Le soufre est l'un des éléments les plus courants de la croûte terrestre. Le plus souvent, on le retrouve dans la composition de minéraux contenant en plus des métaux. Les processus qui se produisent lorsque le point d'ébullition et le point de fusion du soufre sont atteints sont très intéressants. Nous analyserons ces processus, ainsi que les difficultés qui y sont associées, dans cet article. Mais d'abord, plongeons dans l'histoire de la découverte de cet élément.
Histoire
Dans sa forme native, ainsi que dans la composition des minéraux, le soufre est connu depuis l'Antiquité. Dans les textes grecs anciens, l'effet toxique de ses composés sur le corps humain est décrit. Le dioxyde de soufre dégagé lors de la combustion des composés de cet élément peut en effet être mortel pour l'homme. Vers le VIIIe siècle, le soufre a commencé à être utilisé en Chine pour fabriquer des mélanges pyrotechniques. Pas étonnant, car c'est dans ce pays que la poudre à canon aurait été inventée.
Même dans l'Égypte ancienne, les gens connaissaient une méthode de torréfaction du minerai contenant du soufre à base de cuivre. C'est ainsi que le métal a été extrait. Le soufre s'est échappé sous forme de gaz toxique SO2.
Bien qu'il soit célèbre depuis l'Antiquité, la connaissance de ce qu'est le soufre est venue grâce au travail du naturaliste français AntoineLavoisier. C'est lui qui a établi qu'il s'agit d'un élément et que ses produits de combustion sont des oxydes.
Voici un si bref historique de la connaissance que les gens ont de cet élément chimique. Ensuite, nous parlerons en détail des processus se déroulant dans les entrailles de la terre et conduisant à la formation de soufre sous la forme dans laquelle il se trouve actuellement.
Comment se produit le soufre ?
Il y a une idée fausse commune selon laquelle cet élément se trouve le plus souvent dans sa forme native (c'est-à-dire pure). Cependant, ce n'est pas tout à fait vrai. Le soufre natif se trouve le plus souvent sous forme d'inclusion dans d'autres minerais.
À l'heure actuelle, il existe plusieurs théories concernant l'origine de l'élément dans sa forme la plus pure. Ils suggèrent une différence dans le temps de formation du soufre et les minerais dans lesquels il est entrecoupé. La première, la théorie de la syngenèse, suppose la formation de soufre avec les minerais. Selon elle, certaines bactéries qui vivent dans l'océan réduisaient les sulfates de l'eau en sulfure d'hydrogène. Ce dernier, à son tour, s'est élevé, où, avec l'aide d'autres bactéries, il a été oxydé en soufre. Elle est tombée au fond, mélangée à du limon, et par la suite ils ont formé ensemble du minerai.
L'essence de la théorie de l'épigenèse est que le soufre dans le minerai s'est formé plus tard que lui-même. Il y a plusieurs succursales ici. Nous ne parlerons que de la version la plus courante de cette théorie. Il consiste en ceci: les eaux souterraines, traversant des accumulations de minerais de sulfate, s'en enrichissent. Ensuite, en traversant les champs de pétrole et de gaz, les ions sulfate sont réduits en sulfure d'hydrogène à cause des hydrocarbures. Le sulfure d'hydrogène, remontant à la surface, est oxydél'oxygène atmosphérique en soufre, qui se dépose dans les roches, formant des cristaux. Cette théorie a récemment trouvé de plus en plus de confirmations, mais la question de la chimie de ces transformations reste ouverte.
Du processus d'origine du soufre dans la nature, passons à ses modifications.
Allotropie et polymorphisme
Le soufre, comme beaucoup d'autres éléments du tableau périodique, existe dans la nature sous plusieurs formes. En chimie, on les appelle modifications allotropiques. Il y a du soufre rhombique. Son point de fusion est légèrement inférieur à celui de la deuxième modification: monoclinique (112 et 119 degrés Celsius). Et ils diffèrent par la structure des cellules élémentaires. Le soufre rhombique est plus dense et stable. Il peut, lorsqu'il est chauffé à 95 degrés, prendre une deuxième forme - monoclinique. L'élément dont nous parlons a des analogues dans le tableau périodique. Le polymorphisme du soufre, du sélénium et du tellure est encore discuté par les scientifiques. Ils ont une relation très étroite les uns avec les autres, et toutes les modifications qu'ils forment sont très similaires.
