2009 01 025027

C W vnl 4*.-n $ I. IXiłTv    W.rwwj 2iQ7

ISBN v?l-*V$M5J2*K1.' C by W r*N 20*0

S20    19. Chemia odpadów stałych

Bakterie z rodzaju Thiobacillus ferrooxidan$, tolerujące kwas i utleniające żelazo, powodują następnie utlenianie żelaza(Il). które zostało uwolnione w etapie początkowym procesu:

4Fc²⁺(aq) + 0₂+4Hj0⁺(aq) -*• 4Fe*⁺(aq) + 6H₂0    (19.2)

Powstałe żclazo(III) d/iała jako czynnik utleniający i dalej reaguje ze stałym pirytem, już bez udziału cząsteczkowego tlenu:

FeS₂ + 14 Fe¹⁺(aq) + 2411,0 -+ 15Fe²⁺(aq) + 2S()² (aq) + 16H₃0⁺(aq) (19.3)

W reakcjach (19.2) i (19.3) etapem określającym ich szybkość jest utlenianie żelaza(II) do żelaza(lll). Suma tych dwóch równań daje równanie (19.4) identyczne z równaniem (19.1). Dlatego też trzy procesy razem wzięte opisują sekwencję samonapędzających się reakcji utleniania pirytu:

2 FeS> + 7 O: + 6 H₂0 -» 2 Fe²⁺ (aq) + 4 SOj"(aq) + 4 H,0^f (aq) (19.4)

Ponieważ uwodnione jony żclaza(lll) łatwo tracą protony, chyba żc pH jest wyjątkowo niskie (może to mieć miejsce wewnątrz samego składowiska odpadów, co opisano uprzednio), utlenianie ż.claza(II) prowadzi do utworzenia stałego produktu, któremu często przypisuje się wzór Fc(0H)3. Złogi tego pomarańczowoczcrwonego ciała stałego często się obserwuje w postaci pokrycia osadów, dokąd zostały wyługowane z. warstw silnie kwasowych.

4Fc²⁺(aq) + O, + 18H₂0 4Fe(OH)₃ + 8H₃0⁺(aq)    (19.5)

Zaproponowano również inne mechanizmy utleniania pirytu¹. Jeden z nich rozpoczyna się od utlenienia siarczku do obojętnej siarki pierwiastkowej i przejścia jonów żclaza(ll) do roztworu:

2 FeS > + O., + 4 H₃0¹ (aq) —* 2Fc^u(aq)+ 2S? + 6H₂0    (19.6)

Potem następuje utlenienie żclaza(II) [reakcje (19.2) lub (19.5)J i siarki pierwiastkowej; w ostatniej reakcji pośredniczą bakterie z rodzaju Thiobacillus thiooxidans.

SS + 30₂ + 6H₂0— 2SOj^_(aq) + 4HjO⁺(aq)    (19.7)

Każda z tych reakcji (z wyjątkiem reakcji (19.2) i (19.6)] jest procesem prowadzącym do powstania kwasu. Podobne równania reakcji można przedstawić także dla innych minerałów siarczkowych, takich jak pirotyn (magnetopiryt. FeS) i chalkopiryt (CuFcS₂). które zazwyczaj występują razem z pirytem. Przez wiele lat minerały siarczkowe ulegają całkowitemu utlenieniu, powodują powstanie ogromnych ilości kwasów i jonów siarczanowych!VI). Ilości powstałego w ten sposób kwasu są tak znaczne, że odcieki wyługowane ze składowiska odpadów siarczkowych mogą mieć pH równe 1, a niekiedy nawet niższe. Woda uwięziona w porach, zawierająca znaczne ilości siarczanów(VI), jest określana terminem ..kwaśne wody dołowe (kopalniane)". Stanowiąc roztwór silnie kwasowy, rozpuszcza ona minerały innych metali i dlatego stężenia jonów metali, w ro-

‘ A< id stdfate wetitheriiig (red. J.A. Kittritk. D.S. Faniung. L R. Hossnerl. SSA Special Puhlication Numbcr 10. Soil Science Socicty o( America. Madison. Wisconsin 1982.