ตัวชี้วัดชั้นปี (ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551 ชั้น ม. 2 )
ตรวจสอบและอธิบายลักษณะทางกายภาพของแร่และการนำไปใช้ประโยชน์

จุดประสงค์การเรียนรู้

     1. บอกแหล่งแร่ดีบุกในประเทศไทยได้
     2. อธิบายลักษณะทางกายภาพของแร่ดีบุกได้
     3. อธิบายวิธีการทำเหมืองแร่ดีบุกแบบเหมืองหาบได้
     4. นำหลักการและทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ไปอธิบายกระบวนการแต่งแร่ได้
     5. บอกประโยชน์ของแร่ดีบุกและแร่ชีไลต์ได้

เหมืองแร่ดีบุกของบริษัทเชียงใหม่ ทิน-ทังสเตน จำกัด เป็นเหมืองแร่ที่ยังดำเนินการขุดแร่ดีบุกและแร่ชีไลต์ เพียงแห่งเดียวที่เหลืออยู่ในประเทศไทย ตั้งอยู่ที่บ้านบ่อแก้ว ตำบลบ่อแก้ว อำเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่ ซึ่งอยู่ทางทิศตะวันตกของตัวเมืองเชียงใหม่ค่อนไปทางเหนือเล็กน้อย บริเวณเหมืองแร่ดีบุก เป็นพื้นที่ส่วนขอบของหุบเขาที่ต่อเนื่องถึงไหล่เขา มีระดับความสูงจากระดับน้ำทะเลประมาณ 1,100 – 1,300 เมตร มีลำน้ำห้วยพระเจ้า ไหลผ่านพื้นที่ใกล้เคียงเหมือง มีการทำทำนบกั้นน้ำไว้เป็นขั้น ๆ เพื่อเก็บน้ำและสูบขึ้นมาใช้ในการทำเหมืองแร่

เริ่มต้นจากจังหวัดเชียงใหม่เดินทางไปตามทางหลวงหมายเลข 107 สายเชียงใหม่ – ฝาง เป็นระยะทาง 17 กิโลเมตรจากนั้น เลี้ยวซ้ายไปตามถนนหมายเลข 1096 ไปตามเส้นทางคดเคี้ยวบนภูเขาอีก 35 กิโลเมตรก็ถึงอำเภอสะเมิง แล้วเดินทางต่อไปตามถนนขนาดเล็กอีก 27กิโลเมตร จะถึงบ้านบ่อแก้ว ซึ่งเป็นที่ตั้งเหมืองแร่ดีบุกรวมระยะทางจากจังหวัดเชียงใหม่ถึงเหมืองแร่ดีบุกที่บ้านบ่อแก้ว ประมาณ 79 กิโลเมตร

วิดีทัศน์ เรื่อง ไปเหมืองแร่ดีบุกกันเถอะ

ประเทศไทยมีการขุดและนำแร่ดีบุกขึ้นมาใช้ประโยชน์นานหลายร้อยปีมาแล้ว ในสมัยทราวดี-ศรีวิชัย พบหลักฐานว่ามีวัตถุที่ผลิตจากดีบุกบางส่วน ต่อมาในแผ่นดินสมเด็จพระนารายณ์มหาราช ฮอลันดาได้สัมปทานให้มีสิทธิรับซื้อดีบุกในเขตชุมพร ไชยา บ้านดอน และกาญจนดิษฐ์ ส่วนฝรั่งเศสได้สัมปทานที่ภูเก็ต จากบันทึกหลักฐานของจอห์น ครอเฟิด กล่าวว่า "...เหมืองดีบุกที่เกาะถลาง กระแสแร่มักจะปะปนกับเศษหินแกรนิตและหินเขี้ยวหนุมาน อยู่ใต้พื้นดินลงไปราว 10 -30 ฟุต และอยู่บนชั้นดินเหนียว สีขาวๆ ฟรานซิส ไลท์ เจ้าเมืองเกาะหมากคนแรก และเป็นเพื่อนของพระยาถลาง กล่าวในรายงานฉบับหนึ่งว่า ดีบุกที่ขุดได้ในเกาะถลางเมื่อ ค.ศ.1787 มีจำนวน 4,000 หาบ หรือ 238 ตัน สมัยท้าวเทพสตรี ท้าวศรีสุนทรซึ่งเป็นผู้ที่ชาวเกาะถลางรู้จักมักคุ้น และให้ความเคารพนับถือ ทำการค้าขายข้าวกับ ฟรานซิส ไล้ท์ โดยชำระกันด้วยแร่ดีบุก เพราะเมืองถลางอุดมไปด้วยแร่ดีบุก ... “

