Sēra kušanas temperatūra. Iekārtas sēra kausēšanai

Sērs ir viens no visbiežāk sastopamajiem zemes garozas elementiem. Visbiežāk tas ir atrodams minerālos, kas papildus metāliem satur arī metālu. Ļoti interesanti ir procesi, kas notiek, kad sēra viršanas temperatūra un kušanas temperatūra ir ļoti interesanti. Šie procesi, kā arī ar to saistītās grūtības, mēs šajā rakstā apspriedīsim. Bet vispirms mēs ienīdīsim šī elementa atklāšanas vēsturē.

Vēsture

Sēru dzimtajā formā, kā arī minerālvielu sastāvā kopš seniem laikiem ir zināms. Vecie grieķu teksti raksturo tā savienojumu toksisko iedarbību uz cilvēka ķermeni. Sulfurizdedzes gāze, kas izdalās, sadedzinot šī elementa savienojumus, patiešām var būt nāvējoši cilvēkiem. Ap 8. Gadsimtu Ķīnā tika izmantots sērs pirotehnisko maisījumu pagatavošanai. Tas nav brīnums, jo šajā valstī tiek uzskatīts, izgudrotais šaujampulveris.

Pat senajā Ēģiptē cilvēki zināja, kā sadedzināt sēru saturošu rūdas metodi, pamatojoties uz varu. Tādējādi šis metāls tika iegūts. Sērs tika evakuēts kā toksiska gāze SO ₂ .

Neskatoties uz slavu no seniem laikiem, zināšanas par to, kas ir sērs, nāk no Francijas dabaszinātnes Antoine Lavoisier darba. Viņš konstatēja, ka tas ir elements, un tā sadegšanas produkti ir oksīdi.

Šeit ir īsa iepazīšanās cilvēku vēsture ar šo ķīmisko elementu. Tālāk mēs sīki aprakstīsim procesus, kas notiek Zemes zarnās un noved pie sēra veidošanās tādā formā, kādā tā ir tagad.

Kā parādās sērs?

Pastāv vispārēja nepareiza uzskats, ka visbiežāk šis elements rodas vietējā (ti, tīrā) formā. Tomēr tas nav pilnīgi taisnība. Vietējais sērs visbiežāk tiek uzskatīts par impregnēšanu citā rūdīs.

Šobrīd ir vairākas teorijas par elementa izcelsmi tīrā formā. Viņi uzņemas atšķirību sēra un rūdas veidošanās laikā, kurā tas ir izkliedēts. Pirmais, sinengēzes teorija, paredz sēra veidošanu kopā ar rūdām. Saskaņā ar to dažas baktērijas, kas dzīvo okeāna biezumā, atjauno sulfātus, kas atrodas ūdenī, līdz sērūdeņradim. Pēdējā, savukārt, pieauga uz augšu, kur tā tika oksidēta ar sēru, izmantojot citas baktērijas. Tas nokritās līdz apakšai, sajauca ar nogulumu, un pēc tam tās kopā veidoja rūdas.

Epigenēzes teorijas būtība ir tāda, ka sērs rūdā tika veidota vēlāk nekā pati. Ir vairākas filiāles. Mēs runāsim tikai par šīs teorijas visbiežāk lietoto versiju. Tas ir šāds: pazemes ūdeņi, kas plūst caur sulfātu rūdžu uzkrāšanos, tiek bagātināti ar tiem. Tad, ejot cauri naftas un gāzes laukiem, sulfātu joni ogļūdeņražu dēļ tiek reducēti līdz sērūdeņradim. Sērskābe ūdeņradis, kas paceļas uz virsmas, tiek oksidēts ar gaisa skābekli sēru, kas nokļūst iežogojumos, veidojot kristālus. Šī teorija nesen ir atradusi arvien vairāk pierādījumu, bet līdz šim jautājums par šo transformāciju ķīmiju joprojām ir atvērts.

No sēra radīšanas procesa dabā mēs vēršamies pie tā izmaiņām.

Allotropija un polimorfisms

Sērs, tāpat kā daudzi citi periodiskās tabulas elementi, dabā pastāv vairākos veidos. Ķīmijā tos sauc par alotropiskām izmaiņām. Ir pelēks rombs. Tās kušanas temperatūra ir nedaudz zemāka nekā otrās modifikācijas: monoklinika (112 un 119 grādi pēc Celsija). Un tie atšķiras elementāru šūnu struktūrā. Rombu sērs ir daudz blīvāks un stabilāks. To var sildīt līdz 95 grādiem otrajā formā - monoklīnā. Elementam, par kuru mēs diskutējam, ir analogi periodiskajā tabulā. Līdz šim zinātnieki ir apsprieduši sēra, selēna un telūras polimorfismu. Viņiem ir ļoti ciešas attiecības, un visas izmaiņas, ko tās veido, ir ļoti līdzīgas.

Un tad mēs analizēsim procesus, kas notiek sēra kušanas laikā. Bet pirms sākat, jums vajadzētu nedaudz iemērkt kristāla režģa struktūras teorijā un parādības, kas rodas materiāla fāzu pārejās.

Kāds ir kristāls?

Kā zināms, gāzveida stāvoklī viela ir molekulu (vai atomu) forma, kas nejauši pārvietojas kosmosā. Šķidrās vielas sastāvā esošās daļiņas ir sagrupētas kopā, taču tām joprojām ir pietiekama pārvietošanās brīvība. Cietā stāvoklī viss ir nedaudz atšķirīgs. Šeit pasūtījuma pakāpe palielinās līdz maksimālajai vērtībai, un atomi veido kristāla režģi. Tajā, protams, notiek svārstības, bet tām ir ļoti maza amplitūda, un to nevar saukt par brīvu kustību.

Jebkurus kristālus var iedalīt elementārās šūnās - tādos secīgos savienojumu formās, kas atkārtoti visā savienojuma paraugā. Šeit ir vērts paskaidrot, ka šādas šūnas nav kristāla režģi, un šeit atomi atrodas noteiktā skaitļa tilpumā, nevis tās mezglos. Katram kristālam tie ir individuāli, bet tos var iedalīt vairākos pamatveidos (sinonijās) atkarībā no ģeometrijas: triklīnika, monoklinika, rombika, rhomboederāla, tetragonāla, sešstūra, kubika.

Īsumā analizējiet katra veida režģi, jo tie ir sadalīti vairākās pasugās. Un mēs sāksim ar to, ko viņi var atšķirties viens no otra. Pirmkārt, tā ir sānu garumu attiecība, un, otrkārt, leņķis starp tiem.

Tādējādi triklīniskā singonija, viszemākā no visām, ir vienkārša režģa (paralelograms), kurā visas puses un leņķi nav vienādi. Vēl viens tā saucamās zemākās sinoniju kategorijas pārstāvis ir monoklīnika. Šeit divu šūnu leņķi ir 90 grādi, un visām pusēm ir dažādi garumi. Nākamā suga, kas pieder zemākajai kategorijai, ir rombiskā singonija. Tam ir trīs nevienādas malas, bet visi skaitļa leņķi ir vienādi ar 90 grādiem.

Pārejiet uz vidējo kategoriju. Un tā pirmais termins ir tetragonālā sistēma. Šeit pēc analoģijas nav grūti uzminēt, ka visi attēlā redzamie skaitļa leņķi ir vienādi ar 90 grādiem, kā arī divas no trim pusēm ir vienādas viena pret otru. Nākamais pārstāvis ir rhomboedrāls (trigonālo) singons. Šeit viss ir nedaudz interesantāks. Šo veidu nosaka trīs identiskas malas un trīs leņķi, kas ir vienādi viens otram, bet nav taisni.

Pēdējais vidusšķiras variants ir sešstūra sinhronizācija. Savā definīcijā ir vēl sarežģītāka. Šis variants ir veidots no trim pusēm, no kurām divas ir vienādas un veido 120 grādu leņķi, bet trešais - plaknē, kas ir perpendikulāra tiem. Ja mēs ņemam trīs sešstūra šūnas un pieliekam tās viena otrai, mēs iegūstam cilindru ar sešstūru pamatni (tādēļ tam ir šis nosaukums, jo latīņu hexa nozīmē "seši").

Nu, visu sinoniju augšdaļa, kuras simetrija ir visos virzienos, ir kubika. Tas ir vienīgais, kas pieder augstākajai kategorijai. Šeit jūs varat uzminēt, kā to var raksturot. Visi leņķi un malas ir vienādi un veido kubu.

Tātad, mēs pabeidzim teorijas analīzi par sinoniju pamatgrupām, un tagad mēs sīkāk paskaidrosim par dažādu sēra formu struktūru un īpašībām, kas izriet no tā.

Sēra struktūra

Kā jau minēts, sērā ir divas modifikācijas: rombveida un monoklinika. Pēc teorijas nodalīšanas kļuva skaidrs, par ko viņi atšķiras. Bet viss ir tas, ka, atkarībā no temperatūras, režģu struktūra var mainīties. Viss punkts ir pārveidošanās process, kas notiek, kad tiek sasniegts sēra kušanas punkts. Tad kristāla režģi tiek pilnībā iznīcināti, un atomi var telpā pārvietoties vairāk vai mazāk brīvi.

Bet atgriezieties pie tādas vielas struktūras un iezīmēm kā sērs. Ķīmisko elementu īpašības lielā mērā ir atkarīgas no to struktūras. Piemēram, sēra saturam kristāla struktūras dēļ ir flotācijas īpašība. Tās daļiņas netiek mitrinātas ar ūdeni, un tiem pieķerušie gaisa burbuļi tos pavada uz virsmas. Tādējādi pelēkais sērs parādās, kad iegremdēts ūdenī. Tas ir pamats dažām metodēm, kā atdalīt šo elementu no līdzīgas vielas maisījuma. Un tad mēs analizēsim šī savienojuma ieguves pamatmetodes.

Ekstrakcija

Sērs var būt dažādu minerālu un līdz ar to dažādos dziļumos. Atkarībā no tā tiek izvēlētas dažādas ekstrakcijas metodes. Ja dziļums ir mazs un gāzu uzkrāšanās zem zemes, kas traucē ekstrakciju, tad materiāls tiek iegūts atklātā veidā: tiek noņemti akmeņu slāņi un, konstatējot rūdas, kas satur sēru, to nosūta pārstrādei. Bet, ja šie nosacījumi nav izpildīti un pastāv briesmas, tad tiek izmantota caurlaides metode. Tas prasa, lai sasniegtu sulas kušanas temperatūru. Lai to izdarītu, izmantojiet īpašus iestatījumus. Aparāts sērskābes kušanai šajā metodē ir vienkārši nepieciešams. Bet par šo procesu nedaudz vēlāk.

Parasti, ja sēra iegūšana jebkādā veidā ir saistīta ar lielu saindēšanās risku, jo biežāk tas izraisa sērūdeņradi un sēra dioksīdu, kas cilvēkiem ir ļoti bīstami.

Lai labāk saprastu, kādas ir šīs vai tās metodes nepilnības un priekšrocības, mēs iepazīsimies ar sēra saturošo rūdas apstrādes metodēm.

Ekstrakcija

Arī šeit ir vairākas metodes, kuru pamatā ir pilnīgi atšķirīgas sēra īpašības. Starp tiem ir izdalīti siltuma, ekstrakcijas, tvaika ūdens, centrifugālie un filtrācijas procesi.

Visvairāk pārbaudītie ir termiski. Tie ir balstīti uz to, ka sēra viršanas temperatūra un kušanas temperatūra ir zemāka par rūdas virskārtību un kušanas temperatūru, kurā tā ir "ķīļveida". Vienīgā problēma ir tā, ka patērē daudz enerģijas. Lai uzturētu temperatūru, vajadzēja sadedzināt daļu sēra. Neskatoties uz visu vienkāršību, šī metode ir neefektīva, un zaudējumi var sasniegt rekordlielu 45 procentus.

Mēs ejam gar vēsturiskās attīstības virzienu, tāpēc mēs pārietam pie tvaika ūdens metodes. Atšķirībā no termiskās, šīs metodes joprojām tiek izmantotas daudzās rūpnīcās. Dīvaini, ka tie ir balstīti uz to pašu īpašību - starpība starp viršanas temperatūru un sulas kušanas temperatūru no līdzīgiem parametriem pievienotajiem metāliem. Vienīgā atšķirība ir tā, kā notiek sildīšana. Viss process ir autoklāvos - īpašās instalācijās. Ir bagātināta sērskābe, kas satur līdz pat 80% no ekstrahētā elementa. Tad zem spiediena karstā ūdens tvaiks tiek iesūknēts autoklāvā. Sasildot līdz 130 grādiem pēc Celsija, sēru izkausē un noņem no sistēmas. Protams, ir arī tā dēvētās astes - ūdens daļiņas, kas peld ūdenī, kas rodas ūdens tvaiku kondensācijas rezultātā. Tās tiek noņemtas un atdotas atpakaļ procesā, jo arī šim elementam ir vajadzīgs daudz.

Viena no vismodernākajām metodēm ir centrbēdzes. Starp citu, viņš attīstījās Krievijā. Īsāk sakot, tā būtība ir tā, ka sēra un minerālvielu maisījums, ko tas pievieno, tiek iegremdēts centrifūgā un atveras lielā ātrumā. Smagākā akmens, pateicoties centrbēdzes spēkam, virzās no centra, savukārt pati sēra saturs ir augstāks. Tad iegūtos slāņus vienkārši atdala viens no otra.

Ir vēl viena metode, kas arī tiek izmantota ražošanā. Tas ir sēra atdalīšana no minerāliem caur īpašiem filtriem.

Šajā rakstā mēs ņemsim vērā tikai tādas elementa iegūšanas termiskās metodes, kas mums neapšaubāmi ir svarīga.

Kušanas process

Siltuma pārneses pētījums sēra kušanas laikā ir svarīgs jautājums, jo tas ir viens no visizdevīgākajiem veidiem, kā iegūt šo elementu. Mēs varam apvienot sistēmas parametrus ar apkuri, un mums ir jāaprēķina to optimālā kombinācija. Šim nolūkam tiek veikta siltumapmaiņas un sēra kušanas procesa pazīmju analīze. Šim procesam ir vairāki instalācijas veidi. Viens no tiem ir siltuma kausēšanas katls. Prece, kuras meklējat ar šo produktu, ir tikai papildinoša metode. Tomēr šodien ir īpaša iekārta - aparāts vienreizēja sēra kausēšanai. To var efektīvi izmantot ražošanā, lai ražotu liela apjoma sēra saturu.

Lai sasniegtu iepriekšminēto mērķi, 1890. gadā tika izgudrota ierīce, kas ļauj sēra izkusis dziļumā un ar cauruli tiek sūknēts uz virsmas. Tās dizains ir pietiekami vienkāršs un efektīvs darbībā: divas caurules atrodas viena otrai. Tvaika cirkulē caur ārējo cauruli pārkarsētā temperatūrā līdz 120 grādiem (sulas kušanas temperatūrai). Iekšējās caurules gals sasniedz nepieciešamā elementa nogulsnes. Sildot ar ūdeni, sērs sāk izkausēt un iznākt. Viss ir vienkārši. Mūsdienu versijā iekārtā ir cita caurule: tā ir caurules iekšpusē ar sēru, un caur to sasniedz gaisu, kas izraisa ātrāku kausēšanas procesu.

Ir vairākas citas metodes, un vienā no tām tiek sasniegts sēra kušanas punkts. Zem zemes ir pazemināti divi elektrodi, un caur tiem izlādējas strāvas. Tā kā sērs ir tipisks dielektrisks, tas nesniedz strāvu un sāk spēcīgi uzsildīt. Tādējādi tas kūst un ar caurules palīdzību, kā pirmajā metodē, tiek izsūknēts. Ja sēru sūta sērskābes ražošanai, tad tas tiek aizdedzināts pazemē un gāze tiek izvadīta uz ārpusi. To oksidē līdz sēra oksīdam (VI), un pēc tam izšķīdina ūdenī, lai iegūtu galaproduktu.

Mēs esam analizējuši sēra kausēšanu, sulas kušanas temperatūru sēra un tā ekstrakcijas metodes. Tagad ir pienācis laiks noskaidrot, kāpēc ir nepieciešamas šādas sarežģītas metodes. Faktiski sēra kausēšanas procesa un temperatūras kontroles sistēmas analīze ir nepieciešama, lai tīrītu un efektīvi izmantotu gala ekstrakcijas produktu. Galu galā sērs ir viens no vissvarīgākajiem elementiem, kam ir galvenā loma daudzās mūsu dzīves jomās.

Pieteikums

Ir bezjēdzīgi teikt, kur izmanto sēra savienojumus. Vieglāk ir pateikt, kur tie netiek piemēroti. Sērs ir jebkurā gumijas un gumijas izstrādājumos gāzē, ko baro uz mājām (tur, ja nepieciešams, identificēt noplūdi). Šie ir visizplatītākie un vienkārši piemēri. Faktiski sēra piemērošanas sfēras ir neskaitāmas. Visu to saraksts ir vienkārši nereāls. Bet, ja mēs apņemamies to izdarīt, izrādās, ka sērs ir viens no svarīgākajiem cilvēces elementiem.

Secinājums

No šī raksta jūs uzzinājāt, kas ir sulas kausēšanas punkts, un kāds šis elements mums ir tik svarīgs. Ja jūs interesē šis process un tā pētījums, tad noteikti esat iemācījies kaut ko jaunu. Piemēram, tas var būt sulas kausēšanas funkcijas. Jebkurā gadījumā nav nekādu ierobežojumu pilnībai, un nevienam no mums neļaus zināt, kādi procesi notiek rūpniecībā. Jūs varat patstāvīgi turpināt apgūt tehnoloģiskos sarežģījumus sēra un citu elementu, kas atrodas zemes garozā, ieguvei, reģenerācijai un apstrādei.