عملية فراش

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

تُعدّ عملية فراش طريقةً لاستخلاص الكبريت من الرواسب الجوفية بالاستفادة من انخفاض درجة انصهاره. وهي الطريقة الصناعية الوحيدة لاستخلاص الكبريت من الرواسب العنصرية. [ 1 ] وقد استُخرج معظم الكبريت في العالم بهذه الطريقة حتى أواخر القرن العشرين، حين أصبح استخلاص الكبريت من مصادر البترول والغاز أكثر شيوعًا (انظر عملية كلاوس ).

في عملية فراش، يُضخ الماء شديد التسخين إلى رواسب الكبريت؛ فينصهر الكبريت ويُستخلص. وتستطيع عملية فراش إنتاج كبريت عالي النقاوة بنسبة 99.5% تقريبًا. [ 2 ]

تاريخ

رسم توضيحي يُبين بنية قبة ملحية تحتوي على الكبريت، وتفاصيل مضخة فراش المستخدمة لاستخراج الكبريت من التكوينات الجوفية. يُضخ الماء شديد السخونة إلى التكوين لإذابة الكبريت، ثم يُرفع الكبريت المنصهر إلى السطح باستخدام الهواء المضغوط. [ 3 ] [ 4 ]

في عام 1867، اكتشف عمال المناجم الكبريت في الطبقة الصخرية العلوية لقبة ملحية في أبرشية كالكسيو، لويزيانا ، لكنه كان مغمورًا تحت رمال متحركة ، مما حال دون استخراجه. في عام 1894، ابتكر الكيميائي الأمريكي من أصل ألماني، هيرمان فراش (1852-1914)، طريقة فراش لإزالة الكبريت باستخدام أنابيب لتجاوز الرمال المتحركة. [ 5 ] حلت هذه الطريقة محل الطريقة الصقلية غير الفعالة والملوثة . وقد أثبتت العملية نجاحها في 24 ديسمبر 1894، عندما تم جلب أول كبريت منصهر إلى السطح. تأسست شركة يونيون سولفور في عام 1896 للاستفادة من هذه العملية. ومع ذلك، فإن التكلفة العالية للوقود اللازم لتسخين الماء جعلت العملية غير مجدية اقتصاديًا حتى اكتشاف حقل سبيندلتوب النفطي في تكساس عام 1901، والذي وفر زيت وقود رخيصًا للمنطقة. [ 6 ] بدأ الإنتاج الاقتصادي لعملية فراش في مناجم الكبريت، لويزيانا في عام 1903. [ 3 ]

بعد انتهاء صلاحية براءة اختراع فراش، طُبقت هذه العملية على نطاق واسع على رواسب الكبريت المماثلة في قباب الملح على طول ساحل خليج المكسيك في الولايات المتحدة. وافتُتح ثاني منجم يستخدم عملية فراش عام 1912 في مقاطعة برازوريا بولاية تكساس . هيمن ساحل الخليج على إنتاج الكبريت العالمي في أوائل ومنتصف القرن العشرين. [ 7 ] إلا أنه ابتداءً من سبعينيات القرن الماضي، أدى استخلاص الكبريت كمنتج ثانوي من النفط والغاز الطبيعي إلى انخفاض سعر الكبريت، ما تسبب في إغلاق العديد من مناجم عملية فراش. أُغلق آخر منجم كبريت يعمل بتقنية فراش في الولايات المتحدة عام 2000. [ 8 ] كما أُغلق منجم فراش في العراق عام 2003 نتيجة للغزو الأمريكي للعراق.

لا تزال عملية فراش تستخدم لمعالجة رواسب الكبريت في المكسيك وأوكرانيا وبولندا.

عملية

تُعدّ عملية فراش لاستخلاص الكبريت أكثر فعاليةً في قباب الملح أو رواسب التبخر الطبقية، حيث يوجد الكبريت في طبقات صخرية نفاذة محصورة بين طبقات غير نفاذة. ويؤدي التحلل البكتيري للأنهيدريت أو الجبس ، بوجود الهيدروكربونات، إلى إنتاج الحجر الجيري وكبريتيد الهيدروجين في دورة الكبريت . ثم يتأكسد كبريتيد الهيدروجين إلى كبريت، إما من المياه المتسربة، أو بفعل البكتيريا اللاهوائية المختزلة للكبريت [ 3 ] [ 4 ].

