硫化ナトリウムの代わりに水硫化ナトリウムを用いた銅ヒ素廃酸性水の処理に関する研究

イントロダクション

研究によると、銅とヒ素を含む廃酸の処理には、硫化物沈殿、石膏添加、電気化学的中和という工程を経て、最終的に規制基準を満たす安定した排出液が得られる。硫化物沈殿工程では、特定の酸性度条件下で、質量濃度26%の硫化ナトリウム溶液が銅とヒ素を含む廃酸に自動的に添加され、CuSとAs2S3の沈殿物が形成されて液相から銅イオンとヒ素イオンが除去される。実際の製造工程では、硫化ナトリウム溶液には比較的高い濃度の不溶性不純物が含まれており、空気に触れると徐々に酸化されてチオ硫酸塩を生成する。さらに、結晶化温度が高いなどの欠点もある。したがって、硫化ナトリウムに代わる新しい硫化剤を見つけることは非常に重要である。

固体水硫化ナトリウム

プロセス原理

既存の過剰硫化水素吸収プロセスに制約があるため、硫酸工場の廃酸および廃水の現在の設備とプロセスフローに基づいて、硫化水素ナトリウムを用いた銅およびヒ素含有廃酸の処理を実施する。この方法では、硫化水素ナトリウムと硫化ナトリウムの混合溶液を用いて処理を行う。

プロセスフロー

図 1 は、水硫化ナトリウムを使用した銅およびヒ素含有廃酸の処理のプロセス フロー図を示しています。廃酸溶液は、剥離塔で SO2 が除去された後、上部から水硫化ナトリウム反応タンクに入ります。水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムの混合溶液が反応タンクの下部から追加されます。酸性条件下では、H2S ガスが発生し、徐々に上昇し、上部から下部で銅およびヒ素と反応して CuS および As2S3 沈殿物を形成します。これらの沈殿物は、銅濃縮器に溢れ、沈殿します。上澄み液は石膏処理プロセスに送られ、底部のスラッジはフィルター プレスで脱水されてから、次の処理に送られます。反応しなかった少量の H2S は、負圧パイプによって無害化塔に引き出され、そこで循環する水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムの混合溶液に吸収され、排出基準を満たします。

実験方法

連続生産モードを採用し、他のプロセスと制御パラメータは変更しません。水硫化ナトリウムは硫化ナトリウムよりも反応が速く、濃度が比較的高い場合、酸性条件下で大量の硫化水素（H2S）が急速に生成されます。廃酸中の銅とヒ素の一部と反応する以外に、比較的過剰な硫化水素は攪拌パドルの攪拌により液面から逃げ出し、負圧によって解毒塔に引き出されます。既存のプロセスでは、硫化反応中に生成された過剰な硫化水素を硫化ナトリウムで吸収します（Na2S + H2S = 2NaHS）。水硫化ナトリウムを試用した後、硫化ナトリウム貯蔵タンクには水硫化ナトリウムがいくらか含まれており、過剰な硫化水素を吸収する能力が低下しています。硫化水素の不完全な吸収により除害塔から不適合な排出物が発生するのを防ぐため、試験期間中は硫化ナトリウム貯蔵タンクに水（硫化ナトリウム貯蔵タンクの加熱蒸気からの凝縮水）を追加し、硫化ナトリウムと水硫化ナトリウムの混合溶液の濃度を約 15% に維持します。

結論

1. 水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムの混合溶液を使用することで、廃酸 52.5 立方メートルを処理するための試薬コストが純粋な硫化ナトリウムの XNUMX% に削減され、大きな経済的メリットが得られます。

2. 水硫化ナトリウムと硫化ナトリウムの混合溶液の使用は工場の排出指標に影響を与えず、廃水排出基準は安定して準拠しています。

3. 硫化ナトリウムと水硫化ナトリウムを混合して使用し、既存の解毒塔プロセスを変更していないため、解毒塔からの排出物に違反した事例はありません。