
【機】 magister of sulfur
sulfur; sulphur
【化】 sulphur
【醫】 S; sulf-; sulfo-; sulfur; sulph-; sulphur; thio-
preparation
【醫】 preparation
【經】 preparation
硫的制備指通過物理或化學方法從天然礦物或工業副産品中提取單質硫的過程。根據制備原理及工業應用,可分為以下三類方法:
1. 弗拉施法(Frasch Process) 該方法利用超臨界水的熱力學特性提取地下硫礦。通過向含硫地層注入160℃高壓熱水,使硫熔融(熔點115℃),再通過壓縮空氣将液态硫壓升至地表。該技術適用于沉積型硫礦床,美國墨西哥灣沿岸地區曾大規模應用。
2. 克勞斯法(Claus Process) 作為當前主流工藝,通過催化氧化處理含硫化氫的工業廢氣。反應分兩階段進行: $$ 2H_2S + 3O_2 rightarrow 2SO_2 + 2H_2O 4H_2S + 2SO_2 rightarrow 3S_2 + 4H_2O $$ 該法硫回收率可達97%,廣泛應用于天然氣淨化及煉油廢氣處理。
3. 自然硫開采 火山成因硫礦可通過露天或地下開采直接獲取。意大利西西裡島曾以此法著名,現代主要應用于地熱活動區。開采後需經破碎、浮選等物理提純工序。
工業級硫純度标準參考《GB/T 2449-2021工業硫磺》規範,要求總硫含量≥99.5%。全球年産量約7000萬噸,其中65%來自油氣加工副産品回收(據國際硫研究所2024年度報告)。
硫的制備方法主要分為工業提取法和化學還原法兩類,具體如下:
礦石提純法
從硫鐵礦(FeS₂)、硫銅礦等礦石中提取硫。通過高溫加熱礦石使其熔化,經淨化、冷卻後得到固體硫。這種方法常用于規模化生産,但需注意硫蒸氣毒性,需配備通風設備。
焙燒法
以含硫煤或硫化鐵為原料,在高溫下與氧氣反應生成二氧化硫(SO₂),再通過後續處理(如熱分解或還原反應)制得硫單質。此方法在中國已有千年曆史,但可能産生環境污染。
氧化還原反應
黃鐵礦高溫反應
黃鐵礦(FeS₂)與碳、氧氣在高溫下反應生成硫:
$$4FeS_2 + 11O_2 + 2C → 2Fe_2O_3 + 8SO_2↑ + 2CO_2↑$$
後續通過還原二氧化硫進一步提硫。
如需更完整的工藝流程或反應細節,可參考化學工業手冊或專業文獻。
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