Μελέτη για την επεξεργασία υδατικών αποβλήτων χαλκού-αρσενικού οξέος με υδροθειικό νάτριο αντί θειούχου νατρίου

Εισαγωγή

Η έρευνα δείχνει ότι η επεξεργασία των αποβλήτων οξέος που περιέχουν χαλκό και αρσενικό χρησιμοποιεί μια διαδικασία που περιλαμβάνει καθίζηση θειούχων αλάτων, ακολουθούμενη από προσθήκη γύψου και ηλεκτροχημική εξουδετέρωση, οδηγώντας τελικά σε σταθερή απόρριψη που πληροί τα κανονιστικά πρότυπα. Στο στάδιο της καθίζησης θειούχων αλάτων, ένα διάλυμα θειούχου νατρίου με συγκέντρωση μάζας 26% προστίθεται αυτόματα στο απόβλητο οξύ που περιέχει χαλκό και αρσενικό υπό συγκεκριμένες συνθήκες οξύτητας, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό ιζημάτων CuS και As2S3 για την απομάκρυνση ιόντων χαλκού και αρσενικού από την υγρή φάση. Στην πραγματική παραγωγή, το διάλυμα θειούχου νατρίου περιέχει σχετικά υψηλά επίπεδα αδιάλυτων ακαθαρσιών και, όταν εκτίθεται στον αέρα, οξειδώνεται σταδιακά για να σχηματίσει θειοθειικό άλας. Επιπλέον, έχει υψηλή θερμοκρασία κρυστάλλωσης, μεταξύ άλλων μειονεκτημάτων. Επομένως, η εύρεση ενός νέου θειούχου παράγοντα για την αντικατάσταση του θειούχου νατρίου θα ήταν σημαντική.

Στερεό Υδροσουλφίδιο Νατρίου

Αρχή Διαδικασίας

Λόγω των περιορισμών της υπάρχουσας διαδικασίας απορρόφησης περίσσειας H2S, η επεξεργασία των αποβλήτων οξέος που περιέχουν χαλκό και αρσενικό με χρήση υδροθειώδους νατρίου πραγματοποιείται με βάση τον τρέχοντα εξοπλισμό και τη ροή διεργασίας των αποβλήτων οξέος και των λυμάτων του εργαστηρίου θειικού οξέος. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα μικτό διάλυμα υδροθειώδους νατρίου και θειούχου νατρίου για την επεξεργασία.

Ροή διαδικασίας

Το Σχήμα 1 απεικονίζει το διάγραμμα ροής διεργασίας για την επεξεργασία αποβλήτων οξέων που περιέχουν χαλκό και αρσενικό με χρήση υδροθειώδους νατρίου. Το διάλυμα απόβλητου οξέος, μετά την απομάκρυνση του SO2 στον πύργο απογύμνωσης, εισέρχεται στη δεξαμενή αντίδρασης υδροθειώδους νατρίου από την κορυφή. Ένα μικτό διάλυμα υδροσουλφιδίου νατρίου και θειούχου νατρίου προστίθεται από τον πυθμένα της δεξαμενής αντίδρασης. Υπό όξινες συνθήκες, παράγεται αέριο H2S και σταδιακά ανεβαίνει, αντιδρώντας με χαλκό και αρσενικό από πάνω προς τα κάτω για να σχηματίσει ιζήματα CuS και As2S3. Αυτά τα ιζήματα στη συνέχεια ξεχειλίζουν στο χάλκινο πυκνωτικό για καθίζηση. Το υπερκείμενο αποστέλλεται στη διαδικασία επεξεργασίας γύψου, ενώ η λάσπη του πυθμένα αφυδατώνεται σε φίλτρο πρέσας πριν σταλεί για περαιτέρω επεξεργασία. Μια μικρή ποσότητα H2S που δεν αντέδρασε αποσύρεται από έναν σωλήνα αρνητικής πίεσης στον πύργο αποτοξίνωσης, όπου απορροφάται από το κυκλοφορούν μικτό διάλυμα υδροθειώδους νατρίου και θειούχου νατρίου, διασφαλίζοντας ότι πληροί τα πρότυπα εκκένωσης.

Πειραματική μέθοδος

Υιοθετείται ένας τρόπος συνεχούς παραγωγής, με άλλες διεργασίες και παραμέτρους ελέγχου να παραμένουν αμετάβλητες. Το υδροσουλφίδιο του νατρίου αντιδρά ταχύτερα από το θειούχο νάτριο. Εάν η συγκέντρωση είναι σχετικά υψηλή, μια μεγάλη ποσότητα υδρόθειου (H2S) παράγεται γρήγορα υπό όξινες συνθήκες. Εκτός από την αντίδραση με μέρος του χαλκού και του αρσενικού στο απόβλητο οξύ, το σχετικά υπερβολικό υδρόθειο θα διαφύγει από την επιφάνεια του υγρού λόγω της ανάδευσης του κουπιού ανάδευσης και θα τραβηχτεί από την αρνητική πίεση στον πύργο αποτοξίνωσης. Η υπάρχουσα διεργασία χρησιμοποιεί θειούχο νάτριο για να απορροφήσει την περίσσεια υδρόθειου που παράγεται κατά την αντίδραση σουλφιδίου (Na2S + H2S = 2NaHS). Μετά από δοκιμαστική χρήση του υδροθειώδους νατρίου, η δεξαμενή αποθήκευσης θειούχου νατρίου περιέχει κάποιο υδρόθειο νάτριο, το οποίο μειώνει την ικανότητά του να απορροφά περίσσεια υδρόθειου. Για να αποφευχθεί η ατελής απορρόφηση του υδρόθειου, η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει σε μη συμμορφούμενες εκπομπές από τον πύργο αποτοξίνωσης, νερό (συμπύκνωμα από τον θερμαντικό ατμό της δεξαμενής αποθήκευσης θειούχου νατρίου) προστίθεται στη δεξαμενή αποθήκευσης θειούχου νατρίου κατά τη διάρκεια της δοκιμαστικής περιόδου για να διατηρηθεί η συγκέντρωση του μικτού διαλύματος θειούχου νατρίου και υδροθειώδους νατρίου περίπου στο 15%.

Συμπέρασμα

1. Μετά τη χρήση μικτού διαλύματος υδροθειώδους νατρίου και θειούχου νατρίου, το κόστος του αντιδραστηρίου για την επεξεργασία ενός κυβικού μέτρου απόβλητου οξέος μειώνεται στο 52.5% αυτού του καθαρού θειούχου νατρίου, με αποτέλεσμα σημαντικά οικονομικά οφέλη.

2. Η χρήση του μικτού διαλύματος υδροθειώδους νατρίου και θειούχου νατρίου δεν έχει επηρεάσει τους δείκτες εκκένωσης του συνεργείου. τα πρότυπα απόρριψης λυμάτων παραμένουν σταθερά και συμβατά.

3. Λόγω της μεικτής χρήσης θειούχου νατρίου και υδροθειώδους νατρίου και με την υφιστάμενη διαδικασία πύργου αποτοξίνωσης αμετάβλητη, δεν υπήρξαν περιπτώσεις μη συμμόρφωσης στις εκπομπές από τον πύργο αποτοξίνωσης.