Rūda yra sieros gamybos žaliava. Siera

Siera- citrinos geltonumo mineralas, kartais medaus geltonumo, gelsvai pilkos arba rusvos spalvos, yra molekulinė siera - S, mineralas labai trapus, kietumas 1-2.

Organinės medžiagos ir aliejaus lašeliai gali suteikti kristalams rudą arba juodą spalvą.

Kristalizuojasi rombinėje sistemoje. Jis būna piramidinių kristalų ir granuliuotų agregatų pavidalu. Kartais pastebimos sukepintos inksto formos formos ir nuosėdos bei žemiškos masės.

Blizgesys panašus į deimantą, lūžio vietoje riebus, kristaluose permatomas. Natūrali siera jautri aukštai temperatūrai ir įtrūkimams net nuo jūsų rankų šilumos. Su degtuku lengvai tirpsta ir užsidega mėlyna liepsna.

Vardas

Lotyniško žodžio siera kilmė nežinoma. Rusiškas elemento pavadinimas dažniausiai kilęs iš sanskrito „sira“ – šviesiai geltonos spalvos. Gali būti ryšys tarp „sieros“ ir hebrajų „serafimų“ - daugiskaitos. skaičius iš „serafas“ - pažodžiui „dega“, o siera gerai dega. Senojoje rusų ir senojoje bažnytinėje slavų kalboje „siera“ paprastai yra bet kokia degi medžiaga, įskaitant riebalus.

Kilmė

Siera susidaro išskirtinai žemės plutos paviršiuje dėl ugnikalnių išsiveržimų, nusėda sublimacijų pavidalu, o kartais ir išsilydo. Jis susidaro veikiant sulfidams (daugiausia piritui) arba kaupiasi jūrinėse nuosėdose, alyvose ir bitume, biochemiškai. Gali būti siejamas su gipsu, išsiskiriančiu savo storiu. Didelės vietinės sieros sankaupos gamtoje yra gana retos. Dažniau jis yra pagrindinėje uolienoje mažų inkliuzų pavidalu.

Indėliai

Rajone plačiai paplitę sieros telkiniai Vidurinė Azija, Gaurdak, Shor-Su nuosėdos - įvairių nuosėdinių uolienų plyšiuose ir tuštumose kartu su nafta, gipsu,
celestinas, kalcitas, aragonitas ir kt. Kara-Kum dykumoje piliakalnių, padengtų silicio pluta, pavidalu, kartu su gipsu, kvarcu, chalcedonu, opalu ir kt. Didelės nuosėdų nuosėdos
yra Volgos regione (netoli Kuibyševo miesto). Labai žinomi Sicilijos telkiniai, galingi telkiniai Teksaso ir Luizianos valstijose (JAV), Bolivijoje, Mišrake ir Irake, Pietų Lenkijoje, Stasfurte Vokietijoje. Vulkanizmo sritys: Kamčiatka, Japonija, Italija, Indonezija.

Taikymas

Pagrindinis sieros panaudojimas yra sieros rūgšties gamyba, naudojama daugelyje pramonės šakų; naudojamas žemės ūkyje kenkėjų kontrolei, gumos gamyboje (gumos vulkanizavimo procesas), degtukų, dažų, pirotechnikos gamyboje.

Gydomosios ir magiškos savybės

Manoma, kad siera turi savybę sugerti neigiamą energiją, padeda išvengti konfliktų ir kivirčų, numalšina emocinius impulsus.

Didelė dalis natūralių gydymo metodų yra pagrįsti sieros junginių naudojimu, nesvarbu, ar tai būtų česnako skiltelė, ar „Matsesta“ vandenilio sulfido vonia. Už gydomąjį poveikį čia atsakingi polisulfidai – sieros ir vandenilio sulfido junginiai.

Siera jau seniai žinoma žmogui. Įrodymai apie jo naudojimą Egipte datuojami antrojo tūkstantmečio pr. e. Ir senovės graikai, ir romėnai žinojo sierą. Jis minimas garsiuose Homero, Plinijaus Vyresniojo darbuose ir Biblijoje. Siera jau seniai plačiai naudojama medicinoje. Nuo seniausių laikų Rusijoje jis buvo naudojamas medicinos reikmėms. Vienas pirmųjų vietinių mokslininkų, tyrinėjusių sierą, M. V. Lomonosovas rašė: „Žemėje yra toks sieros kiekis, kad jos užpildyta ne tik žemė... bet ši fosilija išsiskiria net žemės paviršiuje. “, tuo pat metu pažymėdamas, kad tai įvyksta „ji yra vietinė ir gryna, bet retai“. Kiek vėliau akademikas V. Severginas sieros pasiskirstymą įvertino optimistiškiau: „Gimtoji siera yra gryna ir gausiai sumaišyta su žemėmis Rusijoje“. Šiuo metu žinoma daugiau nei 400 mineralų, kurių sudėtyje yra sieros. Ir jo turinys yra žemės pluta yra apie 0,05%.

Natūralios sieros buvimas Kryme buvo nurodytas praėjusio amžiaus viduryje. „The Mining Journal“ rašė apie sieros „paiešką“ čia 1849 m. Kalbama apie Čokrako ežero apylinkes Kerčės pusiasalyje, kur kalkakmenyje buvo aptikti „labai skaidrūs, bet labai maži vietinės sieros kristalai“. Leitenantas Antipovas čia atliko žvalgymo darbus princo Voroncovo įsakymu su kasyklų kasinėjimu. Paaiškėjo, kad siera apsiriboja tik vandenilio sulfido šaltinių ištekliais. Jo susidarymas buvo paaiškintas vandenilio sulfido irimu. „Apibendrinant turiu pasakyti, – rašo leitenantas, – kad šis sieros telkinys neturi jokios techninės reikšmės, išskyrus vieną gydomąją šaltinių savybę, kuri žada didelę naudą. Plonos balkšvos sieros nuosėdos vis dar gali būti stebimos Chokrak ir kituose vandenilio sulfido vandenų šaltiniuose, pavyzdžiui, netoli Sudako.

Gimtoji siera dažnai susidaro veikiant sulfidams – piritui ir markazitui. Jis buvo rastas Kryme, susijęs su įvairiomis uolienomis: mergeliuose prie Feodosijos, kalkakmeniuose Bakhchisarai apylinkėse, granodiorituose prie Aluštos. Šio tipo siera paprastai įtraukiama į žemiškų agregatų, sumaišytų su geležies sulfatais ir hidroksilais, sudėtį ir yra vaizduojama smulkiais netaisyklingais grūdeliais, kartais kristalais. Jį dažnai lydi tinkas. Smulkios miltelių pavidalo sieros yra druskingų ežerų dumbluose, pavyzdžiui, Saki.

Didžiausias sieros sankaupas 1883 metais Kryme aptiko N.I.Andrusovas Kerčės pusiasalyje netoli Čekur-Kojašo kaimo. Vėliau paaiškėjo, kad čia buvo visas užstatas. Siera apsiriboja gipso turinčiais moliais ir mergeliais ir sudaro sluoksnius bei mazgelius, kurių dydis svyruoja nuo kelių milimetrų iki 30 cm. Jos kiekis rūdoje svyruoja nuo 10 iki 30%.

Remiantis viena iš priimtų hipotezių, vietinė siera susidarė iš gipso, veikiant vandenilio sulfido vandeniui, praturtintam organinėmis medžiagomis, dalyvaujant bakterijoms.

Šiandienos mastu indėlis atrodytų kuklus. Tačiau vienu metu tai vaidino svarbų vaidmenį. Faktas yra tas, kad prieš revoliuciją siera buvo importuojama į Rusiją iš užsienio. O Chekur-Koyashskoye telkinys buvo vienas iš pirmųjų, pradėjusių gaminti pramoninę buitinę sierą. Čia trumpa istorija jo plėtra.

Praėjusiame amžiuje vietiniams poreikiams amatiniais metodais buvo išgaunama tik šiek tiek sieros. Indėlis beveik netirtas. 1906 m. Belgijos įmonė jį išsinuomojo ir pradėjo geologinius tyrinėjimus bei paruošimą eksploatuoti. Techninis darbų lygis buvo žemas. Darbo patalpos buvo prastai vėdinamos. Dėl to tragiškai žuvo darbininkas ir administratorius, apsinuodiję sieros dujomis kasykloje, o po to darbai buvo sustabdyti.

Nuo Pirmojo pasaulinio karo pradžios šalyje susidarė kritinė sieros padėtis, o Karinio-pramoninio komiteto sprendimu Chekur-Koyash tyrinėjimas buvo pradėtas 1915 m. 1916 metais jau buvo ruošiamasi plėtrai ir susijusiai gamybai. Išgauta 1600 tonų rūdos. Iš jo rankiniu būdu buvo atrinkta apie 10 tonų sieros. Tačiau 1917 metais darbai buvo sustabdyti, o kasyklas užtvindė vanduo.

Kasyklos atgimimas prasidėjo nuo sovietų valdžios įsigalėjimo Kryme. Iš pradžių mažas kiekis siera buvo gauta nedidelėje gamykloje iš anksčiau išgautos rūdos. Tada jie atliko išsamų geologinį tyrimą ir sieros atsargų skaičiavimą. 1928 metais praktiškai naujai pastatytoje kasykloje ir gamykloje pradėta gaminti siera. Kasyba truko apie 10 metų, o telkinys buvo išeikvotas. Krymo siera pradiniame gamybos etape vaidino svarbų vaidmenį. „Kerčės siera yra labai svarbi mūsų respublikų sąjungai“, – pažymėjo 30-ųjų spauda. Centrinėje Azijoje atradus ir išplėtus didelius telkinius, Chekur-Koyasha siera išliko tik vietinės reikšmės. Šiuo metu Kerčės pusiasalyje žinoma apie keliolika nepramoninių sieros apraiškų.

Savotiškas išvaizda gimtoji siera. Spalva yra įvairių atspalvių geltona, dažniausiai šiaudų geltona. Blizgesys yra riebus. Siera formuoja plėveles, žemiškas ir miltelių pavidalo mases, plonus sluoksnius ir mazgelius, o įprastuose kristaluose yra rečiau. Būdingos yra tetraedrinės bipiramidės su nupjautomis dažniausiai pasitaikančiomis rombinės, arba vadinamosios alfa, sieros viršūnėmis. Jis yra stabiliausias ant žemės paviršiaus. Įdomu, kad Kerčės sąsiaurio regiono kalkakmeniuose S. P. Popovas 1901 m. kartu su šia veisle aptiko gamtoje retesnių monoklininės (beta) sieros lamelių kristalų. Tai pirmasis pasaulyje beta sieros atradimas žemės paviršiaus nesusijusios su vulkanine veikla. Beta sieros kristalų forma iš Krymo, bet S. P. Popovas yra tvirtai įtrauktas į mineralogijos žinynus.

Pagal kietumą siera šiek tiek pranoksta talką – minkštiausią mineralą pagal Moso skalę. Pagal šią skalę talko kietumas yra 1, o sieros – 1-2. Siera yra dvigubai sunkesnė už vandenį. Jo tankis yra apie du. Svarbus skirtumas yra sieros gebėjimas degti. Pasak Plinijaus Vyresniojo, „jokia medžiaga taip lengvai neužsidega, iš to aišku, kad jos turi didelę ugnies galią“. Prieš šiuolaikinių idėjų atsiradimą ilgą laiką Buvo manoma, kad siera yra specialios degios medžiagos nešiklis. Sieros gebėjimas degti gali būti naudojamas kaip patikimas diagnostinis požymis. Bandymui pakanka nereikšmingo medžiagos grūdelio. Bandymą galima atlikti ant peilio ašmenų galo, naudojant degančią degtuką arba spiritinę lempą. Taip pat galite naudoti karštą siuvimo adatą. Labai būdingas ir degančios sieros kvapas, išskiriantis ją iš kitų mineralų. Smulkiose miltinėse ir žemiškose išskyrose siera panaši į geležies sulfatus. Skirtingai nuo daugelio panašių mineralų, siera tirpsta žibale ir terpentine.

Natūralioje sieroje dažnai yra iki kelių procentų priemaišų. Krymo sieroje yra kalcio, seleno, arseno ir kai kurių kitų elementų. Priemaišos gali apriboti sieros naudojimą tam tikrose pramonės šakose.

