Gdzie stosuje się siarkę w czystej postaci? Czysta żółta siarka

We wschodniej części wyspy Jawa, która znajduje się w Indonezji, znajduje się miejsce o niesamowitej urodzie, ale bardzo niebezpieczne z natury - wulkan Kawah Ijen. Wulkan położony jest na wysokości około 2400 metrów nad poziomem morza, średnica jego krateru wynosi 175 metrów, a głębokość 212 metrów. W jego paszczy znajduje się prawdopodobnie najdziwniejsze i najbardziej przerażające jezioro o pięknym jabłkowo-szmaragdowym kolorze, w którym tylko Terminator odważyłby się pływać, gdyż zamiast wody w nim Kwas Siarkowy. A raczej mieszanina siarki i kwasu solnego wolumenu 40 milionów ton.

Znany francuski fotograf Olivier Grunewald odbył niedawno kilka podróży do kopalni siarki w kraterze wulkanu Kawaha Ijen we Wschodniej Jawie w Indonezji. Tam przy pomocy specjalnego sprzętu wykonał zapierające dech w piersiach, surrealistyczne zdjęcia tego miejsca w świetle księżyca, oświetlonego pochodniami i błękitnymi płomieniami płonącej stopionej siarki.

Zejście do kaldery wulkanu Kawaha Ijen, gdzie znajduje się szerokie na kilometr jezioro z kwasem siarkowym. Na jej brzegach wydobywa się siarkę

Każdy litr tej śmiercionośnej zawiesiny zawiera dodatkowe 5 gramów stopionego aluminium. W sumie według przybliżonych szacunków w jeziorze znajduje się ponad 200 ton aluminium. Na powierzchni jeziora temperatura oscyluje wokół 60 stopni, a na dnie aż 200!

Z żółtawych kawałków siarki wydzielają się kwaśne gazy i para

Aby ludzie mogli sobie wyobrazić niebezpieczeństwo, jakie jezioro stanowi dla ich życia, przeprowadzono eksperyment. Do jeziora zanurzono na 20 minut blachę aluminiową, która już po zanurzeniu zaczęła pokrywać się bąbelkami i po tym czasie blacha aluminiowa stała się cienka jak kawałek materiału.

Robotnik odłamuje kawałek stałej siarki. Następnie siarka transportowana jest na stanowisko ważenia.

Jednak samo jezioro i krater wulkanu Kawah Ijen nie służą do przyciągania turystów, ale do wydobywania siarki w bardzo niesprzyjających dla człowieka warunkach. W tym kraterze znajduje się niezliczona ilość siarki, ale ponieważ jest to nadal Azja Południowo-Wschodnia, całkowicie wykorzystuje się pracę ręczną.

Noc. Górnik z pochodnią przebywa w kraterze wulkanu Ijen Kawaha i patrzy na strumień ciekłej siarki świecący niesamowitym błękitem.

Pracownicy - lokalni mieszkańcy Bez kombinezonów ochronnych i masek gazowych, a wdychanie zapachu siarki jest wręcz obrzydliwe, dzień i noc wydobywają kawałki siarki, posługując się jedynie niezabezpieczonymi rękami i zawiązaną na twarzy chustą zasłaniającą usta i nos.

Górnicy pracują tu w piekielnych warunkach przy wydobywaniu siarki. Fotograf Olivier Grunewald opisał panujący tutaj zapach jako nie do zniesienia i ze względów bezpieczeństwa wymagał noszenia maski lub maski przeciwgazowej. Część górników je nosi, reszta pracuje bez nich.

Górnicy z łomami używanymi do odłamywania kawałków siarki:

Robotnik wkłada kawałki siarki do koszy, aby wynieść ją z wulkanu:

Myślisz, że to wszystko jest narysowane? Obejrzyj wideo:

Czy w to uwierzyłeś?

Te dziwaczne kształty powstały w wyniku przepływu ciekłej siarki wewnątrz krateru wulkanu Kawaha Ijen. Siarka stopiona ma barwę krwistoczerwoną. W miarę ochładzania staje się coraz bardziej żółty

Stopiona siarka kapie z ceramicznej rury, która skrapla gazy siarkowe z wulkanu w ciecz. Następnie ochładza się, twardnieje i pracownicy go wydobywają

Górnik ze swoim ładunkiem dotarł do celu. Górnicy odbywają dwa lub trzy wypady dziennie po siarkę, otrzymując ją ciężka praca około 13 dolarów amerykańskich za zmianę

Mechanizm wstępnej obróbki siarki, podczas której duże kawałki są dzielone na mniejsze

Następnie na ogień kładzie się kawałki siarki, która ponownie się topi

Stopioną siarkę wlewa się do pojemników

Ostatnim etapem tego procesu jest rozprowadzenie ciekłej siarki na płytach chłodzących. Po ostygnięciu i przekształceniu w arkusze siarki są wysyłane do lokalnych zakładów wulkanizacji gumy i innych obiektów przemysłowych.

Fotograf Olivier Grunewald: „Wydaje się, że jesteś na innej planecie”. Grunewald w trudnych warunkach panujących w kraterze stracił jeden aparat i dwa obiektywy. Po zakończeniu zdjęć wyrzucił wszystkie swoje rzeczy do śmieci: zapach siarki był tak silny, że nie można było się go pozbyć.

