Onderzoek naar de behandeling van koper-arseenafvalzuurwater met natriumhydrosulfide in plaats van natriumsulfide

Introductie

Onderzoek wijst uit dat de behandeling van koper- en arseenhoudend afvalzuur gebruikmaakt van een proces dat bestaat uit sulfideprecipitatie, gevolgd door toevoeging van gips en elektrochemische neutralisatie, wat uiteindelijk leidt tot een stabiele lozing die voldoet aan de wettelijke normen. In de sulfideprecipitatiestap wordt automatisch een natriumsulfideoplossing met een massaconcentratie van 26% toegevoegd aan het koper- en arseenhoudende afvalzuur onder specifieke zuurgraadomstandigheden, wat resulteert in de vorming van CuS- en As₂S₃-precipitaten om koper- en arseenionen uit de vloeibare fase te verwijderen. In de praktijk bevat natriumsulfideoplossing echter relatief hoge concentraties onoplosbare onzuiverheden en oxideert het bij blootstelling aan lucht geleidelijk tot thiosulfaat. Bovendien heeft het een hoge kristallisatietemperatuur, naast andere nadelen. Het vinden van een nieuw sulfidemiddel ter vervanging van natriumsulfide is daarom van groot belang.

Vast natriumhydrosulfide

Procesprincipe

Beperkt door het bestaande proces voor de absorptie van overtollig H2S, wordt de behandeling van koper- en arseenhoudend afvalzuur met natriumhydrosulfide uitgevoerd op basis van de huidige apparatuur en processtroom van het afvalzuur en afvalwater van de zwavelzuurwerkplaats. Deze methode maakt gebruik van een gemengde oplossing van natriumhydrosulfide en natriumsulfide voor de behandeling.

Process Flow

Figuur 1 illustreert het processtroomdiagram voor de behandeling van koper en arseenhoudend afvalzuur met behulp van natriumhydrosulfide. De afvalzuuroplossing komt, na verwijdering van SO2 in de striptoren, van bovenaf in de natriumhydrosulfide-reactietank. Een gemengde oplossing van natriumhydrosulfide en natriumsulfide wordt van onderaf aan de reactietank toegevoegd. Onder zure omstandigheden wordt H2S-gas gegenereerd en stijgt geleidelijk op, waarbij het van bovenaf reageert met koper en arseen om CuS- en As2S3-precipitaten te vormen. Deze precipitaten stromen vervolgens over in de koperverdikker voor sedimentatie. De supernatant wordt naar het gipsbehandelingsproces gestuurd, terwijl het bodemslib in een filterpers wordt ontwaterd voordat het voor verdere verwerking wordt gestuurd. Een kleine hoeveelheid niet-gereageerde H2S wordt via een negatieve drukleiding naar de ontgiftingstoren afgevoerd, waar het wordt geabsorbeerd door de circulerende gemengde oplossing van natriumhydrosulfide en natriumsulfide, waardoor wordt gegarandeerd dat het voldoet aan de lozingsnormen.

Experimentele methode

Er wordt een continue productiemodus gebruikt, waarbij andere processen en controleparameters ongewijzigd blijven. Natriumhydrosulfide reageert sneller dan natriumsulfide; als de concentratie relatief hoog is, wordt er snel een grote hoeveelheid waterstofsulfide (H2S) gegenereerd onder zure omstandigheden. Naast de reactie met een deel van het koper en arseen in het afvalzuur, zal het relatief overmatige waterstofsulfide ontsnappen van het vloeistofoppervlak door de beweging van de roerpeddel en door negatieve druk worden afgevoerd naar de ontgiftingstoren. Het bestaande proces gebruikt natriumsulfide om het overtollige waterstofsulfide te absorberen dat wordt gegenereerd tijdens de sulfidereactie (Na2S + H2S = 2NaHS). Na het proefgebruik van natriumhydrosulfide bevat de natriumsulfideopslagtank wat natriumhydrosulfide, wat het vermogen om overtollig waterstofsulfide te absorberen vermindert. Om onvolledige absorptie van waterstofsulfide te voorkomen, wat zou kunnen leiden tot niet-conforme emissies uit de ontgiftingstoren, wordt tijdens de proefperiode water (condensaat van de verwarmingsstoom van de natriumsulfideopslagtank) aan de natriumsulfideopslagtank toegevoegd om de concentratie van de gemengde oplossing van natriumsulfide en natriumhydrosulfide op ongeveer 15% te houden.

Conclusie

1. Na gebruik van een gemengde oplossing van natriumhydrosulfide en natriumsulfide worden de reagenskosten voor de behandeling van één kubieke meter afvalzuur teruggebracht tot 52.5% van die van zuiver natriumsulfide, wat resulteert in aanzienlijke economische voordelen.

2. Het gebruik van de gemengde oplossing van natriumhydrosulfide en natriumsulfide heeft geen invloed gehad op de lozingsindicatoren van de werkplaats; de normen voor de lozing van afvalwater blijven stabiel en voldoen aan de eisen.

3. Door het gemengde gebruik van natriumsulfide en natriumhydrosulfide en het ongewijzigde bestaande ontgiftingsproces zijn er geen gevallen van niet-naleving van de emissies van de ontgiftingtoren gemeld.