Et ensuite, nous analyserons les processus qui se produisent lors de la fusion du soufre. Mais avant de commencer, vous devriez vous plonger un peu dans la théorie de la structure du réseau cristallin et des phénomènes qui se produisent lors des transitions de phase de la matière.
De quoi est composé un cristal ?
Comme vous le savez, à l'état gazeux, la substance se présente sous la forme de molécules (ou d'atomes), se déplaçant de manière aléatoire dans l'espace. en matière liquideses particules constitutives sont groupées, mais ont encore une assez grande liberté de mouvement. Dans un état solide d'agrégation, tout est un peu différent. Ici, le degré d'ordre augmente jusqu'à sa valeur maximale et les atomes forment un réseau cristallin. Bien sûr, il y a des fluctuations, mais elles ont une très petite amplitude, et cela ne peut pas être appelé un mouvement libre.
Tout cristal peut être divisé en cellules élémentaires - de tels composés consécutifs d'atomes qui se répètent dans tout le volume du composé échantillon. Ici, il convient de préciser que de telles cellules ne sont pas un réseau cristallin, et ici les atomes sont situés à l'intérieur du volume d'une certaine figure, et non à ses nœuds. Pour chaque cristal, elles sont individuelles, mais elles peuvent être divisées en plusieurs types principaux (syngonie) selon la géométrie: triclinique, monoclinique, rhombique, rhomboédrique, tétragonale, hexagonale, cubique.
Analysons brièvement chaque type de treillis, car ils sont divisés en plusieurs sous-espèces. Et commençons par la façon dont ils peuvent différer les uns des autres. Premièrement, ce sont les rapports des longueurs des côtés, et deuxièmement, l'angle entre eux.
Ainsi, la syngonie triclinique, la plus basse de toutes, est un réseau élémentaire (parallélogramme), dans lequel tous les côtés et angles ne sont pas égaux entre eux. Un autre représentant de la catégorie dite inférieure des syngonies est la monoclinique. Ici, deux coins de la cellule sont à 90 degrés et tous les côtés ont des longueurs différentes. Le type suivant appartenant à la catégorie la plus basse est la syngonie rhombique. Il a trois côtés inégaux, mais tous les angles de la figuresont égaux à 90 degrés.
Passons à la catégorie intermédiaire. Et son premier membre est la syngonie tétragonale. Ici, par analogie, il est facile de deviner que tous les angles de la figure qu'elle représente sont égaux à 90 degrés, et aussi deux des trois côtés sont égaux entre eux. Le représentant suivant est la syngonie rhomboédrique (trigonale). C'est là que les choses deviennent un peu plus intéressantes. Ce type est défini par trois côtés égaux et trois angles égaux mais non droits.
La dernière variante de la catégorie moyenne est la syngonie hexagonale. Il est encore plus difficile de le définir. Cette option est construite sur trois côtés, dont deux sont égaux et forment un angle de 120 degrés, et le troisième est dans un plan perpendiculaire à eux. Si nous prenons trois cellules de la syngonie hexagonale et les attachons les unes aux autres, nous obtiendrons un cylindre à base hexagonale (c'est pourquoi il porte un tel nom, car "hexa" en latin signifie "six").
Eh bien, le sommet de toutes les syngonies, ayant une symétrie dans toutes les directions, est cubique. Elle est la seule à appartenir à la catégorie la plus élevée. Ici, vous pouvez immédiatement deviner comment il peut être caractérisé. Tous les angles et côtés sont égaux et forment un cube.
Donc, nous avons terminé l'analyse de la théorie sur les principaux groupes de syngonies, et maintenant nous allons parler plus en détail de la structure des différentes formes de soufre et des propriétés qui en découlent.
La structure du soufre
Comme déjà mentionné, le soufre a deux modifications: rhombique et monoclinique. Après la section sur la théorieCertes, il est devenu clair comment ils diffèrent. Mais le fait est que, selon la température, la structure du réseau peut changer. Tout l'intérêt est dans le processus même des transformations qui se produisent lorsque le point de fusion du soufre est atteint. Ensuite, le réseau cristallin est complètement détruit et les atomes peuvent se déplacer plus ou moins librement dans l'espace.