A teraz raport dzienny z tej kopalni:

Indonezyjski górnik przewozi siarkę z Ijen, 24 maja 2009 r. w pobliżu Banyuwangi, Jawa Wschodnia, Indonezja.

Wypełnione kwasem jezioro w kraterze wulkanu Ijen ma głębokość 200 metrów i szerokość kilometra. Zdjęcie zrobione 24 maja 2009 roku we Wschodniej Jawie w Indonezji. Jezioro jest wypełnione roztworem kwasu siarkowego i chlorek wodoru w temperaturze 33°C.

Pracownik naprawia rury, w których skrapla się gazowy dwutlenek siarki. Kompleks wulkaniczny Ijen 24 maja 2009 w okolicach Banyuwangi, Jawa Wschodnia, Indonezja.

Górnik wydobywa siarkę z rury w kraterze wulkanu Ijen 24 maja 2009 r. we Wschodniej Jawie w Indonezji. Stopiona siarka wypływa z rur w kolorze głębokiej czerwieni, a po ochłodzeniu stopniowo zmienia kolor na żółty i twardnieje.

Pracownicy naprawiają rury, w których skrapla się gazowy dwutlenek siarki. Kompleks wulkaniczny Ijen 24 maja 2009 w okolicach Banyuwangi, Jawa Wschodnia, Indonezja.

Górnik wydobywa siarkę z rury w pobliżu krateru wulkanu Ijen, 24 maja 2009 r. we Wschodniej Jawie w Indonezji.

Na tym zdjęciu wykonanym przez fragment zamiennej rury ceramicznej pracownicy naprawiają dużą rurę kondensacyjną siarki. Kompleks wulkaniczny Ijen 24 maja 2009 w okolicach Banyuwangi, Jawa Wschodnia, Indonezja.

Kawałek siarki wydobyty z wulkanu Ijen. Zdjęcie zrobione 24 maja 2009 r., Jawa Wschodnia, Indonezja.

Górnik wydobywa siarkę z rury w kraterze wulkanu Ijen, 24 maja 2009 r. we Wschodniej Jawie w Indonezji.

Kosze wypełnione szarością, gotowe do wniesienia po stromych ścianach krateru, a następnie do stacji ważenia. 24 maja 2009.

Górnik zbliża się do szczytu ściany krateru wydeptaną ścieżką prowadzącą do wulkanu Kawah Ijen 25 maja 2009 r. we Wschodniej Jawie w Indonezji.

Na zdjęciu widać, jak ciężki jest ładunek – jego waga może sięgać nawet 70 kg – widać to po ściśniętej skórze i mięśniach górnika, który 25 maja 2009 roku niesie siarkę na stanowisko ważenia.

Górnik ma rany i blizny po przenoszeniu siarki z wulkanu Ijen, 24 maja 2009 r. we Wschodniej Jawie w Indonezji.

Górnik dociera do stanowiska ważenia i wiesza na wadze ładunek siarki. 25 maja 2009 w Jawie Wschodniej w Indonezji.

Górnik odpoczywa w bazie, która nazywa się „Camp Sulfutara”. 24 maja 2009 w Indonezji.

I inne branże.

W Rosji w wielu miejscach udało się wydobyć „łatwopalną siarkę” ze źródeł siarkowodoru Północne terytorium. W połowie XVII wieku odkryto złoża w rejonach Samary i Kazania Wołgi rodzima siarka. prowadzono go w małych ilościach od czasów Piotra I. Na początku XX wieku. zaprzestano jej produkcji, a od 1911 roku Rosja importuje siarkę z innych krajów. W 1913 r. sprowadzono do kraju 26 tys. ton siarki.

Można zagospodarować około 50% wszystkich rezerw metoda otwarta następnie wzbogacanie i wytapianie siarki z koncentratów. Pozostałe złoża nadają się do wydobycia metodą PVA. Zagospodarowane złoża: Jazowskie, Niemirowskoje, Rozdolskoje, Podorozhnenskoje, Zagaypolskoye na Podkarpaciu, Vodinskoye na środkowej Wołdze, Gaurdakskoye na Azja centralna. Największymi przedsiębiorstwami zajmującymi się przetwórstwem siarki naturalnej są stowarzyszenia produkcyjne Rozdolsk i Jaworowsk oraz zakłady siarki Gaurdak.

Siarkę naturalną otrzymuje się metodą kombinowaną (w autoklawie lub bez odczynników) poprzez wytapianie jej z koncentratu rud siarki. Na górnictwo odkrywkowe Schemat technologiczny wzbogacania rud siarki obejmuje: drobne mielenie środowisko wodne i flotacja (szczegóły patrz siarka rodzima). Całkowity odzysk siarki metodą kombinowaną wynosi 82-86%. Współczynnik ekstrakcji siarki z podziemnego wytopu wynosi 40%. Głębokość zabudowy wynosi od 120 do 600 m, czasem więcej.

Siarkę gazową przemysłową otrzymuje się z siarkowodoru i dwutlenku siarki podczas oczyszczania gazów naturalnych i towarzyszących, gazów z przemysłu rafinacji ropy naftowej i metalurgii metali nieżelaznych. Siarkowodór jest izolowany z gazów metody absorpcji. Siarkę otrzymuje się z gazów (z dwutlenku siarki itp.) poprzez redukcję jej węglem itp. Istnieje wiele schematów i trybów technologicznych, których skuteczność zależy głównie od zawartości związków zawierających siarkę w surowcach przetwórczych.