     ในสมัยรัชกาลที่ 4 การทำเหมืองแร่ดีบุกขยายตัวมากขึ้นกว่าเดิม เพราะมีคนจีนอพยพมาทำเหมืองในภูเก็ต พังงา ระนอง ตะกั่วป่ากันมาก แร่ดีบุกได้มาบทบาทมากขึ้น คือ แทนที่จะส่งไปขายเป็นดีบุก หรือเอามาผสมหล่อพระอย่างแต่ก่อน กลับเอามาใช้เป็นเงินตราในพ.ศ.2405 ฯลฯ ต่อมาในปลายรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว เกิดการปฏิวัติครั้งใหญ่ในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ ในพ.ศ.2488 เมื่อนาย Captain Edwardt. Miles ได้นำเรือขุดมาทดลองขุดแร่ดีบุกจากทะเลเป็นลำแรก เมื่อ พ.ศ.2450 แหล่งแร่ดีบุกที่สำคัญจะอยู่ทางภาคใต้ของประเทศ การขุดแร่ดีบุกยังมีในประเทศพม่า มาเลเซีย และอินโดนีเซีย ซึ่งมีปริมาณแร่ดีบุกอยู่สูง ทำให้ประเทศเหล่านี้รวมทั้งประเทศไทย เป็นแหล่งดีบุกที่สำคัญของโลกเรียกว่า The Southeast Asian Tin Belt ผลิตดีบุกได้รวมกันประมาณ 50% ของโลก

     ประเทศไทยเคยเป็นแหล่งผลิตดีบุกที่สำคัญของโลก แต่นับจาก พ.ศ. 2528 เป็นต้นมา ก็ประสบปัญหาการผลิตดีบุกจากประเทศจีนออกมาล้นตลาดทำให้ราคาดีบุกตกลงอย่างรวดเร็ว และเนื่องจากมีเทคโนโลยีใหม่ ๆ เข้ามา เช่น การผลิตพลาสติก ทำให้กระป๋องดีบุกลดปริมาณการใช้ลงไป การทำเหมืองดีบุกจึงซบเซาลง แต่ภาคใต้ของประเทศยังมีแหล่งแร่ดีบุกอยู่อีกมาก เพียงแต่รอให้ราคาดีบุกขึ้นเพื่อความคุ้มค่าแก่การลงทุนจะสามารถเปิดเหมืองได้อีก

     นอกจากในภาคใต้แล้ว แร่ดีบุกยังมีอยู่ทั้งในภาคเหนือ ภาคตะวันตก และในเขตภาคกลางของประเทศไทย เช่น ในจังหวัดเชียงใหม่ เชียงราย ลำปาง แม่ฮ่องสอน ตาก กาญจนบุรี และเพชรบุรี เป็นต้น แต่ขณะนี้ เหมืองแร่ดีบุกทุกแห่งได้หยุดดำเนินการ ยกเว้น เหมืองแร่ดีบุกที่หมู่ 5 ตำบลบ่อแก้ว อำเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่เพียงแห่งเดียวที่ยังดำเนินการขุดแร่อยู่

     เหมืองแร่ดีบุกที่ตำบลบ่อแก้ว อำเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่ เป็นเหมืองแร่ดีบุก- ชีไลต์ โดยมีทั้งแร่ดีบุกและแร่ชีไลต์ปนกันอยูในหินผุ เริ่มมีการผลิตแร่เมื่อปี พ.ศ. 2501 โดยองค์การเหมืองแร่ ซึ่งเป็นรัฐวิสาหกิจของกรมโลหะกิจ (ปัจจุบันคือกรมทรัพยากรธรณี) ในปี พ.ศ. 2524 ซึ่งเป็นยุคเฟื่องฟูของแร่ดีบุกนั้น มีแปลงประทานบัตรการทำเหมืองแร่ดีบุกรวมถึง 16 แปลง มีเนื้อที่ทั้งหมด 3,944 ไร่ หลังจากเกิดวิกฤติการณ์ราคาแร่ตกต่ำและความอุดมสมบูรณ์ของแร่ลดลง ทำให้ปริมาณพื้นที่ทำเหมืองลดลงด้วย ปัจจุบันเหมืองแร่แห่งนี้ดำเนินการโดยบริษัทเชียงใหม่ ทิน ทังสเตน จำกัด ในพื้นที่สัมปทานเพียง 2 แปลง เท่านั้น

