Sulfuri ni mojawapo ya vipengele vya kawaida vya ukoko wa dunia. Mara nyingi, hupatikana katika utungaji wa madini yenye metali pamoja na hayo. Michakato ambayo hutokea wakati kiwango cha kuchemsha na kiwango cha kuyeyuka cha sulfuri kinafikiwa ni ya kuvutia sana. Tutachambua taratibu hizi, pamoja na matatizo yanayohusiana nao, katika makala hii. Lakini kwanza, hebu tuzame katika historia ya ugunduzi wa kipengele hiki.
Historia
Katika hali yake ya asili, na pia katika utungaji wa madini, sulfuri imejulikana tangu zamani. Katika maandishi ya kale ya Kigiriki, athari ya sumu ya misombo yake kwenye mwili wa mwanadamu inaelezwa. Dioksidi ya sulfuri iliyotolewa wakati wa mwako wa misombo ya kipengele hiki inaweza kweli kuwa mbaya kwa watu. Karibu karne ya 8, sulfuri ilianza kutumika nchini China kutengeneza mchanganyiko wa pyrotechnic. Si ajabu, kwa sababu ni katika nchi hii ambapo baruti inaaminika kuwa ilibuniwa.
Hata katika Misri ya kale, watu walijua mbinu ya kuchoma madini yenye salfa kulingana na shaba. Hivi ndivyo chuma kilivyochimbwa. Sulfuri ilitoka katika mfumo wa gesi yenye sumu SO2.
Licha ya kuwa maarufu tangu zamani, ujuzi wa salfa ni nini, ulikuja kutokana na kazi ya mwanasayansi wa asili wa Ufaransa Antoine. Lavoisier. Ni yeye aliyethibitisha kuwa ni kipengele, na bidhaa zake za mwako ni oksidi.
Hii hapa ni historia fupi ya kufahamiana kwa watu na kipengele hiki cha kemikali. Ifuatayo, tutazungumza kwa undani juu ya michakato inayofanyika kwenye matumbo ya ardhi na kupelekea kutengenezwa kwa sulfuri katika hali ambayo iko sasa.
sulfuri huja vipi?
Kuna dhana potofu ya kawaida kwamba kipengele hiki mara nyingi hupatikana katika umbo lake la asili (yaani, safi). Hata hivyo, hii si kweli kabisa. Sulfuri asilia mara nyingi hupatikana kama mjumuisho katika madini mengine.
Kwa sasa, kuna nadharia kadhaa kuhusu asili ya kipengele katika umbo lake safi. Wanapendekeza tofauti katika wakati wa kuundwa kwa sulfuri na ores ambayo inaingizwa. Ya kwanza, nadharia ya syngenesis, inachukua malezi ya sulfuri pamoja na ores. Kulingana na yeye, baadhi ya bakteria wanaoishi katika bahari, walipunguza sulfati katika maji hadi sulfidi hidrojeni. Mwisho, kwa upande wake, uliinuka, ambapo, kwa msaada wa bakteria nyingine, ilikuwa oxidized kwa sulfuri. Alianguka chini, iliyochanganyika na matope, na hatimaye wakaunda madini ya chuma.
Kiini cha nadharia ya epigenesis ni kwamba salfa katika madini iliundwa baadaye kuliko yenyewe. Kuna matawi kadhaa hapa. Tutazungumza tu juu ya toleo la kawaida la nadharia hii. Inajumuisha hii: maji ya chini ya ardhi, inapita kwa njia ya mkusanyiko wa ores ya sulfate, hutajiriwa nao. Kisha, kupitia mashamba ya mafuta na gesi, ioni za sulfate hupunguzwa kwa sulfidi hidrojeni kutokana na hidrokaboni. Sulfidi ya hidrojeni, inayoinuka juu ya uso, ni oxidizedoksijeni ya anga kwa sulfuri, ambayo hukaa katika miamba, na kutengeneza fuwele. Nadharia hii hivi karibuni imepata uthibitisho zaidi na zaidi, lakini swali la kemia ya mabadiliko haya bado liko wazi.
