Властивості і отримання сірки

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Сірка - мінерал лимонно-жовтого кольору, іноді медово-жовтого, жовтувато-сірого або коричневого, являє собою молекулярну сірку - S, мінерал дуже крихкий, твердість 1-2.

Бурий або чорний колір кристалам можуть надавати включення органіки, крапельок нафти.

Кристалізується в ромбічної сингонії. Зустрічається у вигляді кристалів пірамідальної форми і в зернистих агрегатах. Іноді спостерігаються натічні ниркоподібні форми і нальоти, землисті маси.

Блиск алмазний, на зламі жирний, в кристалах просвічує. Самородна сірка чутлива до підвищених температур, розтріскується навіть від теплоти рук. Від сірники вона легко плавиться і спалахує блакитним полум'ям.

Назва

Походження латинського слова sulfur невідомо. Російська назва елемента звичайно виробляють від санскритського «сіра» - світло-жовтий. Можливо спорідненість «сірки» з староєврейською «серафим» - мн. числом від «Серафим» - буквально «згоряє», а сірка добре горить. У давньоруському і старослов'янською «сірка» - взагалі будь-яку горючу речовину, у тому числі і жир.

Походження

Сірка утворюється виключно на поверхні земної кори, в результаті вулканічних вивержень, осідаючи у вигляді возгонов, а іноді виливаючи в розплавленому вигляді. Утворюється при вивітрюванні сульфідів (головним чином піриту), або ж накопичується в морських опадах, нафтах і бітумах, біохімічним шляхом. Може асоціювати з гіпсом, виділяючись з його товщ. Великі скупчення самородної сірки в природі зустрічаються досить рідко. Найчастіше вона присутня у вміщає породі у вигляді дрібних вкраплень.

Родовища

Поклади сірки широко поширені на території Середньої Азії, родовища Гаурдак, Шор-Су - в тріщинах і порожнечах різних осадових порід в асоціації з нафтою, гіпсом,
Целестином, кальцитом, арагоніта та ін У Кара-Кумської пустелі у вигляді горбів, прикритих крем'янистими кірками, в асоціації з гіпсом, кварцом, халцедоном, опалом і ін Великі осадові родовища
маються на Поволжі (в районі міста Куйбишева). Великою популярністю користуються родовища Сицилії, потужні родовища в штатах Техас і Луїзіана (США), Болівії, Мішрак та Іраку, Південна Польща, Штасфурт в Німеччині. Області вулканізму: Камчатка, Японія, Італія, Індонезія.

Застосування

Головне застосування сірка має у виробництві сірчаної кислоти, яка використовується в багатьох галузях промисловості; використовується в сільському господарстві для боротьби з шкідниками, в гумовому виробництві (процес вулканізації каучуку), при виготовленні сірників, фарб, піротехніки.

Лікувальні і магічні властивості

Вважається, що сірка має властивість поглинати негативну енергію, допомагає уникати конфліктів і сварок, утихомирює емоційні пориви.

Значна частина природних лікувальних методів базується на використанні сполук сірки, будь то часточка часнику або сірководнева ванна Мацести. За оздоровлюючий ефект тут відповідають полісульфіди - сполуки сірки і сірководню.

Сірка здавна відома людині. Відомості про її використання в Єгипті сходять до другого тисячоліття до н. е.. Знали сірку і стародавні греки, і римляни. Про неї згадується в знаменитих творах Гомера, Плінія Старшого і в Біблії. Сірку з давніх пір широко використовували в медицині. У лікувальних цілях здавна застосовували її й на Русі. Один з перших вітчизняних науковців, які вивчали сірку, М. В. Ломоносов писав: "Земля в своїх надрах містить таку кількість сірки, що не тільки нею заповнені підземелля ... але це викопне виділяється навіть на поверхні землі", відзначаючи в той же час , що зустрічається "вона самородна і чиста, одначе рідко". Трохи пізніше академік В. Севергин оцінював поширення сірки вже більш оптимістично: "Самородна сірка чиста і в суміші із землями знаходиться в Росії рясно". Зараз відомо понад 400 мінералів, що мають у своєму складі сірку. А її вміст в земній корі становить близько 0,05%.

