Сера (Sulfur) является элементом периодической системы химических элементов и относится к группе халькогенов. Данный элемент является активным участником образования многих кислот и солей. Водородные и кислотные соединения содержат серу, как правило, в составе различных ионов. Большое количество солей, в состав которых входит сера, практически не растворяются в воде.
Сера в природе является достаточно распространенным элементом. По своему химическому содержанию в земной коре ей присвоен шестнадцатый номер, по нахождению в водоемах – шестой. Она может встречаться как в свободном, так и в связанном состоянии.
К наиболее важным природным минералам элемента относятся: железный колчедан (пирит) — FeS2, цинковая обманка (сфалерит) – ZnS, галенит – PbS, киноварь – HgS, антимонит — Sb2S3. Также шестнадцатый элемент периодической системы встречается в составе нефти, природного угля, природных газов, а также сланцев. Нахождение серы в водной среде представляется сульфат-ионами. Именно ее наличие в пресной воде является причиной постоянной жесткости. Также она является одним из важнейших элементов жизнедеятельности высших организмов, является частью структуры многих белков, а также концентрируется в волосах.
Сера — Самый ВОНЮЧИЙ Элемент на ЗЕМЛЕ!
Кристаллическая решётка простого вещества
Серная руда
Нельзя сказать о том, что свободное состояние серы в природе является частым явлением. Самородная сера встречается довольно редко. Зачастую она является одной из составляющих некоторых руд. Серной рудой называется порода, в состав которой входит самородная сера. Серные вкрапления в породах могут образовываться вместе с сопутствующими породами или позже них.
Время их образования влияет на направление поисковых и разведочных работ. Специалисты выделяют несколько теорий образования серы в рудах.
- Теория сингенеза. Согласно данной теории сера и вмещающие породы были образованы одновременно. Местом их формирования были мелководные бассейны. Сульфаты, содержащиеся в воде, с помощью особых бактерий были восстановлены до сероводорода. Далее происходило его поднятие вверх до окислительной зоны, в которой сероводород окислялся до элементарной серы. Она опускалась на дно, оседая в иле, который через время превращался в руду.
- Теория эпигенеза, которая утверждает, что образование вкраплений серы происходило позже основных пород. В соответствии с данной теорией считается, что происходило проникновение подземных вод в толщи пород, в результате чего воды обогащалась сульфатами. Далее данные воды соприкасались с месторождениями нефти или газа, что приводило к восстановлению ионов сульфатов с помощью углеводородов до сероводорода, который, поднимаясь к поверхности и окисляясь, выделял самородную серу в пустотах и трещинах пород.
- Теория метасоматоза. Данная теория является одной из подвидов теории эпигенеза. В настоящее время она все чаще находит подтверждения. Ее суть заключается в превращении гипса (CaSO4-H2O) и ангидрита (CaSO4) в серу и кальцит (СаСО3). Теорию предложили два ученых Миропольский и Кротов еще в первой половине двадцатого века. Спустя несколько лет было найдено месторождение Мишрак, которое подтверждало образование серы именно таким путем. Однако, до настоящего времени остается неясным сам процесс превращения гипса в серу и кальцит. В связи с этим, теория метасоматоза не является единственно правильной. Кроме этого, сегодня на планете есть озера, имеющие сингенетические отложения серы, однако, в иле не обнаружены гипс или ангидрит. К таким озерам относится Серное озеро, расположенное вблизи Серноводска.
Таким образом, однозначной теории происхождения серных вкраплений в рудах не существует. Образование вещества во многом зависит от условий и явлений, протекающих в земных недрах.
Как горняки, рискуя жизнью, добывают серу из действующего вулкана | Рискованная работа
Месторождения серы
Сера добывается в местах локализации серной руды – месторождениях. По некоторым данным, мировые запасы серы составляют порядка 1,4 миллиардов тонн. На сегодняшний день месторождения серы найдены во многих уголках Земли – в Туркмении, в США, Поволжье, вблизи левых берегов Волги, которые пролегают от Самары и т.д. Иногда полоса породы может распространяться на несколько километров.
Большими серными запасами славятся Техас и Луизиана. Отличающиеся своей красотой серные кристаллы также располагаются в Романье и Сицилии (Италия). Родиной моноклинной серы считается остров Вулькано. Также залежами шестнадцатого элемента периодической системы Менделеева славится Россия, в частности Урал.
