Подземное сжигание серы. Основные понятия и представления

Около 90% производимой в мире серы отличается от сернистого ангидрида, который используется для получения серной кислоты и других химических продуктов.
Подземное сжигание серы - метод разработки месторождений самородной серы путем ее высокотемпературного окисления на месте залегания.
Идея метода восходит к старинной практике выплавки серы из самородных руд за счет тепла сжигания части серы в специальных печах - «калькаронах». Первая попытка получения серы при ее частичном сжигании под землей была предпринята в 1910 г. итальянским инженером Д. Фиори, который предлагал сжигать серу на верхних этажах предварительно подготовленного вертикальными и горизонтальными выработками рудного блока, с тем чтобы на нижних этажах блока собирать стекающую жидкую серу. На практике выяснилось, что полученная таким образом сера содержит много золы и выход ее незначителен. Поэтому опыты Фиори не получили дальнейшего развития. В 30-е годы XX века предложения по осуществлению процесса частичного сжигания серы на месте залегания через скважины с получением серы в виде жидкости или паров выдвигались австрийским инженером Г. Шмацелем и итальянским Р. Вердерамо. В 1958 г. итальянский инженер Д. Джорджи опубликовал проект разработки «верхней горящей зоны» рудника Коццо-Дизи (Сицилия). В проекте предусматривалось как использование сернистого газа при производстве кислоты, так и выпуск жидкой серы. В 1962-66 гг. американские инженеры Миллер, а также Уайт и Мосс предложили производить сжигание ее на месте залегания, подавая воздух для горения и отводя образованный газообразный сернистый газ (по Миллеру - жидкую серу и пары) через скважины. Данные эксперименты были проведены а США, но не получили дальнейшего развития. В СССР перспективы метода подземного сжигания серы впервые были отмечены Н.А. Афанасьевым (ГИГХС) в 1945 г. В 1962-63 гг. в институтах ВНИИПромгаз и ГИГХС были выполнены обзоры и проведены лабораторные работы по обоснованию эффективности выплавки серы за счет ее частичного сжигания. Метод подземного сжигания серы с ориентацией на преимущественное получение сернистого газа для производства серной кислоты разрабатывался в 1973-79 гг. МОНИЛГео ГИГХС В.Ж. Аренсом, О.М. Гридиным, Г.Х. Хчеяном, Л.И. Курицыной, Н.В. Гвоздевым и другими применительно к необводненной части Гаурдакского серного месторождения (Туркменистан). Были изучены основные закономерности процесса внутрипластового горения серы, разработана его математическая модель, обоснована возможность приближенного физического моделирования, разработана инженерная методика расчета технологических параметров метода. В 1976-78 гг. проведены успешные испытания технологии на опытной установке Гаурдакского серного завода. Показано, что при воздушном дутье температура в очаге горения достигает 1200 °С, при этом в газах сжигания содержится 5-15% SО2, что соответствует условиям производства серной кислоты. Коэффициент выгорания серы в зоне горения превышает в очаге горения 90%, в среднем по опытной установке 78,6%.

---