แร่โคลัมไบต์ แทนทาไลต์

แร่โคลัมไบต์ แทนทาไลต์ Columbite-tantalite หรือที่เรียกว่า coltan เป็นแร่ธาตุที่ประกอบด้วยไนโอเบียมและแทนทาลัมเป็นองค์ประกอบหลักที่อยู่ร่วมกันในรูปของเหล็กและแมงกานีส สูตรทางเคมีของมันคือ (Fe,Mn)(Nb,Ta) 2O6 เนื้อหาขององค์ประกอบไนโอเบียมและแทนทาลัมของแร่ธาตุจะทำให้แร่ธาตุมีชื่อแตกต่างกัน ถ้าแร่มีไนโอเบียมมากกว่าแทนทาลัมจะเรียกว่าโคลัมไบท์ แต่ถ้าแร่มีแทนทาลัมมากกว่าธาตุไนโอเบียมจะเรียกว่าแทนทาไลต์ ส่วนใหญ่จะเป็นโคลัมบิตและแทนทาไลท์ที่พบในตะกรันจากการถลุงดีบุกซึ่งกำลังผลิตในประเทศไทยอยู่ในปัจจุบัน ผงไนโอเบียมเพนท็อกไซด์ (Nb2O5) และแทนทาลัมแพนทอกไซด์ (Ta2O5) จากตะกรันดีบุกโดยการบดตะกรันดีบุกให้ละเอียด แล้วละลายในสารละลายผสม กรดไฮโดรฟลูออริกและกรดซัลฟิวริกที่อุณหภูมิสูงกว่า 90 °C ทำให้เกิดสารประกอบฟลูออไรด์ ของไนโอเบียมและแทนทาลัม

เกิดในหินแกรนิตและเพกมาไทต์ มักพบในดีบุก, ไมกาขาว, ไมกาดำ (ไบโอไทต์), ทัวร์มาลีน, เบริล, ซามาร์สไคต์, อะพาไทต์, บุษราคัม, วุลแฟรไมต์, โมนาไซต์, เลพิโดไลต์ โคลัมบิตแทนทาไลต์พบได้ในประเทศไทย พบในแหล่งแร่ดีบุก ตรัง พังงา ภูเก็ต ระนอง ธัมนี ราชบุรี สุราษฎร์ อุทัยธานีและเชียงใหม่

Columbite-tantalite มีประโยชน์สำหรับการถลุงแร่หายาก columbium และแทนทาลัม โลหะโคลัมเบียส่วนใหญ่ใช้อยู่ในรูปของเฟอร์โรโคลัมเบีย ซึ่งใช้เป็นส่วนเสริมในการผลิตเหล็ก 4 ชนิด คือ โลหะผสมคาร์บอนผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูง เหล็กโลหะผสม เหล็กกล้าไร้สนิม และโลหะผสมพิเศษ (Superalloys) โคลัมเบียเป็นหนึ่งในโลหะที่โดดเด่นเพียงไม่กี่ชนิดที่ใช้ทำกะบังในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูสำหรับโลหะแทนทาลัม มากกว่าครึ่งหนึ่งใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่ใช้ในการทำ ใช้ในระบบเตือนภัยและหลอดสุญญากาศ ส่วนที่เหลือใช้ในการผลิตโลหะผสมพิเศษที่ทนต่อการขีดข่วนและอุณหภูมิสูงที่ใช้ในยานอวกาศ เครื่องยนต์ไอพ่น ท่อแก๊ส ใช้ในการผลิตขาเทียม ทำเครื่องมือและอุปกรณ์เคมีที่มีโลหะเหลว ทำคอนเดนเซอร์หรือคอนเทนเนอร์ไลเนอร์ที่ใช้ในการผลิตกรดไฮโดรคลอริก และสารเคมีอื่นๆ ด้วยความบริสุทธิ์สูงหลายประเภท เป็นต้น จะเห็นได้ว่าโคลัมไบท์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับอุตสาหกรรมเหล็ก แทนทาลัมมีความสำคัญและเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์มากที่สุด

