Smeltepunktet av svovel. Anlegg for smelting av svovel

Svovel er en av de vanligste elementene i jordskorpen. Oftest er det funnet i mineraler som inneholder metaller i tillegg til det. Prosessene som skjer når kuldepunktet og smeltepunktet for svovel er veldig interessant, er veldig interessant. Disse prosessene, samt de tilknyttede vanskelighetene, vil vi diskutere i denne artikkelen. Men først vil vi hoppe inn i historien om oppdagelsen av dette elementet.

historien

I sin opprinnelige form, så vel som i sammensetningen av mineraler, har svovel vært kjent siden antikken. De gamle greske teksten beskriver den giftige effekten av dets forbindelser på menneskekroppen. Svovelholdig gass, frigjort ved å brenne forbindelsene av dette elementet, kan faktisk være dødelig for mennesker. Rundt det 8. århundre ble svovel brukt i Kina for fremstilling av pyrotekniske blandinger. Det er ikke rart, for i dette landet er det antatt, oppfunnet krut.

Selv i det gamle Egypt, visste folk metoden for å brenne svovelholdig malm basert på kobber. Således ble dette metallet utvunnet. Svovel ble evakuert som en giftgas SO2.

Til tross for berømmelsen fra gamle tider kom kunnskapen om hva som utgjør svovel fra verkene fra den franske naturforskeren Antoine Lavoisier. Han etablerte at det er et element, og produktene av forbrenningen er oksider.

Her er en kort historie om dating folk med dette kjemiske elementet. Deretter skal vi i detalj beskrive prosessene som forekommer i jordens tarm og føre til dannelse av svovel i form som det er nå.

Hvordan ser svovel opp?

Det er en vanlig misforståelse at oftest dette elementet forekommer i en innfødt (det vil si ren) form. Dette er imidlertid ikke helt sant. Native svovel er oftest funnet som en impregnering i en annen malm.

For øyeblikket er det flere teorier om elementets opprinnelse i sin rene form. De antar en forskjell i tidspunktet for dannelse av svovel og malm i hvilken det spredes. Den første, teorien om syngenese, forutsetter dannelsen av svovel sammen med malmer. I følge det, noen bakterier som bor i tykkelsen av havet, restaurert sulfater, som er i vannet, til hydrogensulfid. Sistnevnte steg i sin tur oppover, hvor den ble oksidert til svovel ved hjelp av andre bakterier. Hun falt til bunnen, blandet med silt, og deretter dannet de malm sammen.

Essensen av epigenese-teorien er at svovel i malmen ble dannet senere enn seg selv. Det er flere grener. Vi snakker bare om den vanligste versjonen av denne teorien. Det består i dette: Underjordiske farvann, som strømmer gjennom akkumuleringer av sulfatmalm, er beriket av dem. Deretter blir sulfationer redusert til hydrogensulfid på grunn av hydrokarboner, og passerer gjennom olje- og gassfelt. Svovelsyre hydrogen, som stiger til overflaten, oksyderes av luft oksygen til svovel, som ligger i bergarter, danner krystaller. Denne teorien har nylig funnet flere og flere bevis, men så langt er spørsmålet om kjemi av disse transformasjonene åpen.

Fra opprinnelsesprosessen av svovel i naturen, viser vi til modifikasjoner.

Allotropi og polymorfisme

Svovel, som mange andre elementer i det periodiske bordet, eksisterer i naturen i flere former. I kjemi kalles de allotropiske modifikasjoner. Det er en grå rhombic. Smeltepunktet er noe lavere enn for den andre modifikasjonen: monoklinisk (112 og 119 grader Celsius). Og de adskiller seg i strukturen av elementære celler. Rhombisk svovel er mer tett og stabilt. Det kan varmes opp til 95 grader i en annen form - monoklinisk. Elementet vi diskuterer har analoger i det periodiske tabellen. Polymorfisme av svovel, selen og tellur har blitt diskutert av forskere så langt. De har et veldig nært forhold til hverandre, og alle modifikasjonene de danner er svært like.

