El proceso Frasch es un método para extraer azufre de depósitos subterráneos aprovechando el bajo punto de fusión del azufre. Es el único método industrial para recuperar azufre de depósitos elementales. [1] La mayor parte del azufre del mundo se obtenía de esta manera hasta finales del siglo XX, cuando el azufre recuperado de fuentes de petróleo y gas se volvió más común (véase el proceso Claus ).
En el proceso Frasch se bombea agua sobrecalentada al depósito de azufre, donde este se funde y se extrae. El proceso Frasch permite producir azufre de alta pureza, de aproximadamente el 99,5 %. [2]
El proceso de azufre de Frasch funciona mejor en domos de sal o en depósitos de evaporita estratificados, donde el azufre se encuentra en capas de roca permeables atrapadas entre capas impermeables. La alteración bacteriana de la anhidrita o el yeso , en presencia de hidrocarburos, produce piedra caliza y sulfuro de hidrógeno en el ciclo del azufre . El sulfuro de hidrógeno luego se oxida en azufre, a partir del agua que se filtra, o mediante la acción de bacterias anaeróbicas reductoras de azufre [3] [4]
En 1867, los mineros descubrieron azufre en la roca de cubierta de un domo de sal en Calcasieu Parish, Louisiana , pero estaba debajo de arenas movedizas , lo que impedía la minería. En 1894, el químico estadounidense nacido en Alemania, Herman Frasch (1852-1914), ideó su método Frasch de eliminación de azufre utilizando tuberías para evitar las arenas movedizas. [5] Esto reemplazó al ineficiente y contaminante método siciliano . El proceso resultó exitoso, el 24 de diciembre de 1894, cuando se llevó el primer azufre fundido a la superficie. La Union Sulphur Company se constituyó en 1896 para utilizar el proceso. Sin embargo, el alto costo del combustible necesario para calentar el agua hizo que el proceso fuera antieconómico hasta que el descubrimiento en 1901 del campo petrolífero Spindletop en Texas proporcionó combustible barato a la región. [6] El proceso Frasch comenzó la producción económica en Sulphur Mines, Louisiana, en 1903. [3]
Cuando la patente de Frasch expiró, el proceso se aplicó ampliamente a depósitos de azufre de domo salino similares a lo largo de la Costa del Golfo de los Estados Unidos. La segunda mina del proceso Frasch se abrió en 1912 en el condado de Brazoria, Texas . La Costa del Golfo llegó a dominar la producción mundial de azufre a principios y mediados del siglo XX. [7] Sin embargo, a partir de la década de 1970, la recuperación de azufre como subproducto del petróleo y el gas natural redujo el precio del azufre y llevó a la quiebra a muchas minas del proceso Frasch. La última mina de azufre de Frasch en los Estados Unidos cerró en 2000. [8] Una mina de Frasch en Irak cerró en 2003 debido a la invasión estadounidense de Irak.
El proceso Frasch todavía se utiliza para explotar yacimientos de azufre en México, Ucrania y Polonia.
En el proceso Frasch se introducen tres tubos concéntricos en el depósito de azufre. Se inyecta agua sobrecalentada (165 °C, 2,5-3 MPa) en el depósito a través del tubo más externo. El azufre (pf 115 °C) se funde y fluye hacia el tubo central. La presión del agua por sí sola no es capaz de forzar el azufre a salir a la superficie debido a la mayor densidad del azufre fundido, por lo que se introduce aire caliente a través del tubo más interno para espumar el azufre, haciéndolo menos denso y empujándolo hacia la superficie. [1]
El azufre obtenido puede ser muy puro (99,7 - 99,8%). En esta forma, es de color amarillo claro. Si está contaminado con compuestos orgánicos, puede ser de color oscuro; una purificación posterior no es económica y, por lo general, innecesaria. Con este método, Estados Unidos produjo 3,89 millones de toneladas de azufre en 1989 y México, 1,02 millones de toneladas de azufre en 1991. [1]
El proceso Frasch se puede utilizar para depósitos de 50 a 800 metros de profundidad. Se requieren entre 3 y 38 metros cúbicos de agua sobrecalentada para producir cada tonelada de azufre, y el costo energético asociado es significativo. [1] Se ha descrito un modelo de demostración funcional del proceso Frasch adecuado para el aula. [9]