Estudio sobre el tratamiento de aguas ácidas residuales de cobre y arsénico con hidrosulfuro de sodio en lugar de sulfuro de sodio

Introducción

Las investigaciones indican que el tratamiento de los residuos ácidos que contienen cobre y arsénico emplea un proceso que implica la precipitación de sulfuro, seguida de la adición de yeso y la neutralización electroquímica, lo que finalmente conduce a una descarga estable que cumple con las normas reglamentarias. En la etapa de precipitación de sulfuro, se añade automáticamente una solución de sulfuro de sodio con una concentración másica del 26 % a los residuos ácidos que contienen cobre y arsénico bajo condiciones de acidez específicas, lo que da como resultado la formación de precipitados de CuS y As₂S₃ para eliminar los iones de cobre y arsénico de la fase líquida. En la producción real, la solución de sulfuro de sodio contiene niveles relativamente altos de impurezas insolubles y, al exponerse al aire, se oxida gradualmente para formar tiosulfato. Además, tiene una alta temperatura de cristalización, entre otros inconvenientes. Por lo tanto, encontrar un nuevo agente de sulfuro que reemplace al sulfuro de sodio sería de gran importancia.

Hidrosulfuro de sodio sólido

Principio de proceso

Debido a las limitaciones del proceso actual de absorción de H₂S en exceso, el tratamiento de los residuos ácidos que contienen cobre y arsénico mediante hidrosulfuro de sodio se lleva a cabo utilizando el equipo y el flujo de proceso actuales de la planta de ácido sulfúrico. Este método emplea una solución mixta de hidrosulfuro de sodio y sulfuro de sodio para el tratamiento.

Process Flow

La Figura 1 ilustra el diagrama de flujo del proceso para el tratamiento de residuos ácidos con cobre y arsénico mediante hidrosulfuro de sodio. Tras la eliminación del SO₂ en la torre de desorción, la solución ácida residual ingresa al tanque de reacción de hidrosulfuro de sodio por la parte superior. Se añade una solución mixta de hidrosulfuro de sodio y sulfuro de sodio por la parte inferior del tanque de reacción. En condiciones ácidas, se genera gas H₂S que asciende gradualmente, reaccionando con el cobre y el arsénico de arriba a abajo para formar precipitados de CuS y As₂S₃. Estos precipitados rebosan en el espesador de cobre para su sedimentación. El sobrenadante se envía al proceso de tratamiento de yeso, mientras que el lodo de fondo se deshidrata en un filtro prensa antes de su posterior procesamiento. Una pequeña cantidad de H₂S sin reaccionar se extrae mediante una tubería de presión negativa hacia la torre de desintoxicación, donde es absorbida por la solución mixta circulante de hidrosulfuro de sodio y sulfuro de sodio, garantizando así su cumplimiento con los estándares de vertido.

Método experimental

Se adopta un modo de producción continua, con otros procesos y parámetros de control que permanecen sin cambios. El hidrosulfuro de sodio reacciona más rápido que el sulfuro de sodio; si la concentración es relativamente alta, se genera rápidamente una gran cantidad de sulfuro de hidrógeno (H₂S) en condiciones ácidas. Además de reaccionar con parte del cobre y el arsénico en el ácido residual, el sulfuro de hidrógeno relativamente excesivo escapará de la superficie del líquido debido a la agitación de la paleta de agitación y será extraído por presión negativa a la torre de desintoxicación. El proceso actual utiliza sulfuro de sodio para absorber el exceso de sulfuro de hidrógeno generado durante la reacción del sulfuro (Na₂S + H₂S = 2NaHS). Después del uso de prueba de hidrosulfuro de sodio, el tanque de almacenamiento de sulfuro de sodio contiene algo de hidrosulfuro de sodio, lo que reduce su capacidad para absorber el exceso de sulfuro de hidrógeno. Para evitar la absorción incompleta de sulfuro de hidrógeno, que podría provocar emisiones no conformes de la torre de desintoxicación, se agrega agua (condensado del vapor de calentamiento del tanque de almacenamiento de sulfuro de sodio) al tanque de almacenamiento de sulfuro de sodio durante el período de prueba para mantener la concentración de la solución mixta de sulfuro de sodio e hidrosulfuro de sodio en aproximadamente 2%.

Conclusión

1. Después de utilizar una solución mixta de hidrosulfuro de sodio y sulfuro de sodio, el costo del reactivo para tratar un metro cúbico de ácido residual se reduce al 52.5% del del sulfuro de sodio puro, lo que genera importantes beneficios económicos.

2. El uso de la solución mixta de hidrosulfuro de sodio y sulfuro de sodio no ha afectado los indicadores de descarga del taller; los estándares de descarga de aguas residuales se mantienen estables y conformes.

3. Debido al uso mixto de sulfuro de sodio e hidrosulfuro de sodio, y con el proceso de la torre de desintoxicación existente sin cambios, no ha habido casos de incumplimiento en las emisiones de la torre de desintoxicación.