Og så vil vi analysere prosessene som oppstår under smelting av svovel. Men før du begynner, bør du dyppe litt inn i teorien om strukturen til krystallgitteret og fenomenene som oppstår under faseovergangene av materie.

Hva består krystallet av?

Som kjent er stoffet i en gassformet tilstand i form av molekyler (eller atomer) tilfeldig bevegelig i rommet. I et flytende stoff grupperes dets bestanddeler sammen, men de har fortsatt nok bevegelsesfrihet. I en fast tilstand er alt litt annerledes. Her øker graden av bestilling til sin maksimale verdi, og atomene danner et krystallgitter. I det skjer selvfølgelig svingninger, men de har en svært liten amplitude, og dette kan ikke kalles en fri bevegelse.

En hvilken som helst krystall kan deles inn i elementære celler - slike påfølgende forbindelser av atomer, som gjentas gjennom hele prøven av forbindelsen. Her er det verdt å klargjøre at slike celler ikke er et krystallgitter, og her ligger atomer inne i volumet av en bestemt figur, og ikke på knutepunktene. For hver krystall er de individuelle, men de kan deles inn i flere grunntyper (syngonier) avhengig av geometrien: triclinic, monoclinic, rhombic, rhombohedral, tetragonal, hexagonal, cubic.

Analysér hver type gitter kort, fordi de er delt inn i flere underarter. Og vi vil begynne med det de kan avvike fra hverandre. For det første er forholdet mellom sidens lengder, og for det andre vinkelen mellom dem.

Således er den tricliniske syngonyen, den laveste av alle, et elementært gitter (parallellogram) der alle sider og vinkler ikke er like. En annen representant for den såkalte lavere kategorien syngonier er monoklinisk. Her er de to cellevinklene 90 grader, og alle sider har forskjellige lengder. Den neste arten, som tilhører den laveste kategorien, er rhombisk syngoni. Den har tre ujevne sider, men alle vinklene i figuren er lik 90 grader.

La oss gå videre til den midterste kategorien. Og den første termen er tetragonal systemet. Her, analogt, er det ikke vanskelig å gjette at alle vinklene i figuren som den representerer, er lik 90 grader, og også to av de tre sidene er lik hverandre. Neste representant er en rhomboedral (trigonal) syngoni. Her er alt litt mer interessant. Denne typen bestemmes av tre identiske sider og tre vinkler, som er lik hverandre, men er ikke rette.

Den siste varianten av mellomkategori er sekskantisk syngoni. I sin definisjon, enda mer kompleksitet. Denne varianten er bygget på tre sider, hvorav to er like og danner en vinkel på 120 grader, og den tredje er i flyet vinkelrett på dem. Hvis vi tar tre sekskantede celler og legger dem på hverandre, får vi en sylinder med en sekskantet base (derfor har den dette navnet, fordi "hexa" på latin betyr "seks").

Vel, toppen av alle syngoniene, som har symmetri i alle retninger, er kubisk. Det er den eneste som tilhører den høyeste kategorien. Her kan du umiddelbart gjette hvordan det kan karakteriseres. Alle vinkler og sider er lik hverandre og danner en terning.

Så, vi har avsluttet analysen av teorien om de grunnleggende gruppene av syngonier, og nå vil vi fortelle nærmere om strukturen av ulike former for svovel og egenskapene som følge av dette.

Strukturen av svovel

Som nevnt har svovel to modifikasjoner: rhombic og monoclinic. Etter partisjonen med teorien ble det klart hva de er forskjellige for. Men hele poenget er at avhengig av temperaturen kan gitterstrukturen endres. Hele punktet er i ferd med transformasjoner som finner sted når smeltepunktet for svovel er nådd. Deretter er krystallgitteret fullstendig ødelagt, og atomene kan bevege seg mer eller mindre fritt i rommet.

