Fuentes y Procesamiento del Azufre para la Fabricación de Ácido Sulfúrico

Materias Primas Clave para la Fabricación de Ácido Sulfúrico

El ácido sulfúrico se produce mayoritariamente a partir del azufre elemental, pero además es un subproducto importante de la industria metalúrgica que utiliza como materias primas menas de cobre, zinc, mercurio, plomo y otros complejos.

Origen y Obtención del Azufre Elemental

Desulfuración de Hidrocarburos

El azufre procede de la desulfuración de los hidrocarburos del petróleo y del gas natural. En las refinerías de petróleo se obtiene en grandes cantidades, en unidades denominadas Claus, por reacción del sulfuro de hidrógeno con el anhídrido sulfuroso:

H2S + 3/2 O2 → SO2 + H2O
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O

Depósitos Naturales y Métodos de Extracción

También se encuentra el azufre elemental en la naturaleza en grandes depósitos de origen volcánico. De tales depósitos se extrae mediante calentamiento hasta la fusión. El azufre fundido se solidifica en lingoteras, produciendo un azufre parcialmente cristalino. También se sublima, de modo que los vapores condensan en capas de polvo conocido como flor de azufre.

Está prohibido transportar el azufre en polvo. Solo se puede en granel, en lingotes o fundidos en tanques calefactados.

El azufre de los depósitos a grandes profundidades se extrae con una técnica conocida como Frasch, que consiste en la perforación de pozos de pequeño diámetro, pero entubados como dos tubos concéntricos. Por el tubo exterior se inyecta agua caliente o vapor de agua a presión, haciéndolo salir a la superficie a través del tubo interior, e inmediatamente se depura mediante decantación.

Sulfuros Metálicos como Fuente de Azufre

Explotación y Separación de Minerales

Las masas de sulfuros metálicos se explotan preferiblemente en cortas a cielo abierto, removiendo la capa de tierra que los cubre. Los distintos sulfuros metálicos se separan entre sí y de la ganga mediante distintos métodos, entre los que destacan la flotación con distintos agentes tensoactivos.

Tostación de Sulfuros

Los sulfuros se tuestan con aire, generando SO2 (anhídrido sulfuroso), algo de anhídrido sulfúrico SO3 y los óxidos metálicos correspondientes. El mineral más rico en azufre es la pirita.

Propiedades Físicas del Azufre

Variedades del Azufre Sólido

El azufre sólido tiene dos variedades:

• Rómbico: estable a temperatura ambiente.
• Monoclínico: estable entre 95 y 119 °C.

Además, el azufre se encuentra metaestable amorfo cuando el fundido se enfría rápidamente.

Comportamiento del Azufre en Estado Vapor y Líquido

En estado vapor coexisten diversas asociaciones atómicas del azufre, con lo que la masa molecular media resulta superior a 64 g/mol. En estado líquido también existen dos tipos de fase:

1. De baja viscosidad.
2. De alta viscosidad.

En la manipulación del azufre líquido debe cuidarse de no sobrepasar la citada temperatura límite de aparición de la fase 2, que es de 157 °C.

Proceso de Combustión y Fabricación de Ácido Sulfúrico

Combustión del Azufre

El azufre fundido se quema con aire seco. Los gases sulfurosos producidos en la combustión del azufre son incoloros, pero forman grandes nubes blancas en el aire húmedo debido a la formación de nieblas de ácido sulfúrico resultante de la reacción del anhídrido sulfúrico con el vapor de agua.

SO3(g) + H2O(g) → H2SO4

Absorción de Anhídrido Sulfúrico (SO3)

En la fabricación del ácido sulfúrico, la absorción de SO3 debe hacerse con ácido sulfúrico concentrado, que aumenta su concentración alrededor del 100%, y seguidamente se diluye con agua para volver a su concentración inicial.