硫礦化學加工，世界上以不同形態生產的總硫量約有80％～85％用於製造硫酸，一半以上的硫酸用於生產化肥。硫磺的其他重要用途為橡膠的硫化，五硫化二磷、二硫化碳和液體二氧化硫的生產，土壤和灌溉用水的處理，殺蟲劑、黑火藥和煙火藥的製造。近年來，硫還被用於生產硫肥、硫磺瀝青(用於鋪設道路)、硫磺混凝土、高性能的鈉－硫電池。硫在地殼中的含量約為0.05％～0.1％，賦存或伴生在多種礦產中，如自然硫礦、硫鐵礦、有色金屬硫化物礦、含硫的天然氣、石油、煤、油頁岩以及石膏等，其中最重要的為自然硫礦、酸性天然氣中的硫化氫和硫鐵礦。據估計，世界上的含硫資源可能高達500～750Gt，如果不計當下無法利用的煤、油頁岩和石膏中的硫，則為6.47Gt。
基本介紹
- 中文名：硫礦化學加工
- 適用領域：化學工業
分布
自然硫礦主要分布在美國、墨西哥、蘇聯、波蘭、伊拉克、日本和義大利等國；酸性天然氣主要產於加拿大、法國、蘇聯、美國和中東；硫鐵礦分布在蘇聯、西班牙、葡萄牙、義大利、中國、加拿大和南非地區。
硫資源在國民經濟中特別是在化學工業中具有重要地位，它的消費量是一個國家工業發展程度的重要標誌之一。硫加工工業的發展與硫酸工業密切相關。早在15世紀，義大利的西西里島就開始了元素硫的工業生產，但直至18世紀中葉，由硫磺製取硫酸的方法工業化後，硫磺生產才成為西西里島的主要工業。1839年，法國壟斷了西西里島的硫磺生產，英、美諸國為解決本國硫酸生產的原料，積極開發新的硫源，於是硫鐵礦工業、弗拉施法硫磺工業相繼崛起。之後，隨著能源工業的發展，從含硫天然氣和含硫原油中回收硫的產量逐年增加，到20世紀80年代，回收硫的產量居各種形態硫產量之首。20世紀初，世界各種形態硫的產量為2Mt，到1960年已達22.3Mt，1974年後保持在50Mt以上。1980年，世界各種形態硫產量中，元素硫占63.4％，硫鐵礦硫占20.4％，以有色金屬硫化物礦為主的其他形態硫占16.2％。在元素硫的產量中，回收硫占59％。1983年世界及各主要產硫國的硫產量（見表）中美國居首位。 1983年世界各國硫產量（kt）
自然硫礦
自然硫礦的開採方法視礦床類型而異。接近地表的沉積硫，以常規採礦法採集後，採用熔出法、蒸餾法、浮選法或萃取法等生產硫磺，其中最著名的為熔出法。深藏於地下的沉積硫，則採用地下熔融法開採。
熔出法
是最古老的方法，早在15世紀就用於西西里的硫礦加工，故又名西西里法。最初是將采出的礦石堆成圓錐形，頂部覆土，然後在上部點燃，借部分硫磺的燃燒熱使其餘的硫磺熔融，並從底部流出。此法的收率不到50％。1880年，吉爾採用兩個燃燒室進行熔出作業，從而改進了熱效率並提高了硫的收率。以後，又發展為六個燃燒室，硫的收率也提高到80％左右。
地下熔融法
又稱弗拉施法。對於深埋於地下的沉積硫，採用美國人H.弗拉施於1894年發明的地下熔融法開採。對於地質結構比較複雜的礦床，地下熔融法又有了新的發展，稱為流體動力法。1960年，用弗拉施法生產的硫磺占各種形態硫產量的34％，占元素硫產量的74％。以後，由於從天然氣、石油中回收硫產量的增加，其比例逐漸下降，到1980年，其產量約占各種形態硫產量的26％，元素硫產量的41％。
弗拉施法需先在礦區地表鑽孔至含硫層（見圖），然後插入直徑各為20cm、10cm、2.5cm的三層同心套管。向外管中壓入160～165℃的過熱水，使地下硫磺熔化，再向直徑2.5cm的管內通入熱的壓縮空氣，使液硫由10cm的管上升壓出。液硫經脫氣後固化，或以液態貯存待運。產品純度可達99.7％～99.8％。
回收硫
回收硫系指天然氣、石油、煤中的硫分，經脫硫和加工後製得的元素硫。其中最重要的硫源為酸性天然氣中所含的硫化氫。
利用酸性天然氣中的硫化氫製取元素硫的工藝主要分為兩類：一類先用溶液吸收天然氣中的硫化氫，然後將溶液再生，釋出高濃度硫化氫氣體，再將其轉化為元素硫；另一類則就在吸收硫化氫的溶液中將其轉化為元素硫，因此也被稱為直接轉化法。當前，套用最廣的是採用有機胺類溶液吸收硫化氫，然後以克勞斯法將再生時釋出的硫化氫轉化為元素硫的工藝。
硫鐵礦
硫鐵礦是硫化鐵礦物的總稱，包括成分為FeS2的黃鐵礦(立方晶系)和白鐵礦(斜方晶系)，以及成分相當於FenSn+1的磁硫鐵礦，三者中主要為黃鐵礦。硫鐵礦可單獨賦存，也可與有色金屬硫化物礦伴生，在浮選時作為副產品產出。部分硫鐵礦與煤共生，在採煤後經選礦分離而得，由於其中含有少量煤，稱含煤硫鐵礦。
硫鐵礦是最豐富的硫化金屬礦，在弗拉施制硫工藝大規模套用之前，它是世界上主要的硫源。在20世紀上半葉，世界上50％以上的硫產量來自硫鐵礦，1960年，其產量尚占世界各種形態硫產量的36％。近年來，其年產量(以S計)持續保持在10Mt以上。在中國，硫鐵礦是最主要的硫資源(見彩圖)，1980年的產量（以S計）為2023kt，占各種形態硫的77％。 廣東雲浮硫鐵礦礦區全景
通常將硫鐵礦進行焙燒，使其中的硫轉化為二氧化硫，再進一步加工成硫酸（見硫酸原料氣）。1983年，世界上用硫鐵礦生產的硫酸達28.7Mt。過去開發的幾種由硫鐵礦生產硫磺的工藝，由於經濟及環境污染等原因，現大多已停止生產。
有色金屬硫化物礦
主要的有色金屬硫化物礦有黃銅礦(CuFeS2)、閃鋅礦(ZnS)、方鉛礦(PbS)、鎳黃鐵礦〔(Fe，Ni)9S8〕等，它們既為重要的有色金屬資源，又是重要的硫資源。1982年，來源於有色金屬硫化物礦的硫產量約8Mt。有色金屬硫化物礦火法冶煉時，其中硫以二氧化硫形式進入煙氣，並被加工成硫酸；在濕法冶金中，近年來開發了幾種新工藝，能將礦中的硫轉化為硫磺。
硫酸鹽
在各種硫酸鹽中，只有石膏被視作硫的資源。石膏和硬石膏遍布世界各地，僅美國和歐洲的儲量就達150Gt。此外，在濕法磷酸生產中，每噸P2O5副產磷石膏4.5～5t，全世界每年副產的磷石膏超過100Mt。
為利用石膏（磷石膏）中的硫，通常將其在窯中煅燒，製得二氧化硫和水泥熟料，前者再被加工為硫酸（見硫酸原料氣）。也可將石膏與碳酸銨反應生產硫酸銨。由石膏製取硫磺的工藝，由於能耗過高，迄今未實現工業化。
