Где и как добывают серу

Натуральная комовая сера

Добрый день, читатели и подписчики канала #мир самоцветов . Признаться, долгое время я думал, что серу, как и алюминий, просто выкапывают из-под земли. Это потом уже, в четвёртом классе общеобразовательной школы нам показывали и глинозём, и рассказывали о полезных рудах. Но про серу всё равно не рассказывали. О ней мы знали лишь, что она находится на берегах вулканических кратеров.

А больше знать и не за чем. Это ж не серебро, не бриллианты, не гранаты — в уши не вставишь, серным перстнем щеголять тоже не будешь.

Каково же было моё удивление, когда я впервые увидел огромные штабели этого минерала в местах, которые были весьма и весьма удалены от каких-либо вулканов.

Зато рядом был нефтеперерабатывающий завод.

Как горняки, рискуя жизнью, добывают серу из действующего вулкана  | Рискованная работа

Это потом уже я узнал, что сера является побочным продуктом переработки нефти. Нефть, как оказалось, весьма сложная субстанция, о происхождении которой до сих пор не утихают научные споры. Но вот в том, что нефть содержит некоторое количество серы, а также растворённый сероводород — это факт.

Сера в топливе — есть очень вредная присадка. Поэтому от неё, серы, стараются избавиться. Для этого человечество придумало множество способов, объяснять которые — отвалится язык, а потом и голова — настолько они нудные в описании. Расскажу лишь об одном из них — гидроочистке, при которой и получается кристаллическая сера.

К слову, ни о какой воде здесь речи не идёт. В этой реакции используется водород (на латыни — гидрогениум), а технология очистки с помощью водорода — гидрогенизация.

Если оставить учёную заумь, то процесс выглядит так: через сырую нефть продувают водород при высоком давлении и не менее высокой температуре. При этом происходит множество реакций, одна из которых — образование сероводорода. Тот самый «тухлый газ».

Затем сероводород подаётся в специальные печи — «Печи Клауса» — где вполне себе успешно сжигается. Только вместо золы образуется жидкая сера. Температура застывания серы — 120 градусов Цельсия, поэтому её транспортируют по трубам в специальные «серные ямы» — герметичные хранилища, где она хранится некоторое время для дегазации. Из расплавленной серы выделяются остатки сероводорода, улавливаются и направляются в печи Клауса на дожиганиие.

Всё это время сера подогревается с помощью перегретого водяного пара, имеющего температуру около 150 градусов. Затем серные насосы перекачивают жидкую серу по трубам на открытый склад хранения. А чтобы сера в трубах не застыла, трубы имеют специальный кожух, в котором циркулирует всё тот же перегретый пар.

На открытом складе открывают задвижку, и сера разливается в бетонный приямок, где и застывает. А уже потом её раскалывают, ломают и с помощью строительных погрузчиков грузят в транспорт и отправляют потребителям.

Источник: dzen.ru

Технологии добычи серы и сфера применения

Сера — химический элемент с огромным количеством физико-химических свойств. Ее полезные свойства были известны еще в древности. Благодаря этому она востребована во многих отраслях.

Где может содержаться сера

Свойства серы

Физические

Сера — это кристалл. Она может быть в виде ромба и иметь светло-желтый цвет, а может быть в моноклинной форме с медово-желтым оттенком. Она не обладает запахом и вкусом, не растворяется в воде, но в сероуглероде и в аммиачном концентрате она хорошо растворяется. При температуре от 100 °С способна изменять свой цвет, а при достижении значения 190 °С сера становится вязкой, при 300 °С — жидкой.

Химические

Сера способна формировать сульфиды, окисляя различные металлы. При реакции с кислородом до температуры 280 °С создает оксиды. Активно взаимодействует с такими веществами, как углерод и фосфор как окислитель, но без присутствия воздуха во время процесса реакции. Как восстановитель она действует при реакции с веществами со сложной структурой и фтором. При соединении серы с щелочами образуются сульфиты и сульфиды.

Процесс добычи серы

Вещество в основном добывают в месторождениях, где есть богатые руды, в которых содержится более 25 %, и бедные, в которых присутствует до 12 % элемента. Существуют такие виды месторождений:

• стратиформный — здесь находятся сульфатно-карбонатные толщи руды;
• солянокупольный — это пластовые залежи сульфатных и карбонатных пород;
• вулканогенный — серная руда в этом случае может быть линзовидной и пластообразной формы.