คุณสมบัติทางฟิสิกส์ แร่โคลัมไบต์ แทนทาไลต์

แร่โคลัมไบต์ แทนทาไลต์ โคลัมเบียและแทนทาลัม เป็นองค์ประกอบที่แตกต่างกัน แต่มักเกิดขึ้นพร้อมกัน มีแร่ธาตุหลายชนิดที่ประกอบด้วยธาตุทั้งสองนี้ นอกจากนี้ยังมักเกี่ยวข้องกับไททาเนียม เช่น รูไทล์และออกไซด์เชิงซ้อน แร่ธาตุ columbite-tantalum ชนิดหนึ่งที่พบมากที่สุดคือ columbit และ tantalite ชื่อของแร่นี้บางครั้งสับสน ต้องเข้าใจ Columbyte เป็นชื่อแร่ หากพบชื่อธาตุที่เรียกว่า columbium (Columbium) เป็นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา รู้จักกันในชื่อโคลอมเบียตามชื่อเดิม “โคลอมเบีย” ประเทศอังกฤษ และประเทศอื่นๆ ในยุโรปธาตุนี้มักถูกเรียกว่าไนโอเบียมและแทนทาไลต์เป็นชื่อของแร่ หากพบชื่อธาตุที่เรียกว่าแทนทาลัม (Tantalum) ครั้งแรกในประเทศสวีเดน มาจากเทพเจ้าในตำนานกรีก Tantalus ซึ่งหมายความว่าแร่ธาตุนี้ละลายในกรดได้ยาก

ระบบคริสตัลของตระกูลนี้ไม่เป็นที่รู้จักอย่างแน่นอน เนื่องจากธาตุกัมมันตภาพรังสีรบกวนโครงสร้างภายในของผลึก มีรอยแตกกึ่งเว้าโค้งเป็นเกลียวจนถึงรอยแตกที่ไม่เท่ากัน เปราะ ซึ่งมักจะเป็นสีดำ น้ำตาลดำ โดยมีเศษสีน้ำตาลแดงปรากฏให้เห็นตามขอบของเศษแร่บางๆ สีของผงแร่เป็นสีแดงเข้มถึงดำ กึ่งโลหะมันวาว โคลัมไบท์ แข็ง 6 ส่วน แทนทาไลต์แข็ง 6-6.5 ถ. โคลัมบิต 5.200.05 และแทนทาไลต์ 7.950.05 น้ำหนักของแร่จะเพิ่มขึ้นเมื่อมีสารแทนทาลัมมากขึ้น เป็นแร่ในกลุ่มออกไซด์ของสารเชิงซ้อน (Multiple oxide) ที่มีธาตุเหล็ก แมงกานีส โคลัมเบียน และแทนทาลัม หรือจัดเป็นโคลัมเบต – แทนทาเลต มีสูตรทางเคมี (Fe,Mn) (Cb,Ta)2 O6 อาจมีธาตุดีบุกมาแทนที่ธาตุเหล็ก และแมงกานีส และทังสเตนแทนที่ธาตุโคลัมเบีย – แทนทาลัม ในขณะที่องค์ประกอบอื่นๆ เช่น ไททาเนียม อิตเทรียม ซีเรียม และยูเรเนียมมีอยู่ องค์ประกอบของธาตุโคลัมไบน์ – แทนทาลัมมีผลต่อการตั้งชื่อแร่ธาตุ สิ่งนี้เรียกว่า columbit เมื่อแร่มี columbium มากกว่าแทนทาลัม และเรียกว่าแทนทาไลต์เมื่อแร่มีแทนทาลัมมากกว่าโคลัมไบน์

ปกติผลึกแบนหนาและสั้นจะเป็นสีดำ และมีส่วนสีน้ำตาลแดงเป็นผลจากการสะท้อนภายใน สีของผงละเอียดจะอ่อนกว่าสีแร่ที่มีแมงกานีส ผงละเอียดสีแดงเข้ม เศษแร่บาง ๆ จะมีความโปร่งแสง หากแสงส่องผ่านเข้ามาจะเห็นสีออกแดงอมเหลือง น้ำตาลแดง และน้ำตาลแดง เป็นแร่ที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กอ่อนเนื่องจากมีปริมาณแทนทาลัมสูง ชนิดที่มีแทนทาลัมในแร่อ่อนมีค่า T.P.W. ที่ต่ำกว่า กว่าวูลฟราไมต์ มีรอยแตกกึ่งเว้าก้นห้อย เส้นเรียบไม่ชัดเจน อาจดูเหมือนดีบุกหรือทัวร์มาลีนสีดำ แต่มีคริสตัล แต่คริสตัลต่างกันเพราะจัดเรียงเป็นระบบที่แตกต่างกัน มักพบเห็นบนพื้นผิวแร่มักมีร่องขนานกันบ่อยๆ แยกจากดีบุกด้วยการกัดกรดในแผ่นสังกะสี แร่ธาตุในตระกูลนี้ไม่ทำปฏิกิริยา มี T.P.D. สูงกว่า กว่าทัวร์มาลีน ละลายยาก ชั้น 5-5.5 ไม่ละลายในกรด

