Передмова

Серед багатьох спеціальностей хімічної технології базовою, однією із найважливіших є “Технологія неорганічних речовин” – галузь науки і техніки, яка передбачає дослідження природної мінеральної сировини, напівпродуктів і кінцевих продуктів, а також відходів хімічного виробництва неорганічної продукції, розроблення і експериментально-теоретичне обґрунтування нових ефективних хіміко-технологічних процесів перероблення мінеральної сировини.
Метою цієї спеціальності є виробництво численних неорганічних оксидів, гідроксидів, кислот, солей, мінеральних і біомінеральних добрив, хімічних засобів захисту рослин, харчових і кормових фосфатів, сорбентів, пігментів, наповнювачів, коагулянтів, каталізаторів, неорганічних матеріалів для технічної електро-, радіо-, п’єзо- і сегнетокераміки, чистих і особливо чистих неорганічних речовин, реактивів, препаратів. Окреме важливе місце займає виробництво мінеральних добрив, технологія зв’язаного азоту, сірки та сульфатної кислоти. Це зумовлено таким.
Населення нашої планети швидко зростає. За прогнозами, у 2020 році населення Землі становитиме 7 мільярдів. Кожний рік чисельність населення зростає майже на 80 млн. осіб. Можливості посівних площ Землі обмежені. Щоб уникнути голоду, необхідно інтенсифікувати сільськогосподарське виробництво за допомогою внесення мінеральних та органічних добрив, застосування хімічних засобів захисту рослин. Існує пряма залежність між кількістю внесених добрив, засобів захисту і врожаєм. Відтак нарощування виробництва добрив є життєво необхідним, невідворотним процесом.
Найважливішими мінеральними добривами, як відомо, є азотні, калійні та фосфорні, оскільки Азот, Калій і Фосфор – це основні поживні елементи (макроелементи), які рослини споживають у найбільшій кількості. Окрім зазначених елементів, рослинам для нормального розвитку потрібна низка інших елементів (Купрум, Цинк, Ферум, Манган, Нікол, Кобальт, Магній, Кальцій, Хром тощо). Оскільки ці елементи, порівняно з Азотом, Калієм і Фосфором, необхідні рослинам у значно менших кількостях, то їх називають мікроелементами.
Проміжну позицію між макро- і мікроелементами займає сірка, яку споживають рослини у формі аніону. Потреба ґрунтів у сірці приблизно у 10–15 разів менша порівняно з макроелементами, але набагато більша ніж у мікроелементах. При тому треба наголосити, що для виробництва фосфорних добрив необхідна сульфатна кислота, яку виробляють здебільшого із сірки. Зазначене дає всі підстави віднести сірку до макроелементів. Відтак найбільша потреба ґрунтів у чотирьох хімічних елементах – Азоті, Калію, Фосфорі та Сульфурі, які рослини споживають лише у хімічно зв’язаному стані.
Проблемами зв’язаного азоту займались і займаються багато кафедр вищих навчальних закладів, функціонували і функціонують потужні галузеві науково-дослідні та проектні організації. Питання теорії і практики цієї галузі достатньо висвітлені у численних наукових публікаціях, монографіях, підручниках, навчальних посібниках тощо. Зазначене у першому наближенні можна віднести і до технології фосфору, калію та їхніх сполук (мінеральних добрив). Можна вважати, що хімія і технології зв’язаного азоту, фосфору і калію переважно забезпечені науковим та інженерно-технічним потенціалом, який спроможний успішно вирішувати проблеми цих галузей, забезпечувати у них науково-технічний прогрес.
На фоні зазначених трьох елементів історично склалось так, що сірка виглядає “бідною родичкою”. Так, у СРСР проблемами сірки займались невеличкі лабораторії галузевих науково-дослідних інститутів: Державного інституту кольорової металургії (ДІКМ, м. Москва); Державного інституту гірничо-хімічної сировини (ДІГХС, м. Люберці Московської області). Кафедри технології неорганічних речовин вищих навчальних закладів проблемами сірки практично не займались. У навчальних планах цієї спеціальності питанням сірки відводилось дуже мало навчального часу, дещо більше – технології сульфатної кислоти, яка була предметом досліджень потужного відділу Наукового інституту добрив та інсектофунгіцидів (НІДІФ, м. Москва, професори К.М. Малін, Г.А. Кузьмін, Г.А. Амелін, Б.Т. Васильєв та інші). Щодо сірки, то опублікована у 30-х роках ХХ ст. у СРСР монографія “Технологія сірки” (автор М.А. Менковський), перевидана у 1949 і 1972 роках, висвітлювала питання технології лише природної сірки, причому у достатньо узагальненій формі.
А між тим винятково важлива роль сірки та її сполук у природі, житті людини, що висвітлено нижче, дивні її особливості, які не властиві більшості інших хімічних елементів тощо зумов¬люють великий інтерес до хімії і технології сірки, який, безумовно, з часом зростатиме.
Світове виробництво сірки постійно зростає, що зумовлено низкою чинників, головними із яких є: різке збільшення обсягів добування і перероблення корисних копалин, що містять все більше сполук сірки (природного газу, нафти, вугілля, руд кольорових і чорних металів тощо); необхідність різкого зниження шкідливого впливу сірковмісних промислових викидів; проблеми, пов’язані з необхідністю підвищення якості промислової продукції. Зазначене вимагає значної кількості наукових та інженерно-технічних фахівців з технології сірки для багатьох виробництв хімічного і нехімічного профілю. У зв’язку з тим постійно зростає і потреба у відповідній літературі.
