Туркменистан обладает существенным потенциалом для промысла серы

Эксперт Ильясов прокомментировал, какой набор свойств и географию промышленного применения имеет этот ценнейший химический элемент.

Сера — элемент таблицы Менделеева, типичный неметалл, вещество жёлтого цвета, состоящее из мелких хрупких кристаллов. Сера широко распространена в природе в чистом виде, в рудах, в нефти, природных водах, газах, угле, сланцах. Она играет важную роль в метаболизме человека, в хемосинтезе и бактериальном фотосинтезе растений, входит в состав белков и витаминов.

Научный обозреватель электронного издания CentralAsia.news известный туркменский учёный, доктор технических наук и эксперт Аллаберды Ильясов, по запросу редакции представил профильный комментарий об областях использования высокорентабельного вещества «сера» и возможностях Туркменистана в организации промысловой добычи этого универсального химического элемента. 

Факты истории

Сера в самородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с древнейших времён. С запахом горящей серы, удушающим действием сернистого газа и отвратительным запахом сероводорода человек познакомился, вероятно, ещё в доисторические времена. Именно из-за этих свойств сера использовалась жрецами в составе священных курений при религиозных обрядах. Сера считалась произведением сверхчеловеческих существ из мира духов или подземных богов. Очень давно сера стала применяться в составе различных горючих смесей для военных целей. 

Примерно VIII веке китайцы стали использовать её в пиротехнических смесях, в частности, в смеси типа пороха. Горючесть серы, лёгкость, с которой она соединяется с металлами с образованием сульфидов, например, на поверхности кусков металла, объясняют то, что её считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд. В период арабской алхимии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой сера почиталась обязательной составной частью «отцом» всех металлов. 

Элементарную природу серы установил французский естествоиспытатель, основатель современной химии Антуан Лоран Лавуазье в своих опытах по сжиганию. С появлением пороха в Европе началось развитие добычи природной серы, а также разработка способа получения её из пиритов. Таким образом, точное время открытия серы не установлено, но этот элемент использовался еще до нашей эры, а значит, знаком людям с древнейших времен.

Составная часть производства

Сера и её соединения играют важную роль в производстве высокомолекулярных продуктов, но в большинстве случаев они являются вспомогательными, а не основными составляющими. В промышленности полимерных материалов сера или её соединения, применяется в основном при вулканизации каучуков, а также в производстве хлорсульфированного полиэтилена, полисульфидных синтетических каучуков и катионитов. 

Во многих странах мира широкое развитие получили исследования, направленные на создание новых конструкционных и строительных материалов, прежде всего напольных и дорожных покрытий. В этих композициях сера играет роль полимерного связующего, поэтому такие материалы получили названия полимерсерных бетонов и серопластов. 

В новом виде бетона вместо цемента в качестве вяжущего вещества применяется модифицированная сера и кек, это отходы производства серной кислоты. Также туда добавляются песок, щебень и другие наполнители. 

Полимерсерный бетон обладает комплексом положительных свойств. К ним в первую очередь относятся: быстрый набор прочности, связанный только с периодом остывания серо-бетонной смеси; высокая износостойкость и прочность; стабильность в кислых агрессивных средах; низкое водопоглощение и высокая морозостойкость. Особенностью серных бетонов является возможность повторного использования бракованных конструкций путем их дробления, вторичного расплава и формования.

«Серная» гора Туркменистана

Большие скопления самородной серы встречаются не так уж часто. Чаще она присутствует в некоторых рудах. Руда самородной серы — это порода с вкраплениями чистой серы. 

В Туркменистане крупное месторождение серы находится близ города Магданлы Лебапского велаята, до 2002 года назывался Говурдак. Старое название города переводится как серная гора «говур» — сера, «даг» — гора. Кстати, в Магданлы было открыто крупное месторождения целестина. Кроме Туркменистана этот минерал добывают только в девяти странах мира, но это тема для другой статьи.

Крупное промышленное месторождение серы в конце ХХ века отрабатывалось карьерами и методом ПВС (подземная выплавка серы). Впервые геологическое описание туркменского месторождения сделано в 1927 году учёным-геологом Александром Дановым. В период 1929–1935 годов был проведён значительный объём геологоразведочных работ. 

