที่มีจำหน่ายได้แก่ ตราปลาฉลาม TPI (ฟ้า) และตราช้างฟ้า(ปัจจุบันเลิกผลิต แล้ว) นอกจากปูนซีเมนต์ทั้ง 5 ประเภทแล้ว ยังมีปูนซีเมนต์ที่ ผลิตขึ้นมาโดยดัดแปลงเพื่อให้เหมาะกับงาน และราคาถูก ลง ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดทั่วไป - 28 -

อุตสาหกรรมปุ๋ยเคมี การนำปุ๋ยมาใช้ในการเกษตรเป็นวิธีหนึ่งที่ช่วยเพิ่ม ผลผลิตทางการเกษตรให้สูงขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นต่อการ พัฒนาประเทศ ปุ๋ยเคมี ได้มาจากการผลิตหรือสังเคราะห์ทาง อุตสาหกรรมจากแร่ธาตุต่าง ๆ ที่ได้ตามธรรมชาติ หรือ เป็นผลพลอยได้ของโรงงานอุตสาหกรรมบางชนิด ปุ๋ย เคมีมี 2 ประเภท คือ แม่ปุ๋ยหรือปุ๋ยเดี่ยว และปุ๋ยผสม 1) แม่ปุ๋ย ได้แก่ ปุ๋ยพวกแอมโมเนียมซัลเฟต โพแทสเซียมคลอไรด์ เป็นต้น ซึ่งเป็นสารประกอบทาง เคมี มีธาตุอาหารปุ๋ยคือ N (ไนโตรเจน) หรือ P (ฟอสฟอรัส) หรือ K (โพเเทสเซียม) เป็นองค์ประกอบ อยู่ด้วยหนึ่งหรือสองธาตุ แล้วแต่ชนิดของสารประกอบ ที่เป็นแม่ปุ๋ยนั้น ๆ มีปริมาณของธาตุอาหารของพืชคงที่ 2) ปุ๋ยผสม ได้แก่ ปุ๋ยที่มีการนำเอาแม่ปุ๋ยหลาย ๆ ชนิดมารวมกัน เพื่อให้ปุ๋ยที่ผสมได้มีปริมาณและสัดส่วน ของธาตุอาหาร N (ไนโตรเจน) P (ฟอสฟอรัส) และ K (โพเเทสเซียม) ตามที่ต้องการ ทั้งนี้เพื่อให้ได้ปุ๋ยที่มีสูตร หรือเกรดปุ๋ยเหมาะที่จะใช้กับพืชและดินที่แตกต่างกัน - 29 -

ปุ๋ยผสมนี้จะมีขายอยู่ในท้องตลาดทั่วไป เพราะนิยมใช้กัน มาก ปัจจุบันเทคโนโลยีในการทำปุ๋ยผสมได้พัฒนาไปไกล มาก สามารถผลิตปุ๋ยผสมให้เข้าเป็นเนื้อเดียวกันอย่าง สม่ำเสมอ มีการปั้ นเป็นเม็ดขนาดสม่ำเสมอสะดวกในการ ใส่ลงไปใน ไร่นา ปุ๋ยพวกนี้เก็บไว้นาน ๆ จะไม่จับกันเป็น ก้อนแข็ง สะดวกแก่การใช้ ปุ๋ยเคมีที่ซื้อขายกันในประเทศไทยมีมากมายหลายชนิด มีทั้งที่เป็นผลึก เม็ด เกล็ด และผง ซึ่งแล้วแต่ผู้ผลิตจะผลิต ขายตามความต้องการของตลาดซึ่งให้ธาตุอาหารหลักไม่ เหมือนกันในปุ๋ยแต่ละชนิด นักวิชาการจึงได้กำหนด “เกรด ปุ๋ย” ขึ้นเพื่อประโยชน์ของผู้ใช้ ผู้ขาย และผู้ควบคุมให้เป็นไป ตามกฎหมายหรือระเบียบที่วางไว้ เกรดปุ๋ยจะบอกให้ทราบว่า ปุ๋ยนั้นจะให้ธาตุอาหารหลักชนิดใด และธาตุอาหารชนิดนั้น จะมีปริมาณที่เป็นประโยชน์ต่อพืชเป็นปริมาณเท่าใด ทำให้ผู้ ใช้สามารถเลือกใช้ให้เหมาะสมตามชนิดของพืชที่ปลูก เกรด ปุ๋ยนั้นประกอบด้วยเลข 3 ชุด แต่ละชุดจะมีเครื่องหมาย “-” แยกตัวเลขไว้ ตัวเลขแต่ละชุดจะเป็นตัวเลขจำนวนเต็มไม่มี จุดทศนิยม เช่น ปุ๋ยเกรด 46-0-0 , 20-20-0 , 13-13-21 เป็นต้น - 30 -

- ตัวเลขชุดแรก บอกปริมาณเป็นร้อยละของธาตุ ไนโตรเจน(N)ทั้งหมด ในปุ๋ย 100 กิโลกรัม - ตัวเลขชุดที่สอง บอกปริมาณเป็นร้อยละของธาตุ ฟอสฟอรัส(P) ในรูปของฟอสเฟต (PO₄) ที่เป็น ประโยชน์ (available P₂O₅) ในปุ๋ย 100 กิโลกรัม - ตัวเลขชุดที่สาม บอกปริมาณเป็นร้อยละของธาตุ โพแทสเซียม(K) ในรูปของโพแทสเซียมที่ละลายน้ำ (water soluble K₂O) ในปุ๋ย 100 กิโลกรัม - 31 -

บรรณานุกรม วัชรา หงษ์เวียง. (2560). เคมีในอุตสาหกรรม. เข้าถึงได้จาก cdn.fbsbx.com กรมทรัพยากรธรณี. (2559). ดีบุก. เข้าถึงได้จาก dmr.go.tn กรมทรัพยากรธรณี. (2559). พลวง. เข้าถึงได้จาก dmr.go.tn กรมทรัพยากรธรณี. (2559). อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์. เข้าถึงได้จาก dmr.go.tn กันสุดา วงศ์ศสุวรรณ. (2560). อุตสาหกรรมปุ๋ย. เข้าถึงได้จาก slideshare - 32 -