硫矿是一种基本的化工原料。在自然界中,硫是一种分布广泛、亲和力强的非金属元素。它以天然硫、硫化氢、金属硫化物、硫酸盐等多种形式存在,形成各种硫矿床。中国硫资源丰富,储量居世界第一。目前和今后很长一段时间,中国仍将以黄铁矿和伴生黄铁矿为主要硫源。目前国外硫主要来源于天然气、石油和天然硫磺。
硫磺的直接应用是生产硫磺和硫酸,用途广泛。硫酸大部分用于生产各种肥料,硫磺的应用领域还在不断扩大。
一、矿物原料的特性
含硫矿物在自然界中分布广泛,种类繁多。它们以元素硫和化合硫的形式存在。硫的主要工业矿物和化合物有天然硫、黄铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、有机硫、硫化氢和有色金属硫化物中的硫。
单质硫有三种同质多相体——α硫、β硫和γ硫。在自然条件下,只有α硫最稳定,称为天然硫。
结合硫中可作为硫矿石的矿物主要有黄铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿等。其中硫含量为53.4%的黄铁矿分布最广,是我国最重要的硫矿,而黄铁矿和磁黄铁矿硫含量低,分布有限,工业意义不大。
明矾、重晶石、石膏等硫酸盐矿物仅在少数硫源匮乏的国家和地区作为硫资源使用,我国尚未使用。
二。主要硫矿物的性质
(1)天然硫磺
天然硫是指正交晶系的α硫。分子式为S,理论硫含量为100%。此外,天然硫通常含有一些杂质,火山天然硫往往含有少量的砷、碲、硒和钛,沉积天然硫往往混有方解石、粘土、有机质和沥青。
天然元素硫一般为针状、板状晶体,常呈不规则块状产出。晶型少见,通常为致密块状、粉末状、颗粒状、条状、涂层状。
天然硫磺呈淡黄色、棕黄色,有杂质时颜色为红、绿、灰、黑。莫氏硬度为1-2,比重为2.05-2.08;脆性,解理不完全,贝壳状断口,导热传热能力弱。条纹有白-黄-白,透明-半透明,树脂-钻石光泽;燃烧时,它发出蓝蓝的火焰,并有刺鼻的硫磺气味。耐腐蚀性。在360℃及更高的温度下,硫与氧发生强烈反应,生成二氧化硫。在400℃左右,硫与氢反应生成硫化氢,当温度继续升高时硫化氢离解,在1 690℃时完全分解为水和硫。用硫苛性碱溶液和氨水溶液加热形成多硫化物或硫代硫酸。硫不溶于水,但溶于有机溶剂和二硫化碳。硫以氧化剂和还原剂的形式出现,是一种化学活性元素。
(2)黄铁矿
黄铁矿又称黄铁矿,分子式为FeS2,理论硫含量为53.45%,理论铁含量为46.55%。自然界产出的黄铁矿往往含有钴、镍、砷、硒、锑、铜、银、金等金属元素。一些硫化物也可能含有非常少量的稀有元素,如碲和锗。
黄铁矿属于等轴晶系,常见的晶型有立方体和五角十二面体。
黄铁矿的颜色多为浅黄铜色,表面常呈褐色或棕褐色,细粉状黄铁矿集合体常呈绿色和黑色。硬度为6.0-6.5,比重为4.9-5.2。松脆,带有棕黑色或绿黑色条纹。金属光泽强,不透明,导电性弱。有热电性,部分品种有检测,断口参差不齐,偶见贝壳状断口。
(3)白铁矿
白铁矿(FeS2)与黄铁矿相同,都属于一个同质的二元复合体,属于正交晶系,晶体常以板状产生。聚合体有结核状、球状、钟乳石状和硬壳状。
白色铁矿石为浅黄铜色,略带灰色或浅绿色,其新鲜表面近似锡白色,其条纹为深灰绿色,具有金属光泽。不透明,硬度5.0 ~ 6.0,比重4.6 ~ 4.9,易碎,解理不全,断口参差,电弱。
(4)磁黄铁矿
磁黄铁矿[Fe1-XS]是六方或单斜晶系的两种同象变体,通常是致密的粒状块体。其晶体罕见,晶体形状为板状。
磁黄铁矿新鲜表面呈青铜褐色,表面常呈深褐色,不透明。金属光泽。条纹是灰色和黑色的。4.硬度、脆性和比重为4.58 ~ 4.70。有磁性,但强弱不同。导电,断口呈锯齿状至贝壳状。