DE2557008A1

DE2557008A1 - Verfahren zur mikrobiologischen erzeugung von schwefelsaeure

Info

Publication number: DE2557008A1
Application number: DE19752557008
Authority: DE
Inventors: Ellweiler Dr Feldmann; Michael Klotz; Karl-Heinz Dr Kullmann; O Prof Dr Neunhoeffer; Reinhardt Prof Dr Schweisfurth; Peter Werner
Original assignee: SAARBERG INTERPLAN GmbH
Current assignee: SAARBERG INTERPLAN GmbH
Priority date: 1975-12-18
Filing date: 1975-12-18
Publication date: 1977-07-28
Also published as: OA05512A

Description

Verfahren zur mikrobiologischen Erzeugung von
Schwefelsäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikrobiologischen Erzeugung von Schwefelsäure.
Es ist bekannt, daß sulfidische Erze, insbesondere Kupfererze, die auf Halden liegen, häufig spontan einem mikrobiologischen Oxidationsprozeß unterwo-fen sind, der in Gegenwart von Pyrit (Fe S2) oder anderen S - Verbindungen zur Bildung auslaugbaren Sulfates führt. Dieser natürliche Prozeß wird inzwischen in großtechnischem Maßstab zur Laugung oxidischer Erze eingesetzt, indem unter Verwendung von Mikroorganismen Schwefelsäure gebildet und diese zur Laugung der oxidischen Erze herangezogen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieses bekannte Verfahren nicht wirtschaftlich ist bei der Laugung einiger an sich wertvoller Erze, wie insbesondere Nickel und Uran, da entweder nicht die erforderliche hohe Säurekonzentration erreicht wird, oder aber sich kaum Lauge mit ausreichendem Oxidations- und Lösungsvermögen bildet.
Darüberhinaus ist bekannt geworden, zur mikrobiologischen Erzeugung von Schwefelsäure reinen Schwefel einzusetzen.
Trotz der hierdurch erzielten höheren Säuregrade erweist sich die erzeugte Schwefelsäure insbesondere im Zusammenhang mit der Laugung oxidischer Erze als nicht vorteilhafter als die in Gegenwart von Pyrit erzeugte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur mikrobiologischen Erzeugung einer im Zusammenhang mit der Laugung von Erzen und anderen technischen Prozessen hochwirksamen Schwefelsäure zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Rohmaterial ein Gemisch von Schwefel und Pyrit verwendet wird.
Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schwefelsäure zeichnet sich einerseits durch einen hohen Säuregrad aus, da durch die mikrobiologische Oxidation von Schwefel höhere Säuregrade erreicht werden als durch die von Pyrit allein, bei dem das mitgebildete Eisenoxid einen beträchtlichen Teil der Säure neutralisiert. Andererseits erweist sich für zahlreiche technische Prozesse aber auch gerade die durch die gleichzeitige Verwendung von Pyrit hervorgerufene Anwesenheit von Oxiden des Eisens als sehr vorteilhaft.
So eignet sich die gemäß dem erfindugnsgemäßen Verfahren hergestellte Schwefelsäure besonders vorteilhaft zur Laugung oxidischer Erze, etwa von Uranerzen mit porphyrischer Gangart, da, wie sich gezeigt hat, von den aufgrund der zusätzlichen Verwendung von Pyrit sich bildenden Eisensalzen eine Oxidationskatalyse ausgeht.
Außerdem werden Bakteriengifte wie Arsen unschädlich gemacht, da dieses durch das gebildete Eisen (III)-Sulfat infolge partieller Hydrolyse entgiftet wird.
Darüberhinaus erweist sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schwefelsäure bei der Klärung von Abwässern als wertvoll, da die Flockung von Schwebstoffen nicht nur durch die Senkung des pH-Wertes, sondern zusätzlich noch durch die Bildung von Eisenhydroxid begünstigt wird. Auch bei der Darstellung von Bleicherden aus an sich wenig aktiven Tonen läßt sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Säure mit Vorteil verwenden.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens beruht darauf, daß sich eine gemischte Bakterienflora, in der sich neben Thiobacillus ferrooxydans andere Thiobacillusarten und auch eine Begleitflora befinden, leichter führen läßt, was zu einer gegenüber- Reinkulturen potenzierten Oxidationsleistung Anlaß gibt.
