Ծծումբը երկրակեղևի ամենատարածված տարրերից մեկն է: Ամենից հաճախ այն հանդիպում է նաև մետաղներ պարունակող հանքանյութերի բաղադրության մեջ։ Շատ հետաքրքիր են այն գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում ծծմբի եռման և հալման կետին հասնելու ժամանակ։ Այս գործընթացները, ինչպես նաև դրանց հետ կապված դժվարությունները կվերլուծենք այս հոդվածում։ Բայց նախ, եկեք սուզվենք այս տարրի հայտնաբերման պատմության մեջ:
Պատմություն
Իր բնածին տեսքով, ինչպես նաև օգտակար հանածոների բաղադրությամբ ծծումբը հայտնի է եղել դեռևս հնուց։ Հին հունական տեքստերում նկարագրված է դրա միացությունների թունավոր ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա։ Այս տարրի միացությունների այրման ժամանակ արտազատվող ծծմբի երկօքսիդը իսկապես կարող է մահացու լինել մարդկանց համար։ Մոտ 8-րդ դարում Չինաստանում ծծումբը սկսեց օգտագործել պիրոտեխնիկական խառնուրդներ պատրաստելու համար։ Զարմանալի չէ, քանի որ հենց այս երկրում է ենթադրվում, որ վառոդը հայտնագործվել է։
Նույնիսկ Հին Եգիպտոսում մարդիկ գիտեին պղնձի հիման վրա ծծումբ պարունակող հանքաքարը բովելու մեթոդ: Այսպես է արդյունահանվել մետաղը. Ծծումբը արտահոսել է թունավոր գազի տեսքով SO2.
Չնայած հին ժամանակներից հայտնի լինելուն, գիտելիքը, թե ինչ է ծծումբը, առաջացել է ֆրանսիացի բնագետ Անտուանի աշխատանքի շնորհիվ։Լավուազիեն։ Նա էր, ով հաստատեց, որ այն տարր է, և դրա այրման արտադրանքը օքսիդներ են:
Ահա այս քիմիական տարրի հետ մարդկանց ծանոթության այսպիսի համառոտ պատմությունը. Հաջորդիվ մանրամասն կխոսենք երկրագնդի աղիքներում տեղի ունեցող և ծծմբի ձևավորման գործընթացների մասին, ինչպիսին այն այժմ է։
Ինչպե՞ս է առաջանում ծծումբը:
Կա ընդհանուր թյուր կարծիք, որ այս տարրը ամենից հաճախ հանդիպում է իր բնիկ (այսինքն՝ մաքուր) տեսքով: Այնուամենայնիվ, սա այնքան էլ ճիշտ չէ: Բնական ծծումբն առավել հաճախ հանդիպում է որպես այլ հանքաքարի մեջ ներառված:
Այս պահին կան մի քանի տեսություններ տարրի ամենամաքուր ձևով ծագման վերաբերյալ: Նրանք ենթադրում են տարբերություն ծծմբի առաջացման ժամանակի և այն հանքաքարերի միջև, որոնցում այն ցրված է։ Առաջինը՝ սինգենեզի տեսությունը, ենթադրում է հանքաքարերի հետ միասին ծծմբի առաջացում։ Նրա խոսքով, օվկիանոսում ապրող որոշ բակտերիաներ ջրի մեջ սուլֆատները վերածել են ջրածնի սուլֆիդի: Վերջինս իր հերթին վեր է բարձրացել, որտեղ այլ բակտերիաների օգնությամբ օքսիդացվել է ծծմբի։ Նա ընկավ հատակը, խառնվեց տիղմի հետ, և հետագայում նրանք միասին կազմեցին հանքաքար:
Էպիգենեզի տեսության էությունն այն է, որ հանքաքարում ծծումբը գոյացել է իրենից ավելի ուշ: Այստեղ կան մի քանի մասնաճյուղեր։ Մենք կխոսենք միայն այս տեսության ամենատարածված տարբերակի մասին: Այն բաղկացած է սրանից. ստորերկրյա ջրերը, որոնք հոսում են սուլֆատային հանքաքարերի կուտակումներով, հարստացվում են դրանցով։ Այնուհետեւ, անցնելով նավթի եւ գազի հանքավայրերով, սուլֆատ իոնները ածխաջրածինների շնորհիվ վերածվում են ջրածնի սուլֆիդի։ Ջրածնի սուլֆիդը, բարձրանալով մակերես, օքսիդացված էմթնոլորտի թթվածինը ծծումբին, որը նստում է ապարներում՝ առաջացնելով բյուրեղներ։ Այս տեսությունը վերջերս ավելի ու ավելի շատ հաստատումներ է գտել, սակայն այդ փոխակերպումների քիմիայի հարցը մնում է բաց։
Բնության մեջ ծծմբի ծագման գործընթացից անցնենք նրա մոդիֆիկացիաներին։
Ալոտրոպիա և պոլիմորֆիզմ
Ծծումբը, ինչպես պարբերական համակարգի շատ այլ տարրեր, բնության մեջ գոյություն ունի մի քանի ձևերով: Քիմիայում դրանք կոչվում են ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներ։ Կա ռոմբիկ ծծումբ։ Նրա հալման կետը փոքր-ինչ ավելի ցածր է, քան երկրորդ մոդիֆիկացիայիը՝ մոնոկլինիկ (112 և 119 աստիճան Ցելսիուս): Եվ դրանք տարբերվում են տարրական բջիջների կառուցվածքով: Ռոմբիկ ծծումբն ավելի խիտ է և կայուն։ Այն կարող է, երբ տաքացվում է մինչև 95 աստիճան, անցնել երկրորդ ձևի `մոնոկլինիկ: Այն տարրը, որը մենք քննարկում ենք, ունի անալոգներ պարբերական աղյուսակում: Ծծմբի, սելենի և թելուրի պոլիմորֆիզմը դեռևս քննարկվում է գիտնականների կողմից։ Նրանք շատ մտերիմ հարաբերություններ ունեն միմյանց հետ, և բոլոր փոփոխությունները, որոնք նրանք ձևավորում են, շատ նման են:
Եվ հետո մենք կվերլուծենք այն գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում ծծմբի հալման ժամանակ։ Բայց նախքան սկսելը, դուք պետք է մի փոքր խորասուզվեք բյուրեղային ցանցի կառուցվածքի և նյութի փուլային անցումների ժամանակ տեղի ունեցող երևույթների մեջ:
Ինչի՞ց է պատրաստված բյուրեղը
Ինչպես գիտեք, գազային վիճակում նյութը գտնվում է մոլեկուլների (կամ ատոմների) տեսքով, որոնք պատահականորեն շարժվում են տարածության մեջ։ հեղուկ նյութումդրա բաղկացուցիչ մասնիկները խմբավորված են, բայց դեռևս ունեն բավականին մեծ շարժման ազատություն: Համակցվածության ամուր վիճակում ամեն ինչ մի փոքր այլ է: Այստեղ կարգի աստիճանը մեծանում է մինչև իր առավելագույն արժեքը, և ատոմները ձևավորում են բյուրեղային ցանց։ Դրանում, իհարկե, կան տատանումներ, բայց դրանք ունեն շատ փոքր ամպլիտուդ, և դա չի կարելի անվանել ազատ տեղաշարժ։
