ทองแดง - อ่านสารานุกรมไทย

          ทองแดงเกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปของทองแดงบริสุทธิ์หรือสินแร่ โดยรวมตัวอยู่กับหิน ทราย ดินหรือดินเหนียว สินแร่ทองแดงแบ่งออกเป็นพวกใหญ่ๆ  ๓ พวกด้วยกัน คือ
          ๑. ทองแดงบริสุทธิ์ตามธรรมชาติซึ่งมีทองแดงอยู่ถึงร้อยละ ๙๙
          ๒. แร่ซัลไฟด์ (sulfide ores) ทองแดงรวมตัวกับกำมะถันเป็นทองแดงซัลไฟด์ ในแร่บางชนิดอาจมีธาตุอื่น เช่น ดีบุกหรือเหล็กปนอยู่ด้วย สินแร่ทองแดงในรูปของซัลไฟด์ที่สำคัญๆ ได้แก่ คาลโคไพไรต์ (chalcopyrite) โคเวลไลต์ (covellite) อีนาร์ไจต์ (enargite) เททราฮีไดรต์ (tetrahedrite) และบอร์ไนต์ (bornite) เป็นต้น แร่เหล่านี้มีทองแดงอยู่ร้อยละ ๔๐-๘๐
          ๓. แร่ออกไซด์ (oxide ores) ทองแดงรวมตัวกับออกซิเจนอยู่ในรูปของออกไซด์ แร่เหล่านี้ได้แก่ คิวไพรต์ (cuprite) เทนอไรต์ (tenorite) อะซูไรต์ (azurite) บรอคาไนต์ (brochanite) ฯลฯ ซึ่งมีทองแดงอยู่ร้อยละ ๔๕-๘๙
          แหล่งแร่ทองแดงที่สำคัญๆ ของโลก ได้แก่ เทือกเขาร็อกกี (Rocky) ในประเทศสหรัฐอเมริกา แนวลาดด้านตะวันตกของภูเขาแอนดีส (Andes) ในประเทศชิลีและเปรู เทือกเขาในทวีปแอฟริกาบริเวณประเทศคองโก ตอนเหนือของประเทศโรดีเซีย และประเทศแคนาดา แหล่งแร่สำคัญเหล่านี้ มีแร่ทองแดงรวมกันประมาณร้อยละ ๙๐ ของทองแดงทั่วโลก แหล่งแร่ทองแดงที่นับว่าใหญ่ที่สุดอยู่ในประเทศชิลี นอกจากนี้ ยังมีในบางแห่งของทวีปยุโรป ประเทศออส-เตรเลีย และแอฟริกาใต้
          ประเทศไทยมีแร่ทองแดงอยู่โดยทั่วไป ทั้งทางภาคกลาง ภาคเหนือ และภาคตะวันออกเฉียงเหนือแหล่งแร่ทองแดงที่สำคัญ ได้แก่  แหล่งขนงพระ และแหล่งจันทึก จังหวัดนครราชสีมา ที่อำเภองาว จังหวัด ลำปาง อำเภอเมือง จังหวัดแพร่ อำเภอโคกกระเทียมจังหวัดลพบุรี อำเภอพนมสารคาม จังหวัดฉะเชิงเทราและยังมีแหล่งอื่นๆ ที่กำลังสำรวจอยู่ ไม่ปรากฏว่ามีแหล่งใดมีปริมาณแร่มากพอที่จะตั้งโรงถลุงทองแดงได้
          การถลุงแร่ทองแดง ทำโดยเอาสินแร่ที่ขุดได้ มาร่อนแยกดินทรายออก ก่อนที่จะนำไปถลุงในเตาถลุงแบบนอน (reverberatory furnace) หรือเตาถลุงแบบพ่นลม และตัวเปลี่ยนทองแดง (copper converter)ตามลำดับ แร่ทองแดงชนิดซัลไฟด์จะต้องแยกไปย่างต่างหากเสียก่อน เพื่อลดปริมาณกำมะถันก่อนเอาไปเข้าเตาถลุงแบบนอน กรรมวิธีนี้เรียกว่า การย่างไฟ (roasting)
