Известно большое количество других минеральных форм нахождения серы, широко распространенных в природе; это в первую очередь многочисленные сульфиды (пирит, пирротин, марказит, халькопирит, сфалерит, галенит и др.) и сульфосоли (блеклые руды и др.), а также сульфаты (ангидрит, гипс, мирабилит и др.). Существенные количества серы, связанной в виде сероводорода (H2S), сернистого ангидрида (SO2) и других соединений присутствуют в вулканических газах и в водах минеральных источников. Большое количество серы находится в сырой нефти и в природном газе. Так, содержание сероводорода в отдельных залежах природного газа провинции Альберта (Канада) достигает 50%. В сырой нефти количество серы может достигать 14%, составляя в среднем около 5%. В растительных и животных организмах сера связана в виде неорганических и органических (аминокислоты) соединений. Особенно много серы в белках и биологически активных веществах (например, в витаминах).
Большая часть серы (около 80%) в промышленности идет на производство серной кислоты, используемой в основном для получения фосфорных удобрений. Так, например, для выработки 1 т суперфосфата требуется свыше 400 кг серной кислоты. В химической промышленности серная кислота необходима для получения других кислот (фосфорной, соляной и др.), красителей, технических солей, пластмасс. В нефтяной промышленности ее используют для очистки нефтепродуктов, а в металлургии - для травления металлов. В большом количестве серная кислота расходуется при переработке урановых руд и получении урана.
В элементарном виде сера используется резиновой, бумажной и текстильной промышленностью для получения каучука, бумаги и искусственного шелка. Она необходима в спичечном производстве и получении взрывчатых веществ, в пищевой промышленности для осветления пищевых продуктов, при консервировании фруктов и в холодильном деле, в медицине, в сельском хозяйстве - для борьбы с вредителями растений и как удобрение. Сера нужна для получения специальных цементов, в производстве стекла, для обработки древесины и целлюлозы. Важной областью применения элементарной серы может стать производство серных асфальтов и бетонов.
При общем мировом уровне получения серы приблизительно в 50 млн т/год около 33% приходится на переработку нефти и природного газа, около 30% - на разработку месторождений самородной серы, около 14% - на улавливание из газовых выбросов коксохимического производства и цветной металлургии, около 16% - на переработку пирита, пирротина и других сульфидов, около 6% - на переработку ангидрита и других сульфатов. Производство серы в настоящее время определяется не только потребностями в ней, но и необходимостью очистки нефти и газа.
Доля серы, полученной из нефти, природного и промышленных газов, составляющая в настоящее время около половины, имеет тенденцию к неуклонному возрастанию в связи с ужесточением требований по ограничению выброса сернистых газов в атмосферу. При очистке нефти содержащаяся в ней сера переводится в паровую фазу H2S. В природном газе большая часть серы уже находится в этой форме. Дальнейшая экстракция серы осуществляется методом Клауса: сорбция H2S каким-либо сорбентом, перевод части H2S в SO2, реакция смеси этих газов в соотношении 2:1 в конверторах с получением элементарной серы. Степень извлечения серы этим методом может достигать 99,5%. В Канаде практически всю серу получают таким способом.
Сульфиды железа при нагревании разлагаются с выделением сернистого газа SO2, который улавливается и переводится в серную кислоту. Из образовавшихся железных шлаков извлекают цветные и благородные металлы. Этот источник получения серных соединений является доминирующим в Испании, Швеции, Норвегии.
Переработка ангидрита обычно осуществляется по методу Мюллера-Кюне: смесь ангидрита, глины, песка и кокса нагревается до температуры 1200-1400њС во вращающихся обжиговых печах. Ангидрит переходит в известь СаО, реагирующую с другими компонентами шихты с образованием цементного клинкера. Выделяющиеся при этом газы содержат до 10% сернистого ангидрида SO2, переводимого в серную кислоту. Такой способ получения соединений серы является существенным в немногих странах (Великобритания).
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 подземного расплавления (метод Фраша). 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. Такая система разработки возможна при наличии пористых серосодержащих пород, ограниченных водонепроницаемыми литологическими горизонтами, хорошей системой водоснабжения и электроэнергии. В США методом Фраша добывают приблизительно половину всей серы, получаемой в стране.
При классическом способе разработки месторождений самородной серы горными выработками обычно учитывают содержание серы в горной массе, и степень ее дисперсности, состав вмещающих пород, наличие вредных примесей. По содержанию серы различают: богатые (более 25%), рядовые (18-25%), средние (12-18%) и бедные (5-12%) руды. Средние и бедные руды предварительно обогащаются с получением концентратов. Богатые, рядовые руды и концентраты в специальных печах и автоклавах подвергают плавке с получением так называемой <сырой> или <природной комовой> серы, в отличие от <газовой комовой>, получаемой из сероводорода H2S или сернистого ангидрида SO2. Природная комовая сера, очищенная переплавкой от технических и химических примесей, называется <рафинированной> серой.