Ցանկացած բյուրեղ կարող է բաժանվել տարրական բջիջների՝ ատոմների այնպիսի հաջորդական միացություններ, որոնք կրկնվում են նմուշի միացության ողջ ծավալով: Այստեղ արժե պարզաբանել, որ նման բջիջները բյուրեղյա վանդակ չեն, և այստեղ ատոմները գտնվում են որոշակի գործչի ծավալի ներսում, և ոչ թե նրա հանգույցներում: Յուրաքանչյուր բյուրեղի համար դրանք անհատական են, բայց դրանք կարելի է բաժանել մի քանի հիմնական տեսակների (սինգոնիկ)՝ կախված երկրաչափությունից՝ տրիկլինիկ, մոնոկլինիկ, ռոմբիկ, ռոմբոեդրալ, քառանկյուն, վեցանկյուն, խորանարդ:
Եկեք համառոտ վերլուծենք վանդակաճաղերի յուրաքանչյուր տեսակ, քանի որ դրանք բաժանված են մի քանի ենթատեսակների։ Եվ եկեք սկսենք նրանից, թե ինչպես կարող են դրանք տարբերվել միմյանցից: Նախ՝ սրանք կողմերի երկարությունների հարաբերակցություններն են, և երկրորդ՝ նրանց միջև եղած անկյունը։
Այսպիսով, տրիկլինիկական սինգոնիան, ամենացածրը, տարրական վանդակ է (զուգահեռագիծ), որի բոլոր կողմերն ու անկյունները միմյանց հավասար չեն: Այսպես կոչված, սինգոնիայի ստորին կատեգորիայի մեկ այլ ներկայացուցիչ մոնոկլինիկ է: Այստեղ բջիջի երկու անկյունները 90 աստիճան են, և բոլոր կողմերն ունեն տարբեր երկարություններ: Ամենացածր կատեգորիային պատկանող հաջորդ տեսակը ռոմբիկ սինգոնիան է։ Այն ունի երեք անհավասար կողմեր, բայց պատկերի բոլոր անկյուններըհավասար են 90 աստիճանի։
Անցնենք միջին կատեգորիային։ Իսկ դրա առաջին անդամը քառանկյունի սինգոնիան է։ Այստեղ, անալոգիայով, հեշտ է կռահել, որ նրա ներկայացրած պատկերի բոլոր անկյունները հավասար են 90 աստիճանի, ինչպես նաև երեք կողմերից երկուսը հավասար են միմյանց։ Հաջորդ ներկայացուցիչը ռոմբոեդրալ (եռանկյուն) սինգոնիան է։ Այստեղ ամեն ինչ մի փոքր ավելի հետաքրքիր է դառնում: Այս տեսակը սահմանվում է երեք հավասար կողմերով և երեք անկյուններով, որոնք հավասար են, բայց ոչ ուղիղ:
Միջին կատեգորիայի վերջին տարբերակը վեցանկյուն սինգոնիան է: Նույնիսկ ավելի դժվար է այն սահմանել: Այս տարբերակը կառուցված է երեք կողմերից, որոնցից երկուսը հավասար են և կազմում են 120 աստիճանի անկյուն, իսկ երրորդը գտնվում է դրանց ուղղահայաց հարթության վրա։ Եթե վերցնենք վեցանկյուն սինգոնիայի երեք բջիջ և կցենք միմյանց, ապա կստանանք վեցանկյուն հիմքով գլան (այդ իսկ պատճառով այն ունի նման անվանում, քանի որ «hexa» լատիներեն նշանակում է «վեց»):.