วิดีทัศน์ เรื่อง เหมืองแร่ดีบุกบ้านบ่อแก้ว

แร่ดีบุก (SnO₂) ส่วนมากที่พบในประเทศไทย เป็นแร่แคสสิเทอไรต์ (Cassiterite) มาจากภาษากรีกที่ว่า “Karsiterous” หมายถึง Tin stone หรือหินแร่ดีบุก รูปผลึกเป็นแท่งสี่เหลี่ยมสั้นๆ ปลายเป็นรูปปิระมิดข้างเดียวหรือทั้งสองข้าง มีความแข็ง 6-7 ซึ่งสามารถขูดกระจกเป็นรอยได้ สีผงละเอียดของแร่เมื่อขูดบนแผ่นกระเบื้องไม่เคลือบจะมีสีขาว ทดสอบทางเคมีได้โดยการใส่ผงตัวอย่างลงในแผ่นสังกะสี เทกรดเกลือลงไปทิ้งไว้ซักครู่ เทกรดทิ้งแล้วล้างน้ำดู ถ้าหากว่าแร่นั้นเป็นแร่ดีบุก จะพบเม็ดแร่เป็นสีเทา แร่ดีบุกเป็นแร่ที่มีน้ำหนักมาก มีความถ่วงจำเพาะ 6.8 –7.1 ความวาวคล้ายเพชร มีหลายสีเช่น สีขาว สีน้ำผึ้ง เขียว เหลือง แดง น้ำเงิน น้ำตาล ดำ ม่วง และสีดอกจำปา เป็นต้น แม่เหล็กดูดไม่ติด นำไฟฟ้าได้ดี

     โดยทั่วไป แร่ดีบุกจะปนอยู่กับแร่อื่นๆ มักพบแร่ดีบุกเกิดร่วมกับแร่ที่มีทังสเตนเป็นส่วนประกอบซึ่งอาจเป็นแร่วุลแฟรไมต์และชีไลต์ ซึ่งสามารถถลุงเอาแร่ทังสเตนนี้ออกมาจำหน่ายได้เช่นกัน

     แร่ชีไลต์ (scheelite;CaWO₄) มีสีขาว เหลือง ขาวอมเหลือง เขียว และน้ำตาล เนื้อแร่โปร่งแสง มีความวาวคล้ายแก้ว มีความถ่วงจำเพาะ 5.9 – 6.7 จึงเป็นแร่ที่มีความวาวแบบไม่ใช่วาวโลหะที่มีน้ำหนัก ความแข็ง 4.5 – 5 ซึ่งขีดกระจกไม่เข้า อาจตรวจสอบโดยการตรวจการเรืองแสงของแร่ภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งจะให้สีของแสงเรืองเป็นสีน้ำเงินหรือฟ้าอ่อน ซึ่งถ้าหากมีธาตุโมลิบดินัมในโมเลกุลของชีไลต์จะทำให้สีของการเรืองแสงต่างออกไป โดยจะทำให้สีอ่อนลงจนเกือบเป็นสีขาว แต่ถ้าหากมีปริมาณของโมลิบดินัมมากขึ้นจะทำให้การเรืองเป็นสีเหลืองมากขึ้น

วิดีทัศน์ เรื่อง ดีบุกและชีไลต์ในหิน

แหล่งแร่ดีบุกที่บ้านบ่อแก้ว ตำบลบ่อแก้ว อำเภอสะเมิง จังหวัดเชียงใหม่ เป็นแร่ดีบุกแบบฝังประในหินแกรนิตผุ ถือว่าเป็นแหล่งแร่ดีบุก เกรดต่ำ แต่มีปริมาณสูง แหล่งแร่ดีบุกแบบฝังประนี้ จะมีภูมิประเทศที่สังเกตได้อย่างชัดเจน คือจะเป็นพื้นที่ความชันต่ำเป็นหย่อมๆ และมีเนินเล็กๆ ที่กลมมน อยู่ในพื้นที่ที่มีความชันสูงและที่สูง