Образование месторождения связывается с биохимическими процессами в осадках лагунного типа при отложении гипса, ангидрита, галита, мергеля и известняка. Сера сформировалась путём восстановления сульфата при участии анаэробных бактерий, активизировавшихся при наличии углеводородов. Этот биологический 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. 

Добыча руды и выплавка серы на этом роднике начаты в 1934 году. С глубин более 100 метров серу добывали скважинным методом. В пласт подавался горячий пар (165ºС), после чего расплавленная сера откачивалась на поверхность. Сероносная залежь находится на глубинах 40-600 метров, рудные тела имеют форму пластов и пластообразных залежей, а также стратифицированных линз и гнезд. 

Однако все это отнюдь не означает, что о говурдакской самородной сере забыли. Вполне реально и возможно, что уже в недалёком будущем она вновь приобретёт промышленное значение.

Области применения

Области применения серы в промышленном производстве и в повседневной жизни очень разнообразны. Она повсеместно используется в химическом производстве. По разным данным примерно половина использования серы приходится на производство серной кислоты. Соли серной кислоты находят большое применение в промышленности, сельском хозяйстве, в быту. 

Многие соли серной кислоты содержат кристаллизационную воду. Их применяют как антисептические средства для опрыскивания растений и протравливания зерна в борьбе с вредителями сельского хозяйства. Кроме того, серная кислота используется в производстве синтетических и искусственных волокон, моющих средств, пластических масс, взрывчатых веществ, её применяют также для очистки нефти, сахара, растительных масел, жиров, для получения других кислот и различных химикатов. Большое количество серной кислоты расходуется на травление чёрных металлов в электрохимической промышленности.

Серу и её соединения традиционно используют в целлюлозно-бумажной промышленности для получения целлюлозы. Значительное количество серы используется в производстве спичек, а также ряда пиротехнических средств. 

В последнее время сера находит всё более широкое применение в разработке технологий напольных и дорожных покрытий. Серный бетон, содержащий до 15 процентов серы, отличается коррозионной и механической стойкостью. Высокая стоимость бетона компенсируется его долговечностью. Разработана технология серного бетона и изделий из него, в частности кирпича и кровельной черепицы. Строительный серосодержащий раствор используется для ремонтных, а также для декоративных работ, так как в затвердевшем виде он напоминает гранит. 

Помимо всего прочего соединения серы служат лекарственными препаратами. Сера — основа мази для лечения грибковых заболеваний кожи, для борьбы с чесоткой. Для борьбы с чесоткой используется тиосульфат натрия. Железный купорос используют при анемии. Бариевую соль применяют при рентгенографическом исследовании желудка и кишечника. Алюмокалиевые квасцы используют как кровоостанавливающее средство при порезах. Сера входит в состав антибиотиков, её соединения используются в качестве радиозащитных средств.

«Серные» дорожные одежды

Высокая механическая прочность и температурная устойчивость материалов на основе серы открывает широкие возможности для их использования в качестве дорожных покрытий. Технология получения таких материалов разрабатывается во Франции, США, Канаде. В США дорожные покрытия на основе серы были апробированы в промышленных масштабах. 

Применение этого покрытия показало, что новый материал по своим качествам лучше чисто асфальтовых покрытий, так как способен выдерживать высокую температуру и большие нагрузки. Можно предполагать, что в будущем такие дорожные покрытия будут успешно конкурировать с асфальтовыми. 

Сера в качестве добавки очень актуальна в снижении расхода битума. А уменьшение содержания битума в серобитумных вяжущих за счёт добавок более дешёвого и имеющегося в значительных количествах этого химического элемента обеспечивает снижение затрат на устройство дорожных одежд. 

Применение серобитумных вяжущих материалов позволяет широко использовать в дорожном строительстве местные песчаные грунты, слабые каменные материалы, золы и шлаки, что также обеспечивает существенный экономический эффект.

Высокорентабельный продукт мирового рынка

Как показывает опыт применения этого химического элемента сера — один из важных и крупнотоннажных видов химического сырья. Она находит широкое применение при синтезе многих продуктов — серная кислота, красители, сероуглерод и другие. При получении различных веществ и материалов, таких как резина, целлюлоза, удобрения, присадки к маслам. 

Ценные специфические свойства серы — гидрофобность, бактерицидные и связующие свойства, низкая токсичность — делают её высокорентабельным продуктом на мировых рынках.

10 июн 2022, 09:13

Аллаберды Ильясов

Источник фото: CentralAsia.news

Ключевые события