Siarkę towarzyszącą otrzymuje się z gazów, których gazy zawierają do 27%.

Głównymi rodzajami produktów otrzymywanych z siarki naturalnej i gazowej są siarka bryłowa i płynna. GOST 127-76 „Siarka techniczna” przewiduje również produkcję siarki granulowanej, mielonej i płatkowanej. Określony GOST określa produkcję 4 gatunków siarki naturalnej (zawartość siarki od 99,2 do 99,95%) i 3 gatunków siarki gazowej (od 99 do 99,98%). Dla każdej odmiany ustalono normy udziału masowego różne zanieczyszczenia(%): popiół 0,05-0,4, kwas 0,002-0,002, materia organiczna 0,01-0,5, wilgotność 0,1-1, arsen do 0,005 itd.

Przemysłem produkcji siarki naturalnej zarządza Ogólnounijne Stowarzyszenie „Soyuzsera”. Stowarzyszenie kieruje Instytutem Przemysłowym VNIPIser, Towarzystwem Produkcyjnym Rozdolsk i Jaworowsk, a także zakładami siarkowymi Gaurdak i Kujbyszew. Przedsiębiorstwa produkujące siarkę towarzyszącą podlegają głównie ministerstwom gazu, rafinacji ropy naftowej i hutnictwa metali nieżelaznych.

W krajach socjalistycznych przemysł siarkowy opracowane w i (więcej szczegółów można znaleźć w sekcji „Górnictwo” w artykułach o tych krajach).

Wydobycie i produkcja siarki prowadzona jest w około 60 uprzemysłowionych krajach kapitalistycznych kraje rozwijające się Oh. Do początku lat 50. XX wiek otrzymywano go z rud rodzimych, z pirytu jako głównego oraz z rud metali siarkowych jako produktów ubocznych. W latach 50-60. technologia otrzymywania siarki podczas oczyszczania jest szeroko rozpowszechniona gazu ziemnego. Podobną technologię zaczęto stosować w rafinacji ropy naftowej, co doprowadziło do znacznego wzrostu skali ekstrakcji siarki z gazów podczas krakingu ropy. Głównym produktem jest siarka elementarna. Czołowymi producentami siarki są kraje prowadzące na szeroką skalę wydobycie gazu ziemnego i ropy naftowej lub posiadające duże zasoby siarki rodzimej, wydobywanej w zależności od warunków jej występowania metodami odkrywkowymi lub odwiertowymi. Rudy niskiej jakości są wstępnie wzbogacane. Aby wydobyć siarkę z bogatych rud i koncentratów, w przemyśle stosuje się metodę kombinowaną. W przypadku głęboko położonych rud bogatych w siarkę stosuje się metodę podziemnego wytapiania.

Wśród uprzemysłowionych krajów kapitalistycznych i rozwijających się najwięcej duże złoża rodzima siarka znajduje się w , . Całkowita produkcja siarki wszystkich typów w tych krajach w 1986 r. przekroczyła 36,7 mln ton, przy czym większość całkowitej produkcji miała miejsce w uprzemysłowionych krajach kapitalistycznych (tabela).

Około 51% całej siarki wyprodukowano w USA i. W USA produkcja siarki w 1986 roku wyniosła około 12 mln ton, z czego około 5,8 mln ton stanowiła siarka zredukowana elementarna otrzymywana z rafinacji ropy naftowej, z gazów naturalnych i koksowniczych, 4 mln ton to siarka rodzima wydobywana metodą odwiertową, a 1,1 mln ton – siarka zawarta w kwasie siarkowym otrzymywanym jako produkt uboczny podczas metalurgicznej obróbki metali nieżelaznych, a także w pirycie, dwutlenku siarki i siarkowodorze.

W Kanadzie siarkę uzyskuje się głównie z oczyszczania gazu ziemnego i krakingu ropy (87%), a także z koncentratów pirytu itp.

Japonia zajmuje trzecie miejsce pod względem produkcji siarki: w 1986 r. wyniosła 2,5 mln ton, z czego około 1,2 mln ton uzyskano jako produkt uboczny produkcji metalurgicznej, 1 mln ton z rafinacji gazu ziemnego i krakingu ropy naftowej oraz 0,2 mln ton z .

Produkcja siarki rodzimej w krajach uprzemysłowionych kapitalistycznych i rozwijających się w 1986 r. wyniosła 6,2 mln ton; od początku lat 80-tych. poziom produkcji stale spada. Wydobywa się go głównie w USA, Meksyku, Iraku i Chile.

Piryt jest ważnym kopalnym rodzajem surowca zawierającego siarkę, którego wydobycie, podobnie jak siarki rodzimej, ma tendencję do zmniejszania się. W 1985 roku światowa produkcja pirytu (bez krajów socjalistycznych) wyniosła 4,2 mln w przeliczeniu na siarkę, większość produkcji miała miejsce w krajach Zachodnia Europa. Głównymi producentami są (30% całej produkcji) USA, Włochy.

Głównymi eksporterami siarki są Kanada, USA, Meksyk i Francja, jednak rośnie konkurencja ze strony krajów produkujących ropę na Bliskim i Środkowym Wschodzie. Ponad 1/2 eksportu krajów uprzemysłowionych kapitalistycznych i rozwijających się to siarka granulowana (głównym dostawcą jest Kanada), około 35% to siarka płynna (Kanada i Meksyk), reszta to siarka bryłkowa.