Месторождения серы найдены в Туркмении, Италии, ЮАР, Японии, США — на просторах Луизианы и Техаса, на территории России, а именно в Поволжском регионе и на Урале.

Добыча серы может происходить такими способами:

1. Открытым.
2. Подземного плавления.
3. Разделения руды с использованием центрифуг.

Метод подземного плавления, или Фраша, состоит в том, что плавка вещества перегретой водой около 180 °С происходит сразу же под землей. Этот вариант пригоден при глубоких залежах руды. Затем, после плавления, жидкую серу выкачивают наружу через специальную скважину.

Скважинный метод был впервые применен в США. На их территории обнаружили большие залежи серной руды, но не могли никак к ним подобраться. И ученый-химик Герман Фраш изобрел способ, как плавить руду под землей и выкачивать в последующем с помощью скважин.

Разделение руды с помощью центрифуги основан на разделении двух гетерогенных систем с помощью центробежных сил. Это очень затратный способ. Он дает серу с примесями, и после этого требуется процесс ее дополнительной очистки. Поэтому такой метод очень редко применяется.

Также в отдельных случаях применяются такие методы добычи:

• термический;
• пароводяной;
• фильтрационный;
• экстрационный.

Но независимо от того, как происходит получение серы, правила техники безопасности нужно строго соблюдать. В процессе добычи происходит выделение ядовитого и взрывоопасного газа — сероводорода.

Открытый метод

Открытый метод является наиболее часто используемым. Он состоит в том, что, в начале применяя шагающие экскаваторы, снимают большой пласт грунта с породой. Затем при помощи взрывов руда дробится. Эти мелкие кусочки и поступают для очистки на обогатительные фабрики. После они отправляют на производство, где руду выплавляют и получают чистую серу.

Сфера применения

С помощью серы изготавливают серную и сернистую кислоты. Чтобы получить 1 тонну кислоты, уходит около 300 кг серы. Ее наносят на спички и бенгальские огни. В сельском хозяйстве с ее помощью ведут борьбу с вредителями, а в медицине применяют в составе лекарств, например, она в большом количестве находится в серной мази.

Сера идет на изготовление взрывчатых, красящих и светящихся веществ. Велика роль серы и в бумажном производстве. Чтобы произвести 1 тонну целлюлозы, нужно израсходовать больше 1 центнера серы.

В производстве это вещество применяют для:

• получения различных химических веществ и соединений;
• производства удобрения;
• чтобы придать стали некоторые дополнительные свойства;
• получения цветных металлов;
• чтобы отбелить ткань.

Без серы и ее соединений не обходятся металлургия, машиностроение, пищевая отрасль, энергетика. В пищевой сфере используют сернистый ангидрид для того, чтобы продукция долгое время сохраняла свои первоначальные свойства. Им обрабатывают в основном сухофрукты. Также в качестве консервирующего вещества используют сульфит натрия.

Это соединение еще широко применяется в составе проявителя и фиксирующего раствора в фотоиндустрии. А гидросульфит натрия применяют при производстве вина, так как он имеет антиокислительные свойства.

В текстильной промышленности сульфит натрия полезен при удалении хлора, который остается после отбеливания в тканях. Гидросульфит калия применяется как вещество, которое способно связать кислород, это нужно для защиты элементов от коррозии.

Применение серы в сельском хозяйстве и в горнохимической отрасли

Серу и ее соединения широко применяют в сельскохозяйственной промышленности. Она используется в качестве удобрений, так как это вещество очень полезно для роста и развития растений, сера увеличивает способность поглощения фосфора. Она применяется как ядохимикат для защиты от грызунов, насекомых и других вредителей. Ею опрыскивают урожай, чтобы избежать появления плесени и грибка. А оксидом серы окуривают многие зернохранилища, тем самым обеспечивают защиту от вредителей, живущих в амбарах.

Лидер среди потребления серы — горнохимическая промышленность. Для получения серной кислоты, которая широко применяется в химической отрасли, идет около половины всех добытых запасов вещества. Сера и серная кислота используются при изготовлении спичек, резины, каучука, пороха и других взрывчатых веществ. А очищенное вещество применяется для светящихся красок и составов.

