โดย พิมาภา ธิติวณิชย์
พูดถึงโลหะชนิดต่างๆ และสิ่งที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน
มาถึงคิวของเรื่อง “สนุก” กันอีกเรื่องหนึ่ง พอเราพูดคำว่า “โลหะ” เราจะรู้สึกว่า โอ้โฮ ประเภทของโลหะนั้นแสนจะมากมายเหลือคณานับ อะไรอะไรก็เป็นโลหะทั้งนั้น เรียกได้ว่าสิ่งที่แข็ง ไม่ไหม้ไฟ ไม่ละลายน้ำ ไม่แตกเพล้ง มีจุดหลอมเหลวสูง นั่นล่ะเรียกได้ว่าเป็นโลหะ โดยโลหะแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ โลหะที่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบ (Ferrous Metals : F) และโลหะที่ไม่มีเหล็ก (หรือมีน้อยมาก) เป็นส่วนประกอบ (Non-Ferrous Metals : N)
ถ้าว่ากันด้วยความเป็น “ทรัพยากรธรรมชาติ” หมายถึงได้จากสินแร่ กลุ่มแร่โลหะประกอบด้วย แร่กาลีน่า เงิน ดีบุก ทองคำ ทองแดง เหล็ก อะลูมิเนียม แมงกานีส แมกนีเซียม ทองคำขาว ตะกั่ว
วิธีการที่จะนำแร่โลหะเหล่านี้ขึ้นมาใช้ คือ ต้องมีการทำเหมืองแร่ ถลุงแร่ ร่อนแร่ และนำแร่ที่ได้ไปเข้ากระบวนการต่างๆ เพื่อให้ได้ออกมาเป็นวัตถุดิบตามที่ต้องการ แร่โลหะนี้มีตั้งแต่ราคาต่ำ ไปถึงราคาสูง แร่ที่มีมากที่สุดในโลก และนิยมใช้กันมากคือ อะลูมิเนียม รองลงมาคือ เหล็ก
อะลูมิเนียม นั้น นำมาใช้ได้ตั้งแต่ใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้า เพราะอะลูมิเนียมบริสุทธิ์นำไฟฟ้าได้ดี ไปจนถึงใช้ในงานก่อสร้าง ตกแต่งบ้าน บรรจุภัณฑ์อาหาร เป็นต้น ส่วนเหล็ก ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ก่อสร้าง ยานยนต์
ด้วยความที่โลหะต่างๆ มีปริมาณมากน้อยต่างกัน คุณสมบัติที่เหมาะสมกับการใช้งานแตกต่างกัน ราคาก็แตกต่างกัน จึงมีข้อแนะนำ ข้อกำหนด หรือแม้กระทั่งคุณสมบัติเฉพาะของโลหะแต่ละชนิดเอง เป็นหลักเกณฑ์ว่าโลหะชนิดไหนควรนำไปใช้งานประเภทใด เราจะเห็นว่าสายไฟมักจะเป็นทองแดง ในขณะที่ทองคำนับเป็นโลหะที่มีมูลค่าสูงมาก เรามักจะคุ้นเคยทองคำในฐานะเครื่องประดับและสิ่งที่เอาไว้ใช้เพื่อเก็งกำไร หรือเก็บเป็นมูลค่าทดแทนเงินตรา แต่แท้จริงแล้ว ทองคำยังถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้ามากมาย แต่ใช้ในปริมาณอันน้อยนิด แต่มีประสิทธิภาพสูง เราอาจพบแร่ทองคำได้ในเครื่องคิดเลข คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์อิเล็คทรอนิคขนาดเล็กที่มีความซับซ้อนสูง (แต่แนะนำว่า อย่าเพิ่งรีบไปแกะ พังเครื่องมือเครื่องใช้เพื่อหาทองคำ เพราะไม่ใช่ทุกยี่ห้อ ทุกเครื่องที่ใช้ทองคำ จะกล่าวในเนื้อหาต่อไป) ในหนังสือเล่มนี้ ผู้เขียนตั้งใจว่าจะเขียนเรื่องใกล้ๆ ตัว และที่น่าประหลาดใจคือ พอวิเคราะห์วัสดุ วัตถุดิบต่างๆ ที่คิดว่าจะมาลงในฐานะที่เขาเป็นวัสดุเหลือใช้ (ขยะ) แล้วนั้น กลับกลายเป็นว่า อะไรก็ใกล้ตัวไปเสียหมด ทั้งนี้ ผู้เขียนจะไล่เรียงแร่โลหะที่มีใช้ใกล้ตัว และมีมากที่สุด ไปจนถึงแร่โลหะที่ไกลตัว หรือมีปริมาณน้อย
“อะลูมิเนียม – Aluminum”
อะลูมิเนียม พบใน “แร่บอกไซด์ (Bauxite)” โดยจะต้องมีการถลุงแร่ แยกเอาอะลูมิเนียมออกมา จัดว่าเป็นกลุ่มแร่โลหะที่มีปริมาณ “มากที่สุด” ในโลก และมีการนำแร่โลหะชนิดนี้มาใช้มากที่สุดเช่นกัน หลายคนอาจจะสงสัย และแยกไม่ค่อยออกระหว่าง อะลูมิเนียม (Aluminum) เหล็ก (Iron) และสเตนเลส (Stainless) วิธีสังเกตง่ายมากๆ คือ อะลูมิเนียมจะมีน้ำหนักเบา ไม่เป็นสนิม พับตัดดัดงอง่าย เหล็ก จะหนักกว่า (จริงๆ ต้องใช้คำว่า เหล็กกล้า หรือ steel จะดูใกล้ชิดกับเรามากขึ้น จะเล่าให้ฟังต่อไป) และแข็งแรงมาก ขึ้นสนิมได้ ส่วน สเตนเลส (ส่วนมากเรามักจะใช้คำว่า สแตนเลสกัน) เป็นโลหะที่สังเคราะห์ขึ้นมาจากเหล็กอีกที ไม่ได้เกิดขึ้นมาเองตามธรรมชาติ คือ ไม่ใช่แร่สเตนเลส ว่าอย่างนั้นเถิด .. คุณสมบัติคือ มีความแข็งแรงสูง ไม่เป็นสนิม .. เหล่านี้แค่คุณสมบัติและข้อแตกต่างขั้นต้นเพียงเท่านั้น
กลับมาคุยกันต่อในเรื่องที่เกี่ยวกับอะลูมิเนียม
ตามที่ได้เล่าให้ฟังก่อนหน้านี้ว่า อะลูมิเนียม พบในแร่บอกไซด์ (Bauxite) ซึ่งเป็นแร่ที่มีมากที่สุดในโลก ในเปลือกโลกของเรามีอะลูมิเนียมถึง 8.23% ทีเดียว เราไม่เทียบกับ ออกซิเจน และซิลิกา ซิลิกอน นะ เพราะเหล่านั้นคือแร่อโลหะ นอกจากอะลูมิเนียมจะมีมากที่สุดแล้ว มนุษย์เรายังนำอะลูมิเนียมขึ้นมาใช้ประโยชน์มากมายหลายอย่าง เพราะอะลูมิเนียมมีคุณสมบัติสำคัญหลายประการ เช่น ร้อนเร็ว เย็นเร็ว น้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง ทนต่อความร้อน การกัดกร่อน สะท้อนแสงได้ดี ฯลฯ มาถึงตอนนี้คุณผู้อ่านประจักษ์ถึงคุณสมบัติเหล่านี้แล้ว คงคิดตามไปเรื่อยๆ และเริ่มเห็นภาพชัดขึ้นบ้างแล้วว่า อะลูมิเนียมนี้นำไปผลิตเป็นอะไรได้บ้าง ก่อนอื่น เราจำเป็นต้องรู้กันก่อนว่าอะลูมิเนียมที่เราใช้งานกันอยู่ในปัจจุบันนี้ แบ่งเป็น อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ และ อะลูมิเนียมผสม (หรืออะลูมิเนียมเจือจาง หรือ อะลูมิเนียมอัลลอย) โดยถ้าเราลงลึกกว่านี้ จะมีเรื่องของการ “แบ่งเกรดอะลูมิเนียม” ซึ่ง “สมาคมอะลูมิเนียมแห่งสหรัฐอเมริกา (JIS)” เป็นผู้กำหนดหลักเกณฑ์ขึ้นมา โดยใช้เลข 4 หลักเป็นสัญลักษณ์แสดงเกรดของอะลูมิเนียม โดยหลักที่ 1 แสดงถึงโลหะหลักที่เป็นส่วนผสมในกลุ่มหลัก ส่วนหลักอื่นๆ แสดงถึงสัดส่วน ปริมาณ และประเภทโลหะชนิดอื่นๆ สำหรับเกรดของอะลูมิเนียมผสม มีดังนี้
อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ แทนด้วยเลข 1xxx Al : เป็นอะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์ถึง 99.3% – 99.7% นับเป็นเกรดอะลูมิเนียมที่ได้รับความนิยมนำมาใช้ด้านการค้าโดยคิดเป็นสัดส่วนถึง 99% ในตลาดอะลูมิเนียมเลยทีเดียว อะลูมิเนียมในเกรดนี้เหมาะกับการนำมาทำแผ่นสะท้อนแสง เป็นตัวนำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดีสำหรับงานในวงการอิเล็กทรอนิกส์ และงานอื่นๆ เช่น บรรจุภัณฑ์อาหาร สายไฟบางรุ่น
อะลูมิเนียมผสมทองแดง แทนด้วยเลข 2xxx Al-Cu : เหมาะสำหรับการนำไปใช้งานด้านทางความร้อน
อะลูมิเนียมผสมแมงกานีส แทนด้วยเลข 3xxx Al-Mn : ได้วัสดุที่มีความแข็งแรง แต่ไม่เหมาะกับการนำไปแปรรูป เหมาะสำหรับนำไปผลิตโครงสร้างที่ต้องการความทนทาน
อะลูมิเนียมผสมซิลิกอน แทนด้วยเลข 4xxx Al-Si : เหมาะสำหรับการนำไปใช้งานผลิตวัสดุที่ต้องการความทนทานต่อความร้อนสูง เช่น กระบอกสูบ ลูกสูบ ห้องเครื่อง ก้านสูบ เป็นต้น
อะลูมิเนียมผสมแมกนีเซียม แทนด้วยเลข 5xxx Al-Mg : ส่วนมากแล้ว อะลูมิเนียมในกลุ่มนี้ต้องมีการใช้แร่โลหะชนิดอื่นๆ ผสมด้วย เนื่องจากหากผสมกับแมกนีเซียมในสัดส่วนที่มากเกินไป จะทำให้โลหะมีความเปราะ แข็ง แตกหักง่าย
อะลูมิเนียมผสมแมกนีเซียมกับซิลิกอน แทนด้วยเลข 6xxx Al-Mg-Si : เป็นโลหะผสมที่เหมาะกับการเพิ่มหรือเติมโลหะอื่นเข้าไป เพื่อนำไปใช้งานได้ตามประเภท หรือชนิดของชิ้นงานที่ต้องการ
อะลูมิเนียมผสมสังกะสี แทนด้วยเลข 7xxx Al-Zn-Mg : เป็นกลุ่มอะลูมิเนียมอัลลอยที่ถูกนำมาผสมกับสังกะสี และแร่โลหะอื่นๆ เล็กน้อย พบว่ามีความแข็งแรงทนทานที่สุดในกลุ่มอะลูมิเนียมอัลลอยด้วยกัน นิยมใช้ในงานด้านการผลิตยานอวกาศ และโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่
อะลูมิเนียมผสมแร่อื่นๆ แทนด้วยเลข 8xxx : โครเมี่ยม นิกเกิล บิสมัท ตะกั่ว และไททาเนียม