في عملية فراش، تُدخل ثلاثة أنابيب متحدة المركز في رواسب الكبريت. يُضخ الماء فائق التسخين (165 درجة مئوية، 2.5-3 ميجا باسكال) إلى الرواسب عبر الأنبوب الخارجي. ينصهر الكبريت (نقطة انصهاره 115 درجة مئوية) ويتدفق إلى الأنبوب الأوسط. لا يكفي ضغط الماء وحده لدفع الكبريت إلى السطح نظرًا لكثافته العالية، لذا يُضخ الهواء الساخن عبر الأنبوب الداخلي لتكوين رغوة على الكبريت، مما يقلل كثافته ويدفعه إلى السطح. [ 1 ]   

يمكن أن يكون الكبريت المُستخلص عالي النقاء (99.7 - 99.8%). في هذه الحالة، يكون لونه أصفر فاتحًا. أما إذا تلوث بمركبات عضوية، فقد يصبح لونه داكنًا؛ ولا يُعدّ إجراء المزيد من التنقية مُجديًا اقتصاديًا، وعادةً ما يكون غير ضروري. باستخدام هذه الطريقة، أنتجت الولايات المتحدة 3.89 مليون طن من الكبريت عام 1989، وأنتجت المكسيك 1.02 مليون طن من الكبريت عام 1991. [ 1 ]

يمكن استخدام عملية فراش لمعالجة الرواسب التي يتراوح عمقها بين 50 و800 متر. ويتطلب إنتاج كل طن من الكبريت ما بين 3 و38 مترًا مكعبًا من الماء فائق التسخين، وتُعدّ تكلفة الطاقة المرتبطة بذلك كبيرة. [ 1 ] وقد تم وصف نموذج عملي لعملية فراش مناسب للاستخدام في الفصول الدراسية. [ 9 ]

الأثر الاقتصادي

الإنتاج العالمي للكبريت (1900-1929) (بالأطنان الطويلة) [ 10 ]
سنةالولايات المتحدةإيطاليااليابانتشيليإسبانياالمجموع [ أ ]
19003147535,525142111661738555,282
19016867554,203162872037600597,994
19027446530,913179962594443559,394
190335,097545,00522,51335041653607,772
190485000519,231251653538595633,529
1905220,000559,942242643417600808,223
1906295,123491,920278854525689820,142
1907188,878420,2293280328593555648,324
1908364,444438,27932,89126622941841,217
1909273,983428,18936,31744373375746,301
1910247,060423,5634315437623773721,312
1911205,066407,62049,48143806476673,023
1912787,735383,30053,692436145191,233,607
1913491,080380,20958,50965427381943,721
1914417,690371,87572,94498507933880,292
1915520,582352,45171,06696159517963,231
1916649,683265,120104,70714,644104611,044,515
19171,134,412208,501116,2241778712,6811,489,605
19181,353,525230,59663,7481924812,5371,679,654
19191,190,575222,55549,83118,611112631,492,835
19201,255,249259,44038,97513129122001,578,993
19211,879,150269,54736,013951751702,199,397
19221,830,942154,69634,09512,05713,0282,054,818
19232,036,097252,29336,8251120083822,344,797
19241,220,561290,24146133961193881,575,934
19251,409,262259,42846,962892978591,732,440
19261,890,027267,10747,020878793512,222,292
19272,111,618300,88860,3711230310,0652,495,245
19281,981,873291,43068,95615423101992,367,881
19292,362,389323,000 [ ب ]58,71816000 [ ب ]10000 [ ب ]2,770,107