С помощью серы также производят сероуглерод, который очень хорошо растворяет жиры и жировые соединения. Сера нужна и для вискозного производства.

Соединения серы востребованы в нефтехимической отрасли. Они необходимы для процесса получения машинных масел, различных смазок для агрегатов, которые работают в условиях сверхвысокого давления, жидкостей для охлаждения металлов при их обработке.

Радиоактивный изотоп серы применяют, чтобы досконально изучить процесс эмульсионной полимеризации неопрена, для разработки аналитических способов раздела высших полимеров. Изотоп серы используют для исследования свойств полимеров, изучают диффузные свойства пластификаторов. Изотопом облучают полиамидное полотно, этим самым ему придают антистатичные и гидрофильные свойства.

Сера — важнейшее вещество в жизни человека. Она необходима практически во всех сферах деятельности человечества.

Источник: uglevodorody.ru

Технологии добычи серы

Сера – это один из элементов, представленных в периодической таблице. Вещество отнесено в 16 группу, под третий период. Атомный номер серы – 16. В природе её можно встретить как в чистом виде, так и в смешанном. В химических формулах сера обозначается латинской буквой S. Она является элементом в составе многих белков и обладает большим числом физических и химических свойств, что делает её востребованной.

Физические и химические свойства серы

Основные физические свойства серы:

Физические свойства серы

• Твердокристаллический состав (ромбическая форма со светло-жёлтой окраской и моноклинная форма, отличающаяся медово-желтой окраской).
• Изменение цвета при повышении температуры от 100°С.
• Температура, при которой элемент переходит в жидкое агрегатное состояние – 300°С.
• Обладает низкой теплопроводностью.
• Не растворяется в воде.
• Легко растворяется в аммиачном концентрате и в сероуглероде.

Основные химические особенности серы:

• Является окислителем для металлов, формирует сульфиды.
• Активно взаимодействует с водородом при температурах – до 200°С.
• Формирует оксиды при взаимодействии с кислородом при температурах – до 280°С.
• Хорошо взаимодействует с фосфором, углеродом в качестве окислителя, а ещё с фтором и другими сложными веществами как восстановитель.

Где может содержаться сера в природе

Самородную серу в больших объёмах не так часто можно встретить в природе. Как правило, она содержится в определённых рудах. Порода с чистыми кристаллами серы называется рудой с серными вкраплениями.

От того, каким образом сформировались эти вкрапления в породе, напрямую, зависит дальнейшая ориентация разведывательных и поисковых работ. Но однозначного ответа на этот вопрос, человечество еще не нашло.

Есть множество разнообразных теорий по происхождению самородной серы в породах, но не одна не доказана полностью, так как явление образования этого элемента довольно сложное. К числу рабочих версий формирования серной руды отнесены:

• теория сингенеза: одновременное происхождение серы с вмещающими породами;
• теория эпигенеза: образование серы позднее основных пород;
• теория метасоматоза: один из подвидов теории эпигенеза, заключается в превращении гипса и ангидрида в серу.

Сфера применения

Сера используется для изготовления различных материалов, среди которых:

• бумага и спички;
• краски и ткани;
• лекарственные препараты и косметика;
• резина и пластик;
• горючие смеси;
• удобрения;
• взрывчатка и яды.

Для производства, одного автомобиля, необходимо затратить 14 кг этого вещества. Благодаря такому широкому спектру применения серы, можно смело утверждать о том, что производственный потенциал государства зависит от её запасов и потребления.

Львиная доля мировой разработки руды идёт на производство бумаги, так как соединения серы способствуют получению целлюлозы. Для производства 1 тонны этого сырья, необходимо израсходовать более 1-го центнера серы. Большие объёмы этого вещества необходимы для получения резины при вулканизации каучуков.

Применение серы в сельском хозяйстве и горнохимической отрасли

Сера как в чистом виде, так и в виде соединений широко применяется в сельском хозяйстве. Она есть в минеральных удобрениях и ядохимикатах. Сера полезна для растений, как фосфор, калий и другие вещества, хотя основная доля внесённого в грунт удобрения не усваивается ими, а способствует поглощению фосфора.

Поэтому сера добавляется в землю одновременно с фосфоритной мукой. Бактерии, находящиеся в почве, окисляют её и образуют серную и сернистую кислоты, которые реагируют с фосфоритами, образовывая фосфорные соединения, отлично усваиваемые растениями.