Sieros turi labai daug profesijų, ir yra ilgą laiką. „Jo nauda labai plati, – rašė V. Severginas praėjusio amžiaus pradžioje, – įvairiais būdais naudojamas chemijoje, medicinos mene, sieros rūgščiai išgauti, cinoberiui gaminti. parakas, linksmuose laužuose... vabzdžiams naikinti." Šiuo metu vis dar randama sieros didesnis pritaikymas. Kiekvienais metais visame pasaulyje išgaunama dešimtys milijonų tonų vietinės sieros. Jis naudojamas sintetinio pluošto, gumos, dažiklių gamyboje, maisto pramonėje. Maždaug pusė išgaunamos sieros sunaudojama sieros rūgščiai gaminti, ketvirtadalis – in celiuliozės ir popieriaus pramonė, žemės ūkyje apie 10 proc. Krymo siera daugiausia buvo naudojama vynuogynų kenkėjams kontroliuoti ir sanitariniais tikslais.

Siera yra viena iš nedaugelio medžiagų, su kuriomis prieš kelis tūkstančius metų veikė pirmieji „chemikai“. Ji pradėjo tarnauti žmonijai daug anksčiau nei užėmė kamerą Nr. 16 periodinėje lentelėje.

Daugelyje senovinių knygų pasakojama apie vieną seniausių (nors ir hipotetinių!) sieros panaudojimo būdų. Siera yra vaizduojama kaip šilumos šaltinis termiškai apdorojant nusidėjėlius tiek Naujųjų Senieji Testamentai. Ir jei tokio pobūdžio knygos nesuteikia pakankamo pagrindo archeologiniai kasinėjimai ieškant rojaus ar ugninio pragaro liekanų, tada jų liudijimas, kad senovės žmonės buvo susipažinę su siera ir kai kuriomis jos savybėmis, gali būti pagrįsti tikėjimu.

Viena iš šios šlovės priežasčių – vietinės sieros paplitimas senovės civilizacijų šalyse. Šios geltonos degiosios medžiagos telkinius sukūrė graikai ir romėnai, ypač Sicilijoje, kuri iki praėjusio amžiaus pabaigos daugiausia garsėjo siera.

Nuo seniausių laikų siera buvo naudojama religiniams ir mistiniams tikslams, ji buvo uždegama įvairių ceremonijų ir ritualų metu. Tačiau taip pat seniai elementas Nr. 16 įgijo gana kasdienišką paskirtį: siera buvo naudojama ginklams dažyti, kosmetiniams ir medicininiams tepalams gaminti, ji buvo deginama audiniams balinti ir kovai su vabzdžiais. Išradus juoduosius miltelius, sieros gamyba žymiai padidėjo. Juk siera (kartu su anglimi ir salietra) yra nepakeičiamas jos komponentas.

O dabar parako gamybai sunaudojama dalis išgaunamos sieros, nors ir labai nežymiai. Šiais laikais siera yra viena iš svarbiausių žaliavų rūšių daugeliui chemijos pramonės šakų. Ir tai yra nuolatinio pasaulio sieros gamybos augimo priežastis.

Sieros kilmė

Didelės vietinės sieros sankaupos nėra labai dažnos. Jo dažniau būna kai kuriose rūdose. Gimtoji sieros rūda yra uoliena su sieros intarpais.

Kada šie inkliuzai susiformavo – kartu su juos lydinčiomis uolienomis ar vėliau? Nuo atsakymo į šį klausimą priklauso žvalgybos ir žvalgymo darbų kryptis. Tačiau, nepaisant tūkstančius metų bendravimo su siera, žmonija vis dar neturi aiškaus atsakymo. Yra keletas teorijų, kurių autoriai laikosi priešingų požiūrių.

Singenezės teorija (t.y. vienalaikis išsilavinimas siera ir pagrindinės uolienos) rodo, kad vietinė siera susidarė sekliuose baseinuose. Specialios bakterijos vandenyje ištirpusius sulfatus redukavo iki vandenilio sulfido, kuris pakilo į viršų, pateko į oksidacijos zoną ir čia chemiškai arba dalyvaujant kitoms bakterijoms buvo oksiduojamas iki elementinės sieros. Siera nusėdo ant dugno, o sieros turintis ide vėliau susidarė rūda.

Epigenezės teorija (sieros inkliuzai, susidarę vėliau nei pagrindinės uolienos) turi keletą variantų. Dažniausiai iš jų daroma prielaida, kad požeminis vanduo, prasiskverbęs per uolienų sluoksnius, yra praturtintas sulfatais. Jei tokie vandenys liečiasi su naftos ar gamtinių dujų telkiniais, sulfato jonai angliavandeniliai redukuojami į vandenilio sulfidą. Vandenilio sulfidas iškyla į paviršių ir, oksiduodamasis, išskiria gryną sierą uolienų tuštumose ir plyšiuose.

IN paskutiniais dešimtmečiais vis daugiau patvirtinimų randa viena iš epigenezės teorijos atmainų - metasomatozės teorija (iš graikų kalbos išvertus „metasomatosis“ reiškia „pakeitimas“. Pagal ją gilumoje vyksta gipso CaSO 4 · 2H 2 transformacija). O ir anhidritas CaSO 4 į sierą ir kalcitą CaCO 3 buvo sukurtas 1935 m., sovietų mokslininkų L. M. Miropolsky ir B. P.

1961 metais Irake buvo aptiktas Mišrako laukas. Sieros čia yra karbonatinėse uolienose, kurios sudaro arką, paremtą giliai einančių stulpų (geologijoje jie vadinami sparnais). Šiuos sparnus daugiausia sudaro anhidritas ir gipsas. Tas pats vaizdas buvo pastebėtas vietiniame Shor-Su lauke.

Geologinį šių telkinių originalumą galima paaiškinti tik metasomatizmo teorijos požiūriu: pirminis gipsas ir anhidritai virto antrinėmis karbonatinėmis rūdomis, įsiterpusiomis į sierą. Svarbus ne tik mineralų artumas – vidutinis sieros kiekis šių telkinių rūdoje prilygsta chemiškai surištos sieros kiekiui anhidrite. O sieros ir anglies izotopinės sudėties šių telkinių rūdoje tyrimai metasomatizmo teorijos šalininkams suteikė papildomų argumentų.

Tačiau yra vienas „bet“: gipso pavertimo siera ir kalcitu proceso chemija dar nėra aiški, todėl nėra jokios priežasties laikyti metasomatizmo teoriją vienintele teisinga. Žemėje vis dar yra ežerų (ypač Sernojės ežeras netoli Sernovodsko), kuriuose vyksta singenetinis sieros nusėdimas, o sieros turinčiame dumble nėra nei gipso, nei anhidrito.

Visa tai reiškia, kad daugybė teorijų ir hipotezių apie vietinės sieros kilmę yra ne tik mūsų žinių neišsamumo, bet ir gelmėse vykstančių reiškinių sudėtingumo rezultatas. Daugiau iš pradinukų mokyklinė matematika visi žinome, kad jie gali pasiekti tą patį rezultatą skirtingais būdais. Šis dėsnis galioja ir geochemijai.

Sieros kasyba

Kasamos sieros rūdos įvairiais būdais– priklausomai nuo atsiradimo sąlygų. Tačiau bet kuriuo atveju turite daug dėmesio skirti saugos priemonėms. Sieros nuosėdas beveik visada lydi nuodingų dujų – sieros junginių – sankaupos. Be to, neturime pamiršti apie savaiminio užsidegimo galimybę.

Atvira rūdos kasyba vyksta taip. Vaikščiojantys ekskavatoriai pašalina uolienų sluoksnius, po kuriais guli rūda. Rūdos sluoksnis susmulkinamas sprogimų būdu, po to rūdos blokai siunčiami į perdirbimo gamyklą, o iš ten į sieros lydyklą, kur iš koncentrato išgaunama siera. Ištraukimo būdai skiriasi. Kai kurie iš jų bus aptarti toliau. Čia tikslinga trumpai apibūdinti sieros gavybos iš požeminio gręžinio metodą, kuris leido Jungtinėms Amerikos Valstijoms ir Meksikai tapti didžiausiomis sieros tiekėjomis.

Praėjusio amžiaus pabaigoje JAV pietuose buvo aptikti turtingi sieros rūdos telkiniai. Bet prie sluoksnių priartėti nebuvo lengva: į kasyklas nutekėjo vandenilio sulfidas (būtent buvo numatyta telkinį plėtoti kasyklos metodu) ir užblokavo prieigą prie sieros. Be to, smėlio plūdės apsunkino prasiskverbimą į sieros turinčius sluoksnius. Išeitį rado chemikas Hermannas Fraschas, pasiūlęs išlydyti sierą po žeme ir išpumpuoti ją į paviršių per šulinius, panašius į naftos gręžinius. Santykinai žema (mažiau nei 120°C) sieros lydymosi temperatūra patvirtino Frascho idėjos realumą. 1890 metais prasidėjo bandymai, kurie atvedė į sėkmę.

Iš esmės Frasch montavimas yra labai paprastas: vamzdis vamzdyje. Perkaitintas vanduo tiekiamas į tarpą tarp vamzdžių ir per jį teka į formaciją. O išlydyta siera kyla per vidinį vamzdį, šildoma iš visų pusių. Šiuolaikinė versija Frascho instaliaciją papildo trečdalis – daugiausia siauras vamzdis. Per jį į šulinį tiekiamas suslėgtas oras, kuris padeda išlydytą sierą pakelti į paviršių. Vienas iš pagrindinių Frasch metodo privalumų yra tai, kad jis leidžia gauti palyginti gryną sierą jau pirmajame gamybos etape. Šis metodas yra labai efektyvus kasant turtingas rūdas.

Anksčiau buvo manoma, kad požeminio sieros lydymo metodas buvo taikomas tik konkrečiomis JAV ir Meksikos Ramiojo vandenyno pakrantės „druskos kupolų“ sąlygomis. Tačiau Lenkijoje ir SSRS atlikti eksperimentai paneigė šią nuomonę. Lenkijoje šiuo metodu jau išgaunami dideli kiekiai sieros: 1968 metais buvo pradėti SSRS pirmieji sieros gręžiniai.

O karjeruose ir kasyklose gautą rūdą tenka apdoroti (dažnai iš anksto sodrinant), įvairiais technologiniais metodais.

Yra žinomi keli sieros gavimo iš sieros rūdos būdai: vandens garai, filtravimas, terminis, išcentrinis ir ekstrahavimas.

Terminiai sieros išgavimo metodai yra patys seniausi. Dar XVIII a. Neapolio karalystėje siera buvo lydoma krūvomis - „solfatarais“. Iki šiol Italijoje siera lydoma primityviose krosnyse - „kalkaronuose“. Šiluma, reikalinga sierai išlydyti iš rūdos, gaunama deginant dalį išgaunamos sieros. Šis procesas neefektyvus, nuostoliai siekia 45%.

Italija taip pat tapo sieros išgavimo iš rūdos garo vandens metodų gimtine. 1859 metais Giuseppe Gill gavo patentą savo įrenginiui – šiandieninių autoklavų pirmtakui. Autoklavo metodas (žinoma, žymiai patobulintas) vis dar naudojamas daugelyje šalių.

Autoklavinio proceso metu į autoklavą skystos masės pavidalu su reagentais pumpuojamas praturtintas sieros rūdos koncentratas, turintis iki 80 % sieros. Ten esant slėgiui tiekiami vandens garai. Minkštimas pašildomas iki 130°C. Koncentrate esanti siera ištirpsta ir atskiriama nuo uolienų. Po trumpo nusėdimo išsilydžiusi siera nupilama. Tada iš autoklavo išleidžiamos „uodegos“ – atliekų suspensija vandenyje. Atliekose yra gana daug sieros ir jos grąžinamos į perdirbimo įmonę.

Rusijoje autoklavo metodą pirmasis panaudojo inžinierius K.G. Patkanovas 1896 m

Šiuolaikiniai autoklavai yra didžiuliai keturių aukštų pastato aukščio įrenginiai. Tokie autoklavai įrengiami visų pirma Rozdolsky sieros lydymo gamykloje kasybos ir chemijos gamykla Prykarpatijoje.

Kai kuriose pramonės šakose, pavyzdžiui, didelėje sieros gamykloje Tarnobžege (Lenkija), atliekos nuo išlydytos sieros atskiriamos naudojant specialius filtrus. Mūsų šalyje buvo sukurtas sieros ir atliekų atskyrimo metodas centrifugomis. Žodžiu, „aukso rūda (tiksliau aukso rūda) gali būti atskirta nuo atliekų uolienų“ įvairiais būdais.