เอาล่ะ มาถึงบรรทัดนี้แล้วเรียกได้ว่า เราก้าวเข้ามาในโลกของอะลูมิเนียมมากพอสมควร เรียกได้ว่า อะลูมิเนียมเอาไปทำ สายไฟ ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทำกระป๋องเครื่องดื่ม ผลิตเป็นแผ่นอะลูมิเนียมฟอยล์ ทำเครื่องครัว ใช้ทำโครงประตู หน้าต่าง (อ้อ เดี๋ยวนี้มีอะลูมิเนียมลายไม้ สวยๆ ดูเผินๆ แล้วมองไม่ออกเลยว่าเป็นอะลูมิเนียม) ทำเครื่องยนต์ และอุปกรณ์ที่ใช้ในยานยนต์ เครื่องบิน ยานอวกาศ เรียกได้ว่า Aluminum to the moon กันเลยทีเดียว
ทีนี้ ย่อลงมาใกล้ตัวอีกนิด คำถามยอดฮิตคือ อะลูมิเนียมรีไซเคิลได้ไหม? ตอบแบบไม่ลังเลใจว่ารีไซเคิลได้ และสามารถรีไซเคิลแล้วรีไซเคิลอีก โดยไม่ลดเกรดลงมาเลย อย่างกระป๋อง เมื่อใช้แล้วบีบหรือกดแบนๆ เพื่อให้ประหยัดพื้นที่จัดเก็บ แล้วจะส่งขายพี่ซาเล้ง หรือจะแยกไว้ให้รถเทศบาลไปจัดการง่ายหน่อยก็ดี นอกจากนี้การนำอะลูมิเนียมกลับเข้าสู่กระบวนการรีไซเคิล เพื่อนำไปผลิตเป็นวัสดุ ผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมใหม่นั้น ยังเป็นการลดการใช้พลังงาน หากเทียบการรีไซเคิลกับการผลิตใหม่ การรีไซเคิลอะลูมิเนียม ใช้พลังงานน้อยกว่าการผลิตอะลูมิเนียมใหม่ถึง 95% เลยทีเดียวทั้งยังเป็นการลดการใช้กระบวนการทางเคมีอีกด้วย สมมุติว่าเราต้องการอะลูมิเนียม 1 ตัน ซึ่งเป็นอะลูมิเนียมใหม่ เราต้องขุดแร่บอกไซต์ขึ้นมาถึง 5 ตัน และต้องใช้กระบวนการ ใช้เคมี เพื่อถลุงเอาแร่อะลูมิเนียมออกมา จึงกล่าวได้ว่าการรีไซเคิลอะลูมิเนียม เป็นทางเลือกที่ดีทั้งด้านการจัดการขยะ (ฝังกลบ เผา) และด้านการนำมาใช้เป็นทรัพยากรทดแทน เห็นประโยชน์ขนาดนี้แล้ว ก็อย่าลืมช่วยกันแยกวัดสุเหลือใช้ประเภทอะลูมิเนียม เข้าสู่กระบวนการรีไซเคิลกัน เพื่อเป็นการลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติ ลดการใช้พลังงาน และลดภาระด้านการจัดการขยะ
Tip: กระป๋องอะลูมิเนียมชนิด 2 ชิ้น (สังเกตคือตัวกระป๋องไม่มีตะเข็บ) ประกอบด้วยอะลูมิเนียม 2 เกรดคือ ฝากระป๋องทำจากอะลูมิเนียมเกรด 5182 มีคุณสมบัติที่แข็งแรงเหมาะสำหรับการใช้ทำฝาซึ่งมีส่วนที่ใช้สำหรับเปิดกระป๋องด้านบน (Pull Top) ในขณะที่ตัวกระป๋องทำจากอะลูมิเนียมเกรด 3004 มีคุณสมบัติขึ้นรูปได้ง่าย
ในการรีไซเคิล สามารถรีไซเคิลพร้อมกันได้ แต่ต้องเพิ่มกระบวนการเพื่อแยกประเภทของโลหะ
“เหล็ก – Iron”