Men la oss gå tilbake til strukturen og egenskapene til et slikt stoff som svovel. Egenskapene til kjemiske elementer er i stor grad avhengig av deres struktur. For eksempel har svovel, på grunn av sin krystallstruktur, egenskapen til flotasjon. Dens partikler blir ikke fuktet med vann, og luftboblene som stikker til dem, trekker dem til overflaten. Dermed kommer det grå svovel når det nedsenkes i vann. Dette er grunnlaget for noen metoder for å separere dette elementet fra en blanding av lignende. Og så vil vi analysere de grunnleggende metodene for gruvedrift av denne forbindelsen.

utvinning

Svovel kan ligge med ulike mineraler, og dermed på forskjellige dybder. Avhengig av dette, er forskjellige metoder for utvinning valgt. Hvis dybden er liten og det ikke er noen akkumulering av gasser under bakken som forstyrrer ekstraksjonen, blir materialet ekstrahert på en åpen måte: berglagene er fjernet og å finne malmen som inneholder svovel, sendes det til behandling. Men hvis disse betingelsene ikke er oppfylt, og det er farer, blir nedhullsmetoden brukt. Det krever at smeltepunktet av svovel er nådd. For å gjøre dette, bruk spesielle innstillinger. Apparatet for smelting av svovelsyre ved denne fremgangsmåte er ganske enkelt nødvendig. Men om denne prosessen, litt senere.

Generelt når det gis svovel på en eller annen måte, er det stor risiko for forgiftning, fordi det ofte er hydrogen sulfid og svoveldioksid som er svært farlig for mennesker.

For å bedre forstå hva som er manglene og fordelene med denne eller den metoden, vil vi bli kjent med metodene for behandling av svovelholdig malm.

utvinning

Her er det også flere teknikker basert på helt forskjellige egenskaper av svovel. Blant dem utmerker seg termisk, ekstraktiv, dampvann, sentrifugal og filtrering.

De mest bevistne av dem er termiske seg. De er basert på det faktum at smeltepunktet og smeltepunktet til svovel er lavere enn det for malmen som det "kiler" til. Det eneste problemet er at mye energi forbrukes. For å opprettholde temperaturen måtte man forbrenne noe av svovelet. Til tross for all enkelhet, er denne metoden ineffektiv, og tapene kan nå en rekord på 45 prosent.

Vi går langs en gren av historisk utvikling, så vi vender oss til dampvannmetoden. I motsetning til termisk, er disse metodene fortsatt brukt i mange fabrikker. Merkelig nok er de basert på samme egenskap - forskjellen mellom kokepunktet og smeltepunktet for svovel fra tilsvarende parametere for de medfølgende metallene. Den eneste forskjellen er hvordan oppvarmingen skjer. Hele prosessen er i autoklaver - spesielle installasjoner. Det er beriket svovelmalm, som inneholder opptil 80% av det ekstraherte elementet. Deretter pumpes varmtvannsdamp under trykk, inn i autoklaven. Oppvarming opp til 130 grader Celsius, smelter svovel og fjernes fra systemet. Selvfølgelig er det også såkalte haler - svovelpartikler som flyter i vannet, dannes på grunn av kondensering av vanndamp. De fjernes og legges tilbake i prosessen, siden det også er mye element vi trenger.

En av de mest moderne metodene er sentrifugal. Forresten utviklet han seg i Russland. Kort fortalt er dens essens at smelten av en blanding av svovel og mineraler, som den følger med, er nedsenket i en sentrifuge og avviker med høy hastighet. Den tyngre steinen, på grunn av sentrifugalkraften, har en tendens fra sentrum, mens svovelen selv forblir høyere. Deretter skilles de oppnådde lagene enkelt fra hverandre.