การทำเหมืองแร่ดีบุกในประเทศไทยมีหลายวิธี ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของสภาพพื้นที่และลักษณะของแหล่งแร่ การทำเหมืองดีบุกที่บ้านบ่อแก้วใช้วิธีทำเหมืองหาบ (Openeast Or Open - Cut Mining) ซึ่งเป็นการทำเหมืองที่ต้องใช้แรงคนงานจำนวนมาก โดยขุดเปลือกดิน หาบดินขึ้นลงเป็นแถวเพื่อนำไปเทในรางล้างแร่ และแยกเอาเนื้อแร่ออก เดิมใช้อุปกรณ์จอบ เสียม บุ้งกี๋ แต่ปัจจุบันใช้เครื่องเจาะระเบิด รถตัก รถบรรทุก เครื่องบดย่อย แล้วนำไปเทในรางล้างแร่และใช้อุปกรณ์ชนิดต่าง ๆ แต่งแร่ จนได้แร่ดีบุกและแร่ชีไลต์เพื่อส่งจำหน่ายต่อไป

วิดีทัศน์ เรื่อง การทำเหมืองหาบ

การทำเหมืองแร่ดีบุกในประเทศไทยมีหลายวิธี ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของสภาพพื้นที่และลักษณะของแหล่งแร่ การทำเหมืองดีบุกที่บ้านบ่อแก้วใช้วิธีทำเหมืองหาบ (Openeast Or Open - Cut Mining) ซึ่งเป็นการทำเหมืองที่ต้องใช้แรงคนงานจำนวนมาก โดยขุดเปลือกดิน หาบดินขึ้นลงเป็นแถวเพื่อนำไปเทในรางล้างแร่ และแยกเอาเนื้อแร่ออก เดิมใช้อุปกรณ์จอบ เสียม บุ้งกี๋ แต่ปัจจุบันใช้เครื่องเจาะระเบิด รถตัก รถบรรทุก เครื่องบดย่อย แล้วนำไปเทในรางล้างแร่และใช้อุปกรณ์ชนิดต่าง ๆ แต่งแร่ จนได้แร่ดีบุกและแร่ชีไลต์เพื่อส่งจำหน่ายต่อไป

เนื่องจากกระแสน้ำที่ใช้ในรางกู้แร่ไหลแรงมาก จึงมีแร่บางส่วนถูกพัดพาหลุดไปจากรางกู้แร่พร้อมกับดินทราย แร่ที่หลุดจากปลายรางกู้แร่นี้จะใช้ “เลียง” ตักทั้งดินทรายและแร่ นำมาร่อนในน้ำ จนเหลือแต่แร่อยู่ในเลียง

แร่ที่ได้มาจากรางกู้แร่ ยังเป็นแร่ที่มีดิน ทราย ปนอยู่และมีแร่หลายชนิดอยู่ปะปนกัน นอกจากแร่ดีบุกและแร่ชีไลต์แล้ว ยังมีแร่อิลมิไนต์ การ์เนต ซีโนไทม์ โมนาไซต์ และไพไรต์ปนอยู่ด้วยเล็กน้อย ขั้นต่อไปจึงต้องมีการแต่งแร่ เพื่อให้ได้เฉพาะแร่ดีบุกและแร่ชีไลต์ ต่อไป

วิดีทัศน์ เรื่อง ทำไมต้องแต่งแร่

แร่ที่ขนมาจากรางกู้แร่จะเริ่มจากการล้างทำความสะอาดให้ดิน ทรายและเศษหินที่ติดมาหลุดออกไปจนหมด แล้วนำแร่ที่ผ่านการล้างทำความสะอาดแล้ว เข้าสู่กระบวนการต่อไป คือ การนำไปให้ความร้อนโดยใช้วิธีเดียวกับการคั่วในกระทะเหล็กขนาดใหญ่ จนแร่ทั้งหมดแห้งสนิท เรียกว่า การย่างแร่

วิดีทัศน์ เรื่อง การแยกสิ่งเจือปนออกจากแร่และการย่างแร่

แร่ที่ผ่านการย่างแร่หรือรับความร้อนมาจนแห้งสนิทแล้ว จะถูกนำไปคัดขนาดด้วยตะแกรงสั่น เม็ดแร่ที่มีขนาดใหญ่เกินกำหนด จะถูกนำไปเข้าเครื่องบดและนำมาคัดขนาดใหม่