Siarka jest jednym z pierwiastków występujących w układ okresowy. Substancja zaklasyfikowana jest do grupy 16, w ramach trzeciego okresu. Liczba atomowa siarka – 16. W naturze występuje zarówno w czysta forma i mieszane. W wzory chemiczne siarka jest oznaczona Litera łacińska S. Jest elementem wielu białek i ma duża liczba właściwości fizyczne i chemiczne, co sprawia, że jest poszukiwany.

Właściwości fizyczne i chemiczne siarki

Podstawowy właściwości fizyczne siarka:

Stała kompozycja krystaliczna (postać rombowa o jasnożółtej barwie i forma jednoskośna, wyróżniająca się miodowożółtą barwą).
Zmiana koloru pod wpływem wzrostu temperatury od 100°C.
Temperatura, w której pierwiastek staje się płynny stan skupienia– 300°С.
Ma niską przewodność cieplną.
Nie rozpuszcza się w wodzie.
Łatwo rozpuszcza się w koncentracie amoniaku i dwusiarczku węgla.

Podstawowy cechy chemiczne siarka:

Jest utleniaczem metali i tworzy siarczki.
Aktywnie oddziałuje z wodorem w temperaturach do 200°C.
Tworzy tlenki podczas interakcji z tlenem w temperaturach do 280°C.
Dobrze oddziałuje z fosforem, węglem jako utleniaczem, a także z fluorem i innymi substancje złożone jako środek redukujący.

Gdzie w przyrodzie można znaleźć siarkę?

Siarka rodzima w dużych ilościach nie jest często spotykana w przyrodzie. Z reguły występuje w niektórych rudach. Skała zawierająca czyste kryształy siarki nazywana jest rudą siarkową.

Dalsza orientacja prac poszukiwawczo-poszukiwawczych zależy bezpośrednio od sposobu powstania tych wtrąceń w skale. Ale ludzkość nie znalazła jeszcze jasnej odpowiedzi na to pytanie.

Istnieje wiele różnych teorii na temat pochodzenia siarki rodzimej w skałach, jednak żadna nie została w pełni udowodniona, gdyż powstawanie tego pierwiastka jest dość złożone. Robocze wersje powstawania rudy siarki obejmują:

teoria syngenezy: jednoczesne powstawanie siarki ze skałami macierzystymi;
teoria epigenezy: powstawanie siarki później niż w skałach zasadowych;
teoria metasomatyzmu: jeden z podtypów teorii epigenezy, polega na przemianie gipsu i bezwodnika w siarkę.

Szereg zastosowań

Do produkcji używa się siarki różne materiały, pośród których:

papier i zapałki;
farby i tkaniny;
leki i kosmetyki;
guma i plastik;
mieszaniny łatwopalne;
nawozy;
materiały wybuchowe i trucizny.

Aby wyprodukować jeden samochód, trzeba wydać 14 kg tej substancji. Dzięki temu szeroki zasięg zastosowania siarki, można śmiało powiedzieć, że potencjał produkcyjny państwa zależy od jej zasobów i zużycia.

Lwia część światowej produkcji rud przeznaczona jest na produkcję papieru, ponieważ związki siarki przyczyniają się do produkcji celulozy. Aby wyprodukować 1 tonę tego surowca, trzeba zużyć ponad 1 centner siarki. Do otrzymania kauczuku podczas wulkanizacji kauczuków potrzebne są duże ilości tej substancji.

Zastosowanie siarki w rolnictwie i górnictwie chemicznym

Siarka, zarówno w czystej postaci, jak i w postaci związków, ma szerokie zastosowanie rolnictwo. Występuje w nawozach mineralnych i pestycydach. Siarka jest przydatna dla roślin, takich jak fosfor, potas i inne substancje, chociaż większość nawozu zastosowanego do gleby nie jest przez nie wchłaniana, ale przyczynia się do wchłaniania fosforu.

Dlatego siarka jest dodawana do ziemi w tym samym czasie, co fosforyt. Bakterie w glebie utleniają ją i tworzą kwasy siarkowy i siarkawy, które reagują z fosforytami, tworząc związki fosforu dobrze wchłaniany przez rośliny.

Liderem wśród konsumentów siarki jest przemysł wydobywczy i chemiczny. Około połowa wszystkich zasobów wydobywanych na świecie jest wykorzystywana do produkcji kwasu siarkowego. Aby wyprodukować tonę tej substancji, należy wydać 3 kwintale siarki. I kwas siarkowy przemysł chemiczny porównywalna z rolą wody w organizmie żywym.

Do produkcji materiałów wybuchowych i materiałów wybuchowych potrzebne są znaczne ilości siarki i kwasu siarkowego. Substancja oczyszczona z wszelkiego rodzaju dodatków jest niezbędna do produkcji barwników i związków świecących.

Związki siarki wykorzystywane są w przemyśle rafinacji ropy naftowej. To właśnie one są potrzebne w procesie produkcji środków przeciwstukowych, olejów maszynowych i smarów do agregatów ultrawysokiego ciśnienia, a także w chłodziwach przyspieszających obróbkę metali, które mogą zawierać nawet 18% siarki.

