Schwefelsäure-Aufschluss von Mineralien

Schwefelsäure gilt als sehr starke und dazu noch billige Säure. Sie dient zum größten Teil zum Aufschließen von Mineralien. Darunter versteht man die Umwandlung der im Allgemeinen sehr schwer löslichen Mineralien in eine Substanz, aus der man das betreffende Element oder die gewünschte Verbindung leichter isolieren kann.


Gewinnung von Rohtitan
Titanerze sind vor allem der natürlich rotfarbene Rutil (TiO2) sowie Eisentitanate wie TiFeO3 (Titaneisen oder Ilmenit). Zum Aufschließen gibt es verschiedene Methoden, von denen uns hier nur das nasschemische Verfahren interessiert.

Mit konzentrierter Schwefelsäure entstehen Eisen(II)- und Titansulfate. Die Oxidation von Fe(II) zu Fe(III) wird durch Zugabe von Eisenschrott verhindert, da sich sonst bei weiterer Verarbeitung Eisen(III)-hydroxid bildet und den farblich hochsensiblen Titanhydroxid-Niederschlag verunreinigt. Aus der Aufschlusslösung wird gelöstes Eisen(II)-sulfat FeSO4 · 5 H2O abgetrennt, welches teilweise als Phosphatfällungsmittel und als Flockungshilfe ("Grünsalz") an Klärwerke geht.

Nach Abtrennung wird TiO2 bei 1200 °C in Drehöfen gebrannt. Danach wird es entweder als strahlendweißes Farbpigment weiterverarbeitet oder mit Kohle und in Gegenwart von Chlor zu Titantetrachlorid umgewandelt. Das wird mit Magnesium (u. a.) zu metallischem Titan reduziert.

TiO2 + 2 C + 2 Cl2 ———> TiCl4 + 2 CO

TiCl4 + 2 Mg ——— Ti + 2 MgCl2


Gewinnung von Phosphaten
Die Hauptmenge der Schwefelsäureproduktion wird in der Düngermittelindustrie verbraucht. Das betrifft nicht nur die Darstellung von Ammoniumsulfat, sondern auch den Aufschluss von Phosphaten, wo 60 % der hergestellten Schwefelsäure landen.

Die in der Natur verbreitetste Verbindung ist Calciumphosphat Ca3(PO4)2. Als dessen Mineralien sind der Phosphorit (vermischt mit CaCO3) sowie der Apapit (vermischt mit Ca(OH,F,Cl)2 bekannt.

Das Rohphosphat wird mit halbkonzentrierter Schwefelsäure behandelt.

Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 + 4 H2O ———> Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4 · 2 H2O

Die Mischung von primärem Phosphat und Gips heißt Superphosphat und ist ein wichtiger Dünger. In dieser Form ist das Phosphat leicht für Pflanzen verfügbar. Von Vorteil ist auch der Sulfatanteil. Daraus produzieren die Pflanzen ihre schwefelhaltigen Biomoleküle.


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Letzte Überarbeitung: 19. April 2006, Dagmar Wiechoczek