Kükürt, yer kabuğunun en yaygın elementlerinden biridir. Çoğu zaman, buna ek olarak metal içeren minerallerin bileşiminde bulunur. Kükürtün kaynama noktasına ve erime noktasına ulaşıldığında meydana gelen süreçler çok ilginçtir. Bu makalede, bu süreçleri ve bunlarla ilişkili zorlukları analiz edeceğiz. Ama önce, bu elementin keşfedilme tarihine bir göz atalım.
Tarih
Minerallerin bileşiminin yanı sıra doğal biçimiyle de kükürt antik çağlardan beri bilinmektedir. Antik Yunan metinlerinde, bileşiklerinin insan vücudu üzerindeki zehirli etkisi anlatılmaktadır. Bu elementin bileşiklerinin yanması sırasında açığa çıkan kükürt dioksit, gerçekten de insanlar için ölümcül olabilir. 8. yüzyılda, kükürt Çin'de piroteknik karışımlar yapmak için kullanılmaya başlandı. Hiç şüphe yok, çünkü barutun bu ülkede icat edildiğine inanılıyor.
Eski Mısır'da bile insanlar bakıra dayalı kükürt içeren cevheri kavurma yöntemini biliyorlardı. Metal bu şekilde çıkarıldı. Kükürt zehirli gaz şeklinde kaçtı SO2.
Eski zamanlardan beri ünlü olmasına rağmen, kükürtün ne olduğu bilgisi, Fransız doğa bilimci Antoine'nin çalışmaları sayesinde geldi. Lavoisier. Bunun bir element olduğunu ve yanma ürünlerinin oksitler olduğunu tespit eden oydu.
İşte insanların bu kimyasal elementle tanışmasının kısa bir tarihi. Daha sonra yerkürenin bağırsaklarında gerçekleşen ve kükürt oluşumuna yol açan süreçlerden şimdiki haliyle detaylı olarak bahsedeceğiz.
Kükürt nasıl oluşur?
Bu öğenin en sık kendi doğal (yani saf) biçiminde bulunduğuna dair yaygın bir yanlış anlama vardır. Ancak, bu pek doğru değil. Doğal kükürt en çok diğer cevherlerde bir inklüzyon olarak bulunur.
Şu anda elementin en saf haliyle kökeniyle ilgili birkaç teori var. Sülfürün oluşum zamanı ve serpiştirildiği cevherler arasında bir fark olduğunu öne sürerler. Birincisi, sentez teorisi, cevherlerle birlikte kükürt oluşumunu varsayar. Ona göre okyanusta yaşayan bazı bakteriler, sudaki sülfatları hidrojen sülfüre indirgedi. İkincisi, diğer bakterilerin yardımıyla kükürte oksitlendiği yerde yükseldi. Dibe düştü, silt ile karıştırıldı ve ardından birlikte cevher oluşturdular.
Epigenez teorisinin özü, cevherdeki kükürtün kendisinden sonra oluşmasıdır. Burada birkaç şube var. Bu teorinin sadece en yaygın versiyonu hakkında konuşacağız. Şunlardan oluşur: sülfat cevheri birikimlerinden akan yer altı suyu onlarla zenginleştirilir. Daha sonra petrol ve gaz sahalarından geçerek sülfat iyonları hidrokarbonlardan dolayı hidrojen sülfüre indirgenir. Yüzeye yükselen hidrojen sülfür oksitleniratmosferik oksijenden kükürde, kayalara yerleşerek kristaller oluşturur. Bu teori son zamanlarda daha fazla doğrulama buldu, ancak bu dönüşümlerin kimyası sorusu açık kalıyor.
Kükürdün doğadaki kökeni sürecinden, onun modifikasyonlarına geçelim.
Allotropi ve polimorfizm
Kükürt, periyodik tablonun diğer birçok elementi gibi doğada çeşitli şekillerde bulunur. Kimyada bunlara allotropik modifikasyonlar denir. Eşkenar dörtgen kükürt var. Erime noktası, ikinci modifikasyonunkinden biraz daha düşüktür: monoklinik (112 ve 119 santigrat derece). Ve temel hücrelerin yapısında farklılık gösterirler. Rombik kükürt daha yoğun ve kararlıdır. 95 dereceye ısıtıldığında ikinci bir forma girebilir - monoklinik. Tartıştığımız elementin periyodik tablodaki benzerleri var. Kükürt, selenyum ve tellürün polimorfizmi bilim adamları tarafından hala tartışılmaktadır. Birbirleriyle çok yakın bir ilişkileri var ve oluşturdukları tüm modifikasyonlar birbirine çok benziyor.
