Badania nad oczyszczaniem kwaśnych wód odpadowych zawierających miedź i arsen za pomocą wodorosiarczku sodu zamiast siarczku sodu

Wprowadzenie

Badania wskazują, że oczyszczanie odpadów zawierających miedź i arsen w kwasie odbywa się w procesie wytrącania siarczków, a następnie dodawania gipsu i elektrochemicznej neutralizacji, co ostatecznie prowadzi do stabilnego rozładowania spełniającego normy. W etapie wytrącania siarczków, roztwór siarczku sodu o stężeniu masowym 26% jest automatycznie dodawany do odpadów zawierających miedź i arsen w określonych warunkach kwasowości, co powoduje wytrącanie się osadów CuS i As₂S₂ w celu usunięcia jonów miedzi i arsenu z fazy ciekłej. W rzeczywistej produkcji roztwór siarczku sodu zawiera stosunkowo wysoki poziom nierozpuszczalnych zanieczyszczeń, a po wystawieniu na działanie powietrza stopniowo utlenia się, tworząc tiosiarczan. Ponadto, oprócz innych wad, ma wysoką temperaturę krystalizacji. Dlatego znalezienie nowego środka siarczkowego, który mógłby zastąpić siarczek sodu, miałoby ogromne znaczenie.

Stały wodorosiarczek sodu

Zasada procesu

Ze względu na ograniczenia wynikające z istniejącego procesu absorpcji nadmiaru H2S, oczyszczanie kwasu odpadowego zawierającego miedź i arsen za pomocą wodorosiarczku sodu jest prowadzone w oparciu o obecny stan wyposażenia i przepływ procesu dla kwasu odpadowego i ścieków z wytwórni kwasu siarkowego. Metoda ta wykorzystuje do oczyszczania mieszany roztwór wodorosiarczku sodu i siarczku sodu.

Przebieg procesu

Rysunek 1 ilustruje schemat blokowy procesu oczyszczania zawierającego miedź i arsen kwasu odpadowego przy użyciu wodorosiarczku sodu. Roztwór kwasu odpadowego, po usunięciu SO2 w wieży odpędowej, trafia do zbiornika reakcyjnego wodorosiarczku sodu od góry. Mieszany roztwór wodorosiarczku sodu i siarczku sodu jest dodawany od dołu zbiornika reakcyjnego. W warunkach kwaśnych powstaje gaz H2S, który stopniowo unosi się, reagując z miedzią i arsenem od góry w dół, tworząc osady CuS i As2S3. Następnie osady te przelewają się do zagęszczacza miedzi w celu sedymentacji. Nadsącz jest przesyłany do procesu oczyszczania gipsu, podczas gdy osad dolny jest odwadniany w prasie filtracyjnej przed przesłaniem do dalszego przetwarzania. Niewielka ilość niereagującego H2S jest odprowadzana przez rurę podciśnieniową do wieży detoksykacyjnej, gdzie jest absorbowana przez krążący mieszany roztwór wodorosiarczku sodu i siarczku sodu, co zapewnia spełnienie norm zrzutu.

Metoda eksperymentalna

Przyjęto tryb ciągłej produkcji, przy czym inne procesy i parametry kontroli pozostają niezmienione. Wodorosiarczan sodu reaguje szybciej niż siarczek sodu; jeśli stężenie jest stosunkowo wysokie, duża ilość siarkowodoru (H2S) jest szybko generowana w warunkach kwaśnych. Oprócz reakcji z częścią miedzi i arsenu w kwasie odpadowym, stosunkowo nadmiarowy siarkowodór ucieknie z powierzchni cieczy z powodu mieszania łopatką mieszającą i zostanie odciągnięty przez podciśnienie do wieży detoksykacyjnej. Obecny proces wykorzystuje siarczek sodu do absorbowania nadmiaru siarkowodoru wytwarzanego podczas reakcji siarczku (Na2S + H2S = 2NaHS). Po próbnym użyciu wodorosiarczanu sodu zbiornik magazynowy siarczku sodu zawiera trochę wodorosiarczanu sodu, co zmniejsza jego zdolność do absorbowania nadmiaru siarkowodoru. Aby zapobiec niepełnemu wchłanianiu siarkowodoru, co mogłoby prowadzić do niespełniających norm emisji z wieży detoksykacyjnej, do zbiornika magazynowego siarczku sodu w okresie próbnym dodawana jest woda (kondensat z pary grzewczej zbiornika magazynowego siarczku sodu), aby utrzymać stężenie mieszanego roztworu siarczku sodu i wodorosiarczku sodu na poziomie około 15%.

Wniosek

1. Po zastosowaniu mieszanego roztworu wodorosiarczku sodu i siarczku sodu koszt odczynnika potrzebnego do oczyszczenia jednego metra sześciennego kwasu odpadowego zmniejsza się do 52.5% kosztu czystego siarczku sodu, co przynosi znaczne korzyści ekonomiczne.

2. Zastosowanie mieszanego roztworu wodorosiarczanu sodu i siarczku sodu nie wpłynęło na wskaźniki zrzutu ścieków z warsztatu; normy zrzutu ścieków pozostają stabilne i zgodne z przepisami.

3. Dzięki mieszanemu stosowaniu siarczku sodu i wodorosiarczku sodu oraz niezmienionemu procesowi istniejącej wieży detoksykacyjnej nie odnotowano przypadków niezgodności emisji z wieży detoksykacyjnej.