15 ПОДЗЕМНОЕ СЖИГАНИЕ СЕРЫ ПСС Около 90

15 ПОДЗЕМНОЕ СЖИГАНИЕ СЕРЫ (ПСС) Около 90 % производимой в мире серы в настоящее время сжигается до сернистого ангидрида, который используется затем в различных отраслях химического производства. В частности, свыше 70 % серы сжигается на сернокислотных заводах. Геотехнологический вариант метода сжигания серы (ПСС) Схема отработки предусматривает максимальную газификацию серы с последующим использованием сернистого газа для производства серной кислоты (рисунок 15. 2). 2/9/2018 Геотехнология 1

1 — расплавленная сера; 2 — нетронутая плотная руда; 3 — выгоревшая руда Рисунок 15. 1 – Принципиальные схемы разработки серных месторождений методом подземного сжигания по Миллеру (а) и Уайту и Моссу (б) 2/9/2018 Геотехнология 2

Рисунок 15. 2 – Принципиальная схема разработки необводненных серных залежей методом ПСС с производством серной кислоты на базе газов сжигания 2/9/2018 Геотехнология 3

15. 2 Физико-геологические факторы, определяющие параметры технологии Основные реакции 1) Дегидратация гипса, приводящая к появлению избыточной влаги в газах сжигания: Са. SО 4· 2 Н 2 О → 180° Са. SО 4 + 2 Н 2 О — 105 к. Дж/моль. 2) Реакция диссоциации известняка, приводящая к разбавлению газов сжигания углекислотой и снижению температуры зоны горения: 2 Са. SО 4 Са. СО 3 → 700 – 900° С Са. О + СО 2 — 124 к. Дж/моль. 3) Реакция сульфатизации известняка тесно связана с 2 Са. О + 2 SО 2 + О 2 — 1, 32 м. Дж/моль. реакцией диссоциации: 4 Са. О + 4 SО 2 → ЗСа. SО 4 + Са. S + 752 к. Дж/моль; 4 Са. О + 6 SО 2 → 4 Са. SО 4 + S 2 + 908 к. Дж/моль. Указанные реакции являются экзотермическими, т. е. они улучшают 2 Са. О + 2 SО 2 + О 2 — 1, 32 м. Дж/моль. тепловой баланс процесса, но могут значительно снизить извлечение серы. Вследствие этого при наземном обжиге серных руд температура в печи обжига не должна быть выше 700— 800 °С. В условиях серного пласта, как было показано в ходе полевых исследований метода ПСС, влияние реакции сульфатизации уменьшается, несмотря на температуру в очаге горения до 1200 °С. Это связано с особенностями распространения пламени в неоднородной пористой среде. 4) Реакция диссоциации ангидрита: 2/9/2018 Геотехнология 4

15. 3 Технологические особенности метода ПСС Температура Расстояние от точки подачи воздуха 1 — горения; 2 — плавления; 3 — предварительного прогрева; 4 – выгоревшая зона Рисунок 15. 3 – распределение температур и физико-химические зоны в горящем 2/9/2018 Геотехнология 5 серном пласте

15. 4 Методика расчета основных технологических параметров ПСС Исходные данные для расчета. Горногеологические условия: запасы серы на месторождении для ПСС — Ох, млн. т; глубина залегания пласта l, м; мощность пласта m, м; содержание серы в руде σ, %. Химический и минералогический состав вмещающих пород (содержание карбонатов σк, гипса σг и других компонентов); характеристика покрывающих и подстилающих пород; пористость и кавернозность пласта; преобладающая текстура серных руд; характерный размер рудных блоков D. Гидрогеологические условия: глубина водоносного горизонта; проницаемость пласта, покрывающих и подстилающих пород; наличие разгрузки пласта (гидрогеологическая закрытость залежи). Теплофизические характеристики пласта и пород: теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность, плотность. Технико-экономические условия — это наличие потребителей серной кислоты в данном экономическом районе, наличие пресной воды и 2/9/2018 Геотехнология 6 энергии, транспортных средств, стоимость бурения и оборудования скважин.