На наявність самородної сірки в Криму зазначалося в середині минулого століття. Про "розшуках" тут сірки писав у 1849 р. "Гірський журнал". Мова йшла про околицях Чокракського озера на Керченському півострові, де у вапняку були виявлені "вельми виразні, але досить дрібні кристали самородної сірки". Поручик Антіпов провів тут по розпорядженню князя Воронцова розвідувальні роботи з проходкою гірських виробок. Виявилося, що сірка приурочена тільки до виходів сірководневих джерел. Її утворення було пояснено розкладанням сірководню. "На закінчення мушу сказати, - пише поручик, - що це родовище сірки не представляє якої-небудь важливості в технічному відношенні, крім одного цілющого властивості джерел, які обіцяють велику користь". Тонкі білясті нальоти сірки можна спостерігати і в даний час у Чокракським та інших джерел сірководневих вод, наприклад, в околицях Судака.

Самородна сірка нерідко утворюється і при вивітрюванні сульфідів - піриту і марказіта. Її знаходили в Криму у зв'язку з різноманітними гірськими породами: у мергелях у Феодосії, вапняках околиць Бахчисарая, гранодіорити поблизу Алушти. Сірка цього типу входить звичайно до складу землистих агрегатів у суміші з сульфатами і гідроксилом заліза і представлена ​​дрібними неправильними зернятками, іноді - кристалами. Нерідко її супроводжує гіпс. Тонка порошковатою сірка присутня в мулах соляних озер, наприклад, Сакського.

Найбільші скупчення сірки виявив у Криму в 1883 р. М. І. Андрусов на Керченському півострові поблизу села Чекур-Кояш. Надалі виявилося, що тут ціле родовище. Сірка приурочена до гіпсоносним глин і мергелів і утворює прошарку і жовна розмірами від декількох міліметрів до 30 см. Вміст її в руді від 10 до 30%.

За однією з прийнятих гіпотез самородна сірка утворилася з гіпсу під дією збагачених органічними речовинами сірководневих вод за участю бактерій.

За нинішніми масштабами родовище виглядало би скромним. Але у свій час воно відіграло важливу роль. Справа в тому, що до революції сірку ввозили до Росії з-за кордону. І Чекур-Кояшське родовище одним з перших дало промислову вітчизняну сірку. Ось коротка історія його освоєння.

У минулому столітті кустарним способом було видобуто лише трохи сірки для місцевих потреб. Родовище майже не вивчалося. У 1906 р. його орендувала Бельгійська компанія і почала геологічну розвідку і підготовку до експлуатації. Технічний рівень робіт був низьким. Вироблення погано провітрювалися. Це призвело до трагічної загибелі робітника та адміністратора, які отруїлися у вибої сірчаним газом, після чого роботи були припинені.

З початку першої світової війни в країні склалося критичне становище з сіркою, і за рішенням Військово-Промислового Комітету в 1915 р. приступили до розвідки Чекур-Кояша. У 1916 р. вже велася підготовка до відпрацювання і попутний видобуток. Було вилучено 1600 т. руди. З неї вручну відібрали близько 10 т. сірки. Але в 1917 р. роботи були припинені і шахти залило водою.

Відродження рудника почалося з часу встановлення Радянської влади в Криму. Спочатку невелика кількість сірки отримували на маленькому заводике з раніше видобутої руди. Потім провели грунтовну геологічну розвідку та підрахунок запасів сірки. У 1928 р. рудник і завод, практично побудовані заново, почали давати сірку. Видобуток велася близько 10 років, і родовище було вироблено. Кримська сірка в початковий період видобутку відігравала важливу роль. "Керченська сірка має велике значення для Союзу наших республік", - зазначалося у пресі 30-х рр.. З відкриттям і розробкою великих родовищ Середньої Азії сірка Чекур-Кояша зберігала лише місцеве значення. В даний час на Керченському півострові відомо близько десятка непромислових проявів сірки.

Своєрідний зовнішній вигляд самородної сірки. Колір жовтий різних відтінків, частіше солом'яно-жовтий. Блиск жирний. Сірка утворює плівки, землисті та порошкові маси, тонкі прошарки і жовна, рідше зустрічається в правильних кристаликах. Характерні чотиригранні біпірамідкі з усіченими вершинками найпоширенішою ромбічної, або так званої альфа-сірки. Вона найбільш стійка на поверхні землі. Цікаво, що у вапняках району Керченської протоки С. П. Попов виявив в 1901 р., разом з цим різновидом, більш рідкісні в природі пластинчасті кристали моноклінної (бета) сірки. Це перша у світі знахідка бета-сірки в умовах земної поверхні поза зв'язку з вулканічною діяльністю. Форма кристалів бета-сірки з Криму та С. П. Попову міцно увійшла в довідники з мінералогії.

По твердості сірка незначно перевершує тальк - самий м'який мінерал шкали Мооса. У тальку твердість прийнята за 1, а у сірки вона становить 1-2 за цією шкалою. Сірка в два рази важча за воду. Щільність її близько двох. Важливою відмінністю є здатність сірки горіти. За Плінію Старшому, "ніяке речовина настільки зручно не займається, з чого випливає, що в ній міститься велика вогненна сила". До появи сучасних уявлень довгий час вважали, що сірка є носієм особливого горючої речовини. Здатність сірки горіти можна використовувати як надійний діагностична ознака. Для перевірки досить незначною крупинки речовини. Випробування можна провести на кінчику леза складаного ножа за допомогою палаючого сірника плі спиртівки. Можна скористатися і розпеченій швейною голкою. Дуже характерний і запах палаючої сірки, що відрізняє її від інших мінералів. У тонких порошковатою і землистих виділеннях сірка буває схожа на сульфати заліза. На відміну від багатьох подібних мінералів сірка розчиняється в гасі і скипидарі.

Самородна сірка нерідко містить до декількох відсотків домішок. У кримській сірці встановлені кальцій, селен, миш'як і деякі інші елементи. Домішки можуть обмежувати застосування сірки в окремих галузях промисловості.

Професій у сірки надзвичайно багато, причому здавна. "Користь її дуже розлога, - писав на початку минулого століття В. Севергин. - Вона вживається різним чином в хімії, у лікарському мистецтві, на добування сірчаної кислоти, на приготування кіноварі, вогнепальної пороху, в потішних вогнях ... на винищення комах" . В даний час сірка знаходить ще більше застосування. Щорічно у світі видобувають десятки мільйонів тонн самородної сірки. Використовують її при виробництві синтетичних волокон, гуми, барвників, у харчовій промисловості. Приблизно половина видобувається сірки йде на отримання сірчаної кислоти, чверть - у целюлозно-паперову промисловість, близько 10% у сільське господарство. Кримську сірку застосовували в основному для боротьби з шкідниками виноградників і в санітарних цілях.

Сірка поширена в Криму набагато ширше інших мінералів класу самородних елементів. Але знайти хороші її зразки непросто. Доводиться розраховувати лише на дрібні кристалики в десяті частки міліметра, помітні з допомогою лупи, і на землисті і порошкуваті нальоти і вицвіти в суміші з іншими мінералами. Але й такі зразки, особливо власні знахідки, - відмінний матеріал для колекції

Походження сірки

Великі скупчення самородної сірки зустрічаються не так вже й часто. Найчастіше вона присутня в деяких рудах. Руда самородної сірки - це порода з вкрапленнями чистої сірки.

Коли утворилися ці вкраплення - одночасно з супутніми породами або пізніше? Від відповіді на це питання залежить напрямок пошукових і розвідувальних робіт. Але, незважаючи на тисячоліття спілкування з сіркою, людство досі не має однозначної відповіді. Існує декілька теорій, автори яких дотримуються протилежних поглядів.

Теорія сінгенеза (тобто одночасного утворення сірки і вміщуючих порід) припускає, що освіта самородної сірки відбувалося в мілководних басейнах. Особливі бактерії відновлювали сульфати, розчинені у воді, до сірководню, який піднімався вгору, потрапляв у окислювальну зону і тут хімічним шляхом або за участю інших бактерій окислявся до елементарної сірки. Сірка осаджувалася на дно, і згодом містить сірку мул утворив руду.

Теорія епігенеза (вкраплення сірки утворилися пізніше, ніж основні породи) має декілька варіантів. Найпоширеніший з них передбачає, що підземні води, проникаючи крізь товщі порід, збагачуються сульфатами. Якщо такі води стикаються з родовищами нафти або природного газу, то іони сульфатів відновлюються вуглеводнями до сірководню. Сірководень піднімається до поверхні і, окислюючись, виділяє чисту сірку в порожнинах і тріщинах порід.

В останні десятиліття знаходить все нові підтвердження одна з різновидів теорії епігенеза - теорія метасоматозаперекладі з грецької «метасоматоз» означає заміщення). Відповідно до неї в надрах постійно відбувається перетворення гіпсу CaSO4-H2O і ангідриту CaSО4 у сірку і кальцит СаСО3. Ця теорія створена в 1935 році радянськими вченими Л. М. Миропольський і Б. П. Кротовим. На її користь говорить, зокрема, такий факт.