Kutoka kwa mchakato wa asili ya salfa katika asili, hebu tuendelee kwenye marekebisho yake.
Allotropy na polymorphism
Sulfuri, kama vipengele vingine vingi vya jedwali la upimaji, ipo katika hali ya asili katika aina kadhaa. Katika kemia huitwa marekebisho ya allotropic. Kuna sulfuri ya rhombic. Kiwango chake cha kuyeyuka ni cha chini kidogo kuliko ile ya muundo wa pili: monoclinic (112 na 119 digrii Celsius). Na zinatofautiana katika muundo wa seli za msingi. Sulfuri ya Rhombic ni mnene zaidi na imara. Inaweza, inapokanzwa hadi digrii 95, kwenda kwenye fomu ya pili - monoclinic. Kipengele tunachojadili kina analogi kwenye jedwali la mara kwa mara. Polymorphism ya sulfuri, selenium na tellurium bado inajadiliwa na wanasayansi. Wana uhusiano wa karibu sana wao kwa wao, na marekebisho yote wanayounda yanafanana sana.
Na kisha tutachambua michakato inayotokea wakati wa kuyeyuka kwa salfa. Lakini kabla ya kuanza, unapaswa kutumbukia kidogo katika nadharia ya muundo wa kimiani ya kioo na matukio yanayotokea wakati wa mabadiliko ya awamu ya maada.
Fuwele imetengenezwa na nini?
Kama unavyojua, katika hali ya gesi, dutu hii iko katika umbo la molekuli (au atomi), inayosogea angani bila mpangilio. katika suala la kioevuchembe zake kuu zimeunganishwa, lakini bado zina uhuru mkubwa wa kutembea. Katika hali ngumu ya mkusanyiko, kila kitu ni tofauti kidogo. Hapa kiwango cha utaratibu huongezeka hadi thamani yake ya juu, na atomi huunda kimiani ya kioo. Bila shaka, kuna mabadiliko ndani yake, lakini wana amplitude ndogo sana, na hii haiwezi kuitwa harakati za bure.
Fuwele yoyote inaweza kugawanywa katika seli za msingi - misombo kama hii ya atomi inayorudiwa katika ujazo wote wa sampuli ya mchanganyiko. Hapa inafaa kufafanua kuwa seli kama hizo sio kimiani cha kioo, na hapa atomi ziko ndani ya kiasi cha takwimu fulani, na sio kwenye nodi zake. Kwa kila fuwele, wao ni mtu binafsi, lakini wanaweza kugawanywa katika aina kadhaa kuu (syngony) kulingana na jiometri: triclinic, monoclinic, rhombic, rhombohedral, tetragonal, hexagonal, cubic.
Hebu tuchambue kwa ufupi kila aina ya lati, kwa sababu zimegawanywa katika spishi ndogo kadhaa. Na hebu tuanze na jinsi wanaweza kutofautiana kutoka kwa kila mmoja. Kwanza, hizi ni uwiano wa urefu wa pande, na pili, pembe kati yao.
Kwa hivyo, singoni ya triclinic, ya chini kabisa kuliko yote, ni kimiani cha msingi (parallelogram), ambamo pande zote na pembe si sawa. Mwakilishi mwingine wa jamii inayoitwa ya chini ya syngonies ni monoclinic. Hapa, pembe mbili za kiini ni digrii 90, na pande zote zina urefu tofauti. Aina inayofuata ya kategoria ya chini kabisa ni singoni ya rhombiki. Ina pande tatu zisizo sawa, lakini pembe zote za takwimuni sawa na digrii 90.
Wacha tuendelee hadi kitengo cha kati. Na mwanachama wake wa kwanza ni syngony ya tetragonal. Hapa, kwa mfano, ni rahisi nadhani kwamba pembe zote za takwimu inayowakilisha ni sawa na digrii 90, na pia pande mbili kati ya tatu ni sawa kwa kila mmoja. Mwakilishi anayefuata ni syngony ya rhombohedral (trigonal). Hapa ndipo mambo yanapovutia zaidi. Aina hii inafafanuliwa kwa pande tatu sawa na pembe tatu ambazo ni sawa lakini sio sawa.