Siarka jest niezbędna w górnictwie i produkcji duża liczba produkty żywieniowe.

Złoża siarki to miejsca gromadzenia się rud siarki. Według danych badawczych światowe zasoby siarki wynoszą 1,4 miliarda ton. Dziś złoża tych rud odkryto m.in różne zakątki planety. W Rosji - w pobliżu lewego brzegu Wołgi i na Uralu, a także w Turkmenistanie. W USA, a mianowicie w Teksasie i Luizjanie, znajduje się wiele złóż rudy. We włoskich regionach Sycylii i Romanii odkryto i nadal są eksploatowane złoża siarki krystalicznej.

Rudy siarki klasyfikuje się według odsetek mają ten składnik. Zatem rozróżnia się rudy bogate o zawartości siarki powyżej 25% i rudy ubogie do 12%. Istnieją również złoża siarki:

Znalezienie siarki w przyrodzie

warstwowy;
kopuły solne;
wulkanogenny.

Najpopularniejszy jest ten rodzaj złoża, stratiform. Kopalnie te odpowiadają za 60% światowej produkcji. Cechą szczególną takich złóż jest ich związek ze złożami siarczanowo-węglanowymi. Rudy znajdują się w skałach siarczanowych. Wymiary ciał siarkowych mogą sięgać kilkuset metrów i mieć grubość kilkudziesięciu metrów.

Kopalnie solne kopułowe odpowiadają za 35% całkowitej światowej produkcji siarki. Charakteryzują się szarymi rudami siarki.

Udział kopalń wulkanicznych wynosi 5%. Powstały w wyniku erupcji wulkanów. Morfologia złóż rud w takich złożach ma wygląd arkuszowy lub soczewkowy. Takie kopalnie zawierają około 40% siarki. Osady typu wulkanicznego są charakterystyczne dla pasa wulkanicznego Pacyfiku.

Oprócz rodzimej siarki ważnym minerałem zawierającym siarkę i jej związki jest piryt żelaza lub piryt. Większośćświatowa produkcja pirytu przypada na kraje europejskie. Ułamek masowy związki siarki w pirycie wynoszą 80%. Liderami w wydobyciu rudy są Hiszpania, Republika Południowej Afryki, Japonia, Włochy i Stany Zjednoczone Ameryki.

Proces wydobycia

Wydobycie siarki prowadzone jest przez jednego z możliwe metody, którego wybór zależy od rodzaju lokaty. Wydobycie może odbywać się odkrywkowo lub pod ziemią.

Najbardziej powszechne jest wydobycie odkrywkowe rud siarki. Na początku procesu ekstrakcji siarki tą metodą, za pomocą koparek usuwana jest znaczna warstwa gruntu skalnego. Następnie sama ruda jest kruszona. Wydobyte kawałki rudy transportowane są do zakładów przetwórczych, gdzie poddawane są procesowi oczyszczania. Następnie siarka kierowana jest do produkcji, gdzie zostaje przetopiona i z koncentratów otrzymuje się substancję końcową.

Metoda topienia podziemnego

Dodatkowo można zastosować metodę Frascha, która opiera się na podziemnym wytapianiu siarki. Podejście to zaleca się stosować w przypadku głębokich złóż materii. Po przetopieniu skamieniałości w kopalni wypompowywana jest płynna siarka. W tym celu instalowane są specjalne studnie. Metoda Frascha jest możliwa tylko ze względu na łatwość topienia substancji i jej stosunkowo małą gęstość.

Metody rozdziału rudy za pomocą wirówek

Jego specyfika polega na jednym cecha negatywna: siarka ekstrahowana za pomocą wirówki zawiera wiele zanieczyszczeń i wymaga dodatkowego oczyszczania. W rezultacie metoda ta jest uważana za dość kosztowną.

Wydobycie rudy w niektórych przypadkach można prowadzić następującymi metodami:

woda parowa;
odwiert;
filtrowanie;
ekstrakcja;
termiczny.

Niezależnie od tego, jakie podejście zostanie zastosowane do ekstrakcji z wnętrzności ziemi, wymagane jest ścisłe przestrzeganie norm i przepisów bezpieczeństwa. Główne niebezpieczeństwo Proces wydobywania rudy siarki polega na tym, że w jej złożach może gromadzić się toksyczny i wybuchowy siarkowodór.

Siarka jest pierwiastkiem układ okresowy pierwiastki chemiczne i należy do grupy chalkogenów. Ten przedmiot jest aktywnym uczestnikiem powstawania wielu kwasów i soli. Wodór i związki kwasowe zawierają siarkę, zwykle w postaci różnych jonów. Duża liczba soli, do których należy siarka, jest praktycznie nierozpuszczalna w wodzie.

Siarka jest dość powszechnym pierwiastkiem w przyrodzie. Na mój własny sposób zawartość chemiczna V skorupa Ziemska przydzielono mu numer szesnasty, a ze względu na obecność w zbiornikach wodnych – numer szósty. Może występować zarówno w stanie wolnym, jak i związanym.

Do najważniejszego naturalne minerały pierwiastkami są: piryt żelaza (piryt) – FeS 2, blenda cynku (sfaleryt) – ZnS, galena – PbS, cynober – HgS, stibnit – Sb 2 S 3. Ponadto szesnasty element układu okresowego występuje w ropie naftowej, węglu naturalnym, gazach ziemnych i łupkach. Obecność siarki w środowisku wodnym reprezentują jony siarczanowe. To jego obecność w świeża woda powoduje trwałą sztywność. Ona także jest jedną z niezbędne elementy aktywność życiowa organizmów wyższych, jest częścią struktury wielu białek, a także koncentruje się we włosach.