У 1961 році в Іраку було відкрито родовище Мішрак. Сірка тут криється у карбонатних породах, які утворюють зведення, підтримуваний йдуть углиб опорами (в геології їх називають крилами). Крила ці складаються в основному з ангідриту і гіпсу. Така ж картина спостерігалася на вітчизняному родовищі Шор-Су.

Геологічна своєрідність цих родовищ можна пояснити тільки з позицій теорії метасоматоза: первинні гіпсу і ангідриту перетворилися у вторинні карбонатні руди з вкрапленнями самородної сірки. Важливо не лише сусідство мінералів - середній вміст сірки в руді цих родовищ одно змістом хімічно зв'язаної сірки в ангідрит. А дослідження ізотопного складу сірки та вуглецю в руді цих родовищ дали прихильникам теорії метасоматоза додаткові аргументи.

Але є одне «але»: хімізм процесу перетворення гіпсу в сірку і кальцит поки не ясний, і тому немає підстав вважати теорію метасоматоза єдино правильною. На землі і зараз існують озера (зокрема, Сірчане озеро біля Серноводск), де відбувається сінгенетіческое відкладення сірки і сірконосних мул не містить пі гіпсу, ні ангідриту.

Все це означає, що різноманітність теорій і гіпотез про походження самородної сірки - результат не тільки і не стільки неповноти наших знань, скільки складності явищ, що відбуваються в надрах. Ще з елементарної шкільної математики всі ми знаємо, що до одного результату можуть призвести різні шляхи. Цей закон поширюється і на геохімію.

Видобуток сірки

Видобуток сірки значно збільшилася після того, як був винайдений чорний порох. Адже сірка (разом з вугіллям і селітрою) - неодмінний його компонент. У наш час сірка - один з найважливіших видів сировини для багатьох хімічних виробництв. Щорічне світове споживання сірки становить близько 20 млн. тонн. Її промисловими споживачами є самі різні виробництва: Сірчанокислотне, паперове, гумове, сірникове та ін Сірка широко використовується також для боротьби з шкідниками сільського господарства, в піротехніку, і частково в медицині. За вмістом у земній корі (0,03%) сірка відноситься до вельми поширеним елементам. Проте великі скупчення самородної сірки зустрічаються не так вже й часто. Найчастіше вона присутня деяких рудах. Руда самородної сірки - це порода з вкрапленнями чистої сірки. Коли утворилися ці вкраплення - одночасно з супутніми породами або пізніше? Від відповіді на це питання залежить напрямок пошукових і розвідувальних робіт. Але, незважаючи на тисячоліття спілкування з сіркою, людство досі не має однозначної відповіді. Сірчані руди видобувають різними способами - залежно від умов залягання. Але в будь-якому випадку доводиться приділяти багато уваги техніці безпеки. Покладів сірки майже завжди супроводжують скупчення отруйних газів-з'єднань сірки. До того ж не можна забувати про можливість її самозаймання

Сірчані руди видобувають різними способами-в залежності від умов залягання. Але в будь-якому випадку доводиться приділяти багато уваги техніці безпеки. Покладів сірки майже завжди супроводжують скупчення отруйних газів - сполук сірки. До того ж не можна забувати про можливість її самозаймання.

Видобуток руди відкритим способом відбувається так. Крокуючі екскаватори знімають пласти порід, під якими залягає руда. Вибухами рудний пласт дроблять, після чого брили руди потрапляє на збагачувальну фабрику, а звідти-на сіркоплавильний завод, де з концентрату витягують сірку. Методи вилучення-різні. Про деякі з них буде розказано нижче. А тут доречно коротко описати свердловинний метод видобутку сірки з-під землі, що дозволив Сполученим Штатам Америки і Мексиці стати найбільшими постачальниками сірки.

В кінці минулого століття на півдні Сполучених Штатів було відкрито найбагатші поклади сірчаної руди. Але підступитися до пластів було непросто: у шахти (а саме шахтним способом передбачалося розробляти родовище) просочувався сірководень і перекривав доступ до сірки. Крім того, пробитися до сірконосних пластів заважали піщані пливуни. Вихід знайшов хімік Герман Фраш, який запропонував плавити сірку під "землею і через свердловини, подібні до нафтових, викачувати її на поверхню. Порівняно невисока (менше 120 ° С) температура плавлення сірки підтверджувала реальність ідеї Фраша. У 1890 році почалися випробування, що призвели до успіху.