Mais revenons à la structure et aux caractéristiques d'une substance telle que le soufre. Les propriétés des éléments chimiques dépendent largement de leur structure. Par exemple, le soufre, en raison des particularités de la structure cristalline, a la propriété de flotter. Ses particules ne sont pas mouillées par l'eau et les bulles d'air qui y adhèrent les attirent à la surface. Ainsi, le soufre en morceaux flotte lorsqu'il est immergé dans l'eau. C'est la base de certaines méthodes de séparation de cet élément d'un mélange d'éléments similaires. Et puis nous analyserons les principales méthodes d'extraction de ce composé.
Production
Le soufre peut être présent avec différents minéraux, et donc à différentes profondeurs. En fonction de cela, différentes méthodes d'extraction sont choisies. Si la profondeur est faible et qu'il n'y a pas d'accumulations de gaz souterrains qui interfèrent avec l'exploitation minière, le matériau est extrait par une méthode ouverte: les couches de roche sont retirées et, trouvant du minerai contenant du soufre, elles sont envoyées pour traitement. Mais si ces conditions ne sont pas remplies et qu'il existe des dangers, la méthode du forage est utilisée. Il doit atteindre le point de fusion du soufre. Pour cela, des installations spéciales sont utilisées. Un appareil pour faire fondre le soufre en morceaux dans cette méthode est simplement nécessaire. Mais à propos de ce processus - un peuplus tard.
En général, lors de l'extraction du soufre de quelque manière que ce soit, il existe un risque élevé d'empoisonnement, car le plus souvent du sulfure d'hydrogène et du dioxyde de soufre s'y déposent, ce qui est très dangereux pour l'homme.
Pour mieux comprendre les inconvénients et les avantages d'une méthode particulière, familiarisons-nous avec les méthodes de traitement du minerai contenant du soufre.
Extraction
Ici aussi, il existe plusieurs astuces basées sur des propriétés complètement différentes du soufre. Parmi eux figurent les thermiques, l'extraction, la vapeur d'eau, les centrifuges et la filtration.
Les plus éprouvées d'entre elles sont thermiques. Ils sont basés sur le fait que les points d'ébullition et de fusion du soufre sont inférieurs à ceux des minerais dans lesquels il "se marie". Le seul problème est qu'il consomme beaucoup d'énergie. Pour maintenir la température, il était nécessaire de brûler une partie du soufre. Malgré sa simplicité, cette méthode est inefficace et les pertes peuvent atteindre un record de 45 %.
Nous suivons la branche du développement historique, nous passons donc à la méthode vapeur-eau. Contrairement aux méthodes thermiques, ces méthodes sont encore utilisées dans de nombreuses usines. Curieusement, ils sont basés sur la même propriété - la différence entre le point d'ébullition et le point de fusion du soufre par rapport à ceux des métaux associés. La seule différence est la façon dont le chauffage a lieu. L'ensemble du processus se déroule dans des autoclaves - des installations spéciales. Le minerai de soufre enrichi contenant jusqu'à 80% de l'élément extrait y est fourni. Ensuite, sous pression, de l'eau chaude est pompée dans l'autoclave.vapeur. Réchauffé jusqu'à 130 degrés Celsius, le soufre fond et est retiré du système. Bien sûr, les soi-disant queues restent - des particules de soufre flottant dans l'eau formées en raison de la condensation de la vapeur d'eau. Ils sont supprimés et remis dans le processus, car ils contiennent également une grande partie de l'élément dont nous avons besoin.
L'une des méthodes les plus modernes - centrifugeuse. Soit dit en passant, il a été développé en Russie. En bref, son essence est que la masse fondue d'un mélange de soufre et de minéraux avec lequel elle accompagne est immergée dans une centrifugeuse et tourne à grande vitesse. La roche la plus lourde tend à s'éloigner du centre en raison de la force centrifuge, tandis que le soufre lui-même reste plus élevé. Ensuite, les couches résultantes sont simplement séparées les unes des autres.