Tabela 1. Właściwości siarki

Charakterystyka	Oznaczający
Właściwości atomu
Nazwa, symbol, numer	Siarka/Siarka (S), 16
Masa atomowa (masa molowa)	[kom. 1] a. e.m. (g/mol)
Elektroniczna Konfiguracja	3s2 3p4
Promień atomowy	127:00
Właściwości chemiczne
Promień walencyjny	23:00
Promień jonów	30 (+6e) 184 (-2e) godz
Elektroujemność	2,58 (skala Paulinga)
Potencjał elektrody	0
Stan utlenienia	+6, +4, +2, +1, 0, -1, −2
Energia jonizacji (pierwszy elektron)	999,0 (10,35) kJ/mol (eV)
Właściwości termodynamiczne prostej substancji
Gęstość (w normalnych warunkach)	2,070 g/cm3
Temperatura topnienia	386 K (112,85 °C)
Temperatura wrzenia	717,824 K (444,67 °C)
Ud. ciepło topnienia	1,23 kJ/mol
Ud. ciepło parowania	10,5 kJ/mol
Molowa pojemność cieplna	22,61 J/(K mol)
Objętość molowa	15,5 cm3/mol
Sieć krystaliczna prostej substancji
Struktura kratowa	ortorombowy
Parametry sieci	a=10,437 b=12,845 c=24,369 Å
Inne cechy
Przewodność cieplna	(300 K) 0,27 W/(m·K)
numer CAS	7704-34-9

Ruda siarki

Nie można powiedzieć, że siarka w przyrodzie jest w stanie wolnym częste zjawisko. Siarka rodzima jest dość rzadka. Często jest jednym ze składników niektórych rud. Ruda siarki to skała zawierająca siarkę rodzimą. Wtrącenia siarki w skałach mogą tworzyć się wraz ze skałami towarzyszącymi lub później niż one. Czas ich powstania wpływa na kierunek prac poszukiwawczo-rozpoznawczych. Eksperci identyfikują kilka teorii powstawania siarki w rudach.

Teoria syngenezy. Zgodnie z tą teorią jednocześnie powstały skały siarkowe i żywicielskie. Miejscem ich powstania były płytkie baseny. Zawarte w wodzie siarczany zostały zredukowane do siarkowodoru za pomocą specjalnych bakterii. Następnie przedostała się do strefy utleniania, w której siarkowodór utlenił się do siarki elementarnej. Opadł na dno, osadzając się w mule, który z czasem zamienił się w rudę.
Teoria epigenezy, która stwierdza, że powstawanie wtrąceń siarki nastąpiło później niż w skałach głównych. Zgodnie z tą teorią uważa się, że doszło do penetracji wody gruntowe do warstw skalnych, w wyniku czego woda została wzbogacona w siarczany. Następnie wody te zetknęły się ze złożami ropy lub gazu, co doprowadziło do redukcji jonów siarczanowych za pomocą węglowodorów do siarkowodoru, który wypływając na powierzchnię i utleniając się, uwolnił rodzimą siarkę w pustkach i pęknięciach skał .
Teoria metasomatyzmu. Ta teoria jest jednym z podtypów teorii epigenezy. Obecnie jest to coraz częściej potwierdzane. Jego istota polega na przekształceniu gipsu (CaSO 4 -H 2 O) i anhydrytu (CaSO 4) w siarkę i kalcyt (CaCO 3-). Teorię zaproponowali dwaj naukowcy Miropolsky i Krotov w pierwszej połowie XX wieku. Kilka lat później odkryto złoże Miszrak, które potwierdziło powstawanie w ten sposób siarki. Jednak proces przemiany gipsu w siarkę i kalcyt pozostaje do dziś niejasny. Pod tym względem teoria metasomatyzmu nie jest jedyną słuszną. Ponadto obecnie na planecie znajdują się jeziora, które zawierają syngenetyczne złoża siarki, jednak w mule nie znaleziono gipsu ani anhydrytu. Do takich jezior należy Jezioro Sernoje, położone w pobliżu Sernowodska.

Nie ma zatem jednoznacznej teorii pochodzenia wtrąceń siarki w rudach. Powstawanie materii w dużej mierze zależy od warunków i zjawisk zachodzących w trzewiach ziemi.

Złoża siarki

Siarkę wydobywa się w miejscach występowania rud siarki – złożach. Według niektórych raportów światowe zasoby siarki wynoszą około 1,4 miliarda ton. Dziś złoża siarki odkryto w wielu zakątkach Ziemi - w Turkmenistanie, USA, regionie Wołgi, w pobliżu lewego brzegu Wołgi, która biegnie od Samary itp. Czasami pas skalny może rozciągać się na kilka kilometrów.

Teksas i Luizjana słyną z dużych zasobów siarki. Wyróżniające się pięknem kryształy siarki znajdują się także w Romanii i na Sycylii (Włochy). Wyspa Vulcano jest uważana za miejsce narodzin siarki jednoskośnej. Rosja, zwłaszcza Ural, słynie także ze złóż szesnastego pierwiastka układu okresowego Mendelejewa.