Դե, բոլոր սինգոնիաների գագաթը, որն ունի բոլոր ուղղություններով համաչափություն, խորանարդ է: Նա միակն է, ով պատկանում է ամենաբարձր կատեգորիային։ Այստեղ կարող եք անմիջապես կռահել, թե ինչպես կարելի է այն բնութագրել։ Բոլոր անկյունները և կողմերը հավասար են և կազմում են խորանարդ:
Այսպիսով, մենք ավարտեցինք սինգոնիաների հիմնական խմբերի տեսության վերլուծությունը, և այժմ ավելի մանրամասն կպատմենք ծծմբի տարբեր ձևերի կառուցվածքի և դրանից բխող հատկությունների մասին։
։
Ծծմբի կառուցվածքը
Ինչպես արդեն նշվեց, ծծումբն ունի երկու փոփոխություն՝ ռոմբիկ և մոնոկլինիկ: Տեսության բաժնից հետոԻհարկե, պարզ դարձավ, թե ինչով են նրանք տարբերվում։ Բայց ամբողջ խնդիրն այն է, որ կախված ջերմաստիճանից, վանդակաճաղի կառուցվածքը կարող է փոխվել։ Ամբողջ կետը հենց փոխակերպումների գործընթացում է, որոնք տեղի են ունենում, երբ հասնում է ծծմբի հալման կետը: Այնուհետև բյուրեղային ցանցն ամբողջությամբ ոչնչացվում է, և ատոմները կարող են քիչ թե շատ ազատ տեղաշարժվել տիեզերքում։
Բայց եկեք վերադառնանք այնպիսի նյութի կառուցվածքին և առանձնահատկություններին, ինչպիսին է ծծումբը: Քիմիական տարրերի հատկությունները մեծապես կախված են դրանց կառուցվածքից։ Օրինակ՝ ծծումբը բյուրեղային կառուցվածքի առանձնահատկություններից ելնելով ունի ֆլոտացիայի հատկություն։ Դրա մասնիկները ջրով չեն թրջվում, և դրանց կպած օդային փուչիկները դրանք մակերես են քաշում։ Այսպիսով, միանվագ ծծումբը լողում է ջրի մեջ ընկղմվելիս: Սա հիմք է հանդիսանում այս տարրը նմանատիպերի խառնուրդից առանձնացնելու որոշ մեթոդների համար: Եվ հետո մենք կվերլուծենք այս միացության արդյունահանման հիմնական մեթոդները:
Արտադրություն
Ծծումբը կարող է առաջանալ տարբեր միներալների հետ, հետևաբար՝ տարբեր խորություններում: Կախված դրանից, ընտրվում են արդյունահանման տարբեր մեթոդներ: Եթե խորությունը փոքր է, և գետնի տակ չկան գազերի կուտակումներ, որոնք խանգարում են հանքարդյունաբերությանը, ապա նյութը արդյունահանվում է բաց եղանակով. հանվում են ապարների շերտերը և, գտնելով ծծումբ պարունակող հանքաքար, ուղարկվում են վերամշակման։ Բայց եթե այդ պայմանները չկատարվեն ու վտանգներ կան, ապա կիրառվում է հորատանցքի մեթոդը։ Այն պետք է հասնի ծծմբի հալման կետին: Դրա համար օգտագործվում են հատուկ տեղադրումներ: Այս մեթոդով միանվագ ծծմբի հալեցման սարքավորումն ուղղակի անհրաժեշտ է: Բայց այս գործընթացի մասին՝ մի քիչավելի ուշ։
Ընդհանրապես ծծումբը ցանկացած եղանակով արդյունահանելիս մեծ է թունավորման վտանգը, քանի որ ամենից հաճախ դրա հետ նստում են ջրածնի սուլֆիդ և ծծմբի երկօքսիդ, որոնք շատ վտանգավոր են մարդու համար։
Կոնկրետ մեթոդի թերություններն ու առավելություններն ավելի լավ հասկանալու համար ծանոթանանք ծծումբ պարունակող հանքաքարի մշակման եղանակներին։
Արտահանում
Այստեղ նույնպես կան մի քանի հնարքներ՝ հիմնված ծծմբի բոլորովին այլ հատկությունների վրա։ Դրանցից են ջերմային, արդյունահանման, գոլորշու ջրային, կենտրոնախույս և զտիչ։