Ardından kükürtün erimesi sırasında meydana gelen süreçleri analiz edeceğiz. Ancak başlamadan önce, kristal kafesin yapısı teorisine ve maddenin faz geçişleri sırasında meydana gelen fenomenlere biraz dalmalısınız.
Kristal nelerden yapılmıştır?
Bildiğiniz gibi, gaz halindeki madde, uzayda rastgele hareket eden moleküller (veya atomlar) şeklindedir. sıvı maddedekurucu parçacıkları gruplandırılmıştır, ancak yine de oldukça büyük bir hareket özgürlüğüne sahiptir. Katı bir kümelenme durumunda, her şey biraz farklıdır. Burada düzen derecesi maksimum değerine yükselir ve atomlar bir kristal kafes oluşturur. Elbette içinde dalgalanmalar var ama çok küçük bir genlikleri var ve buna serbest hareket denilemez.
Herhangi bir kristal, temel hücrelere bölünebilir - örnek bileşiğin tüm hacmi boyunca tekrarlanan bu tür ardışık atom bileşikleri. Burada, bu tür hücrelerin bir kristal kafes olmadığını ve burada atomların, düğümlerinde değil, belirli bir şeklin hacminin içinde bulunduğunu açıklığa kavuşturmaya değer. Her kristal için ayrıdırlar, ancak geometriye bağlı olarak birkaç ana türe (eş anlamlı) ayrılabilirler: triklinik, monoklinik, eşkenar dörtgen, eşkenar dörtgen, dörtgen, altıgen, kübik.
Birkaç alt türe ayrıldıkları için her bir kafes türünü kısaca analiz edelim. Ve birbirlerinden nasıl farklı olabilecekleriyle başlayalım. Birincisi, kenarların uzunluklarının oranları ve ikincisi, aralarındaki açıdır.
Böylece, en düşük olan triklinik eş anlamlılık, tüm kenarların ve açıların birbirine eşit olmadığı bir temel kafestir (paralelkenar). Sözde alt syngonies kategorisinin bir başka temsilcisi monokliniktir. Burada hücrenin iki köşesi 90 derecedir ve tüm kenarları farklı uzunluklardadır. En düşük kategoriye ait bir sonraki tür eşkenar eş anlamlıdır. Üç eşit olmayan kenarı vardır, ancak şeklin tüm açıları90 dereceye eşittir.
Orta kategoriye geçelim. Ve ilk üyesi tetragonal eş anlamlıdır. Burada benzetme yoluyla temsil ettiği şeklin tüm açılarının 90 dereceye eşit olduğunu ve ayrıca üç kenardan ikisinin birbirine eşit olduğunu tahmin etmek kolaydır. Bir sonraki temsilci eşkenar dörtgen (trigonal) eş anlamlıdır. Burası işlerin biraz daha ilginç hale geldiği yer. Bu tip üç eşit kenar ve eşit ama düz olmayan üç açı ile tanımlanır.
Orta kategorinin son çeşidi altıgen eş anlamlıdır. Bunu tanımlamanın daha da zorluğu var. Bu seçenek, ikisi eşit ve 120 derecelik bir açı oluşturan ve üçüncüsü onlara dik bir düzlemde olan üç kenar üzerine inşa edilmiştir. Altıgen sengoninin üç hücresini alıp birbirine bağlarsak, altıgen tabanlı bir silindir elde ederiz (bu yüzden böyle bir adı vardır, çünkü Latince'de "hexa" " altı" anlamına gelir).
Eh, tüm eş anlamlıların tepesi, her yönde simetriye sahip olduğundan kübiktir. En yüksek kategoriye ait olan tek kişidir. Burada nasıl karakterize edilebileceğini hemen tahmin edebilirsiniz. Tüm açılar ve kenarlar eşittir ve bir küp oluşturur.
Öyleyse, eş anlamlıların ana gruplarıyla ilgili teorinin analizini bitirdik ve şimdi çeşitli kükürt biçimlerinin yapısı ve bundan sonraki özellikleri hakkında daha ayrıntılı bilgi vereceğiz.
Kükürtün yapısı
Daha önce de belirtildiği gibi, kükürtün iki modifikasyonu vardır: eşkenar dörtgen ve monoklinik. Teori bölümünden sonraElbette nasıl farklı oldukları ortaya çıktı. Ancak bütün mesele şu ki, sıcaklığa bağlı olarak kafesin yapısı değişebilir. Bütün nokta, kükürtün erime noktasına ulaşıldığında meydana gelen dönüşüm sürecindedir. Daha sonra kristal kafes tamamen yok edilir ve atomlar uzayda az çok serbestçe hareket edebilir.