Rudy siarki klasyfikuje się ze względu na ilość zawartej w niej siarki. Zatem wśród nich są rudy bogate (od 25% siarki) i rudy ubogie (około 12% substancji). Z kolei złoża siarki dzielą się na następujące typy:

Osady warstwowe (60%). Tego typu osady związane są z warstwami siarczanowo-węglanowymi. Złoża rud zlokalizowane są bezpośrednio w skałach siarczanowych. Mogą osiągać rozmiary setek metrów i grubość kilkudziesięciu metrów;
Złoża kopuły solnej (35%). Dla tego typu typowe są szare osady siarki;
Wulkanogenny (5%). Do tego typu zaliczają się osady utworzone przez młode i nowoczesna konstrukcja. Kształt występującego w nich pierwiastka rudnego jest arkuszowy lub soczewkowy. Takie osady mogą zawierać około 40% siarki. Są charakterystyczne dla pasa wulkanicznego Pacyfiku.

Wydobycie siarki

Siarka jest wydobywana przez jednego z kilku możliwe sposoby, którego wybór zależy od warunków występowania substancji. Istnieją tylko dwa główne - otwarte i podziemne.

Najbardziej popularna jest metoda odkrywkowa ekstrakcji siarki. Cały proces wydobycia substancji tą metodą rozpoczyna się od usunięcia znacznej ilości skały za pomocą koparek, po czym sama ruda zostaje rozdrobniona. Powstałe bloki rudy transportowane są do fabryki w celu dalszego wzbogacenia, po czym transportowane są do przedsiębiorstwa, w którym wytapia się siarkę i otrzymuje substancję z koncentratów.

Ponadto czasami stosuje się metodę Frascha, która polega na wytapianiu siarki pod ziemią. Ta metoda Wskazane jest stosowanie w miejscach, gdzie substancja jest głęboka. Po stopieniu pod ziemią substancja jest wypompowywana. W tym celu powstają studnie, które są głównym narzędziem do wypompowywania stopionej substancji. Metoda opiera się na łatwości topienia pierwiastka i jego małej gęstości.

Istnieje również metoda separacji wirówkowej. Ma jednak jedną dużą wadę, polegającą na tym, że siarka otrzymywana tą metodą zawiera wiele zanieczyszczeń i wymaga dodatkowego oczyszczania. W rezultacie metoda ta jest uważana za dość kosztowną.

Oprócz powyższych metod w niektórych przypadkach można również przeprowadzić ekstrakcję siarki:

metoda odwiertowa;
metoda parowo-wodna;
metoda filtracji;
metoda termiczna;
metoda ekstrakcji.

Warto zauważyć, że niezależnie od metody zastosowanej podczas ekstrakcji substancji z wnętrzności ziemi, konieczne jest Specjalna uwaga zwrócić uwagę na środki ostrożności. Dzieje się tak na skutek obecności siarkowodoru oraz osadów siarki, która jest toksyczna dla człowieka i łatwopalna.

Wydobywa się rudy siarki różne sposoby- w zależności od warunków wystąpienia. Ale w każdym razie trzeba zwrócić szczególną uwagę na środki bezpieczeństwa. Osadom siarki prawie zawsze towarzyszy nagromadzenie toksycznych gazów - związków siarki. Ponadto nie możemy zapominać o możliwości samozapłonu.

Wydobywanie rudy odkrywkowej odbywa się w ten sposób. Koparki kroczące usuwają warstwy skał, pod którymi leży ruda. Warstwa rudy ulega rozdrobnieniu poprzez eksplozje, po czym bloki rudy trafiają do zakładu przeróbczego, a stamtąd do huty siarki, gdzie z koncentratu ekstrahuje się siarkę. Metody ekstrakcji są różne. Niektóre z nich zostaną omówione poniżej. W tym miejscu wypada pokrótce opisać studniową metodę wydobywania siarki spod ziemi, która pozwoliła Stanom Zjednoczonym Ameryki i Meksyku stać się największymi dostawcami siarki.

Pod koniec ubiegłego wieku na południu Stanów Zjednoczonych odkryto bogate złoża rud siarki. Ale podejście do warstw nie było łatwe: siarkowodór przedostał się do kopalń (a mianowicie kopalnia miała być zagospodarowana metodą kopalnianą) i zablokował dostęp do siarki. Dodatkowo pływaki piasku utrudniały przedostawanie się do warstw zawierających siarkę. Rozwiązanie znalazł chemik Hermann Frasch, który zaproponował stopienie siarki pod ziemią i wypompowanie jej na powierzchnię studniami podobnymi do szybów naftowych. Stosunkowo niska (poniżej 120°C) temperatura topnienia siarki potwierdziła realność pomysłu Frascha. W 1890 roku rozpoczęły się testy, które zakończyły się sukcesem.

Zasadniczo instalacja firmy Frasch jest bardzo prosta: rura w rurze. Przegrzana woda doprowadzana jest do przestrzeni pomiędzy rurami i przepływa przez nią do formacji. A stopiona siarka unosi się przez wewnętrzną rurę, ogrzewana ze wszystkich stron. Wersja nowoczesna Uzupełnieniem instalacji Frasch jest trzecia - najwęższa rura. Przez niego do studni dostarczane jest sprężone powietrze, które pomaga podnieść stopioną siarkę na powierzchnię. Jedną z głównych zalet metody Frascha jest to, że pozwala ona na uzyskanie stosunkowo czystej siarki już na pierwszym etapie produkcji. Metoda ta jest bardzo skuteczna przy wydobywaniu bogatych rud.

