Proceso Frasch

El proceso Frasch es un método para extraer azufre de depósitos subterráneos aprovechando su bajo punto de fusión. Es el único método industrial para recuperar azufre de depósitos elementales. ^{[ 1 ]} La mayor parte del azufre del mundo se obtuvo de esta manera hasta finales del siglo XX, cuando la recuperación de azufre a partir de fuentes de petróleo y gas se hizo más común (véase el proceso Claus ).

En el proceso Frasch, se bombea agua sobrecalentada al yacimiento de azufre; este se funde y se extrae. El proceso Frasch permite obtener azufre de alta pureza, de aproximadamente el 99,5 %. ^{[ 2 ]}

En 1867, los mineros descubrieron azufre en la capa superior de un domo de sal en la parroquia de Calcasieu, Luisiana , pero estaba bajo arenas movedizas , lo que impedía la extracción. En 1894, el químico estadounidense de origen alemán, Herman Frasch (1852-1914), ideó su método Frasch para la extracción de azufre utilizando tuberías para sortear las arenas movedizas. ^{[ 5 ]} Esto reemplazó el ineficiente y contaminante método siciliano . El proceso resultó exitoso el 24 de diciembre de 1894, cuando se extrajo 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 no fuera rentable hasta que el descubrimiento en 1901 del yacimiento petrolífero de Spindletop en Texas proporcionó fueloil barato a la región. ^{[ 6 ]} El proceso Frasch comenzó la producción económica en Sulphur Mines, Luisiana, en 1903. ^{[ 3 ]}

Cuando la patente de Frasch expiró, el proceso se aplicó ampliamente a depósitos de azufre en domos salinos similares a lo largo de la costa del Golfo de los Estados Unidos. La segunda mina del proceso Frasch 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 Frasch de los Estados Unidos cerró en 2000. ^{[ 8 ]} Una mina Frasch en Irak cerró en 2003 debido a la invasión estadounidense de Irak.

El proceso Frasch todavía se utiliza para explotar depósitos de azufre en México, Ucrania y Polonia.

El proceso de Frasch para la producción de azufre funciona mejor en domos salinos o depósitos de evaporitas estratificadas, 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 caliza y sulfuro de hidrógeno en el ciclo del azufre . El sulfuro de hidrógeno se oxida luego a azufre, a partir del agua de percolación o mediante la acción de bacterias anaeróbicas reductoras de azufre ^{[ 3 ] [ 4 ].}

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 exterior. El azufre (pf 115 °C) se funde y fluye hacia el tubo central. La presión del agua por sí sola no es suficiente para forzar el azufre a la superficie debido a su mayor densidad, por lo que se introduce aire caliente a través del tubo interior para espumar el azufre, reduciendo su densidad 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 adicional no es económica y, por lo general, innecesaria. Utilizando este método, Estados Unidos produjo 3,89 millones de toneladas de azufre en 1989, y México produjo 1,02 millones de toneladas de azufre en 1991. ^{[ 1 ]}

El proceso Frasch puede utilizarse para depósitos de entre 50 y 800 metros de profundidad. Se requieren entre 3 y 38 metros cúbicos de agua sobrecalentada para producir cada tonelada de azufre, y el coste energético asociado es significativo. ^{[ 1 ]} Se ha descrito un modelo de demostración funcional del proceso Frasch adecuado para el aula. ^{[ 9 ]}

• Herman Frasch (1912). "Discurso de aceptación de la Medalla Perkins" . Química Industrial e Ingeniería . 4 (2): 134– 140. doi : 10.1021/ie50038a016 .
• Herman Frasch (1918). "Inauguración del retrato de Herman Frasch". Química industrial y de ingeniería . 10 (4): 326– 327. doi : 10.1021/ie50100a038 .
• Historia de Sulphur (Sulphur, Luisiana)
• Stuart Bruchey (1960). "Azufre, la piedra que arde: la historia de la industria del azufre de Frasch por Williams Haynes ". Journal of Economic History . 20 (2): 326– 327. JSTOR 2114864 . 
• Walter Botsch (2001). "Chemiker, Techniker, Unternehmer: Zum 150. Geburtstag von Hermann Frasch". Chemie in unserer Zeit . 35 (5): 324– 331. doi : 10.1002/1521-3781(200110)35:5 < 324::AID-CIUZ324 > 3.0.CO ; 2-9 .

• Alden P. Armagnac (diciembre de 1942). "Extrañas minas extraen azufre" . Popular Science . Popular Science Publishing Co.(Descripción del proceso Frasch)