Опублікована у 1985 р. монографія “Технологія сірки” (М.А. Менковський, В.Т. Яворський) порівняно невеликим накладом (3230 прим.) сьогодні стала великою рідкістю. Окрім того, з цього часу відбулись істотні зміни у структурі виробництва та споживання сірки. Так, якщо виробництво сірки із самородних сірчаних руд (природної сірки) у 80-ті роки ХХ ст. домінувало у загальному обсязі світового її виробництва, то тепер на перший план вийшло виробництво так званої попутної сірки, яку одержують як побічний продукт під час перероблення різних сірковмісних сиро¬винних ресурсів, очищення численних газових і рідинних промисло¬вих викидів.
Оскільки людство вичерпало запаси високоякісної сировини і змушене переорієнтовуватись на переробляння сировини з більшим вмістом домішок, зокрема сірки, то обсяги попутної сірки настільки різко зростають, що на початку ХХІ ст. вони вже практично перевер¬шили її використання. Це стимулює пошук нових галузей споживання сірки, розроблення нових технологій спеціальних її видів, розширення їх споживання, зокрема полімерної і дрібнодисперсної.
За останні 40 років у галузі хімії і технології сірки виконано значний обсяг науково-дослідних робіт, спрямованих на удосконален¬ня та інтенсифікацію існуючих технологій перероблення сірковмісних матеріалів, створення нових, економічніших, екологічно завершених процесів. Виникла потреба у систематизації зазначеного матеріалу.
І нарешті, у наявній літературі недостатньо, інколи тенденційно висвітлені питання розвитку сірчаної промисловості, хімії і технології сірки, ролі окремих учених та керівників виробництва. Деякі публікації викликають небезпідставне здивування. Автор вважає своїм громадянським обов’язком викласти низку не висвітлених або висвітлених тенденційно питань розвитку сірчаної науки і промисловості, оскільки безпосередньо займається цими питаннями з 60-х років ХХ ст., володіє значним науковим і архівним матеріалом, який доцільно висвітлити для майбутніх поколінь.
У цьому підручнику, порівняно з вищезазначеною монографією, значно скорочений обсяг розділів, які були присвячені технології природної сірки. Хоча виробництво цієї сірки практично зникло і немає ніяких підстав сподіватись, що воно взагалі в майбутньому буде відновлене, все ж зовсім вилучити ці питання, на наше глибоке переконання, було б неправильним, оскільки науково-технічний прогрес у будь-якій галузі ґрунтується, випливає і тісно пов’язаний з історією. Враховуючи нові тенденції у сірчаній промисловості, значно розширено розділи, присвячені технологіям попутної сірки із різноманітних сірковмісних матеріалів, нових спеціальних видів сірки та її сполук, очищення готових продуктів від домішок. Певну увагу приділено історії розвитку сірчаної галузі, становленню й розвитку хімії і технології сірки та її сполук.
Під час підготовки видання, присвяченого проблемам сірки, в автора виникло два запитання: представити матеріал як монографію чи підручник? Присвятити видання лише проблемам сірки, чи й сульфатної кислоти, оскільки перша є основною сировиною для виробництва другої?
Вище було обґрунтовано, що питання очищення від сполук сірки різних видів сировини, готової продукції необхідно вирішувати у різних галузях народного господарства, і гострота цього питання, безумовно, зростатиме. Це зумовлює необхідність розши¬рення і поглиблення знань про цей елемент та його сполуки у фахівців різних спеціальностей не тільки хімічного профілю, але й багатьох інших. Ці знання, очевидно, найдоцільніше здобувати під час навчання у вищих навчальних закладах. З цих позицій вважаємо за доцільне видати підручник з відповідним ґрунтовним переліком наявної літератури з проблем сірки та її сполук.
Сульфатна кислота є одним із основних продуктів хімічної промисловості, має надзвичайно широке застосування у різних галузях народного господарства. Сірка все більшою мірою стає основною сировиною для її виробництва. Є всі підстави вважати, що ця тенденція буде посилюватись. У наявних виданнях (Васильев Б.Т., Отвагина М.И. Технология серной кислоты: Монография. – М.: Хи¬мия, 1985. – 384 с.), навчальних посібниках (Амелин А.Г. Технология серной кислоты. – М.: Химия, 1983. – 360 с; Демиденко И.М., Янковский Н.А., Мельников Б.И. Производство серной кислоты. – Горловка, 2008. – 220 с.) основна увага приділена сульфатній кислоті. Окрім того, вони написані російською мовою. Зазначені та інші обставини зумовлюють доцільність видання підручника, в якому розглянуто питання технології сірки і сульфатної кислоти в органічному взаємозв’язку і взаємозумовленості цих продуктів.
Підручник призначається студентам хіміко-технологічних спеціальностей вищих навчальних закладів і, зокрема, спеціальності “Хімічна технологія неорганічних речовин”, науковим і інженерно-технічним фахівцям-хімікам, які займаються питаннями очищення різноманітних речовин від сірки та її сполук, одержання їхніх товарних і спеціальних видів.

Про автора

ЯВОРСЬКИЙ Віктор Теофілович
Доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України. Почесний професор Львівської політехніки, дійсний член Академії інженерних наук України, Української екологічної академії наук. Завідувач кафедри хімії і технології неорганічних речовин Національного університету "Львівська політехніка".
Створив і очолює єдину в Україні наукову школу "Хімія і технологія сірки". Автор монографії, трьох підручників з грифом Міністерства освіти і науки, понад 650 наукових праць, 100 методичних розробок, 125 винаходів та патентів.