Det finnes en annen metode, som også brukes til produksjon. Det er i separasjon av svovel fra mineraler gjennom spesielle filtre.

I denne artikkelen vil vi bare vurdere termiske metoder for å trekke ut et element som utvilsomt er viktig for oss.

Smelteprosessen

Studiet av varmeoverføring under smelting av svovel er et viktig problem, fordi dette er en av de mest økonomiske måtene å trekke ut dette elementet. Vi kan kombinere parametrene til systemet med oppvarming, og vi må beregne deres optimale kombinasjon. Det er for dette formål at studiet av varmeutveksling og analyse av egenskapene til svovelsmeltingsprosessen utføres. Det finnes flere typer installasjoner for denne prosessen. En kjele for smelting av svovel er en av dem. Å få varen du leter etter med dette produktet er bare en hjelpemetode. Men i dag er det en spesiell installasjon - et apparat for smelting av klumpet svovel. Det kan brukes effektivt i produksjon for å produsere svovel med høy renhet i et stort volum.

For det ovennevnte formål ble det i 1890 oppfunnet en installasjon som tillater at svovelet smelter i en dybde og pumpes til overflaten ved hjelp av et rør. Dens design er enkel nok og effektiv i handling: to rør er i hverandre. Dampen sirkulerer overopphetet til 120 grader (smeltepunktet av svovel) gjennom ytterrøret. Enden av det indre røret når avsetningene til elementet vi trenger. Når oppvarmet av vann, begynner svovel å smelte og komme ut. Alt er enkelt nok. I den moderne versjonen inneholder installasjonen et annet rør: Den er plassert inne i et rør med svovel, og komprimert luft passerer gjennom den, noe som får smelten til å stige raskere.

Det finnes flere andre metoder, og i en av dem er smeltepunktet for svovel nådd. Under bakken senkes to elektroder og strømmen blir utladet gjennom dem. Siden svovel er en typisk dielektrisk, utfører den ikke strøm og begynner å varme opp sterkt. Dermed smelter det og, ved hjelp av et rør, som i den første metoden, pumpes ut. Hvis svovel skal sendes til produksjon av svovelsyre, så antennes den under jorden og gassen slippes ut på utsiden. Det oksyderes til svoveloksyd (VI), og deretter oppløses i vann for å gi sluttproduktet.

Vi har analysert smeltet av svovel, smeltepunktet for svovel og metoder for utvinning. Nå er det på tide å finne ut hvorfor slike kompliserte metoder er nødvendig. Faktisk er analysen av smelteprosessen av svovel og temperaturkontrollsystemet nødvendig for å rengjøre og effektivt bruke sluttproduktet av ekstraksjonen. Tross alt er svovel et av de viktigste elementene som spiller en nøkkelrolle på mange områder av livet vårt.

søknad

Det er meningsløst å si hvor svovelforbindelser brukes . Det er lettere å si hvor de ikke gjelder. Svovel er i gummi og gummiprodukter, i gass, som er matet til boliger (det er nødvendig for å identifisere lekkasjen i tilfelle slike). Dette er de vanligste og enkle eksemplene. Faktisk er svovelapplikasjonens sfærer utallige. Å liste dem er ganske enkelt urealistisk. Men hvis vi forplikter oss til å gjøre dette, viser det seg at svovel er et av de viktigste elementene for menneskeheten.

konklusjon

Fra denne artikkelen lærte du hva smeltepunktet av svovel er, hva dette elementet er så viktig for oss. Hvis du er interessert i denne prosessen og studien, så har du sikkert lært noe nytt for deg selv. For eksempel kan det være trekk ved smeltende svovel. I alle fall er det ingen grense til fullkommenhet, og ingen av oss vil bli forhindret i å kjenne prosessene som foregår i industrien. Du kan selvstendig fortsette å mestre de teknologiske finessene ved utvinning, gjenvinning og behandling av svovel og andre elementer som finnes i jordskorpen.