У принципі установка Фраша дуже проста: труба в трубі. У простір між трубами подається перегріта вода і по ньому надходить у пласт. А по внутрішній, обігрівається з усіх боків, трубі піднімається розплавлена ​​сірка. Сучасний варіант установки Фраша доповнено третьої - найбільш вузької трубою. Через неї у свердловину подається стиснене повітря, що допомагає підняти розплавлену сірку на поверхню. Одне з основних переваг методу Фраша - в тому, що він дозволяє вже на першій стадії видобутку одержати порівняно чисту сірку. При розробці багатих руд цей метод досить ефективний.

Раніше вважалося, що метод підземної виплавки сірки застосуємо тільки в специфічних умовах «соляних куполів» тихоокеанського узбережжя США і Мексики. Проте досліди, проведені в Польщі та СРСР, спростували цю думку. У народній Польщі цим методом вже видобувають велику кількість сірки; в 1968. році пущені перші сірчані свердловини і в СРСР.

А руду, отриману в кар'єрах і шахтах, доводиться переробляти (часто з попередніми збагаченням), використовуючи для цього різні технологічні прийоми.

Відомо кілька методів отримання сірки з сірчаних руд: пароводяні, фільтраційні, термічні, центріфугальние і екстракційні.

Термічні методи добування сірки - найстаріші. Ще у XVIII столітті в Неаполітанському королівстві виплавляли сірку в купах - «сольфатарами». До цих пір в Італії виплавляють сірку в примітивних печах - «калькаронах». Тепло, необхідне для виплавлення сірки з руди, одержують, спалюючи частина видобутої сірки. Процес цей малоефективний, втрати досягають 45%.

Італія стала батьківщиною і пароводяних методів вилучення сірки з руд. У 1859 році Джузеппе Джилл отримав патент на свій апарат - попередник нинішніх автоклавів. Автоклавний метод (значно вдосконалений, звичайно) використовується і зараз у багатьох країнах.

У автоклавним процесі збагачений концентрат сірчаної руди, що містить до 80% сірки, у вигляді рідкої пульпи з реагентами подається насосами в автоклав. Туди ж під тиском подається водяна пара. Пульпа нагрівається до 130 ° С. Сірка, що міститься в концентраті, плавиться і відокремлюється від породи. Після недовгого відстою виплавлена ​​сірка зливається. Потім з автоклава випускаються «хвости»-суспензія порожньої породи у воді? Хвости містять досить багато сірки і знову надходять на збагачувальну фабрику.

У Росії автоклавний спосіб був вперше застосований інженером К. Г. Паткановим в 1896 році.

Сучасні автоклави - ​​це величезні апарати заввишки з чотириповерховий будинок. Такі автоклави встановлені, зокрема, на сіркоплавильного заводі Роздольського гірничохімічної комбінату в Прикарпатті.

На деяких виробництвах, наприклад на великому сірчаному комбінаті в Тарнобжегу (Польща), пусту породу відокремлюють від розплавленої сірки на спеціальних фільтрах. Метод поділу на спеціальних центрифугах розроблений недавно в нашій країні. Словом, «руду золоту (точніше - золотисту) відокремлювати від породи порожній» можна по-різному.

По-різному і задовольняють свої потреби в сере різні країни. Мексика і США використовують в основному метод Фраша. Італія, що займає з видобутку сірки третє місце серед капіталістичних держав, продовжує добувати і переробляти (різними методами) сірчані руди сицилійських родовищ і провінції Марко. У Японії є значні запаси сірки вулканічного походження. Франція і Канада, що не мають самородної сірки, розвинули велике виробництво, її з газів. Ні власних сірчаних родовищ і в Англії та Німеччині. Свої потреби в сірчаній кислоті вони покривають за рахунок переробки серосодержащего сировини (переважно піриту), а елементарну сірку імпортують.

Росія повністю задовольняють свої потреби завдяки власним джерелам сировини. Після відкриття та освоєння багатих Прикарпатських родовищ СРСР і Польща значно збільшили виробництво сірки. Ця галузь промисловості продовжує розвиватися. Були побудовані нові великі підприємства на Україну, реконструйовані старі комбінати на Волзі і в Туркменії, розширене виробництво сірки з природного газу і відхідних газів.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Геологія, гідрологія та геодезія | Реферат
60.5кб. | скачати


Схожі роботи:
Властивості і отримання цинку
Отримання і властивості малахіту
Барій Властивості отримання поширення
Властивості і отримання хлориду кальцію
Карбонові кислоти - властивості отримання і похідні
Карбонові кислоти властивості отримання і похідні
Гранульована форма хитозана Отримання і властивості
Похідні ізоксаноли отримання властивості та застосування
Застосування порошкової металургії в промисловості Властивості і отримання порошкових матеріалів
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru