Лекция 2 сырьё для производства серной кислоты

Источниками сырья для получения серной кислоты могут служить различные соединения: самородная сера, газовая сера, природные сульфиды: железа, цинка, меди, свинца, сероводород, сульфаты кальция, железа, отходящие газы производств цветных металлов, отработанные кислоты.

Наиболее перспективным с точки зрения экологии является использование в качестве серосодержащего сырья серы. При этом самая простая технологическая схема и нет значительных отходов.

Использование сырья по странам, %(таблица 1).

Таблица 1

Использование сырья по странам

Вид сырья	США	СССР	ФРГ	Япония
Сера	81,1	51,2	42,3	26,1
Колчедан	2,0	30,1	26,4	13,7
Сернистые газы	-	10,7	30,1	56,0
Прочие	16,9	9	1,0	4,6

На серную кислоту можно переработать отходящие газы с содержанием SO₂ больше 4%.

Серный колчедан.

Серный колчедан представляет смесь минералов FeS₂ – пирит, СuFeS₂ – халькопирит, Cu₂S и CuS – медного блеска (борнит, ковеллин), ZnS – цинковая обманка (сфалерит). Основная часть колчедана – это пирит. Различают рядовой колчедан, флотационный колчедан и пиритный концентрат.

Рядовой колчедан содержит 30-35% серы.

Колчедан, содержащий более 1% меди и цинка, подвергают обогащению с целью извлечения земных металлов, при этом получают флотационный колчедан. При поверхностной флотации колчедана получают пиритный концентрат, который иногда называют флотационным колчеданом.

Состав колчедана, %.

S – 40-45 Содержание г/т

Fe – 35-39 Au – 1-5

Cu – 0,3-0,5 Ag – 20-25

Pb – 0,01-0,2 Cd – 5,5-8,1

Zn – 0,5-0,6 Co – 50-200

As – 0,07-0,09 Se – 30-60

SiO₂ – 14-18 Te – 25-40

H₂O – 3,8

Промышленность выпускает 5 марок колчедана: КСФ-0-50, КСФ-1-48, КСФ-2-45, КСФ-3-43, КСФ-4-38. (0,1-0,2 мм)

Очень важным показателем является содержание влаги в колчедане. В зимнее время он может смерзаться. Поэтому его предварительно сушат. В летнее время допустимо содержание влаги до 6% .

При добыче и обогащении угля извлекают углистый колчедан с содержанием углерода 10% и серы 32-40%. Из-за высокой температуры в современных печах его нельзя перерабатывать, поэтому его смешивают с, например, железным купоросом и обжигают.

Сера

Серу получают обогащением природного сырья двумя методами

• метод Фраша

• автоклавным методом.

Методом Фраша серу непосредственно добывают из подземных залежей.

В осадочных залежах содержится 15-30%, сера бывает вулканического происхождения или содержится в руде в шляпах соляных куполов.

Метод основан на выплавке серы под землёй перегретой водой с температурой 150–160°С и поднятии серы на поверхность сжатым воздухом. При большой глубине залегания серосодержащих пластов вместо перегретой воды используют сухой перегретый водяной пар с температурой до 600°С.

При автоклавном способе серосодержащую породу дробят и мелют, после чего подвергают первичной флотации. В качестве флотореагентов используется керосин, сосновое масло, высокомолекулярные спирты. При этом пустая порода всплывает, а сера переходит в хвосты. Содержание серы после первичной флотации достигает 70-80%. После этого обогащают серу, сушат и плавят, а расплав подвергают в автоклавах повторной флотации. При обогащении расплава содержание серы достигает 99%.