Ama kükürt gibi bir maddenin yapısına ve özelliklerine geri dönelim. Kimyasal elementlerin özellikleri büyük ölçüde yapılarına bağlıdır. Örneğin kükürt, kristal yapısının özelliklerinden dolayı yüzdürme özelliğine sahiptir. Parçacıkları su ile ıslanmaz ve üzerlerine yapışan hava kabarcıkları onları yüzeye çeker. Böylece, topak kükürt suya daldırıldığında yüzer. Bu, bu elementi benzerlerinin bir karışımından ayırmanın bazı yöntemlerinin temelidir. Sonra bu bileşiğin çıkarılması için ana yöntemleri analiz edeceğiz.
Üretim
Kükürt farklı minerallerde ve dolayısıyla farklı derinliklerde oluşabilir. Buna bağlı olarak farklı ekstraksiyon yöntemleri seçilir. Derinlik sığsa ve yer altında madenciliği engelleyen gaz birikintileri yoksa, malzeme açık bir yöntemle çıkarılır: kaya katmanları çıkarılır ve kükürt içeren cevher bulunması işlenmek üzere gönderilir. Ancak bu şartlar sağlanmazsa ve tehlikeler varsa sondaj yöntemine başvurulur. Kükürtün erime noktasına ulaşması gerekiyor. Bunun için özel kurulumlar kullanılır. Bu yöntemde topak kükürt eritmek için bir aparat basitçe gereklidir. Ama bu süreç hakkında - birazsonra.
Genel olarak, kükürt herhangi bir şekilde çıkarılırken yüksek zehirlenme riski vardır, çünkü çoğu zaman onunla birlikte insanlar için çok tehlikeli olan hidrojen sülfür ve kükürt dioksit biriktirilir.
Belirli bir yöntemin dezavantajlarını ve avantajlarını daha iyi anlamak için, kükürt içeren cevher işleme yöntemlerini tanıyalım.
Çıkarma
Burada da kükürtün tamamen farklı özelliklerine dayanan birkaç numara var. Bunlar arasında termal, ekstraksiyon, buhar-su, santrifüj ve filtrasyon vardır.
Bunların en kanıtlanmışı termaldir. Sülfürün kaynama ve erime noktalarının, içinde "evlendiği" cevherlerinkinden daha düşük olduğu gerçeğine dayanırlar. Tek sorun çok fazla enerji tüketmesi. Sıcaklığı korumak için kükürtün bir kısmını yakmak gerekliydi. Basitliğine rağmen, bu yöntem etkisizdir ve kayıplar yüzde 45 gibi rekor bir seviyeye ulaşabilir.
Tarihsel gelişim dalını takip ediyoruz, bu yüzden buhar-su yöntemine geçiyoruz. Termal yöntemlerden farklı olarak bu yöntemler halen birçok fabrikada kullanılmaktadır. İşin garibi, aynı özelliğe dayanıyorlar - kaynama noktası ve kükürtün erime noktası ile ilişkili metaller için olan fark. Tek fark, ısıtmanın nasıl gerçekleştiğidir. Tüm süreç otoklavlarda gerçekleşir - özel kurulumlar. Çıkarılan elementin %80'ini içeren zenginleştirilmiş kükürt cevheri burada sağlanır. Daha sonra basınç altında otoklava sıcak su pompalanır.buhar. 130 dereceye kadar ısınan kükürt erir ve sistemden uzaklaştırılır. Tabii ki, sözde kuyruklar kalır - su buharının yoğunlaşması nedeniyle oluşan suda yüzen kükürt parçacıkları. İhtiyacımız olan birçok öğeyi de içerdikleri için kaldırılırlar ve işleme geri koyulurlar.
En modern yöntemlerden biri - santrifüj. Bu arada, Rusya'da geliştirildi. Kısacası özü, eşlik ettiği kükürt ve mineral karışımının eriyiğinin bir santrifüje daldırılması ve yüksek hızda dönmesidir. Daha ağır olan kaya, merkezkaç kuvveti nedeniyle merkezden uzaklaşırken, kükürtün kendisi daha yüksekte kalır. Ardından ortaya çıkan katmanlar birbirinden basitçe ayrılır.
Bugüne kadar üretimde de kullanılan bir yöntem daha var. Özel filtreler aracılığıyla minerallerden kükürtün ayrılmasından oluşur.
