[گوگرد (S)] [فهرست مطالب] 

  - كانسارهاي گوگرد عنصري (گوگرد آزاد)
جامع ترين رده بندي را راكميك و همكاران انجام دادند و كانسارهاي گوگرد عنصري (گوگرد آزاد) بر حسب خاستگاه به چهار دسته تقسيم نمودند:
٭ كانسارهاي با خاستگاه زيستي
٭ كانسارهاي با خاستگاه آتشفشاني
٭ كانسارهاي با خاستگاه اكسيداسيون و احياء
٭ كانسارهاي با خاستگاه گرمابي

٭ كانسارهاي با خاستگاه زيستي (زيستزاد)
در كانسارهاي زيستي فعاليت باكتريها نقش اصلي را ايفا مي‌نمايد. فعاليت و نقش باكتريها در تشكيل ذخاير گوگردي براي نخستين بار در سال 1958 توسط B.L.Isachenko عنوان شد. تشكيل اين كانسارها از دو راه صورت مي گيرد:
1- فعاليت باكتريها همزمان با تشكيل رسوبات (Biosyngenetic)
2- فعاليت باكتريها پس از تشكيل رسوبات (Bioepigenetic)
در اثر فعاليت باكتريهاي پروتئوليتيك (Proteolytic) و سولفات در اثر فعاليت ويبروديسولفريكن (Vibrodesulfurican) تبديل به H2S‌ مي شود وگاز ئيدروژن سولفوره در اثر فعاليت باكتريهاي Thio bacillas thio parus و Thio bacillas Thio oxidans به گوگرد تبديل مي گردد.
باكتري Thio parusزيستگاهي با PH 3 تا 5/9 دارد. مكانيسم اكسيد شدن در اين حالت نسبتاً پيچيده است. پديده احيا و اكسيد شدن مي تواند همزمان با رسوبگذاري يا بعد از آن روي دهد.
رسوبات تبخيري نظير ژيپس و انيدريت معمولاً متأثر از اين پديده مي‌گردند. اين كانسارها اغلب در كلاهك(سقف) يا دامنه گنبدهاي نمكي تشكيل مي‌گردند و از منابع اصلي استخراج گوگرد عنصري به شمار مي روند. نقش آبهاي حاوي هيدروكربن و باكتري‌ها و گسله‌ها در محيط از اهميت بسزائي برخوردار است. روش كلي استخراج گوگرد از اين منابع تحت عنوان فراش (frasch) نامگذاري شده است. ذخاير عمده از اين گروه در لهستان بهره‌برداري مي‌شوند.
هر دو حالت تشكيل به هنگام رسوبگذاري و يا پس از رسوبگذاري وقتي صورت مي گيرد كه شرايط مناسب براي بالارفتن آبهاي ئيدروكربودار و باكتري دار از راه گسله ها و شكافها و درزها فراهم باشد. شيوه عمل در اين مدل عبارت است از:
٭ انحلال و توزيع ئيدروكربورهاي باكتري دار احياء كننده سولفاتها در آبهاي زيرزميني تحت فشار
٭ بالا آمدن آبهاي ياد شده
٭ آبدار شدن ئيدروكربورها به كمك فعاليت باكتريها و تبديل آن ها به CO2 و احياء بنيان (SO4)-2 و تبديل آن به اسيد سولفوريك (ئيدروژن سولفوره (H2S)
٭ اكسيد شدن اسيدسولفوريك و تبديل آن به گوگرد كلوئيدي
٭ تجزيه ژيپس و آزاد شدن يون كلسيم
٭ تشكيل كلسيت توسط CO2 و قسمتي از يون كلسيم آزاد
٭ تركيب شدن اسيد سولفوريك ؛ قسمتي از يونهاي كلسيم و بنيان سولفات با هم تركيب شده و تشكيل پلي سولفور كلسيم را مي دهد.
٭ افزوده شدن بر مقدار تركيب بالا در آب و افزايش مقدار CO2
٭ واكنش CO2 و پلي سولفور كلسيم و در نتيجه رسوب كردن گوگرد و تبلور كلسيت
٭ وجود آشكوبهاي نفوذ پذير در روي انيدريت و ژيپس باعث خروج گازها و تغيير شرايط واكنش ها شده و مانع تشكيل گوگرد مي شود.
نواحي ساحلي كه در بيشتر كشورها و خليج ها تشكيل شده اند، حاوي گوگرد خالص هستند. اين گنبدها از عمق به طرف سطح شامل: نمك، ان هيدريت، گوگرد و پوش سنگ هستند. بخش نمكي حاوي 90 تا 95 درصد هاليت، 5 تا 7 درصد آنهيدريت، 1 تا 2 درصد دولوميت و به مقدار جزئي پيريت، كلسيت، هماتيت، كوارتز، باريت و سلستيت است. استخراج گوگرد از گنبدهاي نمكي بيشتر با روش فراش Frasch انجام مي شود. در اين روش آب داغ را از طريق چاه به بخش گوگرد دار تزريق مي كنند، سپس گوگرد به صورت مايع از داخل زمين به خارج رانده مي شود.
در كانسارهاي وابسته به گنبد نمكي، گوگرد به صورت مجموعه هاي بلوري توسعه يافته در رگه ها و حفره ها و يا به صورت ذرات پخش شده در خلل و فرج مقاطع گچ و آهك سنگ پوش قرار مي گيرد.
كانسارهاي گنبد نمكي و ساختهاي مشابه ان كه داراي گوگرد مي باشند غير از آمريكا، مكزيك، لهستان، عراق و روسيه در ساير نقاط نيز وجود دارد ولي بهره برداري از آنها صرفه اقتصادي ندارد. در كانسارهايي هم كه فعاليت باكتريها همزمان با رسوبگذاري مي باشد در اثر فعاليت باكتريها، سولفاتها احيا شده و بنيان آنها تبديل به اسيد سولفوريك مي گردد. اسيد سولفوريك توليدي اكسيد شده و گوگرد رها مي شود. اين شرايط معمولاً در محيطهاي كولابي و درياچه اي (تبخيري) فراهم است. بعضي از باكتريها مي توانند در محيطي با گرماي تا 80 درجه سانتي گراد و بيشتر از 10 درصد اسيد سولفوريك به زندگي خود ادامه مي دهند.
كانسارهاي نوع تبخيري كه در لهستان به روش فراش بهره برداري مي شوند عبارتند از: معدن گريزبو و ايزيوركو با توليد سالانه پنج ميليون تن گوگرد. اين دو معدن به روش فراش بهره برداري مي شود. در غرب تگزاس نيز يك معدن از نوع تبخيري بنام كوبرسان كه بزرگترين معدن توليدي دنيا محسوب مي شود هر سال 2 ميليون تن گوگرد به روش فراش توليد مي نمايد. معادني از اين نوع در آمريكا و عراق نيز وجود دارد. توليد معدن ميش داك عراق يك ميليون تن در سال است.