วิดีทัศน์ เรื่อง การคัดขนาด

แร่ที่ผ่านการคัดขนาดแล้ว ยังเป็นแร่ดีบุกและแร่ชีไลต์ปนกันอยู่ จึงต้องนำเม็ดแร่ทั้งหมดไปแยกดีบุกและชีไลต์ออกจากกัน โดยใช้วิธีการทางไฟฟ้าสถิต ทำให้แร่ชีไลต์และดีบุกเกิดประจุไฟฟ้า แล้วใช้เครื่องกำเนิดประจุไฟฟ้าพลังงานสูง ดึงดูดหรือผลักให้แร่แต่ละชนิดแยกออกจากกันไปคนละทาง

วิดีทัศน์ เรื่อง การแยกดีบุกและชีไลต์ออกจากกัน

ทั้งแร่ดีบุกและแร่ชีไลต์ที่ผ่านการแยกมาแล้วยังเป็นแร่ที่มีแร่อื่น ๆ เช่น มีแร่การ์เนต ปนอยู่ด้วย จึงต้องนำไปแยกเอาแร่การ์เนต ออกจากแร่ดีบุกและชีไลต์ เนื่องจากแร่การ์เนตเป็นแร่ที่แม่เหล็กดึงดูดได้ จึงใช้แม่เหล็กเป็นเครื่องมือ ดึงดูดแร่การ์เนต ทำให้ได้แร่ดีบุกและแร่ชีไลต์ที่สะอาดมากขึ้น พร้อมที่จะส่งจำหน่ายได้

วิดีทัศน์ เรื่อง การแยกแร่แม่เหล็กออกจากดีบุกและชีไลต์

แร่ดีบุกและแร่ชีไลต์ที่ได้จะจำหน่ายให้โรงงานถลุงแร่ แร่ดีบุกส่วนใหญ่จะถลุงเป็นโลหะดีบุกภายในประเทศ แล้วจึงส่งโลหะดีบุกออกไปจำหน่ายต่างประเทศ เช่น ประเทศญี่ปุ่น เนเธอร์แลนด์ และสหรัฐอเมริกา บางส่วนใช้ประโยชน์ภายในประเทศ เช่น ใช้ผสมโลหะตะกั่วบัดกรี ผสมสังกะสีและพลวงในการชุบสังกะสีมุงหลังคา ใช้ในการฉาบแผ่นเหล็กเพื่อทำกระป๋องบรรจุอาหาร ใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ผสมกับพลวงในการทำโลหะตัวพิมพ์ ชุบแผ่นเหล็กทำแผ่นเหล็กวิลาศ ผสมกับทองแดงเพื่อทำทองบรอนซ์ ทำกระดาษเงินกระดาษทอง นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารประกอบในการผลิตแก้วเนื้อทึบ เครื่องปั้นดินเผา ใช้ในการพิมพ์ผ้าดอก ทำหมึก ฟอกน้ำตาล และสบู่

วิดีทัศน์ เรื่อง ประโยชน์ของแร่ดีบุกและชีไลต์

แร่ชีไลต์ เมื่อถลุงแล้วจะได้โลหะทังสเตน โลหะทังสเตน ที่ถลุงแล้วมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมหนัก ใช้ผสมเหล็กกล้าในการทำเครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่ทนความร้อนสูง ทำเครื่องจักรกล หัวเจาะเกราะ ใบมีด ตะไบ ใบเลื่อย ไส้หลอดไฟฟ้า และหลอดวิทยุ นอกจากนี้ยังใช้ในการทำสี อุตสาหกรรมเครื่องปั้นดินเผาและเครื่องแก้ว

อุปกรณ์
     1. ถ้วยสังกะสีหรือสังกะสีขี้กบ
     2. ตัวอย่างแร่ดีบุกที่ต้องการตรวจสอบ
     3. กรดเกลือเจือจาง
     4. น้ำสะอาด

วิธีทำกิจกรรม
     1. นำตัวอย่างแร่ดีบุกที่ต้องการตรวจสอบใส่ในถ้วยสังกะสี หรือวางบนสังกะสีขี้กบ
     2. หยดกรดเกลือเจือจางลงบนตัวอย่างแร่
     3. เทน้ำสะอาดลงบนเม็ดแร่เพื่อล้างกรดเกลือออก สังเกตผล

คำถามท้ายการทดลอง
     แร่ที่นำมาตรวจสอบเป็นแร่ดีบุกใช่หรือไม่ ทราบได้อย่างไร