ทองแดง 

ทองแดงเกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปของทองแดงบริสุทธิ์หรือสินแร่ โดยรวมตัวอยู่กับหิน ทราย ดิน หรือดินเหนียว สินแร่ทองแดงแบ่งออกเป็นพวกใหญ่ ๆ ๓ พวกด้วยกัน คือ 

      ๑. ทองแดงบริสุทธิ์ตามธรรมชาติซึ่งมีทองแดงอยู่ถึงร้อยละ ๙๙ 

      ๒. แร่ซัลไฟด์ (sulfide ores) ทองแดงรวมตัวกับกำมะถันเป็นทองแดงซัลไฟด์ ในแร่บางชนิดอาจมีธาตุอื่น เช่น ดีบุก หรือเหล็กปนอยู่ด้วย สินแร่ทองแดงในรูปของซัลไฟด์ที่สำคัญ ๆ 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

      แหล่งแร่ทองแดงที่สำคัญ ๆ ของโลก ได้แก่ เทือกเขาร็อกกี (Rocky) ในประเทศสหรัฐอเมริกาแนวลาดด้านตะวันตกของภูเขาแอนดีส (Andes) ในประเทศชิลีและเปรูเทือกเขาในทวีปแอฟริกาบริเวณประเทศคองโกตอนเหนือของประเทศโรดีเซียและประเทศแคนาดา  แหล่งแร่สำคัญเหล่านี้มีแร่ทองแดงรวมกันประมาณร้อยละ ๙๐ ของทองแดงทั่วโลก แหล่งแร่ทองแดงที่นับว่าใหญ่ที่สุดอยู่ในประเทศชิลีนอกจากนี้ยังมีในบางแห่งของทวีปยุโรปประเทศออสเตรเลียและแอฟริกาใต้

      ประเทศไทยมีแร่ทองแดงอยู่โดยทั่วไปทั้งทางภาคกลาง ภาคเหนือ และภาคตะวันออกเฉียงเหนือ แหล่งแร่ทองแดงที่สำคัญ ได้แก่ แหล่งขนงพระและแหล่งจันทึก จังหวัดนครราชสีมา ที่อำเภองาว จังหวัดลำปาง อำเภอเมือง จังหวัดแพร่ อำเภอโคกกระเทียม จังหวัดลพบุรี อำเภอพนมสารคาม จังหวัดฉะเชิงเทรา และยังมีแหล่งอื่น ๆ ที่กำลังสำรวจอยู่ไม่ปรากฏว่ามีแหล่งใดมีปริมาณแร่มากพอที่จะตั้งโรงถลุงทองแดงได้  การถลุงแร่ทองแดงทำโดยเอาสินแร่ที่ขุดได้มาร่อนแยกดินทรายออกก่อนที่จะนำไปถลุงในเตาถลุงแบบนอน (reverberatory furnace) หรือเตาถลุงแบบพ่นลมและตัวเปลี่ยนทองแดง (copper converter) ตามลำดับแร่ทองแดงชนิดซัลไฟด์จะต้องแยกไปย่างต่างหากเสียก่อนเพื่อลดปริมาณกำมะถันก่อนเอาไปเข้าเตาถลุงแบบนอน กรรมวิธีนี้เรียกว่า การย่างไฟ (roasting) 

      อุณหภูมิในเตาถลุงแบบนอนอยู่ในช่วง ๘๐๐-๑,๐๐๐ องศาเซลเซียส ซึ่งตำกว่าที่ใช้ถลุงเหล็กแร่ทองแดงจะเปลี่ยนรูปไปเป็นออกไซด์ของทองแดงและหลอมรวมตัวกัน เรียกว่า แมตที (matte) นำแมตทีหลอมเหลวไปเข้าตัวเปลี่ยน พ่นลมนาน ๔-๒๐ ชั่วโมง (นานกว่าการถลุงเหล็ก) ต่อน้ำหนักของแมตที ๑๒-๒๐๐ ตัน การที่พ่นลมเข้าไปในตัวเปลี่ยนเพื่อให้ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับเหล็กและกำมะถันซึ่งเป็นสารเจือปนกลายเป็นกากหรือตะกรันและเพื่อให้ออกไซด์ของทองแดงทำปฏิกิริยากับทองแดงซัลไฟด์เหลือเป็นทองแดงอย่างเดียว 

      ทองแดงที่ได้จากตัวเปลี่ยนยังไม่บริสุทธิ์นัก คือ มีเนื้อทองแดงประมาณร้อยละ ๙๗-๙๘ เนื่องจากยังมีซัลไฟด์และออกไซด์ของทองแดงปนอยู่บ้าง ทองแดงที่ได้จากตัวเปลี่ยนนี้เรียกว่า ทองแดงบลิสเตอร์ (blister copper) ขบวนการต่อไปก็คือต้องนำทองแดงบลิสเตอร์ไปทำให้บริสุทธิ์ยิ่งขึ้นอีก ดังนี้ 

      ๑. นำทองแดงบลิสเตอร์ไปหลอมใหม่ในเตาถลุงแอโนดใช้ลมพ่นเข้าไปเพื่อให้ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับทองแดงซัลไฟด์ที่ยังเหลือจนกลายเป็นทองแดงออกไซด์ 

      ๒. เมื่อทองแดงซัลไฟด์เปลี่ยนรูปเป็นออกไซด์หมดแล้ว โรยถ่านไม้หรือผงถ่านหินลงบนผิวทองแดงที่กำลังหลอมเหลวอยู่ ใช้ไม้สด ๆ กวน วิธีนี้เรียกว่า โพลิง (poling) หลังจากนั้นเอาทองแดงไปหล่อเป็นแท่ง 

      ทองแดงที่ได้จะมีความบริสุทธิ์ประมาณร้อยละ ๙๙ ยังมีเงินและทองเจือปนอยู่นำไปทำให้บริสุทธิ์โดยการแยกด้วยไฟฟ้าจะได้ทองแดงบริสุทธิ์ถึงร้อยละ ๙๙.๙๕  ทองแดงเป็นโลหะที่ใช้ประโยชน์ และมีความสำคัญในด้านอุตสาหกรรมเป็นที่สองรองจากเหล็กเนื่องจากเป็นวัสดุที่เป็นตัวนำความร้อนที่ดีจึงใช้ทำอุปกรณ์เครื่องถ่ายเทความร้อน เช่น ทำเครื่องควบแน่น (condenser) หอกลั่น นอกจากนี้ทองแดงมีสภาพต้านทาน (resistivity) ต่ำเป็นที่สองรองจากเงินจึงเป็นสื่อไฟฟ้าอย่างดี ปริมาณทองแดงจำนวนมากกว่าครึ่งหนึ่งที่ผลิตได้ในโลกใช้ในกิจการอุตสาหกรรมไฟฟ้า เช่น ทำสายไฟฟ้า ลวดที่ใช้ในกิจการไฟฟ้าและใช้เป็นสื่อนำความร้อน ทองแดงเป็นโลหะที่ทนต่อการสึกกร่อนตามธรรมชาติได้ดีมาก คุณสมบัติทางกายภาพของทองแดงมีดังนี้ คือ
       น้ำหนักอะตอม ๖๓.๕๗
       ความถ่วงจำเพาะ ๘.๙๔
      จุดหลอมเหลว ๑,๐๘๓.๐๐ องศาเซลเซียส
      จุดกลายเป็นไอ ๒,๓๒๕,๐๐ องศาเซลเซียส