Pastaruoju metu vis didesnis dėmesys skiriamas gręžinių geotechnologiniams sieros gavybos metodams. Jazovskoe telkinyje Karpatų regione siera – klasikinis dielektrikas – po žeme ištirpsta srovės. aukšto dažnio ir pumpuojamas į paviršių per šulinius, kaip taikant Frasch metodą. Mokslininkai iš Kasybos cheminių žaliavų instituto pasiūlė požeminio sieros dujofikavimo metodą. Taikant šį metodą, darinyje padegama siera, o į paviršių pumpuojamas sieros dioksidas, iš kurio gaminama sieros rūgštis ir kiti naudingi produktai.

Įvairios šalys sieros poreikius tenkina skirtingai. Meksika ir JAV daugiausia naudoja Frasch metodą. Italija, užimanti trečią vietą tarp kapitalistinių valstybių pagal sieros gamybą, toliau kasa ir perdirba (skirtingais metodais) sieros rūdas iš Sicilijos telkinių ir Markės provincijos. Japonija turi didelius vulkaninės sieros atsargas. Prancūzija ir Kanada, kurios neturi natūralios sieros, išplėtojo didelio masto gamybą iš dujų. Tiek Anglija, tiek Vokietija neturi savo sieros telkinių. Sieros rūgšties poreikius jie tenkina perdirbdami sieros turinčias žaliavas (daugiausia piritą), o elementinę sierą importuoja iš kitų šalių.

Sovietų Sąjunga ir socialistines šalis visiškai patenkina savo poreikius dėl savo žaliavų šaltinių. Po turtingų Karpatų telkinių atradimo ir plėtros SSRS ir Lenkija žymiai padidino sieros gamybą. Ši pramonė toliau vystosi. Pastaraisiais metais Ukrainoje buvo statomos naujos didelės įmonės, rekonstruotos senos gamyklos prie Volgos ir Turkmėnistano, plečiama sieros gamyba iš gamtinių dujų ir išmetamųjų dujų.

Kristalai ir makromolekulės

Puikus prancūzų chemikas Antoine'as Laurent'as Lavoisier XVIII amžiuje pirmasis įsitikino, kad siera yra nepriklausomas cheminis elementas, o ne junginys.

Nuo to laiko idėjos apie sierą kaip elementą labai nepasikeitė, tačiau gerokai pagilėjo ir išsiplėtė.

Dabar žinoma, kad elementą 16 sudaro keturių stabilių izotopų, kurių masės skaičiai yra 32, 33, 34 ir 36, mišinys. Tai tipiškas nemetalas.

Citrinai geltoni grynos sieros kristalai yra permatomi. Kristalų forma ne visada vienoda. Labiausiai paplitęs tipas yra rombinė siera (stabiliausia modifikacija) - kristalai turi oktaedrų formą su nupjautais kampais. Visos kitos modifikacijos virsta šia modifikacija kambario (arba arti kambario) temperatūros. Pavyzdžiui, žinoma, kad kristalizacijos metu iš lydalo (sieros lydymosi temperatūra 119,5°C) pirmiausia gaunami adatos formos kristalai (monoklininė forma). Tačiau ši modifikacija yra nestabili, o esant 95,6°C temperatūrai ji tampa rombiška. Panašus procesas vyksta ir su kitomis sieros modifikacijomis.

Prisiminkime gerai žinomą eksperimentą – plastikinės sieros gamybą.

Jei išlydyta siera pilama į šaltą vandenį, susidaro elastinga masė, panašiai kaip guma. Jį taip pat galima gauti siūlų pavidalu. Tačiau praeina kelios dienos, o masė persikristalizuoja, tampa kieta ir trapi.

Sieros kristalų molekulės visada susideda iš aštuonių atomų (S 8), o sieros modifikacijų savybių skirtumas paaiškinamas polimorfizmu – nelygia kristalų struktūra. Sieros molekulėje esantys atomai yra sudaryti uždarame cikle, sudarydami savotišką karūną. Lydymosi metu ciklo ryšiai nutrūksta, o ciklinės molekulės virsta linijinėmis.

Neįprastas sieros elgesys lydymosi metu buvo interpretuojamas įvairiai. Vienas iš jų yra šis. Atrodo, kad esant 155–187° temperatūrai žymiai padidėja molekulinė masė, tai patvirtina daugkartinis klampumo padidėjimas. 187°C temperatūroje lydalo klampumas siekia beveik tūkstantį puzų ir gaunama beveik kieta medžiaga. Toliau didėjant temperatūrai, mažėja klampumas (mažėja molekulinė masė).

300°C temperatūroje siera grįžta į skystą būseną, o 444,6°C temperatūroje užverda.

Sieros garuose, kylant temperatūrai, atomų skaičius molekulėje palaipsniui mažėja: S8 → S6 → S4 → (800°C) S 2 . 1700°C temperatūroje sieros garai yra monoatominiai.

Trumpai apie sieros junginius

Pagal paplitimą elementas Nr.16 užima 15 vietą. Sieros kiekis žemės plutoje yra 0,05 % masės. Tai yra daug.

Be to, siera yra chemiškai aktyvi ir reaguoja su dauguma elementų. Todėl gamtoje siera randama ne tik laisvos būsenos, bet ir įvairių neorganinių junginių pavidalu. Ypač dažni yra sulfatai (daugiausia šarminiai ir šarminiai žemės metalai) ir sulfidai (geležis, varis, cinkas, švinas). Sieros taip pat yra anglies, skalūnų, naftos, gamtinių dujų, gyvūnų ir augalų organizmuose.

Kai siera sąveikauja su metalais, paprastai išsiskiria gana daug šilumos. Reakcijoje su deguonimi siera gamina kelis oksidus, iš kurių svarbiausi yra SO 2 ir SO 3 – sieros H 2 SO 3 ir sieros H 2 SO 4 rūgščių anhidridai. Sieros junginys su vandeniliu – vandenilio sulfidas H 2 S – yra labai nuodingos, nemalonaus kvapo dujos, kurių visada yra organinių likučių puvimo vietose. Žemės plutoje vietose, esančiose šalia sieros telkinių, dažnai yra gana didelis vandenilio sulfido kiekis. IN vandeninis tirpalasšios dujos pasižymi rūgštinėmis savybėmis. Jo tirpalai negali būti laikomi ore, jis oksiduojasi, išskirdamas sierą:

2H 2S + O 2 → 2H 2O + 2S.

Vandenilio sulfidas yra stiprus reduktorius. Ši savybė naudojama daugelyje chemijos pramonės šakų.

Kam reikalinga siera?

Tarp mus supančių daiktų nedaug yra tokių, kurių gamybai nereikėtų sieros ir jos junginių. Popierius ir guma, ebonitas ir degtukai, audiniai ir vaistai, kosmetika ir plastikas, sprogmenys ir dažai, trąšos ir pesticidai – tai ne visas sąrašas dalykų ir medžiagų, kurių gamybai reikalingas elementas Nr.16. Norint pagaminti, pavyzdžiui, automobilį, reikia suvartoti apie 14 kg sieros. Neperdedant galima teigti, kad šalies pramonės potencialą gana tiksliai lemia sieros suvartojimas.

Nemažą dalį pasaulyje pagaminamos sieros sunaudoja popieriaus pramonė (sieros junginiai padeda atskirti celiuliozę). Norint pagaminti 1 toną celiuliozės, reikia išleisti daugiau nei 100 kg sieros. Gumos pramonė taip pat sunaudoja daug elementinės sieros gumų vulkanizavimui.

Žemės ūkyje siera naudojama tiek elementine forma, tiek įvairiuose junginiuose. Tai yra mineralinių trąšų ir kenkėjų kontrolės produktų dalis. Kartu su fosforu, kaliu ir kitais elementais augalams būtina ir siera. Tačiau didžiąją dalį į dirvą patekusios sieros jos neįsisavina, o padeda pasisavinti fosforą. Siera į dirvą patenka kartu su fosfato uolienomis. Dirvožemyje esančios bakterijos ją oksiduoja, susidariusios sieros ir sieros rūgštys reaguoja su fosforitais, todėl gaunami augalų gerai pasisavinami fosforo junginiai.

Tačiau pagrindinis sieros vartotojas yra chemijos pramonė. Maždaug pusė pasaulio sieros sunaudojama sieros rūgščiai gaminti. Norint gauti 1 t H 2 SO 4, reikia sudeginti apie 300 kg sieros. Ir sieros rūgšties vaidmuo chemijos pramonė panašus į duonos vaidmenį mūsų mityboje.

Nemažai sieros (ir sieros rūgšties) sunaudojama gaminant sprogmenis ir degtukus. Gryna siera, išvalyta nuo priemaišų, reikalinga dažų ir šviečiančių junginių gamybai.

Sieros junginiai naudojami naftos chemijos pramonėje. Visų pirma, jie būtini gaminant antidetonacines medžiagas, tepalus itin aukšto slėgio įrangai; Aušinimo alyvose, kurios pagreitina metalo apdirbimą, kartais būna iki 18% sieros.

Pavyzdžių, patvirtinančių nepaprastą elemento Nr. 16 svarbą, sąrašą būtų galima tęsti, bet „neįmanoma suvokti begalybės“. Todėl trumpai paminėkime, kad siera reikalinga ir tokioms pramonės šakoms kaip kasyba, maistas, tekstilė, o pavadinkime tai diena.

Mūsų šimtmetis laikomas „egzotiškų“ medžiagų – transurano elementų, titano, puslaidininkių ir pan. Tačiau iš pažiūros nepretenzingas, seniai žinomas elementas Nr. 16 ir toliau išlieka absoliučiai reikalingas. Manoma, kad 88 iš 150 svarbiausių cheminiai produktai Naudojama arba pati siera, arba jos junginiai.

Iš senovės ir viduramžių knygų

„Siera naudojama namų valymui, nes daugelis mano, kad sieros kvapas ir degimas gali apsaugoti nuo visų rūšių magijos ir išvaryti visas piktąsias dvasias.

Plinijus Vyresnysis, Gamtos istorija, I a. AD

„Jei žolės sustingusios, neturtingos sulčių, o medžių šakos ir lapija yra nuobodžios, purvinos, tamsios spalvos, o ne ryškiai žalios spalvos, tai yra ženklas, kad podirvyje gausu mineralų, kuriuose vyrauja siera. “

„Jei rūdoje labai daug sieros, ji išdegama ant plataus geležies lakšto su daugybe skylių, pro kurias siera teka į puodus, iki viršaus užpildytus vandeniu.

„Siera taip pat yra baisaus išradimo dalis – milteliai, galintys išmesti geležies, bronzos ar akmens gabalėlius toli į priekį – naujojo purvo karo ginklo“.

Agricola, „Apie mineralų karalystę“, XVI a.

Kaip siera buvo išbandyta XIV a

„Jeigu nori išbandyti sierą, ar ji gera, ar ne, tai paimk sieros gabalėlį į ranką ir prinešk prie ausies. Jei siera traška taip, kad girdisi, kaip trūkinėja, vadinasi, gerai; jei siera tyli ir netraška, vadinasi, nėra gerai...“

Šis unikalus medžiagos kokybės pagal ausį nustatymo metodas (sieros atžvilgiu) gali būti naudojamas ir dabar. Eksperimentiškai buvo patvirtinta, kad „trūkinėja“ tik siera, kurioje priemaišų yra ne daugiau kaip vienas procentas. Kartais reikalas neapsiriboja tik įtrūkimu – sieros gabalėlis suskyla į gabalus.

Dusinančios sieros dujos

Kaip žinote, puikus antikos gamtininkas Plinijus Vyresnysis mirė 79 m. ugnikalnio išsiveržimo metu. Jo sūnėnas laiške istorikui Tacitui rašė: „...Staiga nugriaudėjo griaustinis, nuo kalnų liepsnų riedėjo juodi sieros garai. Visi pabėgo. Plinijus atsistojo ir, atsiremdamas į du vergus, sugalvojo irgi išeiti; bet mirtinas garas supo jį iš visų pusių, jo keliai sulinko, jis vėl krito ir užduso.