قائمة المناجم

مناجم الكبريت في الولايات المتحدة (1895-1966) [ 11 ] [ 12 ]
قبةولايةشركةمنحتىإجمالي الأطنان الطويلةأرض جافة /مستنقع/بحيرة قبالة الشاطئ
منجم الكبريتلاالاتحاد27 ديسمبر 189423 ديسمبر 19249,412,165
برايان ماوندTxفريبورت12 نوفمبر 191230 سبتمبر 19355,001,06828°55′05″ شمالاً 95°22′37″ غرباً / 28.918° شمالاً 95.377° غرباً / 28.918؛ -95.377 ( منجم كبريت برايان ماوند )
بيغ هيلTxخليج تكساس19 مارس 191910 أغسطس 193612,349,597
تل هوسكينزTxفريبورت31 مارس 192326 مايو 195510,895,09029°08′10″ شمالاً 95°13′52″ غرباً / 29.136° شمالاً 95.231° غرباً / 29.136؛ -95.231 ( منجم كبريت هوسكينز ماوند )
بيج كريكTxالاتحاد6 مارس 192524 فبراير 19261450
بالانجاناTxدوفال27 أكتوبر 192810 مارس 1935236,662
بولينجTxالاتحاد14 نوفمبر 192830 أغسطس 19299164
بولينجTxخليج تكساس19 مارس 1929>61,118,065
نقطة طويلةTxخليج تكساس19 مارس 193019 أكتوبر 1938402,105
بحيرة بينيورلابحيرة جيفرسون20 أكتوبر 19327 يونيو 1936430,81129°59′19″ شمالاً 91°58′59″ غرباً / 29.98861° شمالاً 91.98306° غرباً / 29.98861; -91.98306
جراند إيكايلافريبورت8 ديسمبر 1933>30,885,24329°23′ شمالاً 89°47′ غرباً / 29.38° شمالاً 89.78° غرباً / 29.38؛ -89.78
بولينجTxدوفال23 مارس 193525 أبريل 1940571,123
بولينجTxبيكر ويليامز2 يونيو 193518 ديسمبر 19351435
كليمنسTxبحيرة جيفرسون3 مايو 193714 ديسمبر 19602,975,828
بستان [ 13 ]Txدوفال1938
بستانTxبحيرة جيفرسون7 يونيو 1946>4,551,472
موس بلافTxخليج تكساس24 يونيو 1948>5,081,343
قبة ستاركلابحيرة جيفرسون15 يونيو 195113 ديسمبر 1960840,249
منجم سبيندلتوبTxبحيرة تكساس12 مايو 1952>6,310,721
خليج سانت إيلينلافريبورت19 نوفمبر 195229 ديسمبر 19591,131,20429°10′47″ شمالاً 90°39′35″ غرباً / 29.17972° شمالاً 90.65972° غرباً / 29.17972; -90.65972
دامونTxالكبريت القياسي11 نوفمبر 195320 أبريل 1957139,618
خليج جزيرة جاردنلافريبورت19 نوفمبر 19531991 [ 14 ]>7,006,99129°05′35″ شمالاً 89°11′35″ غرباً / 29.093° شمالاً 89.193° غرباً / 29.093؛ -89.193 [15]
ناشTxفريبورت3 فبراير 195423 نوفمبر 1956153,11529°18′29″ شمالاً 95°39′18″ غرباً / 29.308° شمالاً 95.655° غرباً / 29.308؛ -95.655 [16]
تشاكاهولالافريبورت25 فبراير 195528 سبتمبر 19621,199,01529°45′0″ شمالاً 90°55′48″ غرباً / 29.75000° شمالاً 90.93000° غرباً / 29.75000; -90.93000
فانيتTxخليج تكساس6 مايو 1958>1,773,737
هاي آيلاندTxالولايات المتحدة25 مارس 19608 فبراير 196236,708
جزيرة غراند آيللافريبورت17 أبريل 19601991 [ 14 ]>4,466,02129°11′35″ شمالاً 89°53′31″ غرباً / 29.193° شمالاً 89.892° غرباً / 29.193؛ -89.892 [17]
بحيرة بيلتولافريبورت26 نوفمبر 1960>2,474,69329°06′00″ شمالاً 90°40′37″ غرباً / 29.1° شمالاً 90.677° غرباً / 29.1؛ -90.677
بيغ هيلTxخليج تكساس8 أكتوبر 1965أكثر من 107,830
منجم الكبريتلاشركة Allied Chemical18 سبتمبر 1966>1,447
ناشTxكبريت فيلان7 نوفمبر 1966>622

المكسيك

في عام 1955 أصبحت المكسيك ثاني أكبر منتج للكبريت في العالم بعد الولايات المتحدة.