Դրանցից ամենաապացուցվածները ջերմային են։ Դրանք հիմնված են այն փաստի վրա, որ ծծմբի եռման և հալման կետերը ավելի ցածր են, քան այն հանքաքարերը, որոնց մեջ այն «խառնվում է»: Միակ խնդիրն այն է, որ այն շատ էներգիա է ծախսում։ Ջերմաստիճանը պահպանելու համար ժամանակին անհրաժեշտ էր այրել ծծմբի մի մասը։ Չնայած իր պարզությանը, այս մեթոդն անարդյունավետ է, և կորուստները կարող են հասնել ռեկորդային 45 տոկոսի։
Մենք հետևում ենք պատմական զարգացման ճյուղին, ուստի անցնում ենք գոլորշի-ջուր մեթոդին։ Ի տարբերություն ջերմային մեթոդների, այս մեթոդները դեռ օգտագործվում են բազմաթիվ գործարաններում: Տարօրինակ կերպով, դրանք հիմնված են նույն հատկության վրա՝ ծծմբի եռման և հալման կետի տարբերությունը հարակից մետաղների համեմատ: Միակ տարբերությունն այն է, թե ինչպես է ջեռուցվում: Ամբողջ գործընթացը տեղի է ունենում ավտոկլավներում՝ հատուկ կայանքներում։ Այնտեղ մատակարարվում է հարստացված ծծմբի հանքաքար, որը պարունակում է արդյունահանված տարրի մինչև 80%-ը։ Այնուհետեւ, ճնշման տակ, տաք ջուրը մղվում է ավտոկլավի մեջ:գոլորշու. Տաքանալով մինչև 130 աստիճան Ցելսիուս, ծծումբը հալվում է և հեռացվում համակարգից։ Իհարկե, այսպես կոչված պոչերը մնում են՝ ջրի մեջ լողացող ծծմբի մասնիկներ, որոնք առաջացել են ջրի գոլորշիների խտացման պատճառով։ Դրանք հանվում են և նորից գործի են անցնում, քանի որ դրանք նաև պարունակում են մեզ անհրաժեշտ շատ տարր:
Ամենաժամանակակից մեթոդներից մեկը՝ ցենտրիֆուգը։ Ի դեպ, այն մշակվել է Ռուսաստանում։ Մի խոսքով, դրա էությունն այն է, որ ծծմբի և հանքանյութերի խառնուրդի հալոցքը, որին ուղեկցում է այն, ընկղմվում է ցենտրիֆուգի մեջ և մեծ արագությամբ պտտվում։ Ավելի ծանր քարը կենտրոնախույս ուժի պատճառով հեռանում է կենտրոնից, մինչդեռ ծծումբն ինքնին մնում է ավելի բարձր: Այնուհետև ստացված շերտերը պարզապես բաժանվում են միմյանցից։
Կա մեկ այլ մեթոդ, որը նույնպես օգտագործվում է արտադրության մեջ մինչ օրս։ Այն բաղկացած է հանքանյութերից ծծումբը հատուկ զտիչների միջոցով առանձնացնելուց։
Այս հոդվածում մենք կքննարկենք բացառապես ջերմային մեթոդներ մեզ համար անկասկած կարևոր տարր հանելու համար:
Հալման գործընթաց
Ծծմբի հալման ժամանակ ջերմության փոխանցման ուսումնասիրությունը կարևոր խնդիր է, քանի որ սա այս տարրի արդյունահանման ամենախնայող միջոցներից մեկն է: Մենք կարող ենք միավորել համակարգի պարամետրերը ջեռուցման ժամանակ, և պետք է հաշվարկել դրանց օպտիմալ համադրությունը։ Հենց այդ նպատակով է կատարվում ջերմափոխանակության ուսումնասիրություն և ծծմբի հալման գործընթացի առանձնահատկությունների վերլուծություն։ Այս գործընթացի համար տեղադրման մի քանի տեսակներ կան: Ծծմբի հալեցման կաթսան դրանցից մեկն է։ Ստացեք այն ապրանքը, որը փնտրում եք այս ապրանքի հետ- ուղղակի օգնական: Այնուամենայնիվ, այսօր կա հատուկ տեղադրում` միանվագ ծծմբի հալման ապարատ: Այն կարող է արդյունավետորեն օգտագործվել արտադրության մեջ՝ մեծ քանակությամբ բարձր մաքրության ծծումբ արտադրելու համար:
Վերոնշյալ նպատակով 1890 թվականին հայտնագործվեց մի ինստալացիա, որը թույլ է տալիս ծծումբը հալեցնել խորության վրա և խողովակի միջոցով մղել մակերես։ Դրա դիզայնը բավականին պարզ և արդյունավետ է գործողության մեջ. երկու խողովակներ տեղադրված են միմյանց մեջ: Արտաքին խողովակով շրջանառվում է մինչև 120 աստիճան գերտաքացած գոլորշի (ծծմբի հալման կետ): Ներքին խողովակի վերջը հասնում է մեզ անհրաժեշտ տարրի նստվածքներին: Ջրով տաքանալիս ծծումբը սկսում է հալվել ու դուրս գալ։ Ամեն ինչ բավականին պարզ է. Ժամանակակից տարբերակում մոնտաժը պարունակում է ևս մեկ խողովակ՝ այն խողովակի ներսում է ծծմբով, և սեղմված օդը հոսում է դրանով, ինչի պատճառով հալոցքը ավելի արագ է բարձրանում։
Կան ևս մի քանի մեթոդներ, որոնցից մեկը հասնում է ծծմբի հալման կետին։ Երկու էլեկտրոդներ իջեցվում են գետնի տակ, և դրանց միջով հոսանք է անցնում։ Քանի որ ծծումբը տիպիկ դիէլեկտրիկ է, այն չի անցկացնում հոսանք և սկսում է շատ տաքանալ: Այսպիսով, այն հալվում է և խողովակի օգնությամբ, ինչպես առաջին մեթոդով, դուրս է մղվում։ Եթե ծծումբն ուզում են ուղարկել ծծմբաթթվի արտադրություն, ապա այն վառում են գետնի տակ, իսկ ստացված գազը դուրս են հանում։ Այն հետագայում օքսիդացվում է ծծմբի օքսիդի (VI), այնուհետև լուծվում է ջրի մեջ՝ ստանալով վերջնական արդյունք։
Մենք վերլուծել ենք ծծմբի հալումը, ծծմբի հալումը և դրա արդյունահանման եղանակները։ Այժմ ժամանակն է պարզել, թե ինչու են անհրաժեշտ նման բարդ մեթոդներ: Փաստորեն, ծծմբի հալման գործընթացի վերլուծությունը ևՋերմաստիճանի վերահսկման համակարգն անհրաժեշտ է՝ լավ մաքրելու և արդյունահանման վերջնական արտադրանքը արդյունավետ կիրառելու համար: Ի վերջո, ծծումբն ամենակարևոր տարրերից մեկն է, որն առանցքային դեր է խաղում մեր կյանքի շատ ոլորտներում:
Դիմում
Անիմաստ է ասել, թե որտեղ են օգտագործվում ծծմբային միացությունները։ Ավելի հեշտ է ասել, թե որտեղ չեն դիմում։ Ծծումբը հայտնաբերվում է ցանկացած կաուչուկի և ռետինե արտադրանքի մեջ, գազում, որը մատակարարվում է տներ (այնտեղ անհրաժեշտ է արտահոսքը հայտնաբերելու համար): Սրանք ամենատարածված և պարզ օրինակներն են: Իրականում ծծմբի կիրառությունները անհամար են։ Նրանց բոլորը թվարկելն ուղղակի անիրատեսական է: Բայց եթե մենք պարտավորվենք դա անել, ապա կստացվի, որ ծծումբը մարդկության համար ամենակարևոր տարրերից մեկն է։
Եզրակացություն
Այս հոդվածից դուք իմացաք, թե որն է ծծմբի հալման կետը, ինչու է այս տարրն այդքան կարևոր մեզ համար: Եթե դուք հետաքրքրված եք այս գործընթացով և դրա ուսումնասիրությամբ, ապա հավանաբար ձեզ համար նոր բան եք սովորել։ Օրինակ, դրանք կարող են լինել ծծմբի հալման առանձնահատկությունները: Ամեն դեպքում, կատարելության սահման չկա, և արդյունաբերության մեջ տեղի ունեցող գործընթացների իմացությունը մեզանից ոչ մեկին չի խանգարի։ Դուք կարող եք ինքնուրույն շարունակել յուրացնել երկրակեղևում պարունակվող ծծմբի և այլ տարրերի արդյունահանման, արդյունահանման և մշակման գործընթացների տեխնոլոգիական բարդությունները։