Plinijų nužudžiusius „juoduosius sieros garus“, žinoma, sudarė ne tik garinė siera. Vulkaninės dujos apima ir vandenilio sulfidą, ir sieros dioksidą. Šios dujos ne tik turi aštrų kvapą, bet ir yra labai toksiškos. Vandenilio sulfidas yra ypač pavojingas. Gryna forma beveik akimirksniu nužudo žmogų. Pavojus yra didelis net ir esant nereikšmingam (apie 0,01%) vandenilio sulfido kiekiui ore. Vandenilio sulfidas yra dar pavojingesnis, nes gali kauptis organizme. Jis jungiasi su geležimi, kuri yra hemoglobino dalis, o tai gali sukelti sunkų deguonies badą ir mirtį. Sieros dioksidas (sieros dioksidas) yra mažiau toksiškas, tačiau dėl jo išleidimo į atmosferą žuvo visa augmenija aplink metalurgijos gamyklas. Todėl visose šias dujas gaminančiose ar naudojančiose įmonėse; Ypatingas dėmesys skiriamas saugos klausimams.

Sieros dioksidas ir šiaudinė kepurė

Sieros dioksidas, susijungęs su vandeniu, sudaro silpną sieros rūgštį H 2 SO 3, kuri yra tik tirpaluose. Esant drėgmei, sieros dioksidas pakeičia daugelio dažiklių spalvą. Ši savybė naudojama vilnai, šilkui ir šiaudams balinti. Tačiau tokie junginiai, kaip taisyklė, nėra labai patvarūs, o balti šiaudiniai dangteliai ilgainiui įgauna originalią purviną geltoną spalvą.

Sieros dioksidas SO 3 normaliomis sąlygomis yra bespalvis, labai lakus skystis, verdantis 44,8 °C temperatūroje. Jis sukietėja –16,8°C temperatūroje ir tampa labai panašus į paprastą ledą. Tačiau yra ir kita - kieto sieros rūgšties anhidrido polimerinė modifikacija (jo formulė šiuo atveju turėtų būti parašyta (SO 3) n). Išoriškai jis labai panašus į asbestą, jo pluoštinę struktūrą patvirtina rentgeno spinduliai. Ši modifikacija neturi griežtai apibrėžtos lydymosi temperatūros, kuri rodo jos nevienalytiškumą.

Gipsas ir alebastras

Gipsas CaSO 4 · 2H 2 O yra vienas iš labiausiai paplitusių mineralų. Tačiau dažnas medicinos praktika„gipso įtvarai“ gaminami ne iš natūralaus gipso, o iš alebastro. Alebastras nuo gipso skiriasi tik kristalizacijos vandens kiekiu molekulėje jo formulė – 2CaSO 4 H 2 O. „Verdant“ alebastras (procesas vyksta 160...170°C temperatūroje 1,5...2 val.); ), gipsas praranda tris ketvirtadalius kristalizacijos vandens ir medžiaga įgauna sutraukiančių savybių. Alebastras godžiai gaudo vandenį ir vyksta greita, netvarkinga kristalizacija. Kristalai nespėja augti, bet susipina vienas su kitu; jų suformuota masė iki smulkiausių detalių atkartoja formą, kurioje vyksta kietėjimas. Šiuo metu vykstančio proceso chemija yra priešinga tam, kas vyksta gaminant: alebastras virsta gipsu. Todėl liejinys gipsas, kaukė gipsas, tvarstis irgi gipsas, o jie iš alebastro.

Glauberio druska

Druska Na 2 SO 4 · 10H 2 O, kurią atrado didžiausias XVII amžiaus vokiečių chemikas. Johanas Rudolfas Glauberis ir pavadintas jo vardu, vis dar plačiai naudojamas medicinoje, stiklo gamyboje ir kristalografiniuose tyrimuose. Glauberis tai apibūdino taip: „Ši druska, jei ji gerai paruošta, atrodo kaip ledas; jis suformuoja ilgus, visiškai skaidrius kristalus, kurie kaip ledas tirpsta ant liežuvio. Skonis kaip paprastos druskos, be jokio aštrumo. Užmetus ant liepsnojančių anglių, ji netrūkinėja triukšmingai, kaip įprasta virtuvinė druska, ir neužsidega sprogimu, kaip salietra. Jis yra bekvapis ir gali atlaikyti bet kokį karščio laipsnį. Jis gali būti naudingas medicinoje tiek išorėje, tiek viduje. Jis gydo šviežias žaizdas jų nedirgindamas. Tai puikus vidinis vaistas: ištirpintas vandenyje ir duodamas ligoniams, išvalo žarnyną.“

Glauberio druskos mineralas vadinamas mirabilitu (iš lot. „mirabilis“ – nuostabus). Pavadinimas kilęs iš pavadinimo, kurį Glauberis davė atrastai druskai; jis pavadino ją nuostabia. Didžiausias pasaulyje šios medžiagos atradimas yra mūsų šalyje. Įlankos dugnas tiesiogine to žodžio prasme yra padengtas juo.

Sulfitai, sulfatai, tiosulfatai...

Jei esate fotografas mėgėjas, jums reikia fiksatoriaus, t.y. sulfato (tiosulfato) rūgšties natrio druska H 2 S 2 O 3. Natrio tiosulfatas Na 2 S 2 O 3 (dar žinomas kaip hiposulfitas) pirmosiose dujokaukėse buvo chloro absorberis.

Jei skusdamasis įsipjovėte, kraujavimą galima sustabdyti kalio alūno KAl(SO 4) 2 12H 2 O kristalu.

Jei norite balinti lubas, padengti daiktą variu ar sunaikinti kenkėjus sode, neapsieisite be tamsiai mėlynų vario sulfato CuSO 4 5H 2 O kristalų.

Popierius, ant kurio atspausdinta ši knyga, pagamintas naudojant kalcio hidrosulfitą Ca(HSO 3) 2.

Taip pat plačiai naudojamas geležies sulfatas FeSO 4 · 7H 2 O, chromo alūnas K 2 SO 4 · Cr 2 (SO 4) 3 · 2H 2 O ir daugelis kitų sieros, sieros ir tiosieros rūgščių druskų.

Cinabaras

Jei gyvsidabris išsiliejo laboratorijoje (yra pavojus apsinuodyti gyvsidabrio garais!), jis pirmiausia surenkamas, o tos vietos, iš kurių negalima pašalinti sidabrinių lašų, ​​uždengiamos sieros milteliais. Gyvsidabris ir siera reaguoja net ir kietoje būsenoje – tiesiog kontaktuojant. Susidaro plytų raudonumo cinabaras – gyvsidabrio sulfidas – chemiškai itin inertiška ir nekenksminga medžiaga.

Išskirti gyvsidabrį nuo cinobero nėra sunku. Daugelis kitų metalų, ypač geležis, išstumia gyvsidabrį iš cinobero.

Sieros bakterijos

Gamtoje palaipsniui vyksta sieros ciklas, panašus į azoto arba anglies ciklą. Augalai vartoja sierą – nes jos atomai yra baltymų dalis. Augalai sierą paima iš tirpių sulfatų, o puvimo bakterijos baltymų sierą paverčia vandenilio sulfidu (todėl ir atsiranda bjaurus puvimo kvapas).

Bet yra vadinamųjų sieros bakterijų, kurioms ekologiškas maistas visai nereikalingas. Jie minta sieros vandeniliu, o jų kūnuose dėl reakcijos tarp H 2 S, CO 2 ir O 2 susidaro angliavandeniai ir elementinė siera. Sieros bakterijos dažnai būna perpildytos sieros grūdeliais - beveik visa jų masė yra siera su labai mažu organinių medžiagų „priedu“.

Siera vaistininkams

Visi sulfonamidiniai vaistai – sulfidinas, sulfazolas, norsulfazolas, sulginas, sulfodimezinas, streptocidas ir kiti slopina daugelio mikrobų veiklą. Ir visi šie vaistai yra organiniai sieros junginiai. Štai kai kurių iš jų struktūrinės formulės:

Po antibiotikų atsiradimo sulfatų vaistų vaidmuo šiek tiek sumažėjo. Tačiau daugelis antibiotikų gali būti laikomi organiniais sieros dariniais. Visų pirma, jis būtinai įtrauktas į peniciliną.

Smulki elementinė siera yra tepalų, naudojamų grybelinėms odos ligoms gydyti, pagrindas.

Sieros nitridas praleidžia srovę

1975 m. žurnalas „Chemical and Engineering News“ pranešė apie naujo neorganinio polimero, turinčio daug metalui būdingų savybių, atradimą. Polimerinis sieros nitridas – politiazilas (SN) n Jis lengvai presuojamas ir kaliamas, jo elektrinis laidumas artimas gyvsidabrio laidumui. Be to, politiazilo plėvelės nevienodai praleidžia srovę išilgine ir skersine kryptimis. Tai paaiškinama tuo, kad plėvelė pagaminta iš užsakytų polimerinių pluoštų, esančių lygiagrečiai vienas kitam.

Ką galima pastatyti iš sieros

Aštuntajame dešimtmetyje kai kuriose pasaulio šalyse sieros gamyba viršijo jos poreikį. Todėl sierai imta ieškoti naujų pritaikymų, pirmiausia tokiose daug medžiagų reikalaujančiose srityse kaip statyba. Dėl šių paieškų atsirado sieros putplasčio plastikas - kaip termoizoliacinė medžiaga, betono mišiniai, kuriuose siera iš dalies arba visiškai pakeitė portlandcementį, ir greitkelių dangos, kuriose yra elementinės sieros.

1 skyrius. Sieros nustatymas.

2 skyrius. Natūralūs mineralai sieros.

3 skyrius. Atradimų istorijasieros.

4 skyrius. Pavadinimo siera kilmė.

5 skyrius. Sieros kilmė.

6 skyrius. Kvitassieros.

7 skyrius. Gamintojaisieros.

8 skyrius. Savybėssieros.

- 1 poskyris. Fizinissavybių.

- Poskyris2. Cheminissavybių.

10 skyrius. Ugnies savybės sieros.

- Poskyris1. Gaisrai sieros sandėliuose.

11 skyrius. Buvimas gamtoje.

12 skyrius. Biologinis vaidmuosieros.

13 skyrius. Paraiškasieros.

Apibrėžimassieros

siera yra periodinės lentelės trečiojo periodo šeštosios grupės elementas cheminiai elementai D. I. Mendelejevas, kurio atominis skaičius 16. Rodo nemetalinės savybės. Žymi simboliu S (lot. siera). Vandenilio ir deguonies junginiuose jo yra įvairių jonų, sudaro daug rūgščių ir druskų. Daugelis sieros turinčių druskų blogai tirpsta vandenyje.

Siera - S, cheminis elementas, kurio atominis skaičius 16, atominė masė 32 066. Cheminis sieros S simbolis tariamas „es“. Natūrali siera susideda iš keturių stabilių nuklidų: 32S (95,084% masės), 33S (0,74%), 34S (4,16%) ir 36S (0,016%). Sieros atomo spindulys yra 0,104 nm. Jonų spinduliai: S2- jonas 0,170 nm (koordinacijos skaičius 6), S4+ jonas 0,051 nm (koordinacijos skaičius 6) ir S6+ jonas 0,026 nm (koordinacijos skaičius 4). Neutralaus sieros atomo nuoseklios jonizacijos energijos nuo S0 iki S6+ yra atitinkamai 10,36, 23,35, 34,8, 47,3, 72,5 ir 88,0 eV. Siera yra D. I. Mendelejevo periodinės lentelės VIA grupėje, 3-iajame periode, ir priklauso chalkogenams. Išorinio elektroninio sluoksnio konfigūracija yra 3s23p4. Būdingiausios junginių oksidacijos būsenos yra -2, +4, +6 (atitinkamai II, IV ir VI valentingumas). Sieros Paulingo elektronegatyvumo vertė yra 2,6. Siera yra nemetalas.

Laisvoje formoje siera atrodo kaip geltoni, trapūs kristalai arba geltoni milteliai.

Siera yra

Natūralus mineralai sieros

Siera yra šešioliktas pagal gausumą elementas žemės plutoje. Jis randamas laisvoje (gimtojoje) būsenoje ir surištoje formoje.

Svarbiausi natūralūs sieros junginiai: FeS2 – geležies piritas arba piritas, ZnS – cinko mišinys arba sfaleritas (vurcitas), PbS – švino blizgesys arba galena, HgS – cinobaras, Sb2S3 – stibnitas. Be to, sieros yra juodajame aukse, natūralioje anglyje, gamtinėse dujose ir skalūnuose. Siera yra šeštas pagal gausumą elementas natūralūs vandenys, atsiranda daugiausia sulfato jonų pavidalu ir sukelia „nuolatinį“ gėlo vandens kietumą. Gyvybiškai svarbus elementas aukštesni organizmai, neatskiriama daugelio baltymų dalis, koncentruojasi plaukuose.