إنتاج الكبريت الطبيعي في المكسيك (بالأطنان الطويلة) [ 18 ]
1948-1952 (متوسط)19531954195519561957
المجموع8452590052,407475,487758,4151,007,915
فراش990,122

مراجع

  1. 1 2 3 4 فولفغانغ نهب، كاريل فيدرا. "الكبريت". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. doi : 10.1002/14356007.a25_507.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  2. ↑ معهد الكبريت. "مقدمة عن الكبريت". مؤرشف بتاريخ 12-03-2016 في Wayback Machine ، تم الوصول إليه في 17 يناير 2011.
  3. 1 2 3 أوبر، جويس (2002). تدفق مواد الكبريت، تقرير الملف المفتوح لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية 02-298 (ملف PDF) . وزارة الداخلية الأمريكية، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. الصفحات 12-13 . 
  4. 1 2 هاينز، ويليامز (1959). الكبريت، الحجر الذي يحترق . برينستون: شركة دي. فان نوستراند، الصفحات 4-5 ، 54. 
  5. ↑ "نعي - هيرمان فراش، بول إل في هيرولت". الكيمياء الصناعية والهندسية . 6 (6): 505-507 . 1914. doi : 10.1021/ie50066a024 .
  6. ↑ دارسي شوك (1992). "تعدين الكبريت بتقنية فراش" ( مقتطف من كتب جوجل ) . دليل هندسة التعدين SME . جمعية التعدين والمعادن والاستكشاف. ص 1512. ISBN  9780873351003.
  7. ↑ دليل تكساس على الإنترنت: صناعة الكبريت ، تم الاطلاع عليه في 20 فبراير 2009.
  8. ↑ جويس أ. أوبر (2002) تدفق المواد للكبريت ، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، تقرير الملف المفتوح 02-298 ، ص 12، ملف PDF، تم استرجاعه في 20 فبراير 2009.
  9. ↑ ليبويتز، صموئيل هـ. (1931). "نموذج عملي توضيحي لعملية فراش لاستخراج الكبريت". مجلة التعليم الكيميائي 8 (8): 1630. Bibcode : 1931JChEd...8.1630L . doi : 10.1021/ed008p1630 .
  10. ↑ النشرة الإعلامية رقم 6329: الكبريت، معلومات عامة (تقرير). مكتب المناجم. أغسطس 1930. ص 22. 
  11. ↑ هازلتون، جاريد إي. (1970). اقتصاديات صناعة الكبريت . روتليدج. ص 204. ISBN  978-1-317-35392-8.
  12. ↑ "بحيرة بيلتو، أبرشية تيريبون، لويزيانا، الولايات المتحدة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 23-04-2025.
  13. ↑ "الكبريت في عام 1938" . أسواق المواد الكيميائية . المجلد 44، العدد 5. مايو 1939. ص 504.   
  14. 1 2 الكتاب السنوي للمعادن 1991 المجلد 1 المعادن والمعادن . 1991. ص 1544. 
  15. ↑ "منجم الكبريت في فريبورت بالقرب من خليج جزيرة جاردن" . 6 مارس 2014. مؤرشف من الأصل في 22 أبريل 2025.
  16. ^ "ميندات: منجم ناش دوم" .
  17. ↑ "ما هي أبرز المواقع السياحية البحرية في جزيرة غراند آيل؟" . 28 يناير 2008. مؤرشف من الأصل في 22 أبريل 2025.
  18. ↑ الكتاب السنوي للمعادن 1957 المجلد 1 المعادن والمعادن باستثناء الوقود . 1957. ص 1126. 
  1. ↑ باستثناء الإنتاج المتفرق الآخر في جميع أنحاء العالم
  2. 1 2 3 تقدير

للمزيد من القراءة