گوگرد، تولید و مصارف صنعتی
گوگرد دهمین عنصر فراوان در جهان و از نظر فراوانی در زمین، رتبه پنجم را دارد. این عنصر از معدود عناصر جامدی است که بصورت خالص در طبیعت یافت می شود. گوگرد معمولاً به صورت ترکیبی با مواد معدنی دیگر در طبیعت وجود دارد اما با این حال بصورت خالص نیز می توان این ماده را یافت.
با اینکه میزان گوگرد خالص در طبیعت از میزان ترکیبی آن کمتر است ولی باز هم مقادیر خالص آن به فراوانی یافت می شد و همین علت باعث شناخته شدن این عنصر در زمان های قدیم گردیده است. از عنصر گوگرد در زمان های قدیم، در مصر باستان، چین، روم باستان، یونان باستان و هند باستان در مصارف صنعتی بهره می بردهاند. مصریان باستان در 2 هزار سال قبل از میلاد، از ترکیبات گوگرد برای سفید کردن رشته استفاده می کردند. در کنار آن یونانیان باستان نیز از گوگرد به عنوان ماده ضد عفونی کننده استفاده می کردند. عنصر گوگرد در روم باستان هم مصارف دارویی داشته است. زمانی که چینی ها در قرن 13 میلادی، باروت را احتراع و توسعه دادند، یکی از مواد اصلی آن گوگرد بود. در انقلاب صنعتی، نیاز به گوگرد بیش از پیش افزایش یافت؛ زیرا این عنصر برای ساخت سولفوریک اسید به منظور استفاده در ده ها هزار صنعت گوناگون بکار می رفت.
تولید و استخراج گوگرد
تولید گوگرد طی سالیان دچار تغییراتی شده است. در گذشته گوگرد از اطراف کوه های آتش فشانی و یا به شیوه سنتی در معادن گوگرد استخراج می شد. در سیسیلی، ایتالیا، به مدت چند قرن، معدن کاران به منظور استخراج گوگرد ابتدا سنگ های معدن گوگرد را در درون حفره هایی با تهویه مناسب و سوراخ هایی برای خروج در کف حفره انباشته می کردند، سپس توده سنگ گوگرد را از چند جهت مختلف آتش میزدند. گرمای سوخت بخشی کوچک از این توده باعث ذوب شدن بقیه گوگرد های آن شده و این گوگرد مذاب از طریق همان سوراخ هایی که در کف حفره تعبیه شده بود خارج می شد. البته سوخت گوگرد همچنین باعث آزاد شدن مقادیر زیادی از گوگرد دی اکسید به هوا می شد. در سال 1885، آسیب های محیطی ناشی از گوگرد دی اکسید وارد شده به اتمسفر توسط دولت ایتالیا به رسمیت شناخته شد و فرایند استخراج گوگرد ممنوع و فقط در زمان های خاصی از سال (به عنوان مثال بعد از فصل بهار) انجام این عملیات آزاد بود.
در ترکیبات گوگردی، اتم های گوگرد به یون های فلزی متصل شده و کانه های مختلفی را از جمله گالن (سولفید سرب)، پیریت (سولفید آهن)، کَلسوسیت (سولفید مس) و اسفالریت (سولفید روی) تشکیل می دهند. گوگرد استخراج شده همچنین از رسوبات ته نشین شده و گنبد های نمکی حاصل می شوند، اما بیشترین سهم گوگرد، امروزه به عنوان محصول فرعی هنگام پالایش نفت و گاز طبیعی تولید می شود.
برای استخراج گوگرد سه روش اصلی وجود دارد: معادن زیر زمینی و معادن رو باز که جزو روش های رایج هستند، فرایند فراش و در آخر فرایند کلاوس. در اواخر دهه اول قرن 19 میلادی، آمریکا وارد بازار گوگرد شده و در سال 1905 میلادی تبدیل به بزرگترین تولید کننده گوگرد در جهان به لطف روش جدید استخراج گوگرد که توسط مهندس آلمانی، هرمان فراش (Herman Frasch) اختراع شد، گردید.فراش روشی را اختراع کرد که در طی آن آب و هوای بسیار داغ و فشرده به درون رسوبات گوگردی پمپاژ شده، سپس گوگرد در زیر زمین ذوب و به سطح زمین فرستاده می شد؛ و این روش به فرایند فراش معروف گشت. گوگردی که به سطح زمین فرستاده می شد را یا در جایی برای خنک و جامد شدن نگه داری می کردند و یا به همان صورت مذاب به صنایع دیگر حمل می کردند. برتری ایالات متحده در زمینه صنعت گوگرد تا امروز همچنان ادامه می یابد، اما منابع اولیه تولید گوگرد به شکل چشمگیری تغییر کردهاند.
امروزه فرایند کلاوس جدید ترین و رایج ترین روش تولید گوگرد بوده که در طی آن عنصر گوگرد را بصورت خالص از هیدوروژن سولفید گازی موجود در گاز طبیعی خام و گاز هایی که به عنوان فراورده های جانبی طی استخراج آن تولید می شوند، استخراج می کنند. این روش توسط کارل فردریش کلاوس، شیمیدان آلمانی اختراع شده و با ورود این روش به صنعت تولید گوگرد، روش فراش نسبت به زمان قدیم کمتر استفاده می شود.
By accepting you will be accessing a service provided by a third-party external to https://modirkharid.com/mag/