Mit Vorteil liegt das Verhältnis der Rohstoffe Schwefel und Pyrit zwischen 1 : 1 und 1 : 10, vorzugsweise zwischen 1 : 3 bis 1 r 10.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden feingemahlener Schwefel und Pyrit in beliebigem Verhältnis, vorzugsweise 1 : 3 bis 1 : 10 in Wasser suspendiert, das mit einer anorganischen N- und P-Quelle und gegebenenfalls anderen Ionen (sofern diese im Wasser, in der Gangart oder im Pyrit fehlen) versetzt ist.
Anschließend wird mit einer entsprechenden Bakteriensuspension beimpft. Falls es sich um die Laugung von Erzen handelt, wird diese zweckmäßigerweise in feingemahlener Form gleichzeitig zugesetzt. Die Belüftung erfolgt nun in bekannter Weise durch Einleiten von feinverteilter Luft, oder, wenn es sich um die Laugung von Erzen handelt, auch dadurch, daß eine Perkolation nach dem Mammutprinzip vorgenommen wird. Im letzteren Falle kann satzweise oder in Kaskade gearbeitet werden.
Die Kaskade erlaubt eine günstige Anreicherung der zu gewinnenden Substanz in der Lauge. Weiter kann durch Laugenrückführung die Kontinuität der Kulturen in besonders wirksamer Weise gewahrt werden. Wenn mit Laugenrückführung gearbeitet wird, können durch Ionenaustausch- oder Fällungsverfahren der Lauge schädliche Substanzen entzogen werden, wodurch eine störende Anreicherung derselben vermieden wird. Die Menge des zugesetzten Pyrites und Schwefels wird in diesem Falle dem Säurebedarf angepaßt. Falls die Schwefelsäure getrennt von ihrer Bildung zur Anwendung kommt, ist es in der Regel zwedkmäßig, aufgewirbelten Schwefel und Pyrit durch Filtration oder in Absetzbecken zurückzuhalten. Durch die Rückführung der hierbei abgeschiedenen Feststoffe läßt sich auch die Menge der an der Säurebildung beteiligten Bakterien auf einer optimalen Höhe halten.
Der erheblich technische Fortschritt, der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt wird, ist auch den im folgenden dargestellten Beispielen zu entnehmen: Beispiel 1: In einem Perkolator mit 2 1 Inhalt mit Belüftung und Laugenrücktransport nach dem Mammutprinzip wurden 300 g Uranerz mit einem Gehalt von 170 mg U308/kg Erz und in einer Gangart, die im wesentlichen aus Felsitporphyr bestand, gegeben.- Weiter wurde Leitungswasser, dem jeweils 1 g/l Ammoniumsulfat und Phosphorsäure zugesetzt wurden, und ein biologisches Impfmaterial zugeführt. Die ebenfalls zugeführte Schwefelmenge betrug 30 g, die Pyritmenge 300 g. Innerhalb eines Zeitraums von 6 Tagen ergab sich eine Ausbeute an gelaugtem Uran als U308 von 19 mg/l bzw. 126,3 mg/kg Erz. Dies entspricht einer Ausbeute des Erzes von 74,4 Dó. Bei einer Vergleichsmessung, in der unter sonst gleichen Bedingungen lediglich 30 g Schwefel und kein Pyrit zugesetzt wurden, lag die Ausbeute an U308 wesentlich niedriger, nämlich bei 7 mg/l bzw.
46,7 mg/kg Erz, also nur bei etwa 27,5 m.
Beispiel 2: Bei einem Schwebstoffhaltigen Abwasser mit einem pH-Wert von 8 betrug die Absatzgeschwindigkeit: a) unbehandelt 0,02 m/h b) nach dem Zusatz von Schwefelsäure bei pH 5,0 0,1 m/h c) nach dem Zusatz von Schwefelsäure, die mikrobiologisch aus einem Gemisch gleicher Teile von Pyrit und Schwefel erzeugt worden war, bis zu 3,0 m/h.
Beispiel 3: Ein Deggendorfer Ton wurde a) mit Salzsäure in herkömmlicher Weise b) mit Schwefelsäure, die mikrobiologisch aus einem Gemisch von 60 °Ó Pyrit und 40 ,Dó Schwefel dargestellt worden war, behandelt.
Die Aufhellung eines braungeförbten leichten Heizöls gelang mit dem letzteren Produkt rascher und vollständiger als mit der herkömmlichen Methode.

Claims

Patentansprüche 1) Verfahren zur mikrobiologischen Erzeugung von Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohmaterial ein Gemisch aus Schwefel und Pyrit verwendet wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Schwefel und Pyrit zwischen 1 : 1 und 1 : 10, vorzugsweise zwischen 1 : 3 und 1 : 10 liegt.
3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wässrigen Lösung anorganische Nährsalze zugesetzt werden.
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch, in dem die Schwefelsäurebildung stattfindet, ein zu laugendes Produkt zugesetzt wird.