Siera yra

Atradimų istorijasieros

siera natūralioje būsenoje, taip pat sieros junginių pavidalu, žinoma nuo senų senovės. Su degančios sieros kvapu, dusinančiu sieros dioksido poveikiu ir bjauriu sieros vandenilio kvapu žmogus tikriausiai susipažino dar priešistoriniais laikais. Būtent dėl ​​šių savybių sierą kunigai naudojo kaip šventų smilkalų dalį per religines apeigas. Siera buvo laikoma antžmogiškų būtybių iš dvasių pasaulio ar požeminių dievų kūriniu. Labai seniai siera pradėta naudoti kaip įvairių degių mišinių dalis kariniais tikslais. Homeras jau apibūdino „sierinius dūmus“, mirtiną sieros deginimo poveikį. Siera tikriausiai buvo „graikų ugnies“ dalis, kuri gąsdino priešininkus. Maždaug VIII a Kinai pradėjo jį naudoti pirotechnikos mišiniuose, ypač mišiniuose, tokiuose kaip parakas. Sieros degumas, tai, kaip lengvai ji jungiasi su metalais, sudarydama sulfidus (pavyzdžiui, ant gabalų paviršiaus metalo), paaiškinkite, kad jis buvo laikomas „degumo principu“ ir esminiu metalo rūdų komponentu. Presbiteris Teofilius (XII a.) aprašo oksidacinį vario sulfido rūdos skrudinimo būdą, tikriausiai žinomą dar m. senovės Egiptas. IN laikotarpį Arabų alchemija sukūrė gyvsidabrio ir sieros sudėties teoriją metalai, pagal kurią siera buvo gerbiama kaip esminis visų metalų komponentas (tėvas). Vėliau ji tapo viena iš trys principai alchemikai, o vėliau „degumo principas“ tapo flogistono teorijos pagrindu. Elementarią sieros prigimtį Lavoisier nustatė savo degimo eksperimentuose. Europoje pradėjus naudoti paraką, prasidėjo kasybos plėtra natūrali siera, taip pat jo gavimo iš piritų metodo sukūrimas; pastarasis buvo plačiai paplitęs m senovės Rusija. Pirmą kartą literatūroje jį aprašė Agricola. Taigi, tiksli sieros kilmė nenustatyta, tačiau, kaip minėta aukščiau, šis elementas buvo naudojamas iki Kristaus gimimo, todėl žmonėms buvo žinomas nuo seniausių laikų.

Siera gamtoje randama laisvos (gimtosios) būsenos, todėl žmogui ji buvo žinoma jau senovėje. Siera patraukė dėmesį savo būdinga spalva, mėlyna liepsnos ir specifinis kvapas, atsirandantis degimo metu (sieros dioksido kvapas). Buvo tikima, kad deginanti siera išvaro piktąsias dvasias. Biblijoje kalbama apie sieros naudojimą nusidėjėliams išvalyti. Viduramžių žmonėms „sieros“ kvapas asocijavosi su požemio pasauliu. Deginančios sieros panaudojimą dezinfekcijai mini Homeras. IN Senovės Roma Audiniai buvo balinami naudojant sieros dioksidą.

Siera nuo seno naudojama medicinoje – jos liepsna buvo fumiguojami ligoniai, ji buvo įtraukta į įvairius tepalus, skirtus odos ligoms gydyti. XI amžiuje Avicena (Ibn Sina), o tada Europos alchemikai manė, kad metalai, įskaitant sidabrą, susideda iš sieros ir gyvsidabrio skirtingomis proporcijomis. Todėl siera vaidino svarbų vaidmenį alchemikų bandymuose surasti „filosofinį akmenį“ ir netauriuosius metalus paversti brangiais. XVI amžiuje Paracelsas sierą kartu su gyvsidabriu ir „druska“ laikė vienu iš pagrindinių gamtos „principų“, visų kūnų „siela“.

Praktinė sieros svarba smarkiai išaugo išradus juodąjį paraką (kuris būtinai apima ir sierą). 673 metais bizantiečiai, gindami Konstantinopolį, sudegino priešo laivyną vadinamąja graikų ugnimi – salietros, sieros, dervos ir kitų medžiagų mišiniu – kurios liepsnos neužgesino vanduo. Viduramžiais Europa Buvo naudojamas juodas parakas, kurio sudėtis buvo artima graikiškos ugnies mišiniui. Nuo tada siera buvo plačiai naudojama kariniams tikslams.

Svarbiausias sieros junginys jau seniai žinomas - sieros rūgštis. Vienas iš jatrochemijos kūrėjų vienuolis Vasilijus Valentinas XV amžiuje išsamiai aprašė sieros rūgšties gamybą kalcinuojant geležies sulfatą (senovinis sieros rūgšties pavadinimas yra vitriolio aliejus).

Sieros elementinę prigimtį 1789 metais nustatė A. Lavoisier. Tituluose cheminiai junginiai sieros turinčiose medžiagose dažnai yra priešdėlis „tio“ (pavyzdžiui, fotografijoje naudojamas Na2S2O3 reagentas vadinamas natrio tiosulfatu). Šio priešdėlio kilmė yra susijusi su graikišku sieros pavadinimu - jonu.

Vardo siera kilmė

Rusiškas sieros pavadinimas kilęs iš protoslavų *sěra, kuris siejamas su lat. serumas "serumas".

Lotynų kalba siera (helenizuota senesniojo sulpur rašyba) kilusi iš indoeuropiečių šaknies *swelp- „deginti“.

Sieros kilmė

Didelės vietinės sieros sankaupos nėra labai dažnos. Jo dažniau būna kai kuriose rūdose. Gimtoji sieros rūda yra uoliena, susimaišiusi su gryna siera.

Kada šie inkliuzai susiformavo – kartu su juos lydinčiomis uolienomis ar vėliau? Nuo atsakymo į šį klausimą priklauso žvalgybos ir žvalgymo darbų kryptis. Tačiau, nepaisant tūkstančius metų bendravimo su siera, žmonija vis dar neturi aiškaus atsakymo. Yra keletas teorijų, kurių autoriai laikosi priešingų požiūrių.

Singenezės teorija (ty sieros ir pagrindinių uolienų susidarymas vienu metu) rodo, kad vietinė siera susidarė sekliuose baseinuose. Specialios bakterijos vandenyje ištirpusius sulfatus redukavo iki sieros vandenilio, kuris pakilo į viršų, pateko į oksidacijos zoną ir čia chemiškai ar dalyvaujant kitoms bakterijoms oksidavosi iki elementinės sieros. Siera nusėdo ant dugno, o vėliau sieros turintis dumblas susidarė rūda.

Epigenezės teorija (sieros inkliuzai, susidarę vėliau nei pagrindinės uolienos) turi keletą variantų. Dažniausiai iš jų daroma prielaida, kad požeminis vanduo, prasiskverbęs per uolienų sluoksnius, yra praturtintas sulfatais. Jei tokie vandenys liečiasi su nuosėdomis juodas auksas arba Gamtinės dujos, tada sulfato jonai angliavandeniliai redukuojami iki vandenilio sulfido. Vandenilio sulfidas iškyla į paviršių ir, oksiduodamasis, išskiria gryną sierą uolienų tuštumose ir plyšiuose.

Pastaraisiais dešimtmečiais vis labiau patvirtinama viena iš epigenezės teorijos atmainų - metasomatozės teorija (išvertus iš graikų kalbos „metasomatozė“ reiškia pakeitimą). Pagal ją gelmėse nuolat vyksta gipso CaSO4-H2O ir anhidrito CaSO4 virsta siera ir kalcitu CaCO3. Šią teoriją 1935 metais sukūrė sovietų mokslininkai L. M. Miropolskis ir B. P. Krotovas. Visų pirma, šis faktas kalba jo naudai.

Mišrakas buvo atrastas Irake 1961 m. Sieros čia yra karbonatinėse uolienose, kurios sudaro arką, paremtą giliai einančių stulpų (geologijoje jie vadinami sparnais). Šiuos sparnus daugiausia sudaro anhidritas ir gipsas. Tas pats vaizdas buvo pastebėtas vietiniame Shor-Su lauke.

Geologinį šių telkinių originalumą galima paaiškinti tik metasomatizmo teorijos požiūriu: pirminis gipsas ir anhidritai virto antrinėmis karbonatinėmis rūdomis, įsiterpusiomis į sierą. Svarbu ne tik kaimynystė mineralai— vidutinis sieros kiekis šių telkinių rūdoje yra lygus chemiškai surištos sieros kiekiui anhidrite. O sieros ir anglies izotopinės sudėties šių telkinių rūdoje tyrimai metasomatizmo teorijos šalininkams suteikė papildomų argumentų.

Tačiau yra vienas „bet“: gipso pavertimo siera ir kalcitu proceso chemija dar nėra aiški, todėl nėra jokios priežasties laikyti metasomatizmo teoriją vienintele teisinga. Žemėje vis dar yra ežerų (ypač Sernojės ežeras netoli Sernovodsko), kuriuose vyksta singenetinis sieros nusėdimas, o sieros turinčiame dumble nėra nei gipso, nei anhidrito.

Visa tai reiškia, kad teorijų ir hipotezių apie natūralios sieros kilmę įvairovė yra ne tik mūsų žinių neišsamumo, bet ir reiškinių, vykstančių Sieroje, sudėtingumo rezultatas. podirvis. Visi iš pradinės mokyklos matematikos žinome, kad skirtingi keliai gali nuvesti prie to paties rezultato. Tai taip pat apima geochemiją.

Kvitassieros

siera daugiausia gaunama lydant vietinę sierą tiesiai tose vietose, kur ji atsiranda po žeme. Sieros rūdos kasamos įvairiais būdais, priklausomai nuo atsiradimo sąlygų. Sieros nuosėdas beveik visada lydi nuodingų dujų – sieros junginių – sankaupos. Be to, mes neturime pamiršti apie jo savaiminio užsidegimo galimybę.

Atvira rūdos kasyba vyksta taip. Vaikščiojantys ekskavatoriai pašalina uolienų sluoksnius, po kuriais guli rūda. Rūdos sluoksnis susmulkinamas sprogimų būdu, po to rūdos blokai siunčiami į sieros lydyklą, kur iš koncentrato išgaunama siera.

1890 m. Hermannas Fraschas pasiūlė išlydyti sierą po žeme ir išpumpuoti ją į paviršių per naftos gręžinius. Palyginti žema (113°C) sieros lydymosi temperatūra patvirtino Frascho idėjos realumą. 1890 metais prasidėjo bandymai, kurie atvedė į sėkmę.

Yra žinomi keli sieros gavimo iš sieros rūdos būdai: vandens garai, filtravimas, terminis, išcentrinis ir ekstrahavimas.

Sieros taip pat randama dideliais kiekiais Gamtinės dujos V dujinė būsena(vandenilio sulfido, sieros dioksido pavidalu). Kasybos metu jis nusėda ant vamzdžių ir įrangos sienelių, todėl jos tampa neveikiančios. Todėl po gamybos jis kuo greičiau išgaunamas iš dujų. Gauta chemiškai gryna smulki siera yra ideali žaliava chemijos ir gumos pramonei.

Didžiausias vietinės vulkaninės kilmės sieros telkinys yra Iturup saloje su A+B+C1 kategorijos atsargomis - 4227 tūkst.t ir C2 kategorijos - 895 tūkst.t, kurių pakanka pastatyti 200 tūkst. tonų granuliuotos sieros per metus.

Gamintojaisieros

Pagrindiniai sieros gamintojai Rusijos Federacija yra įmonių OJSC „Gazprom“: LLC „Gazprom Dobycha Astrakhan“ ir LLC „Gazprom Dobycha Orenburg“, gaunantys jį kaip šalutinį produktą dujų valymo metu.