Серные руды классифицируются в соответствии с количеством содержащейся в них серы. Так, среди них различают богатые руды (от 25% серы) и бедные (около 12% вещества). Серные месторождения, в свою очередь, распределяются по следующим типам:
- Стратиформные месторождения (60%). Данный тип месторождений связан с сульфатно-карбонатными толщами. Рудные тела располагаются непосредственно в сульфатных породах. Они могут достигать в размере сотен метров и иметь мощность в несколько десятков метров;
- Солянокупольные месторождения (35%). Для данного типа характерны серные залежи серого цвета;
- Вулканогенные (5%). К этому типу относятся месторождения, образованные вулканами молодой и современной структуры. Форма рудного элемента, залегающего в них, пластообразная или линзовидная. Такие месторождения могут содержать порядка 40% серы. Они характерны для Тихоокеанского вулканического пояса.
Добыча серы
Сера добывается одним из нескольких возможных способов, выбор которого зависит от условий залегания вещества. Основными являются всего два – открытый и подземный.
Открытый способ добычи серы является наиболее популярным. Весь процессы добычи вещества данным способом начинается со снятия значительного количества породы экскаваторами, после чего происходит дробление самой руды. Полученные рудные глыбы транспортируются на фабрику для дальнейшего обогащения, после чего отравляются на предприятие, где происходит плавка серы и получения вещества из концентратов.
Кроме этого, также иногда применяется метод Фраша, который заключается в выплавке серы еще под землей. Данный способ целесообразно использоваться в местах глубокого залегания вещества. После расплавки под землей, происходит выкачивание вещества наружу. Для этого формируются скважины, являющиеся основным инструментом для выкачки расплавленного вещества. Метод основан на легкости плавления элемента и небольшой его плотности.
Существует также метод разделения на центрифугах. Однако, он отличается своим одним большим недостатком, основанным на том, что сера, полученная с помощью такого метода, имеет много примесей и требует дополнительной очистки. В результате, метод считается достаточно затратным.
Кроме указанных методов добыча серы в отдельных случаях может также производиться:
- скважинным методом;
- пароводяным методом;
- фильтрационным методом;
- термическим методом;
- экстракционным методом.
Стоит отметить, что вне зависимости от метода, используемого во время извлечения вещества из земных недр, необходимо особое внимание уделять технике безопасности. Это связано с присутствием вместе с залежами серы сероводорода, который является ядовитым для человека и способен воспламеняться.
Источник: mining-prom.ru
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Добыча самородной серы в ПНР осуществляется на Тарнобжегском серном комбинате открытым способом и методом подземной выплавки. В состав комбината входят два карьера: Пясечно и Махов. Карьер Пясечно в настоящее время широко эксплуатируется, карьер Махов находится в стадии освоения. [1]
Помимо добычи самородной серы , в СССР сера получается и химическим путем из серного колчедана. Институтом прикладной минералогии разработан метод восстановления сернистого газа до свободной серы генераторным газом. [2]
Помимо добычи самородной серы , в СССР сера получается и химическим путем из серного колчедана. [4]
Изменилась добыча самородной серы : около 90 % ее получают теперь более дешевым открытым способом. [5]
В СССР наряду с добычей самородной серы большое значение имеет извлечение серы из промышленных газов и, в частности, из коксовых газов. [6]
Он дает менее 1 % добычи самородной серы . [8]
Способ подземной выплавки используется при добыче самородной серы . Сера при воздействии на нее перегретой водой ( более 140 С) плавится, образуя не смешиваемую с водой жидкость плотностью 2 0 г / см3, которая откачивается на поверхность. Однако процесс идет очень интенсивно, добыча составляет более 300 т серы на скважину в сутки, что обеспечивает низкую себестоимость и позволяет мириться с повышенными потерями. [9]
Основные месторождения самородной серы в СССР находятся в Западной Украине, РСФСР, Средней Азии. Добыча самородной серы возросла с вводом мощностей в Яворском ПО Сера, а также благодаря совершенствованию технологических процессов по очистке и фильтрации жидкой серы. Освоен также выпуск молотой и жидкой серы и серы в виде смоченного порошка. Для извлечения серы из руд Роздолского месторождения ( Западная Украина) применяют метод флотации с последующей выплавкой серы из концентрата в автоклавах. [11]
Воздух рабочей зоны ряда промышленных предприятий содержит различные соединения серы, обращающиеся в производстве. В процессе добычи самородной серы при ее подземной выплавке в воздухе кроме пыли элементной серы содержатся сероводород и сернистый ангидрид. В газовых выбросах и стоках предприятий целлюлозно-бумажной промышленности содержатся меркаптаны, сульфиды, сернистый газ, сероводород. Соединения серы различных классов в виде газа, паров и аэрозоля загрязняют цеха и промплощадки предприятий по производству таких продуктов, как метионин, ускорители вулканизации резин, флотореа-генты, экстрагенты и ряд других. Отмечается тенденция к концентрированию химических предприятий по сераорганичес-кому синтезу в единые территориально-промышленные комплексы, что связано а наличием определенной сырьевой базы. [12]
С давних времен известна добыча каменной соли через буровые скважины. Технология подземного растворения солей, разработанная советскими учеными и специалистами, является передовой в мире. Большие успехи достигнуты при добыче самородной серы методом подземной выплавки. Проведены большие работы по разработке и внедрению в промышленных масштабах добычи урана методом подземного выщелачивания. [13]
Средневолжский сероносный бассейн расположен главным образом в Куйбышевской области. В этом районе имеется четыре месторождения с разведанными и подсчитанными запасами, составляющими значительную часть общесоюзных запасов и 9 6 % добычи самородной серы . [14]
Источник: www.ngpedia.ru
Обогащение серных руд
Самородная сера является одним из важных видов минерального сырья. Основное количество добываемой серы поступает на производство серной кислоты, а затем на производство удобрений.