Il existe une autre méthode qui est également utilisée dans la production à ce jour. Il consiste à séparer le soufre des minéraux à travers des filtres spéciaux.
Dans cet article, nous considérerons exclusivement les méthodes thermiques d'extraction d'un élément sans aucun doute important pour nous.
Processus de fusion
L'étude du transfert de chaleur lors de la fusion du soufre est un enjeu important, car c'est l'un des moyens les plus économiques d'extraire cet élément. Nous pouvons combiner les paramètres du système pendant le chauffage et nous devons calculer leur combinaison optimale. C'est dans ce but qu'une étude des transferts thermiques et une analyse des caractéristiques du procédé de fusion du soufre sont réalisées. Il existe plusieurs types d'installations pour ce procédé. La chaudière de fusion du soufre en fait partie. Obtenir l'article que vous recherchez avec ce produit- juste une aide. Cependant, il existe aujourd'hui une installation spéciale - un appareil pour faire fondre le soufre en morceaux. Il peut être utilisé efficacement dans la production pour produire du soufre de haute pureté en grande quantité.
Dans le but ci-dessus, en 1890, une installation a été inventée qui permet de faire fondre le soufre en profondeur et de le pomper à la surface à l'aide d'un tuyau. Sa conception est assez simple et efficace en action: deux tuyaux sont situés l'un dans l'autre. La vapeur surchauffée à 120 degrés (point de fusion du soufre) circule à travers le tuyau extérieur. L'extrémité du tuyau intérieur atteint les dépôts de l'élément dont nous avons besoin. Lorsqu'il est chauffé par l'eau, le soufre commence à fondre et à sortir. Tout est assez simple. Dans la version moderne, l'installation contient un autre tuyau: il se trouve à l'intérieur du tuyau avec du soufre et de l'air comprimé le traverse, ce qui accélère la montée de la fonte.
Il existe plusieurs autres méthodes, et l'une d'elles atteint le point de fusion du soufre. Deux électrodes sont descendues sous terre et un courant les traverse. Comme le soufre est un diélectrique typique, il ne conduit pas le courant et commence à devenir très chaud. Ainsi, il fond et à l'aide d'un tuyau, comme dans la première méthode, il est pompé. S'ils veulent envoyer du soufre à la production d'acide sulfurique, il est incendié sous terre et le gaz résultant est extrait. Il est ensuite oxydé en oxyde de soufre (VI), puis dissous dans l'eau, pour obtenir le produit final.
Nous avons analysé la fonte du soufre, la fonte du soufre et les méthodes de son extraction. Il est maintenant temps de découvrir pourquoi des méthodes aussi complexes sont nécessaires. En fait, l'analyse du processus de fusion du soufre etUn système de contrôle de la température est nécessaire pour bien nettoyer et appliquer efficacement le produit final de l'extraction. Après tout, le soufre est l'un des éléments les plus importants qui jouent un rôle clé dans de nombreux domaines de notre vie.
Demande
Cela n'a aucun sens de dire où les composés soufrés sont utilisés. Il est plus facile de dire où ils ne s'appliquent pas. Le soufre se trouve dans tous les produits en caoutchouc et en caoutchouc, dans le gaz qui est fourni aux maisons (là, il est nécessaire d'identifier une fuite si elle se produit). Ce sont les exemples les plus courants et les plus simples. En fait, les applications du soufre sont innombrables. Les énumérer tous est tout simplement irréaliste. Mais si nous entreprenons de le faire, il s'avère que le soufre est l'un des éléments les plus essentiels pour l'humanité.
Conclusion
Grâce à cet article, vous avez appris quel est le point de fusion du soufre, pourquoi cet élément est si important pour nous. Si ce processus et son étude vous intéressent, vous avez probablement appris quelque chose de nouveau par vous-même. Par exemple, il peut s'agir de caractéristiques de la fusion du soufre. Dans tous les cas, il n'y a pas de limite à la perfection et la connaissance des processus qui se déroulent dans l'industrie n'interférera avec aucun d'entre nous. Vous pouvez continuer à maîtriser de manière indépendante les subtilités technologiques des processus d'extraction, d'extraction et de traitement du soufre et d'autres éléments contenus dans la croûte terrestre.
