Tutkimus kupari-arseenipitoisen jäteveden käsittelystä natriumhydrosulfidilla natriumsulfidin sijaan

esittely

Tutkimukset osoittavat, että kuparia ja arseenia sisältävän jätehapon käsittelyssä käytetään prosessia, johon kuuluu sulfidin saostus, jota seuraa kipsin lisääminen ja sähkökemiallinen neutralointi, mikä lopulta johtaa vakaaseen ja sääntelystandardit täyttävään purkaukseen. Sulfidisaostusvaiheessa kuparia ja arseenia sisältävään jätehappoon lisätään automaattisesti 26 %:n massakonsentraatioinen natriumsulfidiliuos tietyissä happamuusolosuhteissa, mikä johtaa CuS- ja As2S3-saostumien muodostumiseen kupari- ja arseeni-ionien poistamiseksi nestefaasista. Todellisessa tuotannossa natriumsulfidiliuos sisältää suhteellisen paljon liukenemattomia epäpuhtauksia, ja joutuessaan alttiiksi ilmalle se hapettuu vähitellen tiosulfaatiksi. Lisäksi sillä on korkea kiteytymislämpötila muiden haittojen ohella. Siksi uuden sulfidiaineen löytäminen natriumsulfidin korvaamiseksi olisi erittäin tärkeää.

Kiinteä natriumvetysulfidi

Prosessin periaate

Olemassa olevan H2S-absorptioprosessin rajoittamana kuparia ja arseenia sisältävän jätehapon käsittely natriumvetysulfidilla suoritetaan rikkihappotehtaan jätehapon ja jäteveden nykyisten laitteiden ja prosessivirran mukaisesti. Tässä menetelmässä käytetään natriumvetysulfidin ja natriumsulfidin sekoitettua liuosta käsittelyyn.

Prosessin kulku

Kuva 1 havainnollistaa prosessikaaviota kuparia ja arseenia sisältävän jätehapon käsittelystä natriumvetysulfidilla. Jätehappoliuos, SO2:n poistamisen jälkeen strippaustornissa, tulee natriumvetysulfidireaktiosäiliöön ylhäältä. Natriumvetysulfidin ja natriumsulfidin sekoitettu liuos lisätään reaktiosäiliön pohjalta. Happamissa olosuhteissa syntyy H2S-kaasua, joka nousee vähitellen ylöspäin reagoiden kuparin ja arseenin kanssa ylhäältä alaspäin muodostaen CuS- ja As2S3-saostumia. Nämä saostumat valuvat sitten kuparisakeuttajaan sedimentaatiota varten. Ylimmäinen neste johdetaan kipsin käsittelyprosessiin, kun taas pohjaliete kuivataan suodatinpuristimella ennen kuin se lähetetään jatkokäsittelyyn. Pieni määrä reagoimatonta H2S:ää johdetaan alipaineputkea pitkin detoksifiointitorniin, jossa se imeytyy kiertävään natriumvetysulfidin ja natriumsulfidin seokseen varmistaen, että se täyttää päästöstandardit.

Kokeellinen menetelmä

Käytössä on jatkuva tuotantotapa, jossa muut prosessit ja säätöparametrit pysyvät muuttumattomina. Natriumdihydrosulfidi reagoi nopeammin kuin natriumsulfidi; jos pitoisuus on suhteellisen korkea, happamissa olosuhteissa syntyy nopeasti suuri määrä rikkivetyä (H2S). Sen lisäksi, että se reagoi osan jätehapon kuparin ja arseenin kanssa, suhteellisen liiallinen rikkivety poistuu nestepinnalta sekoituslapan liikuttelun vuoksi ja joutuu negatiivisen paineen avulla pois detoksikaatiotorniin. Nykyisessä prosessissa käytetään natriumsulfidia absorboimaan sulfidireaktion aikana syntyvä ylimääräinen rikkivety (Na2S + H2S = 2NaHS). Natriumdihydrosulfidin koekäytön jälkeen natriumsulfidin varastosäiliö sisältää jonkin verran natriumdihydrosulfidia, mikä heikentää sen kykyä absorboida ylimääräistä rikkivetyä. Rikkivedyn epätäydellisen absorption estämiseksi, joka voi johtaa detoksikaatiotornin päästöjen vaatimustenvastaisuuteen, natriumsulfidin varastosäiliöön lisätään koejakson aikana vettä (natriumsulfidin varastosäiliön lämmityshöyrystä peräisin olevaa lauhdetta), jotta natriumsulfidin ja natriumdihydrosulfidin seosliuoksen pitoisuus pysyy noin 15 prosentissa.

Yhteenveto

1. Natriumvetysulfidin ja natriumsulfidin seoksen käytön jälkeen yhden kuutiometrin jätehapon käsittelyyn tarvittava reagenssikustannus laskee 52.5 prosenttiin puhtaan natriumsulfidin kustannuksista, mikä johtaa merkittäviin taloudellisiin hyötyihin.

2. Natriumvetysulfidin ja natriumsulfidin seoksen käyttö ei ole vaikuttanut korjaamon päästöindikaattoreihin; jätevesipäästöstandardit pysyvät vakaina ja määräysten mukaisina.

3. Natriumsulfidin ja natriumvetysulfidin sekakäytön ja nykyisen detoksikaatiotornin prosessin pysyessä muuttumattomana detoksikaatiotornin päästöissä ei ole ollut vaatimustenvastaisuuksia.