เหล็กนับเป็นโลหะที่นิยมใช้กันมากทั่วโลกทั้งในแวดวงงานก่อสร้างและอุตสาหกรรมยานยนต์ เรียกได้ว่าเราอยู่ในยุคเหล็ก ก็ว่าได้ เหล็กเป็นแร่โลหะธรรมชาติ แทนสัญลักษณ์ด้วย Fe (Ferrous) และเป็นแร่ที่เป็นที่ต้องการทั้งในระดับอุตสาหกรรมและสุขภาพ มนุษย์ต้องการธาตุเหล็ก ตามที่เรารู้กันเป็นอย่างดี ขาดธาตุเหล็กเมื่อไรละก็โลหิตจางถามหาแน่ๆ และเหล็กที่กำลังพูดถึงก็ตัวเดียวกับแร่เหล็กนี่ล่ะ แต่ไม่ได้หมายความว่า เราจะไปเที่ยวหยิบดินหินสีส้มปนแดงมากินกันง่ายๆ เพราะในแร่โลหะที่พบตามธรรมชาติเอง ก็ต้องนำมาผ่านกระบวนการถลุงแร่ สกัดเอาสิ่งเจือปนต่างๆ ออกไปเสียก่อน จึงจะได้มาซึ่งแร่เหล็กที่เรานำมาใช้งาน
การใช้งานเหล็กในอุตสาหกรรมปัจจุบันนี้ เราแบ่งเหล็กออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ๆ คือ “เหล็ก (Iron)” กับ “เหล็กกล้า (Steel)” โดยเหล็กกล้า คือ การนำเหล็กมาสกัดเอาคาร์บอนออกให้เหลือน้อยกว่า 2% ผสมกับแร่โลหะชนิดอื่นๆ เล็กน้อย เรียกได้ว่าต้องมีการปรุงเหล็กให้เป็นเหล็กกล้านั่นเอง เหล็กจะมีความแข็งมากกว่าเหล็กกล้า แต่แข็งแรงน้อยกว่า ในขณะที่เหล็กกล้ามีความคงทนมากกว่า สามารถดัด ขึ้นรูป ม้วน ฯลฯ นอกจากนี้ วิธีการผลิตสิ่งต่างๆ จากเหล็ก และเหล็กกล้าก็มีกระบวนการที่ต่างกัน หากเราใช้เหล็กมาเป็นวัตถุดิบ กระบวนการจะเป็นการตีขึ้นรูป เช่นการตีมีด ตีดาบ หรือ หลอมและหล่อขึ้นรูป เช่น การหล่อแท่นเครื่องยนต์ หากเป็นการเปลี่ยนรูปเหล็กกล้า กระบวนการที่ใช้จะเป็นการ รีด พับ ม้วน เชื่อม กระแทก กด ผลิตภัณฑ์ที่ได้เช่น ท่อเหล็ก (ม้วนแล้วเชื่อมเป็นท่อ) พับเป็นเหล็กฉาก กดและขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนรถยนต์ เป็นต้น นอกเหนือจากการใช้เหล็กในแวดวงอุตสาหกรรมแล้ว เรายังพบว่ามีการใช้เหล็กในอุตสาหกรรมอาหาร นั่นคือ นำมาผลิตเป็นกระป๋อง นั่นเอง โดยกระป๋องเหล็กที่นำมาใช้ในการบรรจุอาหารได้แก่ กระป๋องเหล็กเคลือบดีบุก และกระป๋องเหล็กเคลือบแลคเกอร์ (ยังมีกระป๋องอลูมิเนียม ได้กล่าวไว้ในตอนก่อนหน้านี้แล้ว และกระป๋องกระดาษ นับเป็นบรรจุภัณฑ์ในประเภทที่ใช้กระดาษเป็นวัสดุในการผลิต) สำหรับการเลือกใช้กระป๋องชนิดต่างๆ ผู้ผลิตจะคำนึงถึงคุณสมบัติของบรรจุภัณฑ์กับอาหาร เช่น เลือกใช้กระป๋องเคลือบแล็คเกอร์กับอาหารประเภทอาหารทะเลเช่นปลาซาดีน หอยลาย ต้องใช้กระป๋องเคลือบแล็คเกอร์ทนกำมะถัน แต่หากใช้บรรจุผลไม้ที่มีความเป็นกรด เช่น สับปะรด