Подземная и автоклавная выплавка серы

Плавка серных концентратов на комовую серу производит­ся в обогреваемых паром сероплавильниках или автоклавах. При нагреве выше 120 °С сера плавится и собирается в нижней час­ти аппаратов, а хвосты, содержащие пустую породу, всплывают на поверхность.

Для полноты разделения расплавленной серы и пустой породы при плавке используются реагенты: керосин, жидкое стекло, фосфаты.

Подземная выплавка серы – это геотех­нологический метод добычи и переработки серы, он не является фор­мально обогатительным, ибо использует изменение фазового состоя­ния серы. С другой стороны, подземную выплавку серы можно рас­сматривать как специальный метод отделения серы от пустой породы в недрах.

В основу метода положено различие в температуре плавления серы и вмещающих пород. Сера плавится при температуре 119 °С и имеет при этом плотность 1,8 т/м³. Плавление серы производят за счет разогрева залежи теплоносителем, в качестве которого используется вода.

Подача теплоносителя и выдача серы ведется с помощью серодобычной скважины (рис. 11.1). Скважина обсаживается обсадной трубой 1 до серного пласта. Затрубное пространство тщательно це­ментируют и в скважину опускают став из трех труб: для подачи воды 2, серы 3 и воздуха 4. Подача горячей воды осуществляется по межтрубному пространству труб 2 и 3. Вода через перфорацию в трубе 2 поступает в пласт 9, расплавляет серу, последняя стекает в нижнюю часть пласта 6 и через перфорацию 7 поступает в нижнюю часть трубы 2, отгороженную пакером 5.

Рис. 11.1. Подземная выплавка серы: 1 – обсадная труба; 2 – труба для воды; 3 – труба для серы; 4 – труба для воздуха; 5 – пакер; 6 – пласт; 7 – перфорация; 8 – подстилающие породы; 9 – надстилающие породы

Под действием пластового давления расплавленная сера поднимается в серовыдачной скважине и при подаче воздуха в трубу 4 эрлифтом подается на поверхность. Необходимым условием для процесса является низкая водопро­ницаемость надстилающих 9 и подстилающих 8 пород. Эффективность процесса зависит от мощности залежи, содержания серы, крупности включений и проницаемости залежи. Качество серы высокое, отделе­ние воздуха и воды достигается установкой у скважины сепаратора. Для полной очистки серы от твердых примесей необходим отстой и фильтрация.

При подземной выплавке извлечение серы составляет 40–70 %. Сера остается в камерах выплавки, в целиках, в лужицах у скважин и при совершенствовании технология может быть извлечена.

Извлечение можно частично повысить и сегодня, применяя по­верхностно-активные вещества. Так, добавка 1–2 % триполифосфата натрия дает повышение извлечения на 16 %.

Повышение извлечения серы достигается при сплошной системе выплавки серы при помощи ряда скважин.

Добыча серы методом подземной выплавки на опытно-промышлен- ных участках Яворского горно-химического и Гаурдакского серного комбинатов показала, что при увеличении глубины добычи в 2–4 ра­за удельные капитальные затраты снижаются в сравнении с открытым способом в среднем в два раза. Окупаемость затрат снижается с 8–6 до1,5–2,5 лет. Производительность труда резко возрастает.