Lahaja ya mwisho ya kategoria ya kati ni sinoni ya hexagonal. Kuna ugumu zaidi katika kuifafanua. Chaguo hili limejengwa kwa pande tatu, mbili ambazo ni sawa na huunda angle ya digrii 120, na ya tatu ni katika ndege perpendicular kwao. Ikiwa tutachukua seli tatu za syngony ya hexagonal na kuziunganisha kwa kila mmoja, tutapata silinda yenye msingi wa hexagonal (ndiyo sababu ina jina kama hilo, kwa sababu "hexa" katika Kilatini ina maana "sita").
Vema, sehemu ya juu ya singoni zote, yenye ulinganifu katika pande zote, ina ujazo. Ni yeye pekee aliye katika kitengo cha juu zaidi. Hapa unaweza nadhani mara moja jinsi inaweza kuwa na sifa. Pembe na pande zote ni sawa na huunda mchemraba.
Kwa hivyo, tumemaliza uchanganuzi wa nadharia juu ya vikundi kuu vya singoni, na sasa tutaambia kwa undani zaidi juu ya muundo wa aina anuwai za salfa na sifa zinazofuata kutoka kwa hii.
Muundo wa sulfuri
Kama ilivyotajwa tayari, salfa ina marekebisho mawili: rhombic na monoclinic. Baada ya sehemu ya nadhariaHakika ilidhihirika jinsi wanavyohitalifiana. Lakini jambo zima ni kwamba, kulingana na hali ya joto, muundo wa kimiani unaweza kubadilika. Jambo zima liko katika mchakato wenyewe wa mabadiliko yanayotokea wakati kiwango cha kuyeyuka cha sulfuri kinafikiwa. Kisha kimiani cha kioo huharibiwa kabisa, na atomi zinaweza kusogea kwa uhuru zaidi au kidogo angani.
Lakini hebu turudi kwenye muundo na vipengele vya dutu kama vile salfa. Mali ya vipengele vya kemikali kwa kiasi kikubwa hutegemea muundo wao. Kwa mfano, sulfuri, kutokana na upekee wa muundo wa kioo, ina mali ya flotation. Chembe zake hazijaingizwa na maji, na Bubbles za hewa zinazoambatana nazo huwavuta kwenye uso. Kwa hivyo, donge la salfa huelea wakati wa kuzamishwa ndani ya maji. Huu ndio msingi wa njia zingine za kutenganisha kipengee hiki kutoka kwa mchanganyiko wa zile zinazofanana. Na kisha tutachambua mbinu kuu za uchimbaji wa kiwanja hiki.
Uzalishaji
Sulfuri inaweza kutokea kwa madini tofauti, na kwa hivyo katika kina tofauti. Kulingana na hili, njia tofauti za uchimbaji huchaguliwa. Ikiwa kina kina kina kirefu na hakuna mkusanyiko wa gesi chini ya ardhi ambayo huingilia kati na madini, basi nyenzo hupigwa kwa njia ya wazi: tabaka za mwamba huondolewa na, kutafuta ore iliyo na sulfuri, hutumwa kwa usindikaji. Lakini ikiwa hali hizi hazipatikani na kuna hatari, basi njia ya kisima hutumiwa. Inahitaji kufikia kiwango cha kuyeyuka kwa sulfuri. Kwa hili, ufungaji maalum hutumiwa. Kifaa cha kuyeyusha sulfuri ya donge kwa njia hii ni muhimu tu. Lakini kuhusu mchakato huu - kidogobaadaye.
Kwa ujumla, wakati wa kuchimba salfa kwa njia yoyote, kuna hatari kubwa ya sumu, kwa sababu mara nyingi sulfidi hidrojeni na dioksidi ya sulfuri huwekwa ndani yake, ambayo ni hatari sana kwa wanadamu.