В этой статье:
Характеристика руд и требования к качеству серы
Самородная сера является одним из важных видов минерального сырья. Основное количество добываемой серы поступает на производство серной кислоты, а затем на производство удобрений.
Серные руды считаются богатыми, если они содержат более 20—25 % серы. Руды, содержащие менее 8 % серы, обычно относят к непромышленным.
Содержание серы в рудах Средневолжского сероносного бассейна составляет 8— 13 %, в рудах месторождений Дальнего Востока — 19—30 %. Известны также месторождения серы на Северном Кавказе, в Предуралье и Сибири.
По структурным особенностям руды подразделяют на крупно-, тонковкрапленные и скрытокристаллические. Их обогатимость, особенно флотацией, определяется присутствием в рудах таких примесей, как глина и битумы.
Содержание серы в конечном продукте должно быть не менее 98,6—99,9 %; примесей, %, не более: золы — 0,05—0,5, органических — 0,06—0,8. Примеси мышьяка и селена также подлежат удалению.
Методы переработки руд самородной серы
Особенности процессов обогащения и переработки серных руд обусловлены физическими и физико-химическими свойствами самородной серы. Невысокая ее плотность, близкая к плотности минералов породы, предопределяет неприменимость гравитационных методов обогащения. Высокая природная гидрофобность серы является причиной широкого и разнообразного использования методов обогащения, а легкоплавкость ее (при температуре 95,5— 119 °С) с минимальной вязкостью при 158 °С — причиной термических и комбинированных методов переработки руд.
Классификация способов извлечения самородной серы из руд, согласно В.Ж. Аренсу, показана на рис 7.7. В ней выделены методы, которые следует рассматривать как обогатительные. К ним относятся флотация и автоклавная плавка серных концентратов (фазовый обмен), в процессе которой частички породы «флотируются» на капельках воды, очищая серу от загрязняющих ее минеральных примесей.
Подземная выплавка серы позволяет получать дешевую серу. Иногда удается извлекать серу из месторождений, разработка которых иными способами нерентабельна. Недостатками подземной выплавки серы являются ее применимость лишь при определенных характеристиках месторождений и значительные безвозвратные потери серы в недрах.
Схемы и режимы обогащения серных руд
Ввиду вязкости и влажности руд, приводящей к залипанию отверстий сит, обычно применяют двухстадиальное дробление в открытом цикле (без поверочного грохочения).
Измельчение руды осуществляется в шаровых и стержневых мельницах по одно- и двухстадиальной схемам. Легкая измельчаемость руды с получением большого количества тонких шламов и с переизмельчением серы предопределяет несомненную целесообразность применения двухстадиальной схемы. Повышенная хрупкость и мягкость серы делают перспективным применение мокрого самоизмельчения.
При флотации серных руд в качестве собирателя используют керосин и другие нефтепродукты (0,5— 1,5 кг/т), в качестве пенообразователя — сосновое масло, Т-80 (0,1—0,4 кг/т), в качестве депрессоров породы и вредных примесей в рудах: гипса, глинистых шламов и битуминозных веществ — жидкое стекло (до 2 кг/т) и фосфаты (пирофосфат или тринатрийфосфат).
После измельчения до крупности 0,25—0,8 мм руду подвергают основной и контрольной флотации при содержании твердого Ст в пульпе около 25 %, а полученный черновой концентрат переочищают от одного до четырех раз (Ст = 17÷20 %). Крупную фракцию хвостов (+0,074 мм) используют в сельском хозяйстве для подкисления почв.
В зависимости от количества в руде вредных примесей серные концентраты содержат от 60—90 % серы при извлечении ее до 80—95 % и их направляют на автоклавную плавку для получения «комовой» серы (рис. 7.8). Для повышения эффективности плавки стремятся к получению крупнозернистых концентратов. Хвосты плавки возвращают на фабрику.
Источник: metallurgist.pro