Savybėssieros

1) Fizinis

siera nuo deguonies labai skiriasi savo gebėjimu sudaryti stabilias atomų grandines ir ciklus. Stabiliausios yra karūnos formos ciklinės S8 molekulės, kurios sudaro ortorombinę ir monoklininę sierą. Tai kristalinė siera – trapi geltona medžiaga. Be to, galimos molekulės su uždaromis (S4, S6) grandinėmis ir atviromis grandinėmis. Šioje kompozicijoje yra plastikinės sieros, medžiagos rudas, kuri gaunama smarkiai aušinant išlydytą sierą (plastinė siera per kelias valandas tampa trapi ir įgauna geltona ir palaipsniui virsta rombo pavidalu). Sieros formulė dažniausiai rašoma tiesiog S, nes, nors ir turi molekulinė struktūra, yra paprastų medžiagų su skirtingomis molekulėmis mišinys. Siera netirpi vandenyje, kai kurios jos modifikacijos ištirpsta organiniuose tirpikliuose, pavyzdžiui, anglies disulfide ir terpentine. Sieros tirpimą lydi pastebimas tūrio padidėjimas (apie 15%). Išlydyta siera yra geltonas, lengvai judrus skystis, kuris virš 160 °C virsta labai klampia tamsiai ruda mase. Sieros lydalas didžiausią klampumą įgyja 190 °C temperatūroje; toliau didėjant temperatūrai, mažėja klampumas, o virš 300 °C išlydyta siera vėl tampa judri. Taip yra todėl, kad kaitinant sierą, ji palaipsniui polimerizuojasi, didėjant temperatūrai grandinės ilgis. Kai siera kaitinama virš 190 °C, polimero vienetai pradeda byrėti. Siera gali būti paprasčiausias elektreto pavyzdys. Trinama siera įgauna stiprų neigiamą krūvį.

Siera naudojama sieros rūgšties gamybai, gumos vulkanizavimui, kaip fungicidas žemės ūkyje ir kaip koloidinė siera – vaistinis preparatas. Taip pat sieros bitumo kompozicijose esanti siera naudojama sieros asfaltui gaminti, o kaip portlandcemenčio pakaitalas sieros betonui gaminti.

2) Cheminis

Deganti siera

Ore siera dega ir susidaro sieros dioksidas – bespalvės aštraus kvapo dujos:

Naudojant spektrinė analizė nustatyta, kad iš tikrųjų procesas Sieros oksidacija į dioksidą yra grandininė reakcija, kuri vyksta susidarant daugeliui tarpinių produktų: sieros monoksido S2O2, molekulinės sieros S2, laisvųjų sieros atomų S ir laisvųjų radikalų sieros monoksidas SO.

Be deguonies, siera reaguoja su daugeliu nemetalų, tačiau kambario temperatūroje siera reaguoja tik su fluoru, turėdama redukuojančių savybių:

Išlydyta siera reaguoja su chloru ir gali susidaryti du žemesni chloridai:

2S + Cl2 = S2Cl2

Kaitinant, siera taip pat reaguoja su fosforu, matyt, sudarydama fosforo sulfidų mišinį, tarp kurių yra aukštesnis sulfidas P2S5:

Be to, kaitinant siera reaguoja su vandeniliu, anglimi, siliciu:

S + H2 = H2S (vandenilio sulfidas)

C + 2S = CS2 (anglies disulfidas)

Kaitinant, siera sąveikauja su daugeliu metalų, dažnai gana smarkiai. Kartais metalo ir sieros mišinys užsidega. Dėl šios sąveikos susidaro sulfidai:

2Al + 3S = Al2S3

Šarminių metalų sulfidų tirpalai reaguoja su siera, sudarydami polisulfidus:

Na2S + S = Na2S2

Iš sudėtingos medžiagos Visų pirma reikėtų pažymėti sieros reakciją su išlydytu šarmu, kai siera yra neproporcingai panaši į chlorą:

3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O

Gautas lydalas vadinamas sieros kepenimis.

Su koncentruotomis oksiduojančiomis rūgštimis (HNO3, H2SO4) siera reaguoja tik ilgai kaitindama, oksiduodama:

S + 6HNO3 (konc.) = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

S + 2H2SO4 (koncentr.) = 3SO2 + 2H2O

Siera yra

Siera yra

Ugniai pavojingos sieros savybės

Smulkiai sumalta siera yra linkusi cheminiu savaiminiu užsidegimu esant drėgmei, sąlytyje su oksiduojančiomis medžiagomis, taip pat mišinyje su anglimi, riebalais ir aliejais. Siera sudaro sprogius mišinius su nitratais, chloratais ir perchloratais. Spontaniškai užsiliepsnoja kontaktuojant su balikliu.

Gesinimo priemonės: purškiamas vanduo, oro-mechaninės putos.

Pasak V. Marshallo, sieros dulkės priskiriamos sprogioms, tačiau sprogimui reikalinga pakankamai didelė dulkių koncentracija – apie 20 g/m3 (20 000 mg/m3), ši koncentracija daug kartų viršija didžiausią leistiną koncentraciją. žmonėms darbo zonos ore - 6 mg /m3.

Garai su oru sudaro sprogų mišinį.

Sieros degimas vyksta tik išlydytoje būsenoje, panašiai kaip degant skysčiams. Viršutinis sluoksnis degant siera užverda, susidaro garai, kurie sudaro silpnai šviečiančią iki 5 cm aukščio liepsną.

Kadangi oras pagal tūrį susideda iš maždaug 21 % deguonies ir 79 % azoto, o degant sierai vienas tūris deguonies gamina vieną tūrį SO2, didžiausias teoriškai galimas SO2 kiekis dujų mišinyje yra 21 %. Praktiškai degimas vyksta esant tam tikram oro pertekliui, o tūrinis SO2 kiekis dujų mišinyje yra mažesnis nei teoriškai įmanoma, dažniausiai siekia 14...15%.

Sieros degimo aptikimas gaisro automatika yra sudėtinga problema. Liepsną sunku aptikti žmogaus akimi arba vaizdo kamera, mėlynos liepsnos spektras daugiausia yra ultravioletinių spindulių diapazone. Degimas vyksta žemoje temperatūroje. Norint aptikti degimą šilumos detektoriumi, jis turi būti dedamas tiesiai prie sieros. Sieros liepsna neskleidžia infraraudonųjų spindulių. Taigi įprasti infraraudonųjų spindulių detektoriai jo neaptiks. Jie aptiks tik antrinius gaisrus. Sieros liepsna neišskiria vandens garų. Todėl UV liepsnos detektoriai, kuriuose naudojami nikelio junginiai, neveiks.

Norint laikytis priešgaisrinės saugos reikalavimų sieros sandėliuose, būtina:

Statiniai ir technologiniai įrenginiai turi būti reguliariai valomi nuo dulkių;

Sandėlio patalpos turi būti nuolat vėdinamos natūraliu vėdinimu atidarytomis durimis;

Sieros gabalėliai ant bunkerio grotelių turi būti smulkinami mediniais plaktukais arba įrankiais iš kibirkščiuojančios medžiagos;

Konvejeriai sierai tiekti į gamybinės patalpos turi būti su metalo detektoriais;

Sieros laikymo ir naudojimo vietose būtina numatyti įtaisus (lentas, slenksčius su rampa ir kt.), kurie avariniu atveju užtikrina, kad išsilydžiusios sieros pasklidimas už patalpos ar atviros erdvės neleistų;

Sieros sandėlyje draudžiama:

Visų rūšių gamyba darbai naudojant atvirą ugnį;

Laikyti ir laikyti riebius skudurus ir skudurus;

Remontuodami naudokite įrankius, pagamintus iš kibirkščiuojančios medžiagos.

Gaisrai sieros sandėliuose

1995 m. gruodžio mėn. atvirame sieros sandėlyje įmonių, esančiame Somerseto mieste Pietų Afrikos Respublikos Vakarų Kapo provincijoje, kilo didelis gaisras, per kurį žuvo du žmonės.

2006 m. sausio 16 d., apie penktą valandą vakaro, Čerepoveco įmonėje „Ammofos“ užsidegė sandėlis su siera. Bendras plotas gaisras - apie 250 kvadratinių metrų. Visiškai jį panaikinti pavyko tik antros nakties pradžioje. Aukų ar sužeistųjų nėra.

2007 m. kovo 15 d. anksti ryte Balakovo Fiber Materials Plant LLC uždarame sieros sandėlyje kilo gaisras. Gaisro plotas buvo 20 kv.m. Gaisrą gesino 4 ugniagesių komandos ir 13 darbuotojų. Maždaug po pusvalandžio gaisras buvo užgesintas. Niekas nenukentėjo.

2008 m. kovo 4 ir 9 d. Atyrau regione TCO sieros saugykloje Tengizo lauke kilo sieros gaisras. Pirmuoju atveju gaisras buvo greitai užgesintas, antruoju atveju siera degė 4 valandas; Sudegintų naftos perdirbimo atliekų kiekis, kuris Kazachstano duomenimis įstatymus siera, siekė daugiau nei 9 tūkstančius kilogramų.

2008 m. balandį netoli Kryažo kaimo, Samaros srityje, užsidegė sandėlis, kuriame buvo saugoma 70 tonų sieros. Gaisras buvo priskirtas antrajai sudėtingumo kategorijai. Į įvykio vietą išvyko 11 ugniagesių gelbėtojų. Tuo metu ugniagesiams atsidūrus prie sandėlio, degė ne visa siera, o tik nedidelė jos dalis – apie 300 kilogramų. Gaisro plotas, įskaitant prie sandėlio esančius sausos žolės plotus, siekė 80 kvadratinių metrų. Ugniagesiams pavyko greitai užgesinti liepsnas ir lokalizuoti gaisro vietą: laužai buvo uždengti žemėmis ir užpildyti vandeniu.

2009 metų liepą Dneprodzeržinske degė siera. Gaisras kilo vienoje iš kokso chemijos gamyklų miesto Bagleysky rajone. Gaisras nusinešė daugiau nei aštuonias tonas sieros. Nė vienas gamyklos darbuotojas nenukentėjo.

Buvimas gamtojesieros

SU Era yra gana plačiai paplitusi gamtoje. Žemės plutoje jo kiekis yra 0,05% masės. Gamtoje dažnai yra reikšmingų indėlių vietinė siera (dažniausiai šalia ugnikalnių); V Europa jie yra Italijos pietuose, Sicilijoje. Dar didesnis indėlių vietinės sieros yra JAV (Luizianos ir Teksaso valstijose), taip pat Vidurinėje Azijoje, Japonijoje ir Meksikoje. Gamtoje siera randama ir birių, ir kristalinių sluoksnių pavidalu, kartais suformuojant nuostabiai gražias permatomų geltonų kristalų grupes (vadinamąsias drūzas).

Vulkaninėse vietovėse iš žemės dažnai išsiskiria vandenilio sulfido dujos H2S; tuose pačiuose regionuose sieros vandenyse randamas ištirpęs sieros vandenilis. Vulkaninėse dujose dažnai taip pat yra sieros dioksido SO2.

Įvairių sulfidinių junginių nuosėdos yra plačiai paplitusios mūsų planetos paviršiuje. Tarp jų labiausiai paplitę: geležies piritas (piritas) FeS2, vario piritas (chalkopiritas) CuFeS2, švino blizgesys PbS, cinobaras HgS, sfaleritas ZnS ir jo kristalinė modifikacija vurcitas, stibnitas Sb2S3 ir kt. Taip pat žinoma daug įvairių sulfatų nuosėdų, pavyzdžiui, kalcio sulfatas (gipso CaSO4 2H2O ir anhidritas CaSO4), magnio sulfatas MgSO4 (karti druska), bario sulfatas BaSO4 (baritas), stroncio sulfatas SrSO4 (celestinas), natrio sulfatas Na2SO4 (10H2O). mirabilite) ir kt.

Kietosiose anglyse sieros yra vidutiniškai 1,0–1,5 %. Siera taip pat gali būti dalis juodas auksas. Daugelyje natūralių degiųjų dujų telkinių (pavyzdžiui, Astrachanėje) yra vandenilio sulfido kaip priemaišų.

Siera yra vienas iš elementų, būtinų gyviems organizmams, nes ji yra esminė baltymų sudedamoji dalis. Baltymuose yra 0,8-2,4 % (pagal svorį) chemiškai surištos sieros. Sierą augalai gauna iš dirvožemyje esančių sulfatų. Nemalonūs kvapai, atsirandantys dėl pūvančių gyvūnų lavonų, daugiausia paaiškinami sieros junginių (vandenilio sulfido ir merkaptanų), susidarančių skaidant baltymus, išsiskyrimu. IN jūros vandens sieros yra apie 8,7·10-2 %.

