หน้าแรก กระบวนการผลิต
แร่บอกไซต์คืออะไร? (What is Bauxite?)
แร่บอกไซต์ (Bauxite) คือวัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตอะลูมิน่า (Al₂O₃) เป็นหินตะกอนที่มีแร่ธาตุอะลูมิเนียมสะสมอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งเกิดจากกระบวนการผุกร่อนตามธรรมชาติในภูมิอากาศแบบเขตร้อนและกึ่งเขตร้อน
คุณลักษณะสำคัญ (Key Characteristics)
• พบได้ทั่วไปบริเวณใกล้ผิวโลก (Found near the earth’s surface)
• ทำเหมืองด้วยวิธีขุดเปิดหน้าดิน (Mined by open-pit surface mining)
• มีสีน้ำตาลอมแดงเนื่องจากมีส่วนประกอบของเหล็กออกไซด์
• คุณภาพขึ้นอยู่กับปริมาณอะลูมิน่า และระดับซิลิก้า (Silica level) เป็นหลัก
ประเทศผู้ผลิตรายใหญ่ (Major Producing Countries)
ออสเตรเลีย (ผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุด), กินี, จีน, บราซิล, อินเดีย และอินโดนีเซีย
องค์ประกอบทางเคมีโดยประมาณ (Typical Chemical Composition)
อะลูมิน่า 30–60%
เหล็กออกไซด์ 5–30%
ซิลิก้า 1–10%
ไทเทเนียมไดออกไซด์ 1–5%
ความชื้น (Moisture) แตกต่างกันไปตามแหล่ง (Variable)
การสกัดแร่บอกไซต์ให้เป็นอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์
ขั้นตอนการดำเนินงาน (Process Steps)
1. การบดและย่อย (Crushing & Grinding)
บดแร่บอกไซต์ให้เป็นอนุภาคขนาดเล็กและละเอียด
2. การย่อยสลายด้วยความร้อน (Digestion)
ผสมกับโซดาไฟ (NaOH) ภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง (140–250°C)
สมการเคมี: Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O
3. การทำให้ใส (Clarification):
แยกสิ่งเจือปนต่างๆ ออกในรูปแบบของกากแร่สีแดง (Red Mud)
4. การแยกตะกอน (Separation):
คัดแยกกากแร่สีแดงออกจากส่วนผสมที่เป็นของเหลว
5. การล้างและการกรอง (Washing & Filtration):
นำไปล้างและกรองเพื่อเตรียมนำไปผลิตเป็นอะลูมิน่าต่อไป
จุดสำคัญ (Key Points)
• สามารถผลิตอะลูมิน่าที่มีความบริสุทธิ์สูง
• โซดาไฟ (Caustic Soda) สามารถนำกลับมาหมุนเวียนใช้ใหม่ได้
• มีกากแร่สีแดง (Red Mud) เป็นผลพลอยได้หลัก
• เป็นกระบวนการที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการผลิตอะลูมิน่าในระดับอุตสาหกรรม
กระบวนการแคลไซเนชัน (Calcination Process)
การเปลี่ยนรูปอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (Al(OH)₃) ให้เป็นอะลูมิน่า (Al₂O₃)
1. วัตถุดิบเริ่มต้น (Feed Material)
อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ – (ที่ได้จากกระบวนการไบเยอร์)
2. การให้ความร้อนสูง (High-Temperature Heating)
• ใช้เตาเผาแบบหมุน (Rotary kiln) หรือเตาเผาแบบฟลูอิไดซ์เบด (Fluidized bed calciner)
• อุณหภูมิระหว่าง: 1000–1600°C
3. ปฏิกิริยาเคมี (Chemical Reaction)
• 2 Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3 H₂O
• เกิดการคายไอน้ำ (H₂O) ออกมา
• โครงสร้างเปลี่ยนเป็น อัลฟ่า-อะลูมิน่า (α-Al₂O₃) ที่มีความเสถียร
4. ผลิตภัณฑ์สุดท้าย – แคลไซน์อะลูมิน่า (Calcined Alumina - Al₂O₃)
คุณลักษณะสำคัญ (Key Characteristics)
• ความบริสุทธิ์สูง (≥99% Al₂O₃)
• จุดหลอมเหลวสูง (ประมาณ 2050°C)
• มีความแข็งแกร่งและทนทานต่อการขัดสีสูง
วัตถุประสงค์ (Purpose)
เพื่อกำจัดน้ำที่รวมตัวทางเคมีออกและปรับเปลี่ยนโครงสร้างผลึกให้เหมาะสมแก่การใช้งานตามต้องการ
คุณสมบัติทางเคมี (Chemical Properties)
• ความบริสุทธิ์สูง: โดยปกติจะมีปริมาณ ≥99% Al₂O₃
• ความเสถียรทางเคมี: มีความคงตัวสูง ทนทานต่อการกัดกร่อน
• ความเฉื่อย: ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดและด่างส่วนใหญ่
คุณสมบัติทางความร้อน (Thermal Properties)
• จุดหลอมเหลวสูงมาก: ทนความร้อนได้ถึงประมาณ 2050°C
• เสถียรภาพทางความร้อนดีเยี่ยม: ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ดี
• การขยายตัวต่ำ: มีอัตราการขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนต่ำ
คุณสมบัติทางกล (Mechanical Properties)
• ความแข็งสูงมาก: มีค่าความแข็งตามสเกลโมส์ (Mohs scale) ประมาณ 9
• ความต้านทานแรงกดสูง: รองรับแรงกระแทกและแรงกดทับได้ดี
• ทนทานต่อการขัดสี: ป้องกันการสึกหรอจากการใช้งานได้ดีเยี่ยม
คุณสมบัติทางไฟฟ้า (Electrical Properties)
• ฉนวนไฟฟ้าที่ดี: มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม
• ค่าความต้านทานไฟฟ้าสูง: นิยมใช้ในงานเซรามิกไฟฟ้าและตัวแยกฉนวน
ลักษณะทางกายภาพ (Physical Characteristics)
• ลักษณะภายนอก: เป็นผงละเอียดสีขาว
• การควบคุมขนาด: มีการควบคุมการกระจายตัวของขนาดอนุภาคอย่างแม่นยำ
• โครงสร้างหลัก: ส่วนใหญ่เป็นเฟสอัลฟ่า (α-Al₂O₃)
• ความหนาแน่นสูง: มีความหนาแน่นสูงและรูพรุนต่ำ (หลังผ่านกระบวนการเผาผนึก)