Реферат
Серное и борное сырьё
Самородная сера и серное сырьё
В природе встречается как связанная сера - в виде сульфатов, сульфидов, так и самородная. Она концентрируется также в нефтях, углях, природном горючем газе и некоторых минеральных водах. Самородная сера бывает кристаллической и аморфной, цвет желтый, твёрдость 1-2, температура плавления 112° С, хрупкая. Тепло- и электропроводность низкая, нерастворима в воде и кислотах, но хорошо растворима в органических жидкостях. Окисляется на воздухе, легко возгорается.
Источниками элементной серы и сернистого ангидрита служат следующие виды сырья: самородная сера, нефть и природные горючие газы, сульфидные руды различных металлов, сульфатные руды (гипсы и ангидриты), битуминозные пески и ископаемые угли.
Наибольшее количество серного сырья (70-90%) используется для получения серной кислоты. От 30 до 50 % серной кислоты расходуется на изготовление фосфорных (суперфосфаты), азотных и частично калийных удобрений. Следующие по значению области потребления серной кислоты - производство различных химикатов (кислот, солей и др.) и очистка нефтепродуктов. Серную кислоту используют также при выработке красок и пигментов, синтетических волокон (вискоза и др.), взрывчатых веществ, мыла и моющих средств, глюкозы, пластмасс, искусственного каучука, в процессах травления стали, опреснения воды и в других отраслях промышленности.
Сера и сернистые соединения используются в целлюлозно-бумажной промышленности для получения целлюлозы, в химической - при производстве химических волокон, красителей и других продуктов, в резиновой - для вулканизации каучука, в фармацевтической - для изготовления сульфопрепаратов и мазей, в пищевой и текстильной - в качестве дезинфицирующего, консервирующего и отбеливающего агента. Элементная сера и сернистые препараты служат микроудобрениями и хорошими инсектицидами. Сера применяется в производстве спичек и пиротехнике.
Новыми областями использования серы является производство серных асфальтов, бетонов, керамики и изоляторов, пенистой серы, серных покрытий. Потребление серы, имеющей обширные сферы применения, служит показателем относительного уровня промышленного развития стран.
Промышленно-генетические типы месторождений самородной серы
Вулканогенные месторождения возникают при поствулканических процессах и подразделяются на: гидротермальные, эксгаляционные, вулканогенно-осадочные, потоки самородной серы. Месторождения таких типов встречаются совместно в современных вулканических областях, они невелики по размерам но содержат руды высокого качества. (м-я Камчатки, Курильских 0-вов, Япония, Чили, Перу, Филлипин);
Экзогенные месторождения самородной серы содержат около 90% всех разведанных запасов и дают 95% всей добываемой в мире самородной серы. Они разделяются на: а) сингенетические (осадочные биохимические) в сульфатнокарбонатных толщах бассейнов лагунно-морского типа за счет жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий (серные озёра Поволжья, мелкие залежи в Туркмении); б) эпигенетические инфильтрационно-биохимические в горных породах за счет циркуляции восходящих и нисходящих вод при участии сульфатредуцирующих бактерий (Водинское, Сырейско-Каменодольское - Россия, Гаурдак, Шорсу - Туркмения, Язовское - Украина).
В сингенетических месторождениях выпадение и накопление серы в бассейнах происходило одновременно с отложением вмещающих её толщ сульфатно-карбонатного состава при участии сульфатредуцирующих бактерий. Продукт окисления сероводорода - самородная сера накапливается в донных отложениях Тонкодисперсная сера относительно равномерно пропитывает карбонатные породы, иногда образует корки, прожилки. Не имеют промышленного значения.
Эпигенетические месторождения возникают инфильтрационным биохимическим путем в уже сформированных горных породах разного состава, но разбитых трещинами и пористых, легко проницаемых для нисходящих и восходящих вод. Потоки этих вод растворяют встречающиеся на пути их движения гипсы и ангидриты и насыщаются сульфатами, а сульфатредуцирующие бактерии, развивающиеся при наличии углеводородов, вызывают восстановление сульфат-ионов до сероводорода. При смешении с нисходящими кислородными водами происходит окисление сероводорода до серы, отлагающейся в любых трещиноватых, кавернозных и пористых породах. Выделяются следующие подтипы эпигенетических месторождений: 1) пластовые; 2) линзовидные; 3) солянокупольные.
Пластовые и пластообразные месторождения являются наиболее крупными и промышленно значимыми. Осернение приурочено к определенным пачкам и пластам карбонатных пород - известняков, доломитов, мергелей, контактирующих или переслаивающихся с сульфатными породами - гипсами, ангидритами. Мощность согласных пластовых и пластообразных тел сероносных пород от нескольких дециметров до первых десятков метров.
На Язовском месторождении (Прикарпатье) продуктивны известняки подстилаемые гипсами и ангидритами.. Сероносные известняки образуют сложную пологозалегающую пластообразную залежь; это высокопористые, кавернозные, трещиноватые породы. Пустоты выполнены вторичным кальцитом, самородной серой, редкими выделениями целестина и барита. Мощность залежи резко изменчива - от 0,6 до 30 м.
Месторождение Шорсу в Узбекистане приурочено к северному крылу антиклинали, сложенному сульфатно-карбонатной толщей. Промышленное осернение локализовано в нижнепалеогеновых доломитизированных битуминозных известняках и в мергелях. Главное месторождение Шорсу состоит из двух пластообразных залежей осернённых пород мощностью от 4 до 18м. Процесс серообразования связан с локальным замещением серой гипсовых слоёв непосредственно на месте их залегания, о чём свидетельствуют отдельные безрудные гипсовые линзы внутри рудноготела.
В пластовых месторождениях высокосортные руды со средним содержанием серы 25% и более образуются при замещении чисто сульфатных пород - ангидритов и гипсов (Прикарпатье, основные залежи Гаурдака). Руды более низкого качества (12- 14 % серы) формируются по сульфатоносным породам смешанного состава, например доломит-сульфатным (Среднее Поволжье) или мергельно-сульфатным (Щорсу). К серным рудам относятся образования, содержащие не менее 5 % серы. Выделяются известняковые, известняково-пес-чанистые, гипсовоизвестняковые и другие литологические типы руд, однако 90-95 % запасов серы сосредоточено в известняковом типе.
Линзовидные залежи аналогичны пластообразным, но отличаются меньшими размерами рудных залежей, запасы серного сырья в них незначительны.
Солянокупольный подтип месторождений - второй после стратиформного по промышленной значимости. Месторождения этого типа широко проявлены в зоне Мексиканского залива. Соляные штоки расположены на глубине от 50 до 800м, они прорывают все вмещающие осадочные породы вплоть до самых молодых. В сероносных кепроках основная масса серы приурочены к кальцитовой или к промежуточной гипсовой зонам, где она заполняет трещины и каверны в пористой вмещающей породе. Содержание серы в руде от 20 до 50%.
Месторождения самородной серы и ныне продолжают оставаться одним из ведущих источников ее получения. В зависимости от геологических условий добыча серных руд осуществляется в открытых или подземных горных выработках, а также методом подземной выплавки серы (ПВС). Сущность этого скважинного метода заключается в нагнетании в зону минерализации сильно перегретой воды, водяного пара и сжатого воздуха, расплавлении серы и откачке ее на поверхность. В США этим методом добывают приблизительно половину всей серы. В настоящее время разработаны новые геотехнологические методы добычи серы: подземное сжигание серы и подземная высокочастотная выплавка серы (ПВВС).