Wcześniej uważano, że metodę podziemnego wytapiania siarki można zastosować tylko w specyficznych warunkach „kopuł solnych” wybrzeża Pacyfiku w Stanach Zjednoczonych i Meksyku. Jednak eksperymenty przeprowadzone w Polsce i ZSRR obaliły tę opinię. W Polsce metoda ta jest już wyekstrahowana duża liczba siarka: w 1968 r. uruchomiono w ZSRR pierwsze odwierty siarki.

A ruda pozyskiwana w kamieniołomach i kopalniach wymaga przeróbki (często ze wstępnym wzbogaceniem) różnymi metodami technologicznymi.

Znanych jest kilka metod otrzymywania siarki z rud siarki: parowo-wodna, filtracyjna, termiczna, odśrodkowa i ekstrakcyjna.

Najstarsze są termiczne metody ekstrakcji siarki. Już w XVIII wieku. w Królestwie Neapolu siarkę wytapiano w hałdach – „solfatarach”. Siarkę nadal wytapia się we Włoszech w prymitywnych piecach – „calcarones”. Ciepło potrzebne do wytopu siarki z rudy uzyskuje się poprzez spalenie części wydobytej siarki. Proces ten jest nieefektywny, straty sięgają 45%.

Włochy stały się także kolebką parowo-wodnych metod ekstrakcji siarki z rud. W 1859 roku Giuseppe Gill otrzymał patent na swój aparat – poprzednika dzisiejszych autoklawów. Metoda autoklawowa (oczywiście znacznie udoskonalona) jest nadal stosowana w wielu krajach.

W procesie autoklawowym do autoklawu pompowany jest wzbogacony koncentrat rudy siarki zawierający do 80% siarki w postaci płynnej pulpy z odczynnikami. Para wodna dostarczana jest tam pod ciśnieniem. Pulpę podgrzewa się do temperatury 130°C. Siarka zawarta w koncentracie ulega stopieniu i oddzieleniu od skały. Po krótkim osiadaniu stopioną siarkę odprowadza się. Następnie z autoklawu uwalniane są „odpady” – zawiesina skały płonnej w wodzie. Odpady poflotacyjne zawierają dość dużo siarki i są zawracane do zakładu przetwórczego.

W Rosji metodę autoklawu po raz pierwszy zastosował inżynier K.G. Patkanowa w 1896 r

Nowoczesne autoklawy to ogromne urządzenia o wysokości czteropiętrowego budynku. Tego typu autoklawy instalowane są m.in. w hucie siarki Kombinatu Górniczo-Chemicznego Rozdol na terenie Karpat.

W niektórych gałęziach przemysłu, np. w dużej fabryce siarki w Tarnobrzegu (Polska), skałę płonną oddziela się od stopionej siarki za pomocą specjalnych filtrów. W naszym kraju opracowano metodę oddzielania siarki i skał płonnych za pomocą wirówek. Jednym słowem „rudę złota (dokładniej rudę złota) można oddzielić od skały płonnej” na różne sposoby.

W Ostatnio Wszystko więcej uwagi wpłaca się odwiertowe metody geotechnologiczne wydobywania siarki. W złożu Yazovskoe w regionie karpackim siarka, klasyczny dielektryk, jest topiona pod ziemią za pomocą prądów o wysokiej częstotliwości i pompowana na powierzchnię studniami, jak w metodzie Frascha. Naukowcy z Instytutu Górniczych Surowców Chemicznych zaproponowali metodę podziemnego zgazowania siarki. W metodzie tej w formacji podpala się siarkę, a na powierzchnię wypompowuje się dwutlenek siarki, który wykorzystuje się do produkcji kwasu siarkowego i innych przydatnych produktów.

Zaspokajają swoje zapotrzebowanie na siarkę na różne sposoby różne kraje. Meksyk i USA stosują głównie metodę Frascha. Włochy, które zajmują trzecie miejsce w produkcji siarki państwa kapitalistyczne, kontynuuje wydobywanie i przetwarzanie ( różne metody) rudy siarki ze złóż sycylijskich i prowincji Marche. Japonia posiada znaczne zasoby siarki wulkanicznej. Francja i Kanada, które nie posiadają rodzimej siarki, rozwinęły produkcję z gazów na dużą skalę. Zarówno Anglia, jak i Niemcy nie posiadają własnych złóż siarki. Zapotrzebowanie na kwas siarkowy pokrywają przerabiając surowce zawierające siarkę (głównie piryt) oraz importując siarkę elementarną z innych krajów.

Związek Radziecki i kraje socjalistyczne w pełni zaspokajają swoje potrzeby dzięki własnym źródłom surowców. Po odkryciu i zagospodarowaniu bogatych złóż karpackich ZSRR i Polska znacznie zwiększyły produkcję siarki. Branża ta stale się rozwija. W ostatnie lata na Ukrainie powstały nowe duże przedsiębiorstwa, zrekonstruowano stare zakłady nad Wołgą i Turkmenistanem, rozszerzono produkcję siarki z gazu ziemnego i gazów odlotowych.