Горнохимическая промышленность

Горнохимическая промышленность является лидером среди потребителей серы. Около половины всего добываемого в мире ресурса отправляется на получение серной кислоты. Для производства одной тонны этого вещества, необходимо затратить 3 центнера серы. А серная кислота в химической промышленности сравнима с ролью воды для живого организма.

Существенные объёмы серы и серной кислоты необходимы в производстве взрывчатки и спичек. Очищенное от всяческих добавок вещество необходимо в производстве красителей и светящихся составов.

Серные соединения используются в нефтеперерабатывающей отрасли промышленности. Именно они нужны в процессе получения антидетонаторов, машинных масел и смазки для агрегатов сверхвысоких давлений, а также в охлаждающих жидкостях, ускоряющих обработку металлов, может входить до 18% серы.

Сера незаменима в горнодобывающей отрасли, текстильной промышленности и в производстве большого числа продуктов питания.

Месторождения серы

Месторождениями серы называются места скопления серной руды. Согласно данным исследований, мировые залежи серы равны 1,4 миллиардам тонн. На сегодня месторождения этих руд найдены в разных уголках планеты. В России – вблизи левых берегов Волги и на Урале, а ещё в Туркмении. Залежей руды много в США, а именно в Техасе и Луизиане.

Месторождения кристаллической серы найдены, и по сей день разрабатываются в итальянских регионах Сицилия и Романье.

Нахождение серы в природе

• стратиформными;
• солянокупольными;
• вулканогенными.

Такая разновидность месторождений, как стратиформные, является самой популярной. В мировой добыче эти рудники занимают 60%. Особенностью таких месторождений является их связь с сульфатно-карбонатными залежами. Руды размещаются в сульфатных породах. Размеры серных тел могут достигать несколько сотен метров и обладать мощностью в несколько десятков метров.

Рудники солянокупольного типа – 35% от всей мировой разработки серы. Для них характерны серные руды серого цвета.

Доля вулканогенных рудников равна 5%. Они образовались вследствие извержений вулканов. Морфология рудных тел в таких месторождениях имеет пластообразный вид или линзовидную форму. В таких рудниках содержится порядка 40% серы. Залежи вулкогенного типа характерны для тихоокеанского вулканического пояса.

Кроме самородной серы, важным ископаемым, который содержит серу и её соединения, является железный колчедан или пирит. Большая часть мировой добычи колчедана приходится на страны Европы. Массовая доля серных соединений в пирите равна 80%. К лидерам по добыче руды относится Испания, ЮАР, Япония, Италия и Соединённые Штаты Америки.

Процесс добычи

Процесс добычи серы

Добыча серы производится одним из возможных методов, выбор, которого, зависит от типа месторождения. Добыча может быть открытой или подземной.

Открытая разработка серной руды является наиболее распространённой. Вначале процесса добычи серы этим способом производится снятие существенного слоя породного грунта экскаваторами. Затем выполняется дробление самой руды. Добытые части руды транспортируются на обогатительные фабрики, чтобы пройти процедуру очистки. После этого сера отправляется на производство, где выполняется её плавление и получение конечного вещества из концентратов.

Метод подземного плавления

Помимо этого, ещё может использоваться способ Фраша, который основан на подземной плавке серы. Такой подход целесообразно применять для глубоких залеганий вещества. После того как ископаемое было расплавлено в шахте, выполняется выкачка жидкой серы наружу. С этой целью устраиваются специальные скважины. Способ Фраша осуществим, только благодаря лёгкости плавления вещества и его относительно маленькой плотности.

Метод разделения руды на центрифугах

Его особенность заключается в одной негативной черте: сера, добытая посредством центрифуги, имеет множество примесей и нуждается в дополнительной очистке. Вследствие этого, такой способ считается довольно затратным.

Разработка руд в отдельных случаях может выполняться такими методами:

Центрифугирование

• пароводяной;
• скважинный;
• фильтрационный;
• экстракционный;
• термический.

Независимо от того, каким подходом будет производиться добыча из земных недр, требуется чёткое соблюдение норм и правил техники безопасности. Главная опасность процесса разработки серной руды заключается в том, что в её залежах может скапливаться ядовитый и взрывоопасный сероводород.

Источник: promzn.ru