Ili kuelewa zaidi hasara na manufaa ya njia fulani, hebu tufahamiane na mbinu za usindikaji wa madini yenye salfa.
Uchimbaji
Hapa pia, kuna mbinu kadhaa kulingana na sifa tofauti kabisa za salfa. Miongoni mwao ni mafuta, uchimbaji, maji ya mvuke, centrifugal na uchujaji.
Zilizothibitishwa zaidi ni za joto. Wao ni msingi wa ukweli kwamba pointi za kuchemsha na za kuyeyuka za sulfuri ni za chini kuliko zile za ores ambazo "huoa". Tatizo pekee ni kwamba hutumia nishati nyingi. Ili kudumisha hali ya joto, ilikuwa muhimu kuchoma sehemu ya sulfuri. Licha ya usahili wake, njia hii haifanyi kazi, na hasara inaweza kufikia rekodi ya asilimia 45.
Tunafuata tawi la maendeleo ya kihistoria, kwa hivyo tunaendelea na mbinu ya maji ya mvuke. Tofauti na njia za joto, njia hizi bado zinatumika katika viwanda vingi. Kwa kawaida, zinatokana na mali sawa - tofauti katika kiwango cha kuchemsha na kiwango cha kuyeyuka cha sulfuri kutoka kwa metali zinazohusiana. Tofauti pekee ni jinsi inapokanzwa hufanyika. Mchakato wote unafanyika katika autoclaves - mitambo maalum. Ore ya sulfuri iliyoimarishwa yenye hadi 80% ya kipengele kilichochimbwa hutolewa huko. Kisha, chini ya shinikizo, maji ya moto hupigwa ndani ya autoclave.mvuke. Joto hadi nyuzi 130 Celsius, sulfuri huyeyuka na huondolewa kwenye mfumo. Bila shaka, mikia inayoitwa inabakia - chembe za sulfuri zinazoelea ndani ya maji zinazoundwa kutokana na condensation ya mvuke wa maji. Zinaondolewa na kurejeshwa kwenye mchakato, kwa kuwa pia zina vipengele vingi tunavyohitaji.
Mojawapo ya mbinu za kisasa - centrifuge. Kwa njia, ilitengenezwa nchini Urusi. Kwa kifupi, asili yake ni kwamba kuyeyuka kwa mchanganyiko wa salfa na madini ambayo huambatana nayo huingizwa kwenye centrifuge na inazunguka kwa kasi kubwa. Mwamba mzito zaidi huwa mbali na kituo kutokana na nguvu ya katikati, wakati sulfuri yenyewe inabaki juu. Kisha tabaka zinazotokana zinatenganishwa kwa urahisi kutoka kwa nyingine.
Kuna njia nyingine ambayo pia inatumika katika uzalishaji hadi leo. Inajumuisha kutenganisha salfa kutoka kwa madini kupitia vichungi maalum.
Katika makala haya, tutazingatia mbinu za kipekee za kutoa kipengee ambacho bila shaka ni muhimu kwetu.
Mchakato wa kuyeyuka
Utafiti wa uhamishaji joto wakati wa kuyeyuka kwa salfa ni suala muhimu, kwa sababu hii ni mojawapo ya njia za kiuchumi zaidi za kutoa kipengele hiki. Tunaweza kuchanganya vigezo vya mfumo wakati wa joto, na tunahitaji kuhesabu mchanganyiko wao bora. Ni kwa kusudi hili kwamba utafiti wa uhamisho wa joto na uchambuzi wa vipengele vya mchakato wa kuyeyuka sulfuri hufanyika. Kuna aina kadhaa za ufungaji kwa mchakato huu. Boiler ya kuyeyuka sulfuri ni mmoja wao. Kupata bidhaa unayotafuta na bidhaa hii- msaidizi tu. Walakini, leo kuna ufungaji maalum - kifaa cha kuyeyusha donge la sulfuri. Inaweza kutumika kwa ufanisi katika uzalishaji kuzalisha salfa ya kiwango cha juu kwa wingi.
Kwa madhumuni yaliyo hapo juu, mnamo 1890, usakinishaji ulivumbuliwa ambao unaruhusu salfa kuyeyushwa kwa kina na kusukumwa juu ya uso kwa kutumia bomba. Ubunifu wake ni rahisi sana na mzuri katika hatua: bomba mbili ziko kwa kila mmoja. Mvuke unaowaka sana hadi digrii 120 (hatua myeyuko ya salfa) huzunguka kupitia bomba la nje. Mwisho wa bomba la ndani hufikia amana za kipengele tunachohitaji. Inapokanzwa na maji, sulfuri huanza kuyeyuka na kutoka nje. Kila kitu ni rahisi sana. Katika toleo la kisasa, usakinishaji una bomba lingine: liko ndani ya bomba lenye salfa, na hewa iliyoshinikizwa inapita ndani yake, ambayo hufanya kuyeyuka kuongezeka haraka.
Kuna mbinu kadhaa zaidi, na mojawapo hufikia kiwango cha kuyeyuka kwa salfa. Electrodes mbili hupunguzwa chini ya ardhi na sasa hupitishwa kupitia kwao. Kwa kuwa sulfuri ni dielectri ya kawaida, haifanyi sasa na huanza kupata moto sana. Kwa hivyo, inayeyuka na kwa msaada wa bomba, kama ilivyo kwa njia ya kwanza, hutolewa nje. Ikiwa wanataka kutuma sulfuri kwa uzalishaji wa asidi ya sulfuriki, basi huwekwa kwenye moto chini ya ardhi na gesi inayotokana inachukuliwa. Hutiwa oksidi zaidi kuwa oksidi ya sulfuri (VI), na kisha kuyeyushwa katika maji, na kupata bidhaa ya mwisho.
Tumechambua kuyeyuka kwa salfa, kuyeyuka kwa salfa na njia za uchimbaji wake. Sasa ni wakati wa kujua kwa nini njia ngumu kama hizo zinahitajika. Kwa kweli, uchambuzi wa mchakato wa kuyeyuka sulfuri namfumo wa udhibiti wa joto unahitajika ili kusafisha vizuri na kutumia kwa ufanisi bidhaa ya mwisho ya uchimbaji. Baada ya yote, salfa ni mojawapo ya vipengele muhimu zaidi ambavyo vina jukumu muhimu katika maeneo mengi ya maisha yetu.
Maombi
Haina maana kusema ambapo misombo ya sulfuri inatumika. Ni rahisi kusema mahali ambapo hazitumiki. Sulfuri hupatikana katika bidhaa yoyote ya mpira na mpira, katika gesi ambayo hutolewa kwa nyumba (huko inahitajika kutambua uvujaji ikiwa hutokea). Hizi ni mifano ya kawaida na rahisi. Kwa kweli, matumizi ya sulfuri ni isitoshe. Kuziorodhesha zote ni jambo lisilowezekana. Lakini tukijitolea kufanya hivi, itabainika kuwa salfa ni mojawapo ya vipengele muhimu kwa binadamu.
Hitimisho
Kutoka kwa makala haya, ulijifunza kiwango cha kuyeyuka cha salfa ni nini, kwa nini kipengele hiki ni muhimu sana kwetu. Ikiwa una nia ya mchakato huu na utafiti wake, basi labda umejifunza kitu kipya kwako mwenyewe. Kwa mfano, hizi zinaweza kuwa sifa za kuyeyuka kwa sulfuri. Kwa hali yoyote, hakuna kikomo kwa ukamilifu, na ujuzi wa taratibu zinazofanyika katika sekta hautaingilia kati na yeyote kati yetu. Unaweza kujitegemea kuendelea kufahamu ugumu wa kiteknolojia wa michakato ya uchimbaji, uchimbaji na usindikaji wa salfa na vitu vingine vilivyomo kwenye ukoko wa dunia.