สตรอเบอรี่ มะเขือเทศ ก็ต้องใช้กระป๋องเคลือบแล็คเกอร์ชนิดทนกรดได้ หรือถ้านำไปบรรจุผักผลไม้ที่มีสีอ่อน ไม่มีสีขาวปนอยู่ก็นิยมใช้กระป๋องเหล็กเคลือบดีบุก เพราะกรดในผลไม้จะทำปฏิกิริยากับดีบุกที่เคลือบผิว ทำให้อาหารมีกลิ่นและรสชาติเฉพาะ และมีสีขาวขึ้น เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีกระป๋องที่ใช้บรรจุนมข้น นมผง ซึ่งไม่ต้องใช้กฎเกณฑ์อะไรมากนัก เนื่องจากไม่มีกำมะถันและกรด ก็สามารถใช้กระป๋องเหล็กเคลือบแล็คเกอร์ทั่วไปได้ ทั้งนี้ ผู้บริโภคไม่ต้องกังวลใจเรื่องสารตกค้าง หรือสารอันตราย เพราะการผลิตบรรจุภัณฑ์เพื่อบรรจุอาหารและเครื่องดื่ม มีความเข้มงวดตรวจตราแล้วว่า ปลอดภัยต่อการบริโภค จึงผ่านมาตรฐานตามที่หน่วยงานต่างๆ กำหนดขึ้นโดยไทยก็จะอิง อย. (องค์การอาหารและยา) เป็นหลัก เมื่อผ่านเกณฑ์จึงจะจัดจำหน่ายได้
แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่า โลหะที่เราจับอยู่นั้นเป็นเหล็ก หรือโลหะชนิดอื่น .. วิธีการง่ายมาก หาแม่เหล็กมาสัก 1 ชิ้น ถ้าแม่เหล็กดูดติดนั่นล่ะคือเหล็กแน่แน่แล้ว
ในการเตรียมคัดแยกส่งไปรีไซเคิลนั้น ก็จำเป็นต้องคัดแยกออกระหว่างอะลูมิเนียม และเหล็ก เพราะเป็นโลหะต่างประเภทกัน ถ้าเรานำอะลูมิเนียมไปปะปนกับเหล็ก ในกระบวนการหลอมเหล็ก เศษอะลูมิเนียมก็จะถูกกำจัดออกไปอย่างน่าเสียดาย จะเห็นว่าช่วงหนึ่งมีการรณรงค์ให้ดึงหูกระป๋องแยกออกจากตัวกระป๋อง จริงๆ แล้วนอกจากวัตถุประสงค์เฉพาะโครงการ ผู้เขียนพบว่า หูกระป๋องนั้นทำจากอะลูมิเนียมในขณะทรี่กระป๋องบางชนิดทำจากเหล็ก ดังนั้นการแยกหูกระป๋องออกเพื่อจัดประเภทให้เป็นอะลูมิเนียม ย่อมเป็นประโยชน์ต่อวงการแยกขยะและวงการรีไซเคิลวัสดุเหลือใช้เป็นแน่แท้
สำหรับกระบวนการรีไซเคิล เหล็กทั้งหมดก็จะถูกนำกลับมารีไซเคิลเป็นเหล็ก วนไปได้เรื่อยๆ และที่สำคัญ การรีไซเคิลเป็นการลดการใช้พลังงานมาก เมื่อเทียบกับการผลิตเหล็กใหม่ ไม่ว่าจะเป็นขั้นตอนการถลุงแร่ หรือขั้นตอนการหลอมก็ตาม
นอกจากนี้ยังมี ซึ่งผู้เขียน.. หมดแรงเขียน (ในตอนนี้) แต่สัญญาว่า จะกลับมาเขียนเพิ่มเติม .. ผู้เขียนซื้อหนังสือเล่มหนึ่งมาชื่อว่า “Seven Elements That Have Changed The World” โดย John Browne อ่านไปรอบแรกด้วยความสนุก และ “ว้าว” ตลอดเรื่อง ขออ่านอีกสัก สองสามรอบ แล้วจะสรุปความรู้มาเล่าเรื่อง ดีบุก ทองคำ เงิน ตะกั่ว สังกะสี ทองแดง
โปรดติดตามตอนต่อไป