Bu yazıda, şüphesiz bizim için önemli olan bir elementi çıkarmak için özel olarak termal yöntemleri ele alacağız.
Erime süreci
Kükürtün eritilmesi sırasında ısı transferinin incelenmesi önemli bir konudur, çünkü bu, bu elementi çıkarmanın en ekonomik yollarından biridir. Isıtma sırasında sistemin parametrelerini birleştirebiliriz ve bunların optimal kombinasyonunu hesaplamamız gerekir. Bu amaçla, bir ısı transferi çalışması ve kükürt eritme işleminin özelliklerinin bir analizi yapılır. Bu işlem için çeşitli kurulum türleri vardır. Kükürt eritme kazanı bunlardan biridir. Aradığınız ürün bu ürünle- sadece bir yardımcı. Bununla birlikte, bugün özel bir kurulum var - topak kükürt eritmek için bir cihaz. Büyük miktarlarda yüksek saflıkta kükürt üretmek için üretimde etkin bir şekilde kullanılabilir.
Yukarıdaki amaç için, 1890'da kükürtün derinde eritilmesine ve bir boru kullanılarak yüzeye pompalanmasına izin veren bir tesis icat edildi. Tasarımı oldukça basit ve eylemde etkilidir: iki boru birbirine yerleştirilmiştir. 120 dereceye kadar aşırı ısıtılan buhar (kükürtün erime noktası) dış borudan dolaşır. İç borunun ucu ihtiyacımız olan elementin tortularına ulaşır. Su ile ısıtıldığında kükürt erimeye ve dışarı çıkmaya başlar. Her şey oldukça basit. Modern versiyonda, kurulum başka bir boru içerir: borunun içinde kükürt bulunur ve içinden basınçlı hava akar, bu da eriyiğin daha hızlı yükselmesini sağlar.
Birkaç yöntem daha var ve bunlardan biri kükürtün erime noktasına ulaşıyor. İki elektrot yer altına indirilir ve içlerinden bir akım geçirilir. Kükürt tipik bir dielektrik olduğu için akımı iletmez ve çok ısınmaya başlar. Böylece erir ve ilk yöntemde olduğu gibi bir boru yardımıyla dışarı pompalanır. Sülfürik asit üretimine kükürt göndermek isterlerse, yer altında ateşe verilir ve ortaya çıkan gaz çıkarılır. Daha sonra kükürt okside (VI) oksitlenir ve daha sonra suda çözülerek nihai ürün elde edilir.
Kükürtün erimesini, kükürtün erimesini ve çıkarma yöntemlerini inceledik. Şimdi bu kadar karmaşık yöntemlere neden ihtiyaç duyulduğunu bulmanın zamanı geldi. Aslında, kükürt eritme sürecinin analizi veEkstraksiyonun son ürününü iyi temizlemek ve etkin bir şekilde uygulamak için sıcaklık kontrol sistemine ihtiyaç vardır. Sonuçta kükürt hayatımızın birçok alanında kilit rol oynayan en önemli unsurlardan biridir.
Uygulama
Kükürt bileşiklerinin nerelerde kullanıldığını söylemenin bir anlamı yok. Uygulanmadıkları yerde söylemek daha kolay. Kükürt, herhangi bir kauçuk ve kauçuk üründe, evlere verilen gazda bulunur (eğer varsa, orada bir sızıntı tespit etmek gerekir). Bunlar en yaygın ve basit örneklerdir. Aslında, kükürt uygulamaları sayısızdır. Hepsini listelemek gerçekçi değil. Ama bunu yapmayı taahhüt edersek, kükürtün insanlık için en temel unsurlardan biri olduğu ortaya çıkıyor.
Sonuç
Bu makaleden kükürtün erime noktasının ne olduğunu, bu elementin bizim için neden bu kadar önemli olduğunu öğrendiniz. Bu süreç ve çalışmasıyla ilgileniyorsanız, muhtemelen kendiniz için yeni bir şey öğrenmişsinizdir. Örneğin, bunlar kükürtün erimesinin özellikleri olabilir. Her halükarda, mükemmelliğin sınırı yoktur ve endüstride meydana gelen süreçlerin bilgisi hiçbirimize engel olmayacaktır. Kükürt ve yer kabuğunda bulunan diğer elementlerin çıkarılması, çıkarılması ve işlenmesi süreçlerinin teknolojik karmaşıklıklarında bağımsız olarak uzmanlaşmaya devam edebilirsiniz.
