Сицилийский метод был одним из первых способов извлечения серы из подземных месторождений. Это был единственный промышленный метод извлечения серы из элементарных месторождений, пока его не заменил процесс Фраша . [1] Большая часть серы в мире добывалась таким образом до конца 19 века. [2]
В своей самой базовой форме руды складывались в кучу и поджигались. Получистая сера стекала вниз, а затвердевшая масса собиралась на нижнем уровне. Он получил свое название от центра производства серы до 19 века, когда он был заменен процессом Фраша . [3] [4]
Сера, также известная как сера (камень, который горит), имеет множество применений, таких как отбеливатель, благовония для религиозных обрядов, инсектициды и клей. Римляне использовали ее для изготовления фейерверков и оружия. Сицилийская промышленная сера добывается из осадочных пород миоцена, обнаруженных на глубине около 200 метров под землей. [5] [6]
К середине 19 века Сицилия производила 3/4 мирового производства. Раскопки на Сицилии были очень легкими и проходили близко к поверхности. Местные зарплаты были низкими, и использовались низкооплачиваемые дети ( carusu - «шахтерские мальчики»). На Сицилии также был легкий морской транспорт. Экономика Сицилии была в основном сельскохозяйственной, и наличие серных рудников помогало ее поддерживать. Тем не менее, добыча серы создавала серьезные экологические трудности для страны. [7]
К 1912 году Соединенные Штаты обогнали Сицилию по мировому производству серы. Большие постоянные базы серы в Техасе и Луизиане, а также дешевое топливо и большие объемы воды сделали недавно изобретенный процесс Фраша экономичным. [5]
После Второй мировой войны большинство шахт на Сицилии закрылись. [8]
Серную руду вручную поднимали из неглубоких шахт и помещали в огненные ямы. Камни нагревали, чтобы отделить серу от других ее элементов. Однако этот метод относительно неэффективен, поскольку значительная часть сжигается вместо плавления. Также существует большое количество загрязнения, исходящего от диоксида серы. [9]
Серу с температурой плавления 115 °C (239 °F) нагревают до тех пор, пока она не расплавится и не потечет вниз под действием силы тяжести. По мере удаления от источника тепла она снова затвердевает и собирается. Полученная сера не очень чистая. [8]
Сицилийский метод прошел четыре различных этапа совершенствования. Первые два были основными методами, используемыми на Сицилии.
Калькарель был самым простым подходом. Штабель руды был сделан примерно 10 квадратных футов (0,93 м2 ) в канаве, а полы были сильно выбиты и наклонены вниз, позволяя расплавленной сере течь на дно. Самые значительные куски были сложены внизу, а более мелкие куски сверху, по мере того как штабель становился выше. Затем этот штабель поджигали, и на третий день расплавленная руда начинала вытекать из отверстия, называемого Морто (мертвый). Руда в центре плавилась больше, чем снаружи, которая окислялась. [8] Выход мог быть всего 6%. [10]
Это был очень загрязняющий подход, и он был не очень эффективным. Большая часть продукта была уничтожена и, вероятно, дала только 1/3 от общего количества серы, поступающей в печь. Процесс мог занять несколько дней, в зависимости от погоды. Сторона, обращенная к ветру, как правило, горела, а не плавилась, и эффективность зимой была ниже. [10] [11]
Эта архаичная технология имела недостаток в производстве большого количества диоксида серы и других соединений, сильно загрязняющих и вредных для здоровья рабочих, сельского хозяйства и всей окружающей среды. Требовалось устанавливать эти примитивные сооружения на расстоянии не менее 3 километров (1,9 мили) от населенных пунктов. [12] В 1870 году на Сицилии насчитывалось около 4367 калькареллов. [10]
Метод Калькарони был более успешным и эффективным и заменил метод Калькарелле примерно после 1850 года.
Рабочие построили круглую каменную стену на наклонном склоне. Впереди находился Morto (мертвый) или выход, высотой от четырех до шести футов и шириной два фута; над ним возводилось деревянное укрытие для ответственного рабочего. Calcaroni может содержать около 6 длинных тонн (6,1 т). Они могли прослужить десять лет. Самые большие куски руды отбирались для первого слоя, оставляя пространство между ними, и размер комков постепенно уменьшался по мере увеличения высоты. Узкие каналы, примерно в 2 футах (0,61 м) друг от друга, оставлены для того, чтобы воздух переносил тепло вниз. Все покрыто слоем отходов от предыдущих операций. [10] Внутренний пол наклонен примерно на десять градусов, заканчиваясь внизу. [8] Сера медленно плавится вниз и, собранная с наклонного пола, течет к выходу. Когда Morto открывали, сера охлаждалась в слитки, называемые балате. [8] В ходе процесса одновременно обрабатывалось около 2000 кубометров руды, а сам процесс продолжался около 20-30 дней. [8]
Хотя количество загрязняющих веществ и потерь было значительно ниже, Калькарони производил значительные минеральные отходы. Их выход составлял всего около 50% из-за сжигания серы, необходимой для процесса нагрева, что также вызывало загрязнение окружающей среды. [8]
Doppioni (или Doppione) означает двойной на итальянском языке. Два терракотовых сосуда соединялись трубой, и рабочие нагревали один из сосудов, а рабочие помещали внутрь серные камни. Сера испарялась и проходила через трубу, чтобы остыть и разливалась в формы. Это был скорее процесс дистилляции, чем плавления. Этот процесс использовался в других областях Италии, таких как Романья , из-за необходимости в топливе для нагрева процесса, отличном от серы, которой не хватало на Сицилии. [10]
Печь Гилла была непрерывной печью, разработанной в 1880 году и названной в честь ее изобретателя, инженера Роберто Гилла. Она использовала ряд камер для предварительного нагрева и поджигания следующей камеры. Каждая камера имела пол с несколькими отверстиями для перемещения расплавленной серы. Каждое из отверстий перемещало порцию серы в разное время и позволяло обрабатывать небольшие количества серы. Это была дорогостоящая система для установки, но она также уменьшала количество газа и загрязнений, которые попадали в воздух. Она имела выход более 60%. [8]
Сицилийский метод был медленно заменен после 1894 года процессом Фраша , или американским подходом. Рабочие обрабатывали серу в земле, перегревая пар через трубу, чтобы расплавить серу в земле, извлекая ее по мере ее появления. Этот процесс привел к гораздо более чистой форме серы, используя меньше рабочих и меньше отходов. Этот процесс требовал большого количества пресной воды и топлива, поэтому он никогда не использовался в бедной водой Сицилии. [13] [10]