
【机】 magister of sulfur
sulfur; sulphur
【化】 sulphur
【医】 S; sulf-; sulfo-; sulfur; sulph-; sulphur; thio-
preparation
【医】 preparation
【经】 preparation
硫的制备指通过物理或化学方法从天然矿物或工业副产品中提取单质硫的过程。根据制备原理及工业应用,可分为以下三类方法:
1. 弗拉施法(Frasch Process) 该方法利用超临界水的热力学特性提取地下硫矿。通过向含硫地层注入160℃高压热水,使硫熔融(熔点115℃),再通过压缩空气将液态硫压升至地表。该技术适用于沉积型硫矿床,美国墨西哥湾沿岸地区曾大规模应用。
2. 克劳斯法(Claus Process) 作为当前主流工艺,通过催化氧化处理含硫化氢的工业废气。反应分两阶段进行: $$ 2H_2S + 3O_2 rightarrow 2SO_2 + 2H_2O 4H_2S + 2SO_2 rightarrow 3S_2 + 4H_2O $$ 该法硫回收率可达97%,广泛应用于天然气净化及炼油废气处理。
3. 自然硫开采 火山成因硫矿可通过露天或地下开采直接获取。意大利西西里岛曾以此法著名,现代主要应用于地热活动区。开采后需经破碎、浮选等物理提纯工序。
工业级硫纯度标准参考《GB/T 2449-2021工业硫磺》规范,要求总硫含量≥99.5%。全球年产量约7000万吨,其中65%来自油气加工副产品回收(据国际硫研究所2024年度报告)。
硫的制备方法主要分为工业提取法和化学还原法两类,具体如下:
矿石提纯法
从硫铁矿(FeS₂)、硫铜矿等矿石中提取硫。通过高温加热矿石使其熔化,经净化、冷却后得到固体硫。这种方法常用于规模化生产,但需注意硫蒸气毒性,需配备通风设备。
焙烧法
以含硫煤或硫化铁为原料,在高温下与氧气反应生成二氧化硫(SO₂),再通过后续处理(如热分解或还原反应)制得硫单质。此方法在中国已有千年历史,但可能产生环境污染。
氧化还原反应
黄铁矿高温反应
黄铁矿(FeS₂)与碳、氧气在高温下反应生成硫:
$$4FeS_2 + 11O_2 + 2C → 2Fe_2O_3 + 8SO_2↑ + 2CO_2↑$$
后续通过还原二氧化硫进一步提硫。
如需更完整的工艺流程或反应细节,可参考化学工业手册或专业文献。
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