El azufre

TEMA 4: AZUFRE Y ACIDO SULFURICO

Obtención de azufre a partir de sulfuros metálicos
Sulfuros metálicos (SxMe)

Distintos minerales (pirita, calcopirita, pirrotita…) Utilizados para obtener el metal constituyente y el azufre en el caso de las piritas.

Metal Fórmula Mineral Fe Zn Pb Hg Cu Cu,Fe S2Fe SFe SZn SPb SHg SCu2 SCu S2CuFe Pirita Pirrotita Blenda Galena Cinabrio Calcosina CovellitaCalcopirita

%S 53,3 36,7 32,9 13,4 13,8 20,2 33,6 34,9

Azufre:
Punto de partida para obtener H2SO4
(el 17% del S procede de sulfuros metálicos)

Metales:
Fe, Cu, Pb, Zn, Ag, Au…

Obtención de azufre a partir de sulfuros metálicos
Materia Prima Q(Tm/día) C(€/Tm) Azufre yacimiento Petróleo y Gas Natural 100 4,1 500 3,6 Yeso Pirita

100 4,7

500 4,1

100 4,5

500 3,8Piritas: Aprovechamiento integral Pirita férrica: aprovechamiento de S y Fe Piritas complejas: aprovechamiento de S y metales (1% Cu, 3-8% Zn, 1% Pb)

Obtención de azufre a partir de sulfuros metálicos
Piritas en España
España posee >50% reserva mundial pirita férrica (Reservas mundiales: 400 106 Tm) Hay 100 106 Tm de piritas complejas en España Se extraen en este país 3 106 Tm/año

UsosProducción de:
ácido sulfúrico sulfato amónico superfosfato de cal ácido fosfórico metales

Sistemas de tratamiento
S2Fe, SMe, S3As2 Flotación SMe S2Fe, S3As2 SO2 Metales H2SO4 Ceniza As H2SO4 SO2, S3As2 Fe2O3 Metales Tostación Fe2O3, MeO

Tostación de piritas: descripción del proceso
Objeto
Conduce a la obtención de SO2, cenizas de Fe2O3 y calor. S2Fe + 11/4 O2 ½ Fe2O3 + 2 SO2 + 1680 kcal/ kgpirita

Etapas
Pérdida de humedad (100-110ºC) Vaporización y pérdida de un átomo de azufre (“azufre lábil”) por encima del pto. de ignición (415ºC): muy exotérmico Oxidación del residuo pirolítico con oxígeno en exceso
(sulfatos Fe2+ y Fe3+ y óxido ferroso: intermedios) SFe + 7/4 O2 ½ Fe2O3 + 2 SO2 + 148 kcal/mol Notas: Todos los sulfuros metálicos dan sulfatos Los sulfatos se oxidan a Tdistintas—tostación selectiva (primero en oxidarse: Fe). Los sulfatos son solubles en agua (lixiviación) A T de 500-600ºC se forman sulfatos de hierro en la tostación A T>650ºC se obtiene el Fe2O3 y el SO2 S2Fe SFe + ½ S2 – 33,5 kcal/mol S + O2 SO2 + 86,5 kcal/mol

Tostación de piritas: descripción del proceso
SO2 + ½ O2 ↔ SO3 + 23,7Kcal

Fe2(SO4)3 ↔ SO3 + Fe2O3

Tostación de piritas: hornos ysus características
Forma de contacto
Los gases lamen el mineral Los gases pasan por un lecho fijo de mineral El mineral en polvo cae en el seno del gas en contracorriente Mezcla S-G íntima
MECANICO

Calidad del contacto
Mala: no turbulencia Mala, el sólido no se mueve Buena, poca turbulencia Muy buena, turbulencia↑↑
ROTATORIO

Tipo de horno
Mecánicos (pisos) De cinta De cuba RotatorioTipo “flash” De lecho fluidizado
FLASH

Dpartícula
grueso grueso < 12 mm 1-2 mm 1-2 mm

%SO2 en gas 7-8 7-8 8-10 12-14 14-15
FLUIDIZADO

TOSTACION DE PIRITAS: OPERACIONES Y PROCESOS

PIRITA AIRE

HORNO TOSTACION

ENFRIAMIENTO

CICLON

BURBUJEO EN AGUA

CENIZAS

POLVO

POLVO SO3

ELECTROFILTRACION

SECADO

SO2

POLVO SO3

Tostación de piritas: descripción delproceso

Tostación “a muerte” (exceso de oxígeno) (agotar al máximo el S del mineral)

Tostación de piritas: descripción del proceso

Tostación desarsenificante (atmósfera reductora - exceso de oxígeno) (cenizas con bajo contenido de S y As)

Obtención de azufre de refinería
Proceso Claus: a partir del SH2 de las refinerías (48% del total)

Obtención de azufre elemental
Proceso Frasch:inyectando agua a 165ºC al estrato calizo que contiene el azufre (19% del total de S).

Minería directa: el procedimiento más antiguo (4% del total de S).

Ácido sulfúrico: perspectiva histórica
El ácido sulfúrico es el producto químico de mayor consumo en el mundo debido a que es un ácido fuerte inorgánico barato. Se usa en la fabricación de fertilizantes,en la industria de las pinturas,...