٭ كانسارهاي باخاستگاه آتشفشاني
گوگرد خالص در مناطق آتشفشاني به حالات مختلف يافت مي شود. ميزان گوگرد موجود در آتشفشانهاي اسيدي و حدواسط بيشتر از آتشفشانهاي بازيكي است. در مرحله نهايي هر سيكل آتشفشاني، گوگرد تشكيل مي شود.
در اين نوع كانسارها معمولاً لايه اي گوگرد در داخل سنگهاي آتشفشاني و در مخروطهاي آتشفشاني قرار دارد كه گاهي از نظر اقتصادي قابل توجه مي‌باشند. بخارات گوگرد خروجي از دهانه آتشفشان كه عموماً S2H مي‌باشد، در اثر اكسيداسيون به گوگرد، انيدريد سولفور و ساير تركيبات گوگرد تبديل مي شود. برخي از اين كانسارها بخصوص در ژاپن با تناژ نسبتاً بالائي بهره‌برداري مي‌گردد.
كانسارهاي با خاستگاه آتشفشاني در كمربند آتشفشاني كرانه اقيانوس آرام (پاسيفيك) به خصوص در ژاپن، فيليپين، آمريكاي جنوبي و مركزي وجود دارد. بعضي از اين كانسارها از جمله كانسارهاي ژاپن با تناژ نسبتاً زياد بهره برداري مي شوند. حال انكه بعضي ديگر به دليل واقع شدن در بلنديها وبالا بودن هزينه حمل توليد اقتصادي ندارند.
كانسارهاي ماسيو سولفيد همزمان با فعاليت آتشفشانهاي زيردريايي تشكيل مي شوند و گوگرد در آنها به صورت تركيبات سولفيدي است. ميزان سولفيد اين ذخاير گاهي به 40 درصد مي رسد.

٭ كانسارهاي باخاستگاه اكسيداسيون و احياء
اين كانسارها از اكسيد شدن به وجود آمده و معمولاً فاقد ذخاير اقتصادي مي باشند. عموماً به صورت پرشدگي در شكافها و درزها و حفره ها ديده مي شوند. پديده اكسيداسيون در كانسارهاي نوع آتشفشاني نيز رخ مي دهد و از اين رو تفكيك دسته اي از كانسارها به عنوان كانسارهاي اكسيداسيون صحيح به نظر نمي رسد. زيرا اين پديده در بيشتر كانسارها از انواع و خاستگاه هاي مختلف روي داده است.

٭ كانسارهاي با خاستگاه گرمابي :
در حفاري چاههاي نفتي در قسمت آناداركو ايالت اوكلاهماي آمريكا در عمق حدود 9500 متري ذخاير گوگرد مايع يافت شده است (Sulfur Mineral facts and problems j.E 1980). تشكيل اين ذخاير احتمالاً نتيجه احياي اسيدسولفوريك تشكيل شده از واكنش بين ئيدروكربنها و انيدريت در فشار و حرارت زياد در ژرفا مي باشد.

