Studie zur Behandlung von Kupfer-Arsen-Abwasser mit Natriumhydrogensulfid anstelle von Natriumsulfid

Einführung

Untersuchungen zeigen, dass die Behandlung von kupfer- und arsenhaltigen Abfallsäuren durch ein Verfahren erfolgt, das eine Sulfidfällung, anschließende Gipszugabe und elektrochemische Neutralisierung umfasst, was letztendlich zu einer stabilen Entladung führt, die den gesetzlichen Standards entspricht. Im Sulfidfällungsschritt wird ein Natriumsulfid Eine Lösung mit einer Massenkonzentration von 26 % wird der kupfer- und arsenhaltigen Abfallsäure unter bestimmten Säurebedingungen automatisch zugesetzt. Dies führt zur Bildung von CuS- und As2S3-Niederschlägen, um Kupfer- und Arsenionen aus der flüssigen Phase zu entfernen. In der Praxis enthält Natriumsulfidlösung relativ hohe Mengen an unlöslichen Verunreinigungen und oxidiert an der Luft allmählich zu Thiosulfat. Darüber hinaus weist sie neben anderen Nachteilen eine hohe Kristallisationstemperatur auf. Daher wäre die Entwicklung eines neuen Sulfidmittels als Ersatz für Natriumsulfid von großer Bedeutung.

Festes Natriumhydrogensulfid

Prozessprinzip

Die Behandlung von kupfer- und arsenhaltiger Abfallsäure mittels Natriumhydrogensulfid wird auf Grundlage der aktuellen Ausrüstung und des Prozessablaufs der Abfallsäure und des Abwassers der Schwefelsäurewerkstatt durchgeführt. Bei dieser Methode wird zur Behandlung eine Mischlösung aus Natriumhydrogensulfid und Natriumsulfid verwendet.

Prozessablauf

Abbildung 1 zeigt das Flussdiagramm des Prozesses zur Behandlung von kupfer- und arsenhaltiger Abfallsäure mit Natriumhydrogensulfid. Die Abfallsäurelösung gelangt nach der Entfernung von SO2 im Strippturm von oben in den Natriumhydrogensulfid-Reaktionstank. Eine Mischlösung aus Natriumhydrogensulfid und Natriumsulfid wird von unten in den Reaktionstank zugegeben. Unter sauren Bedingungen entsteht H2S-Gas, das allmählich aufsteigt und von oben nach unten mit Kupfer und Arsen reagiert, wobei CuS- und As2S3-Niederschläge entstehen. Diese Niederschläge laufen dann zur Sedimentation in den Kupfereindicker über. Der Überstand wird der Gipsaufbereitung zugeführt, während der Bodenschlamm vor der Weiterverarbeitung in einer Filterpresse entwässert wird. Eine kleine Menge nicht umgesetztes H2S wird über eine Unterdruckleitung zum Entgiftungsturm abgeleitet, wo es von der zirkulierenden Mischlösung aus Natriumhydrogensulfid und Natriumsulfid absorbiert wird, wodurch die Einhaltung der Abwassernormen gewährleistet wird.

Experimentelle Methode

Es wird ein kontinuierlicher Produktionsmodus gewählt, wobei andere Prozesse und Steuerparameter unverändert bleiben. Natriumhydrogensulfid reagiert schneller als Natriumsulfid; bei relativ hoher Konzentration wird unter sauren Bedingungen rasch eine große Menge Schwefelwasserstoff (H2S) erzeugt. Abgesehen davon, dass es mit einem Teil des Kupfers und Arsens in der Abfallsäure reagiert, entweicht der relativ überschüssige Schwefelwasserstoff aufgrund der Bewegung des Rührpaddels von der Flüssigkeitsoberfläche und wird durch Unterdruck in den Entgiftungsturm abgeleitet. Das bestehende Verfahren verwendet Natriumsulfid, um den überschüssigen Schwefelwasserstoff zu absorbieren, der während der Sulfidreaktion entsteht (Na2S + H2S = 2NaHS). Nach der Probeverwendung von Natriumhydrogensulfid enthält der Natriumsulfid-Lagertank etwas Natriumhydrogensulfid, was seine Fähigkeit zur Absorption von überschüssigem Schwefelwasserstoff verringert. Um eine unvollständige Absorption des Schwefelwasserstoffs zu verhindern, die zu nicht konformen Emissionen aus dem Entgiftungsturm führen könnte, wird dem Natriumsulfid-Lagertank während der Versuchsphase Wasser (Kondensat aus dem Heizdampf des Natriumsulfid-Lagertanks) zugesetzt, um die Konzentration der Mischlösung aus Natriumsulfid und Natriumhydrogensulfid bei etwa 15 % zu halten.

Fazit

1. Durch die Verwendung einer Mischlösung aus Natriumhydrogensulfid und Natriumsulfid werden die Reagenzienkosten für die Behandlung eines Kubikmeters Abfallsäure auf 52.5 % der Kosten für reines Natriumsulfid reduziert, was erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt.

2. Die Verwendung der Mischlösung aus Natriumhydrogensulfid und Natriumsulfid hat die Abflussindikatoren der Werkstatt nicht beeinträchtigt; die Abwasserabflussnormen bleiben stabil und werden eingehalten.

3. Aufgrund der gemischten Verwendung von Natriumsulfid und Natriumhydrogensulfid und der unveränderten bestehenden Entgiftungsturmprozesse kam es zu keinen Fällen von Nichteinhaltung der Emissionsgrenzwerte aus dem Entgiftungsturm.