На фоне большого разнообразия генетических типов проявления самородной серы в природе, связанных с молодой вулканической деятельностью, седиментацией, биохимическими процессами, окислением сульфидов в зоне гипергенеза и др., выделяются три главнейших (но неравноценных!) геолого-промышленных типа ее месторождений: вулканогенный импрегнационно-метасоматический, стратиформный в эвапоритовых слоистых толщах и солянокупольный в породах кепроков. Если первый тип включает не более 5-10% запасов и 1-3% мировой добычи самородной серы, являясь ведущим либо даже единственным для отдельных стран (Япония, Чили и др.), то на остальные два типа приходится свыше 90% разведанных запасов и более 95% всей добычи, причем доля стратиформных месторождений в добыче превышает 60%, а солянокупольных - 35%.
Импрегнационно-метасоматический тип в общей группе вулканогенных месторождений самородной серы, включающей также подчиненные сублимационные (сольфатарные) и кратерно-озерные образования, является главенствующим. К нему принадлежат месторождения Новое, Заозерное, Малотойваямское, Ветроваямское на Курильских островах, Мацуо, Адзуми, Акаи, Огуси, Кусацу-Сиране и др. в Японии, Левиатан (Колорадо) в CШA, многочисленные месторождения Чилийских и Перуанских Анд, Эквадора, Колумбии, Мексики, Филиппин. Все они образовались в посткальдерную стадию развития вулканов при гидротермальной переработке андезитовых толщ горячими сернокислыми водами и газовыми эксгаляциями. Рудные тела, сложенные сернистыми кварцитами, опалитами, алунитами, имеют пластообразную, линзообразную и штокверкообразную формы; их мощность колеблется от первых до многих десятков метров, а протяженность достигает сотен метров. Содержание серы в рудах может достигать 40%.
Стратиформный тип является господствующим в мире. Месторождения этого типа неразрывно связаны с эвапоритовыми сульфатно-карбонатными слоистыми толщами пород (галогенными формациями). В настоящее время известно шесть таких помышленно-сероносных формаций: верхнеказанская (месторождения Среднего Поволжья - Водинское, Алексеевское, Сюкеевское и др.), очоанская (месторождения Делаварского бассейна - Дувал, Калберсон и др. в Западном Техасе, CШA), верхнеюрская (месторождение Гаурдак в Туркмении), тортонская (месторождения Предкарпатского бассейна - Тарнобжег, Гржибов, Езерко, Сташув и др. в Польше, Немировское и др. на Украине), мессинская (месторождения острова Сицилия), нижнефарская (месторождение Мишрак в Ираке). Образование этих месторождений связывается с биохимическими процессами в осадках лагунного типа при отложении гипса, ангидрита, галита, мергеля и известняка. Сера сформировалась путем восстановления сульфата при участии анаэробных бактерий (Desulfobrio desulfricans и др.), активизировавшихся при наличии углеводородов; этот микробиологический процесс приводил к образованию сероводорода, который затем окислялся в приповерхностных условиях с выделением самородной серы, осаждавшейся на дно в виде тонких слойков и рассеянной вкрапленности. Принимая во внимание структурный контроль оруденения (приуроченность крупных серных залежей к положительным складчатым структурам, сопряженным с разломами), многие исследователи считают эти месторождения инфильтрационно-метасоматическими. Рудные тела имеют форму пластов и пластообразных залежей, а также стратифицированных линз и гнезд. Их мощность достигает десятков метров, а протяженность - сотен метров. По А. С.Соколову следует выделять два подтипа этих месторождений: залежи в сплошных толщах сульфатных пород и залежи в толщах переслаивания сульфатных и карбонатных пород. Для первого подтипа характерны известняковые руды с высоким содержанием серы (около 25%), для второго - кальцит-доломитовые руды с содержанием серы около 12-14%.
Солянокупольный тип месторождений - второй после стратиформного по промышленной значимости. Месторождения этого типа широко проявлены в зоне Мексиканского залива на территории США (штаты Техас и Луизиана) и в Мексике. Серные залежи приурочены к кепрокам соляных куполов, обнаруживая при этом тесную связь с углеводородами. Их образование также связывают с деятельностью сульфатредуцирующих бактерий, разлагавших ангидрит с выделением сероводорода и отложением ячеистого кальцита. Окисление сероводорода приводило к появлению самородной серы. Соляные купола без признаков углеводородов не содержат серной минерализации.
Месторождение серы Новое.
Месторождение находится в центральной части острова Итуруп Курильской гряды в пределах горного хребта Богатырь, сложенного продуктами миоцен-четвертичного вулканизма. В структурном отношении оно приурочено к плейстоценовой тектонической депрессии вулкана Нового, выполненной субгоризонтально залегающими переслаивающимися осадочными и вулканическими породами. Суммарная мощность этих пород составляет несколько сотен метров; по простиранию они прослеживаются более чем на 5 км.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |
Основные порталы (построено редакторами)