Kvitassieros

SU Siera daugiausia gaunama ją lydant iš uolienų, kuriose yra natūralios (elementinės) sieros. Vadinamasis geotechnologinis metodas leidžia gauti sierą nepakeliant rūdos į paviršių. Šį metodą XIX amžiaus pabaigoje pasiūlė amerikiečių chemikas G. Frasch, kuriam teko užduotis iš pietų telkinių išgauti sierą į žemės paviršių. JAV, kur smėlėtas gruntas labai apsunkino jo išgavimą naudojant tradicinį kasyklos metodą.

Fraschas pasiūlė naudoti perkaitintus vandens garus, kad pakeltų sierą į paviršių. Perkaitinti garai vamzdžiu tiekiami į požeminį sluoksnį, kuriame yra sieros. Siera išsilydo (jos lydymosi temperatūra yra šiek tiek žemesnė nei 120°C) ir kyla į viršų per vamzdį, esantį viduje vamzdžio, kuriuo po žeme pumpuojami vandens garai. Siekiant užtikrinti skystos sieros kilimą, suslėgtas oras pumpuojamas per ploniausią vidinį vamzdį.

Pagal kitą (terminį) metodą, ypač plačiai paplitusį XX amžiaus pradžioje Sicilijoje, siera lydoma arba sublimuojama iš susmulkintos. uola specialiose molinėse krosnyse.

Yra ir kitų natūralios sieros atskyrimo nuo uolienų būdų, pavyzdžiui, ekstrahuojant anglies disulfidu arba flotacijos metodais.

Dėl to, kad reikia pramonė sieros kiekis yra labai didelis, buvo sukurti metodai jos gamybai iš vandenilio sulfido H2S ir sulfatų.

Vandenilio sulfido oksidavimo į elementinę sierą metodas pirmą kartą buvo sukurtas Didžiojoje Britanijoje, kur išmoko gauti didelius sieros kiekius iš Na2CO3, likusio pagaminus sodą naudojant šį metodą. prancūzų chemikas N. Leblanc kalcio sulfidas CaS. Leblanc metodas pagrįstas natrio sulfato redukavimu anglimi, esant kalkakmeniui CaCO3.

Na2SO4 + 2C = Na2S + 2CO2;

Na2S + CaCO3 = Na2CO3 + CaS.

Tada soda išplaunama vandeniu, o blogai tirpaus kalcio sulfido vandeninė suspensija apdorojama anglies dioksidu:

CaS + CO2 + H2O = CaCO3 + H2S

Gautas vandenilio sulfidas H2S, sumaišytas su oru, leidžiamas krosnyje virš katalizatoriaus sluoksnio. Šiuo atveju dėl nepilnos vandenilio sulfido oksidacijos susidaro siera:

2H2S + O2 = 2H2O +2S

Panašus metodas naudojamas elementinei sierai gauti iš sieros vandenilio, lydinčio gamtines dujas.

Nes šiuolaikinės technologijos reikia sieros didelio grynumo, sukurti veiksmingi sieros gryninimo metodai. Šiuo atveju ypač naudojami sieros ir priemaišų cheminio elgesio skirtumai. Taigi arsenas ir selenas pašalinami sierą apdorojant azoto ir sieros rūgščių mišiniu.

Naudojant distiliavimo ir rektifikavimo metodus, galima gauti labai gryną sierą, kurios priemaišų kiekis yra 10–5–10–6 % masės.

Taikymassieros

APIE Apie pusė pagamintos sieros sunaudojama sieros rūgščiai gaminti, apie 25 % – sulfitams gaminti, 10–15 % – kovai su žemės ūkio kultūrų (daugiausia vynuogių ir medvilnės) kenkėjais. didžiausia vertėčia yra vario sulfato CuSO4 5H2O tirpalas), apie 10% naudojama guma pramonė gumos vulkanizavimui. Siera naudojama dažų ir pigmentų, sprogmenų (ji vis dar yra parako dalis), dirbtinių pluoštų, fosforo gamyboje. Siera naudojama degtukų gamyboje, nes ji yra kompozicijos, iš kurios gaminamos degtukų galvutės, dalis. Kai kuriuose tepaluose, kuriais gydomos odos ligos, vis dar yra sieros. Kad plienas suteiktų ypatingų savybių, į juos įpilama nedidelių sieros priedų (nors, kaip taisyklė, sieros priedas plienų nepageidaujamas).

Biologinis vaidmuosieros

SU eros nuolat yra visuose gyvuose organizmuose, nes yra svarbus biogeninis elementas. Jo kiekis augaluose yra 0,3-1,2%, gyvūnuose 0,5-2% (jūros organizmuose sieros yra daugiau nei sausumos). Biologinė reikšmė Sierą pirmiausia lemia tai, kad ji yra aminorūgščių metionino ir cisteino dalis, taigi ir peptidų bei baltymų dalis. Disulfidiniai ryšiai -S-S- polipeptidinėse grandinėse dalyvauja formuojant baltymų erdvinę struktūrą, o sulfhidrilo grupės (-SH) vaidina svarbų vaidmenį aktyviuose fermentų centruose. Be to, siera yra įtraukta į hormonų ir svarbių medžiagų molekules. Daug sieros randama plaukų, kaulų keratine, nervinis audinys. Neorganiniai sieros junginiai būtini augalų mineralinei mitybai. Jie tarnauja kaip substratas oksidacinės reakcijos atlieka gamtoje paplitusios sieros bakterijos.

Vidutinio žmogaus (kūno svoris 70 kg) organizme yra apie 1402 g sieros. Kasdienis reikalavimas suaugęs žmogus sieroje – apie 4.

Tačiau savaip neigiamas poveikis ant aplinkos ir žmogaus siera (tiksliau, jos junginiai) yra viena pirmųjų vietų. Pagrindinis taršos siera šaltinis yra anglies ir kito sieros turinčio kuro deginimas. Tuo pačiu metu apie 96% degaluose esančios sieros patenka į atmosferą sieros dioksido SO2 pavidalu.

Atmosferoje sieros dioksidas palaipsniui oksiduojasi į sieros oksidą (VI). Abu oksidai – sieros oksidas (IV) ir sieros oksidas (VI) – reaguoja su vandens garais, sudarydami rūgštinį tirpalą. Tada šie tirpalai iškrenta rūgštaus lietaus pavidalu. Patekęs į dirvą rūgštus vanduo stabdo dirvožemio faunos ir augalų vystymąsi. Dėl to susidaro nepalankios sąlygos augmenijai vystytis, ypač šiauriniuose regionuose, kur atšiaurų klimatą papildo cheminė tarša. Dėl to nyksta miškai, niokojama žolinė danga, prastėja vandens telkinių būklė. Rūgštus lietus sunaikinti paminklus iš marmuro ir kitų medžiagų, be to, jie sukelia net akmeninių pastatų ir prekybos daiktai iš metalų. Todėl būtina imtis įvairių priemonių, kad iš kuro į atmosferą nepatektų sieros junginiai. Tam iš sieros junginių valomi naftos produktai, o kuro degimo metu susidarančios dujos.

Pati siera dulkių pavidalu dirgina gleivines ir kvėpavimo organus bei gali sukelti sunkias ligas. Didžiausia leistina sieros koncentracija ore – 0,07 mg/m3.

Daugelis sieros junginių yra toksiški. Ypač atkreiptinas dėmesys į vandenilio sulfidą, kurio įkvėpimas greitai prislopina reakciją į nemalonų kvapą ir gali sukelti sunkų apsinuodijimą, net mirtį. Didžiausia leistina vandenilio sulfido koncentracija darbo patalpų ore yra 10 mg/m3, atmosferos oras 0,008 mg/m3.

Šaltiniai

Cheminė enciklopedija: 5 tomai / Redakcinė kolegija: Zefirov N. S. (vyr. redaktorius). - Maskva: Sovietų enciklopedija, 1995. - T. 4. - P. 319. - 639 p. – 20 000 egzempliorių. — ISBN 5—85270—039—8

Didžioji medicinos enciklopedija

SIERA- chemija. elementas, simbolis S (lot. Sieros), at. n. 16, val. 32.06 m. Egzistuoja kelių alotropinių modifikacijų pavidalu; tarp jų yra monoklininė siera (tankis 1960 kg/m3, lydalo temperatūra = 119°C) ir ortorombinė siera (tankis 2070 kg/m3, ίπι = 112,8... ... Didžioji politechnikos enciklopedija

SIERA- (žymimas S), PERIODINĖS LENTELĖS VI grupės cheminis elementas, nemetalas, žinomas nuo senovės. Gamtoje randama kaip atskiras elementas, ir sulfidinių mineralų, tokių kaip GALENITAS ir PIRITAS, ir sulfatinių mineralų pavidalu,... ... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

sieros– Airijos keltų mitologijoje Sera yra Parthalono tėvas (žr. 6 skyrių). Pasak kai kurių šaltinių, Dilgneido vyras buvo Sera, o ne Parthalonas. (

Galima išskirti šiuos genetinius tipus: 1) magminis, 2) karbonatitinis, 3) skarnas, 4) hidroterminis ir pneumatolitinis, 5) vulkaninis-nuosėdinis, 6) požeminis ir gazolinis, 7) nuosėdinis.

KAM magminės sieros nuosėdos turėtų būti klasifikuojami kaip segregaciniai vario-nikelio telkiniai, siera, kurioje susidaro, , , ir kitų metalų sulfidai ir išgaunama kaip šalutinis produktas apdorojant spalvotųjų metalų rūdas. Pavyzdžiai – Talnakh ir kiti telkiniai Rusijoje, Sudberis Kanadoje.

KAM karbonatitinės sieros nuosėdos apima retą gipso-barito-fluoritą, susijusį su karbonatitų kompleksų viršūninėmis dalimis. Siera išgaunama iš. Pavyzdys yra Amba-Dongar laukas Indijoje.

KAM skarnų sieros nuosėdos Tai vario ir polimetalų telkiniai, kurių sierą taip pat sudaro įvairių metalų sulfidai: geležis, varis ir kt. Jie išgaunami metalams gaminti. Pavyzdžiai yra Turinsky vario kasyklos Urale, Kara-Mazaro polimetaliniai telkiniai Centrinėje Azijoje.

Tarp hidroterminių sieros telkinių reikėtų skirti plutonogeninį ir vulkanogeninį. Plutonogeniniams telkiniams priskiriami vario ir polimetaliniai telkiniai, kurių siera sudaro geležies ir spalvotųjų metalų sulfidus; jis išgaunamas pakeliui. Pavyzdžiai yra Transbaikalijos polimetaliniai telkiniai. Tarp hidroterminių vulkaninių telkinių išsiskiria nemažai darinių. Prie šio tipo reikėtų priskirti vietinės sieros darinius vulkaninėse dariniuose. Tai metasomatiniai (tiksliau, impregnavimo-metasomatiniai, nes dalis sieros susidaro ne pakeičiant, o užpildant tuštumas) sieros nuosėdos vulkaninių struktūrų paviršinėse zonose, daugiausia tarp opalitų, ir sieros srautų bei kraterio tirpalai, taip pat nuosėdos, susidarančios iš sieros turinčių dujų ir karšto vandens tiesiogiai paviršiaus sąlygomis.

Impregnavimo-metasomatinėms nuoguloms, kurios atlieka pagrindinį vaidmenį vulkanogeninėje grupėje, būdingas tam tikras metasomatinis zonavimas, o tarp būdingų uolienų čia yra pačios sieros rūdos - sieros turintys opalitai ir alunito uolienos, propilitai ir montmorilonizuoti ugnikalniai. Pavyzdžiai - Novoe Kurilų salose, Melitoyvayamskoye Kamčiatkoje, nemažai telkinių Japonijoje. Šio tipo nuosėdos susidaro, kai sieros turinčios dujos ir tirpalai veikia vulkanines struktūras, o kai kurie metalai intensyviai išplaunami, įskaitant geležį, o silicio dioksidas išlieka ir sudaro iš esmės opalines uolienas – opalitus.