2- سولفورهاي فلزي
اين کانسارها عبارتند از :
الف- کانسارهاي سولفورهاي آهن ( پيريت و پيروتيت )
پيريت و پيروتيت که سولفورهاي آهن مي باشند ممکن است مقدار کمي از کاني هايي غيرآهني نيز با خود همراه داشته باشند که به منظور بدست آوردن گوگرد از آنها نيز بهره برداري مي شود.به علاوه پيريت و پيروتين را در هنگام ذوب كانسنگ سولفورهاي فلزي غير آهني تا حد امكان بازيابي مي‌نمايند.

آهن رسوبي لايه اي
كانسارهاي رسوبي آهن لايه اي كه داراي زون سولفيدي باشند، براي استخراج گوگرد قابل بهره برداري خواهند بود.

ب- کانسارهاي نوع سولفورهاي فلزي غير آهني
اين کانسارها به خاطر فلز موجود در ماده معدني استخراج مي شوند و اغلب در موقع ذوب کانسنگ، گوگرد آن نيز تا حد امکان بازيابي مي گردد. بيشتر اين کانسارها خاستگاه گرمابي دارند. مقدار گوگرد درآنها معمولاً کمتر از سولفورهاي آهن است.

3- كانسارهاي سولفاتي
كانسارهاي سولفاتي شامل مواد معدني نظير گچ و انيدريت بوده و از بزرگترين منابع گوگرد بشمار مي روند. از اين كانسارها مقدار محدودي گوگرد به صورت اسيد سولفوريك توليد مي شود. تكنولوژي موجود براي جداسازي گوگرد از اين منابع هنوز صرفه اقتصادي ندارد. گچ به عنوان باطله در توليد اسيدفسفريك از سنگ فسفات به مقدار زياد توليد مي شود و مي تواند دوباره تبديل به اسيدسولفوريك گردد.

4- گاز طبيعي و نفت
گاز طبيعي و نفت مهمترين منابع استحصال گوگرد در جهان امروز مي‌باشد. از اين منابع گازي طبيعي تجاري بهمراه گاز ترش يا ئيدروژن سولفوره گازي (S2H) استخراج شده و گوگرد آزاد بعنوان محصول همراه بازيابي مي‌شود. كانسارهاي عمده از اين نوع در كانادا، خاورميانه، آمريكا، آلمان، ونزوئلا و روسيه گسترش دارند.

5- ماسه هاي قيري و نفتي
گوگرد به صورت تركيب در كمپلكس هاي آلي موجود در ماسه هاي نفتي و قيري وجود دارد و جريان پالايش اين مواد، به صورت محصول جانبي يا همراه و به شكل گوگرد آزاد بازيابي مي شود. ذخاير بزرگ از اين ماسه ها در خاورميانه و كانادا وجود دارد و پتانسيل خوبي براي بازيابي گوگرد محسوب مي شود.

6- زغال سنگ و شيل نفتي
همراه كانسارهاي زغال سنگ و شيلهاي نفتي سولفورهاي آهني (پيريت) و تركيبات آلي گوگردي با غلظت هاي مختلف وجود دارد. مقادير كمي گوگرد از اين منابع امروزه در اروپا بازيابي مي شود. ايالات متحده و بعضي ديگر از مناطق دنيا داراي پتانسيل براي توليد گوگرد از اين نوع مي باشند.

7- اقيانوس ها
اقيانوسها يكي از بزرگترين منابع مطرح نشده گوگرد مي باشند. گوگرد در آب اقيانوسها به صورت سولفاتهاي محلول كلسيم، منيزيم و پتاسيم وجود دارد. مقدار آنها به 880 گرم در تن مي رسد. بدين ترتيب هر كيلومتر مكعب آب دريا داراي 860000 تن گوگرد به شكل سولفات است. ژيپس و انيدريت موجود در آب را نيز مي توان به اين رقم افزود. سولفاتهاي محلول از نظر كمي نسبت به مواد محلول در رديف دوم قرار دارند.

ذخايری نظير ماسه‌هاي قيري، زغال سنگ، شيل نفتي و نهايتاً اقيانوسها در حال حاضر بعنوان منابع اصلي مطرح نمي‌باشند. شرايطي كه مرتبط با تشكيل ذخاير گوگرد مي‌باشند و از نظر اكتشافي اهميت دارند عباتند از:
•وجود سنگهاي سولفاتها نظير ايندريت، ترجيحاً با ضخامت زياد.
•نزديكي به ذخاير نفتي
•ارتباط هيدروديناميكي بين سولفاتها و نفت كه عموماً گسل خوردگي، درزه‌ها يا تخلخل‌هاي انحلالي در آن نقش دارند.
•وجود محل يا مخزني كه واكنشهاي تشكيل گوگرد در آن روي مي‌دهد.
•وجود محيط احيا بگونه‌اي كه نقت و سولفاتها تحت فرآيند بيوشيميائي قرار گيرند.
•وجود محيطي اكسيداسيون كه محصولات متابوليك ايجاد شده، آلتره شده و گوگرد آزاد تشكيل گردد.