Характеристика методів добування і збагачення природної сірки.

У промисловості сірку виплавляють із самородних покладів чи виділяють при очищенні (десульфурации) продуктів газифікації кам'яного вугілля.

Існує декілька методів видобутку. С. з руд: 1) геотехнологический метод переробки самородної С. полягає у виплавці С., що знаходиться в надрах Землі, без підйому руди на поверхню. У сірковмісний шар подають під тиском по трубах водяна пара, стисненим повітрям розплавлену С. піднімають на поверхню. 2) По термічному методі С. або виплавляють із дробленої руди в камерних печах, або возгоняют в обертових печах. 3) Экстракційний метод (застосовується обмежено) складається у витягу С. з руд сірковуглецем. 4) Пароводяний метод (для руд з високим змістом С.) полягає в обробці дробленої руди в автоклавах гострою Парою. 5) Флотационные методи передбачають збагачення руд і потім витяг С. пароводяним методом; уводяться реагенти для збільшення гидрофільності часток руди і гидрофобности С. 6) При одержанні С. методом флокуляції концентрат надходить а плавильник, відтіля у флокулятор, де до суспензії, що утворилася, додають коагулянт (высококипящая рідину, що містить воду), потім флокулы порожньої породи відокремлюють від рідкої С.

В даний час руди добувають різними способами, у залежності від умов їхнього залягання. Але в будь-якому випадку велика увага приділяється техніці безпеки. Адже часто покладам сірчаних руд супроводжують скупчення отрутного газу - сірководню. Та й сама сірка може самозайматися. При відкритому способі видобутку сірки крокуючий екскаватор знімає пласти порід, під якими залягає руда. Рудні шари дроблять вибухами і далі брили руди відправляють на сероплавильиый завод, де з них витягають сірку. Якщо сірка залягає глибоко й у значній кількості, то неї одержують по методу Фраша. У цьому випадку сірку розплавляють під землею і через шпару, подібно нафти, викачують на поверхню, тобто цей спосіб заснований на легкоплавкості сірки і її порівняно невеликої щільності.

Установка Фраша доволь проста: труба в трубі. У простір між трубами подається перегріта вода і по ньому йде в шар, а по внутрішній трубі, що обігрівається з усіх боків, піднімається

расплавленная сера.

розплавлена сірка.

 

У сучасному варіанті установка Фраша доповнена третьої, більш вузької, трубою. Через неї в скваж,иту подається стиснене повітря, що піднімає на поверхню розплавлену сірку.

Руда, отримана із шахт, кар'єрів, звичайно переробляється з попереднім збагаченням.

Італія стала батьківщиною і другим методом витягу сірки з руд-пароводяного, попередника автоклавного. У цьому процесі сірчана руда, що містить до 80% сірки, надходить в автоклав. Туди ж під тиском подають водяну пару. Пульпу нагрівають до 130°С. Сірка, що міститься в концентраті, плавиться і відокремлюється від породи. Після недовгого відстою сірку зливають і тільки потім з автоклава випускають суспензія порожньої породи у воді - "хвости". Останні містять досить багато сірки і знову надходять на збагачувальну фабрику. Сучасні автоклав-це величезні апарати висотою з чотириповерховий будинок. Такі автоклави встановлені в нас у Прикарпаття, зокрема на сероплавильном заводі Раздольского горнохимического комбінату.

Іноді порожню породу відокремлюють від розплавленої сірки на спеціальних фільтрах. У нашій країні використовують метод поділу на центрифугах.

Однак сірка, отримана виплавкою з руди (комовая сірка), звичайно містить ще багато домішок. Подальше очищення її роблять перегонкою в рафінованих печах, де сірка нагрівається до кипіння. Пари сірки надходять у выложенную цеглою камеру. Спочатку, поки камера холодна, сірка переходить у твердий стан і осаджується на стінках у виді ясно-жовтого порошку (сірчаний колір). Коли камера нагріється вище 120°С, пари конденсуються в рідину, що випускають з камери у форми, де вона і застигає у виді паличок. Отримана в такий спосіб сірка називається живцевої.

До методів збагачення можна віднести флотаційний метод та селективне збагачення сірки за допомогою аполярних розчинників. ціль флотаційного методу полягає у відокремленні сірки від пустої породи. Подається вода, яка повинна бути перегрітою, сірка розплавляється. Гіпс, кварцит і т.д.- гідрофільні частинки. Пустій породі необхідно надати властивості сірконезмочуваності та водофобності. 2 спосіб вогненебезпечний. фазовий обмін – агломерування пустої породі у розплаві сірки та висококиплячих компоненнтів (н-д СаСІ₂ ) з відокремленням пустої породи на центрифугах ситах.

CaSO₄ ∙2H₂O (1400 С)=2 CaО + 2 SO₂+О₂+4 H₂O

 

 

Схема збагачення з використаням аполярного розчинника

 

9. Дати пояснення щодо "отруєння" ванадієвих каталізаторів процесу контактного окислення оксиду сірки (IV).

Н2О – не впливає при температурах ивщих за тепературу конденсації сірчаної кислоти. За нижчих температур відбувається руйнування контактної маси та механічної міцності.

As2O3 – знижає активність каталізатора, за температури нижче 600 ºС каталізатор насичується арсеном. При температурі вище 600 ºС утворюється летка сполука V2O5*As2O3.

AsH3 – внаслідок легкої окиснюваності дія така ж. я к і As2O3.

Se – негативно впиливає лише при температурі нижче 400 ºС, після прогріву при 480 – 500 ºС активнисть відновлюється.

Вуглеводні – в малих концентраціях нешкідливі, при великих концентраціях можливе блокування поверхні вуглецем.

SiF4, HF – сильні каталітичні отрути.

H2 – зниження активності каталізатора йде в наслідок відновлення оксиду ванадію (V)

 

10. Газова сірка. її одержання (включаючи метод Клауса).

Методи отримання газової сірки:

СаSO4 + 3/4CH4 + 1/2SiO2 = (700 ºС) 1/2CaO*SiO2 + 1/2S2 + 1.5 H2O + ¾ CO2

З травильних та гідролізних відходів:

4H2SO4 + 3 CH4 → 2S2 + 3CO2 + 10H2O

Метод Клауса

(1/3 від к-ті H2S)H2S + O2 → SO2 + H2O

(2/3 від к-ті H2S)2H2S + SO2 → 1.5 S2 + 2 H2O