ประโยชน์

การหลอมของธาตุหายากโคลัมเบียและแทนทาลัม โลหะโคลัมเบียส่วนใหญ่ที่ใช้อยู่ในรูปของเฟอร์โรโคลัมเบีย ซึ่งใช้เป็นส่วนเสริมในการผลิตเหล็ก 4 ชนิด คือ โลหะผสมคาร์บอนผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูง เหล็กโลหะผสม เหล็กกล้าไร้สนิม และโลหะผสมพิเศษ (Superalloys) โคลัมเบียเป็นหนึ่งในโลหะที่โดดเด่นเพียงไม่กี่ชนิดที่ใช้ทำกะบังในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูสำหรับโลหะแทนทาลัม มากกว่าครึ่งหนึ่งใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่ใช้ทำ Capacitors, Rectifiers ใช้ในระบบเตือนภัยและหลอดสุญญากาศ ส่วนที่เหลือใช้ในการผลิตโลหะผสมพิเศษที่ทนต่อการขีดข่วนและอุณหภูมิสูงที่ใช้ในยานอวกาศ เครื่องยนต์ไอพ่น ท่อแก๊ส ใช้ในการผลิตขาเทียม ทำเครื่องมือและอุปกรณ์เคมีที่มีโลหะเหลว ทำคอนเดนเซอร์หรือคอนเทนเนอร์ไลเนอร์ที่ใช้ในการผลิตกรดไฮโดรคลอริก และสารเคมีอื่นๆ มีความบริสุทธิ์สูงหลายประเภท เป็นต้น จะเห็นได้ว่าโคลอมเบียมีความเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมเหล็กอย่างใกล้ชิด แทนทาลัมมีความสำคัญและเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์มากที่สุดแร่โคลัมไบต์ แทนทาไลต์

การนำไปใช้

ลวดแทนทาลัมใช้เป็นไส้หลอดสำหรับการระเหยของโลหะอื่น ๆ แทนทาลัมรวมอยู่ในโลหะผสมที่เหนียวเหนอะหนะหรือโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง แทนทาลัมคาร์ไบด์ที่แข็งแรงและทนต่อการกัดกร่อน เป็นวัสดุหายากชนิดหนึ่ง โลหะที่ใช้ในอุปกรณ์กระบวนการทางเคมี เตาสุญญากาศ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และชิ้นส่วนเครื่องบิน แทนทาลัมออกไซด์อาจถูกนำมาใช้ทำแก้วที่มีดัชนีหักเหสูงในการใช้งานรวมถึงเลนส์กล้อง แทนทาลัมมีภูมิคุ้มกันต่อของเหลวในร่างกายและเป็นโลหะที่ไม่ระคายเคือง ดังนั้นจึงนิยมใช้ในการผ่าตัด ตัวเก็บประจุแทนทาลัมผลิตขึ้นทุกปีเพื่อใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก ระบบการแพทย์และยานยนต์ รวมถึงคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป  อุปกรณ์โทรศัพท์ไร้สาย แร่โคลัมไบต์ แทนทาไลต์

  • อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา
  • ระบบจุดระเบิด
  • ระบบไอเสียของเครื่องยนต์
  • ระบบถุงลมนิรภัยแบบแอ็คทีฟ
  • ระบบทำลาย ABS
  • เครื่องช่วยฟัง
  • เครื่องกระตุ้นหัวใจ
  • วิดีโอดิจิตอล กล้อง
  • กล้องถ่ายภาพนิ่ง
  • อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการทหาร

เป็นองค์ประกอบที่แตกต่างกัน แต่มักเกิดขึ้นพร้อมกัน มีแร่ธาตุหลายชนิดที่ประกอบด้วยธาตุทั้งสองนี้ นอกจากนี้ยังมักเกี่ยวข้องกับไททาเนียม เช่น รูไทล์และออกไซด์เชิงซ้อน แร่โคลัมเบีย – แทนทาลัมชนิดหนึ่งที่พบมากที่สุดคือ columbyte และ tantalite ชื่อของแร่นี้บางครั้งสับสน ต้องเข้าใจ Columbyte เป็นชื่อแร่ หากพบชื่อธาตุที่เรียกว่า columbium (Columbium) เป็นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา มันถูกเรียกว่าโคลัมเบียหลังจากชื่อเดิม “โคลอมเบีย” อังกฤษและประเทศอื่นๆ ในยุโรปธาตุนี้มักเรียกกันว่าไนโอเบียมและแทนทาไลต์เป็นชื่อของแร่ หากพบชื่อธาตุที่เรียกว่าแทนทาลัม (Tantalum) ครั้งแรกในประเทศสวีเดน มาจากเทพเจ้าในตำนานกรีก Tantalus ซึ่งหมายความว่าแร่ธาตุนี้ละลายในกรดได้ยาก

บทความที่เกี่ยวข้อง