Dažnai kartu su natūralia siera ir sieros turinčiu mineraliniu alunitu taip pat pažymimas sieros sulfidas - melnikovitas. Sieros srautų nuosėdos susidaro dėl anksčiau susidariusių sieros nuosėdų tirpimo aktyvuojant ugnikalnius. Pavyzdžiui, Japonijoje prie Sieretoko-Iotsan ugnikalnio buvo pastebėtas sieros srautas, išnešęs 200 tūkstančių tonų sieros. Kai kurių ugnikalnių krateriuose išsilydo siera (pavyzdžiui, Galapagų salose). Iš sieros turinčių vandenų ir dujų susidaro nedideli paviršiniai sieros nuosėdos, įskaitant sieros sulfitus. Jie žinomi iš Mendelejevo ugnikalnio ir daugelio Japonijos ugnikalnių.

KAM vulkaninės-nuosėdinės sieros nuosėdos Tai apima vietinės sieros kraterio-ežerų nuosėdas, taip pat sulfidinių rūdų nuosėdas, susidariusias, kai sieros vulkanogeniniai hidroterminiai skysčiai patenka į jūrų baseinus. Kraterio-ežerų telkinių pavyzdys yra vienas didžiausių telkinių Indonezijoje Telaga Bodaye. Sulfidiniai vulkaniniai-nuosėdiniai telkiniai apima daugybę telkinių Ispanijoje ir Portugalijoje, kurie atlieka svarbų vaidmenį gaminant sulfidinę sierą. Šis tipas taip pat apima kai kuriuos spalvotųjų metalų telkinius, iš kurių rūdų siera išgaunama kaip susijęs komponentas.

Didelę reikšmę sieros gamyboje turi požeminiai ir gazolių sieros telkiniai. Požeminio vandens telkiniai susidaro metasomatiškai keičiant gipsą ir anhidritą sieros-kalcito rūdomis. Šis procesas vyksta tam tikru atstumu nuo žemės paviršiaus, t.y. gali prasidėti tik po tam tikro denudacijos lygio, todėl gipso ir anhidrito produktyvūs horizontai artėja prie paviršiaus. Šiuo atveju didelę reikšmę turi erozijos procesai, ypač senųjų slėnių veikla, priartinanti sulfatus turinčius sluoksnius prie paviršiaus, taip pat lūžių, palengvinančių vandens migraciją, įskaitant gilių vandenų kilimą, buvimas. Šio tipo indėliai apima daugiausia dideli indėliai Rusijos, Artimųjų Rytų šalių ir kt.

Indėlių įvairovė šio tipo yra sieros nuosėdos druskos kupolų uolienose. Užuolai arba liekamosios kepurės atsiranda, kai ištirpsta augančių druskos kupolų viršutinės dalys. Jų struktūra yra zoninė: iš karto virš druskų, jų tirpimo fronto srityje, kurią vaizduoja „druskos veidrodis“, yra gipsas ir anhidritai, virš jų yra karbonatinių uolienų zona, o virš jos dažnai susidaro molio sankaupos. , kaip labiausiai netirpi druskos masės likutis. Kalcio sulfato zonos uolienos sieringa (žr. 30 pav.). Šio porūšio telkinių pavyzdys yra Meksikos įlankos sieros telkiniai.

IN dujų telkinių siera yra vandenilio sulfido dalis, kuri atsitiktinai išgaunama išgaunant natūralias degias dujas. Tokie telkiniai žinomi Kanadoje, Prancūzijoje, Rusijoje (Orenburgo dujų telkiniai). Sieros alyvų telkiniai žinomi daugelyje šalių. Apdorojimo metu siera atgaunama kaip šalutinis produktas.

KAM nuosėdinės sieros nuosėdos apima gipso anhidrito nuosėdas, iš kurių daugelyje šalių gaunama siera, taip pat pirito turinčias akmenines ir rudas nuosėdas bei pirito ir markazito sankaupas smiltainiuose ir molingos uolienos, įskaitant molinius. Sieros junginiai iš akmens anglių išgaunami tiek sodrinant anglį, tiek gaminant koksą. Pavyzdys – lignito baseinas netoli Maskvos. Geležies piritų sankaupos, įskaitant mazgelius, žinomos daugelio šalių, įskaitant Rusiją, smėlingose ​​molio telkiniuose. Kartais pastebimos ištisinės piritų nuosėdos (ne mazgeliai ar kepalai), nors šiuo atveju efuzinė-nuosėdinė piritų genezė. šių sluoksnių negalima atmesti ir kietųjų pirito rūdų lęšius.

Kai kuriais atvejais buvo pastebėtas vietinės sieros nuosėdų sankaupų susidarymas, tačiau tokio tipo pramoninės sankaupos dar nenustatytos.

Siera yra periodinės cheminių elementų lentelės elementas ir priklauso chalkogenų grupei. Šis elementas yra aktyvus daugelio rūgščių ir druskų susidarymo dalyvis. Vandenilio ir rūgštinių junginių sudėtyje yra sieros, dažniausiai kaip įvairių jonų dalis. Daugelis druskų, įskaitant sierą, praktiškai netirpsta vandenyje.

Siera yra gana dažnas elementas gamtoje. Pagal cheminį kiekį žemės plutoje jam buvo priskirtas šešioliktas, o pagal buvimą vandens telkiniuose – šeštasis numeris. Jis gali atsirasti tiek laisvoje, tiek surištoje būsenoje.

Svarbiausi natūralūs elemento mineralai yra: geležies piritas (piritas) - FeS 2, cinko mišinys (sfaleritas) - ZnS, galenas - PbS, cinabaras - HgS, stibnitas - Sb 2 S 3. Taip pat šešioliktasis periodinės lentelės elementas yra naftoje, natūraliose anglies, gamtinėse dujose ir skalūnuose. Sieros radimas vandens aplinka atrodo, kad tai sulfato jonai. Būtent jo buvimas gėlame vandenyje sukelia nuolatinį kietumą. Tai taip pat vienas iš svarbiausių aukštesniųjų organizmų gyvenimo elementų, jis yra daugelio baltymų struktūros dalis, taip pat yra koncentruotas plaukuose.

Sieros rūda

Negalima sakyti, kad laisva sieros būsena gamtoje yra dažnas reiškinys. Vietinė siera yra gana reta. Dažnai tai yra vienas iš kai kurių rūdų komponentų. Sieros rūda yra uoliena, kurioje yra vietinės sieros. Sieros intarpai uolienose gali susidaryti kartu su lydinčiomis uolienomis arba vėliau už jas. Jų susidarymo laikas turi įtakos žvalgybos ir žvalgymo darbų krypčiai. Ekspertai nustato kelias sieros susidarymo rūdose teorijas.

1. Singenezės teorija. Remiantis šia teorija, sieros ir pagrindinės uolienos susidarė vienu metu. Jų formavimosi vieta buvo negilūs baseinai. Vandenyje esantys sulfatai specialių bakterijų pagalba buvo redukuoti į vandenilio sulfidą. Tada jis pakilo iki oksidacijos zonos, kurioje vandenilio sulfidas buvo oksiduojamas iki elementinės sieros. Jis nugrimzdo į dugną, nusėdo dumble, kuris laikui bėgant virto rūda.
2. Epigenezės teorija, teigianti, kad sieros inkliuzai susidarė vėliau nei pagrindinės uolienos. Remiantis šia teorija, manoma, kad prasiskverbimas įvyko požeminis vanduoį uolienų sluoksnius, dėl ko vanduo buvo praturtintas sulfatais. Po to šie vandenys susilietė su naftos ar dujų telkiniais, dėl kurių sulfato jonai angliavandenilių pagalba redukuojami į vandenilio sulfidą, kuris, iškilęs į paviršių ir oksiduodamasis, išskirdavo natūralią sierą uolienų tuštumose ir plyšiuose. .
3. Metasomatizmo teorija. Ši teorija yra vienas iš epigenezės teorijos porūšių. Šiuo metu tai vis dažniau patvirtinama. Jo esmė yra gipso (CaSO 4 -H 2 O) ir anhidrito (CaSO 4) pavertimas siera ir kalcitu (CaCO 3-). Šią teoriją XX amžiaus pirmoje pusėje pasiūlė du mokslininkai Miropolskis ir Krotovas. Po kelerių metų buvo rastas Mišrako telkinys, patvirtinantis sieros susidarymą tokiu būdu. Tačiau gipso virsmo siera ir kalcitu procesas lieka neaiškus iki šiol. Šiuo atžvilgiu metasomatizmo teorija nėra vienintelė teisinga. Be to, šiandien planetoje yra ežerų, kuriuose yra singenetinių sieros telkinių, tačiau gipso ar anhidrito dumble nerasta. Tokie ežerai apima Sernojės ežerą, esantį netoli Sernovodsko.

Taigi, vienareikšmiška teorija nėra sieros inkliuzų rūdose kilmės. Medžiagos susidarymas labai priklauso nuo sąlygų ir reiškinių, vykstančių žemės gelmėse.

Sieros nuosėdos

Siera kasama vietose, kur yra lokalizuota sieros rūda – telkiniai. Remiantis kai kuriais pranešimais, pasaulio sieros atsargos siekia apie 1,4 milijardo tonų. Šiandien sieros telkinių rasta daugelyje Žemės kampelių – Turkmėnistane, JAV, Volgos regione, prie kairiųjų Volgos krantų, einančių iš Samaros ir kt. Kartais uolų juosta gali nusitęsti kelis kilometrus.

Teksasas ir Luiziana garsėja didelėmis sieros atsargomis. Sieros kristalai, išsiskiriantys savo grožiu, taip pat yra Romagna ir Sicilijoje (Italija). Vulkano sala laikoma monoklininės sieros gimtine. Rusija, ypač Uralas, taip pat garsėja šešiolikto Mendelejevo periodinės lentelės elemento telkiniais.

Sieros rūdos klasifikuojamos pagal jose esantį sieros kiekį. Taigi tarp jų yra turtingų rūdų (nuo 25% sieros) ir prastų rūdų (apie 12% medžiagos). Savo ruožtu sieros telkiniai skirstomi į šiuos tipus:

1. Stratiforminiai indėliai (60%). Šio tipo nuosėdos yra susijusios su sulfato-karbonato sluoksniais. Rūdos kūnai yra tiesiai sulfatinėse uolienose. Jie gali siekti šimtus metrų dydžio ir kelių dešimčių metrų storio;
2. Druskos kupolo nuosėdos (35%). Šiam tipui būdingos pilkos sieros nuosėdos;
3. Vulkanogeninis (5%). Šiai rūšiai priskiriami indėliai, suformuoti jaunų ir moderni struktūra. Juose esantis rūdos elementas yra lakšto arba lęšio formos. Tokiose nuosėdose gali būti apie 40% sieros. Jie būdingi Ramiojo vandenyno ugnikalnių juostai.

Sieros kasyba

Sierą kasa viena iš kelių galimi būdai, kurio pasirinkimas priklauso nuo medžiagos atsiradimo sąlygų. Yra tik du pagrindiniai – atviras ir požeminis.

Populiariausias yra atviros duobės sieros ekstrahavimo būdas. Visas medžiagos ekstrahavimo šiuo metodu procesas prasideda pašalinimu reikšminga suma uolienų naudojant ekskavatorius, po kurių susmulkinama pati rūda. Gauti rūdos blokai vežami į gamyklą tolimesniam sodrinti, po to vežami į įmonę, kur lydoma siera ir medžiaga gaunama iš koncentratų.

Be to, kartais naudojamas ir Frasch metodas, kurio metu siera lydoma po žeme. Šį metodą patartina naudoti vietose, kur medžiaga yra giliai. Ištirpusi po žeme medžiaga išsiurbiama. Šiuo tikslu suformuojami šuliniai, kurie yra pagrindinis įrankis išsiurbti išlydytą medžiagą. Metodas pagrįstas elemento lydymosi paprastumu ir mažu jo tankiu.

Taip pat yra centrifuginis atskyrimo metodas. Tačiau jis turi vieną didelį trūkumą, pagrįstą tuo, kad šiuo metodu gauta siera turi daug priemaišų ir reikalauja papildomo valymo. Dėl to metodas laikomas gana brangiu.

Be pirmiau minėtų metodų, kai kuriais atvejais taip pat galima atlikti sieros ekstrahavimą:

• gręžinio metodas;
• garo-vandens metodas;
• filtravimo metodas;
• terminis metodas;
• ekstrahavimo metodas.

Verta paminėti, kad nepaisant metodo, kuris naudojamas medžiagai išgaunant iš žemės gelmių, ypatingas dėmesys turi būti skiriamas saugos priemonėms. Taip yra dėl to, kad kartu su sieros nuosėdomis yra sieros vandenilio, kuris yra toksiškas žmonėms ir yra degus.