         อุณหภูมิในเตาถลุงแบบนอน อยู่ในช่วง ๘๐๐-๑,๐๐๐ องศาเซลเซียส ซึ่งตำกว่าที่ใช้ถลุงเหล็กแร่ทองแดงจะเปลี่ยนรูปไปเป็นออกไซด์ของทองแดงและหลอมรวมตัวกัน เรียกว่า แมตที (matte) นำแมตทีหลอมเหลวไปเข้าตัวเปลี่ยน พ่นลมนาน ๔-๒๐ ชั่วโมง (นานกว่าการถลุงเหล็ก) ต่อน้ำหนักของแมตที ๑๒-๒๐๐ ตัน การที่พ่นลมเข้าไปในตัวเปลี่ยน เพื่อให้ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับเหล็กและกำมะถัน ซึ่งเป็นสารเจือปนกลายเป็นกาก หรือตะกรัน และเพื่อให้ออกไซด์ของทองแดงทำปฏิกิริยากับทองแดงซัลไฟด์เหลือเป็นทองแดงอย่างเดียว

         ทองแดงที่ได้จากตัวเปลี่ยนยังไม่บริสุทธิ์นัก คือ มีเนื้อทองแดงประมาณร้อยละ ๙๗-๙๘ เนื่องจากยังมีซัลไฟด์และออกไซด์ของทองแดงปนอยู่บ้างทองแดงที่ได้จากตัวเปลี่ยนนี้เรียกว่า ทองแดงบลิสเตอร์ (blister copper) ขบวนการต่อไปก็คือต้องนำทองแดงบลิสเตอร์ไปทำให้บริสุทธิ์ยิ่งขึ้นอีก ดังนี้
         ๑. นำทองแดงบลิสเตอร์ไปหลอมใหม่ในเตาถลุงแอโนด ใช้ลมพ่นเข้าไปเพื่อให้ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับทองแดงซัลไฟด์ที่ยังเหลือ จนกลายเป็นทองแดงออกไซด์
         ๒. เมื่อทองแดงซัลไฟด์เปลี่ยนรูปเป็นออกไซด์หมดแล้ว โรยถ่านไม้ หรือผงถ่านหินลงบนผิวทองแดงที่กำลังหลอมเหลวอยู่ ใช้ไม้สดๆ กวน วิธีนี้เรียกว่าโพลิง (poling) หลังจากนั้นเอาทองแดงไปหล่อเป็นแท่ง
         ทองแดงที่ได้จะมีความบริสุทธิ์ประมาณร้อยละ  ๙๙ ยังมีเงินและทองเจือปนอยู่นำไปทำให้บริสุทธิ์โดยการแยกด้วยไฟฟ้า จะได้ทองแดงบริสุทธิ์ถึงร้อยละ ๙๙.๙๕
         ทองแดงเป็นโลหะที่ใช้ประโยชน์และมีความสำคัญในด้านอุตสาหกรรมเป็นที่สองรองจากเหล็ก เนื่อง จากเป็นวัสดุที่เป็นตัวนำความร้อนที่ดี จึงใช้ทำอุปกรณ์เครื่องถ่ายเทความร้อน เช่น ทำเครื่องควบแน่น (condenser) หอกลั่น นอกจากนี้ ทองแดงมีสภาพ
ต้านทาน (resistivity) ต่ำเป็นที่สองรองจากเงิน จึงเป็นสื่อไฟฟ้าอย่างดี ปริมาณทองแดงจำนวนมากกว่าครึ่งหนึ่งที่ผลิตได้ในโลกใช้ในกิจการอุตสาหกรรมไฟฟ้า เช่น ทำสายไฟฟ้า ลวดที่ใช้ในกิจการไฟฟ้าและใช้เป็นสื่อนำความร้อน ทองแดงเป็นโลหะที่ทนต่อการสึกกร่อนตามธรรมชาติได้ดีมาก คุณสมบัติ ทางกายภาพของทองแดงมีดังนี้ คือ
        น้ำหนักอะตอม         ๖๓.๕๗
        ความถ่วงจำเพาะ       ๘.๙๔
        จุดหลอมเหลว      ๑,๐๘๓.๐๐ องศาเซลเซียส
        จุดกลายเป็นไอ     ๒,๓๒๕,๐๐ องศาเซลเซียส