Étude sur le traitement des eaux usées acides contenant du cuivre et de l'arsenic avec de l'hydrosulfure de sodium au lieu du sulfure de sodium

Introduction

Les recherches indiquent que le traitement des acides usés contenant du cuivre et de l'arsenic utilise un procédé comprenant la précipitation des sulfures, suivie de l'ajout de gypse et d'une neutralisation électrochimique, aboutissant à un rejet stable conforme aux normes réglementaires. Lors de l'étape de précipitation des sulfures, une solution de sulfure de sodium à 26 % en masse est automatiquement ajoutée à l'acide usé contenant du cuivre et de l'arsenic dans des conditions d'acidité spécifiques, ce qui entraîne la formation de précipités de CuS et d'As₂S₃ pour éliminer les ions cuivre et arsenic de la phase liquide. En production, la solution de sulfure de sodium contient des niveaux relativement élevés d'impuretés insolubles et, au contact de l'air, elle s'oxyde progressivement pour former du thiosulfate. De plus, elle présente une température de cristallisation élevée, parmi d'autres inconvénients. Par conséquent, la recherche d'un nouvel agent sulfurant pour remplacer le sulfure de sodium revêt une importance capitale.

Hydrosulfure de sodium solide

Principe du processus

Compte tenu des contraintes liées au procédé d'absorption du H₂S en excès, le traitement des déchets acides contenant du cuivre et de l'arsenic par l'hydrosulfure de sodium est réalisé en fonction des équipements et du flux de procédé actuels de l'atelier de production d'acide sulfurique. Ce procédé utilise une solution mixte d'hydrosulfure de sodium et de sulfure de sodium.

Process Flow

La figure 1 illustre le schéma de procédé de traitement des acides résiduaires contenant du cuivre et de l'arsenic à l'aide d'hydrosulfure de sodium. Après élimination du SO₂ dans la tour de stripping, la solution d'acide résiduaire pénètre par le haut dans le réservoir d'hydrosulfure de sodium. Une solution mixte d'hydrosulfure de sodium et de sulfure de sodium est ajoutée par le bas du réservoir. En conditions acides, du gaz H₂S est généré et monte progressivement, réagissant avec le cuivre et l'arsenic de haut en bas pour former des précipités de CuS et d'As₂S₃. Ces précipités débordent ensuite dans l'épaississeur de cuivre pour sédimentation. Le surnageant est envoyé vers le procédé de traitement du gypse, tandis que les boues de fond sont déshydratées dans un filtre-presse avant d'être envoyées vers un traitement ultérieur. Une petite quantité d'H₂S n'ayant pas réagi est soutirée par une conduite à pression négative vers la tour de détoxification, où elle est absorbée par la solution mixte d'hydrosulfure de sodium et de sulfure de sodium en circulation, garantissant ainsi le respect des normes de rejet.

Méthode expérimentale

Un mode de production continu est adopté, les autres procédés et paramètres de contrôle restant inchangés. L'hydrosulfure de sodium réagit plus rapidement que le sulfure de sodium ; si la concentration est relativement élevée, une grande quantité d'hydrogène sulfuré (H₂S) est rapidement générée en conditions acides. Outre sa réaction avec une partie du cuivre et de l'arsenic contenus dans l'acide résiduaire, l'excès d'hydrogène sulfuré s'échappe de la surface du liquide sous l'effet de l'agitation de la pale d'agitation et est aspiré par dépression vers la tour de détoxification. Le procédé existant utilise du sulfure de sodium pour absorber l'excès d'hydrogène sulfuré généré lors de la réaction de sulfuration (Na₂S + H₂S = 2NaHS). Après un essai d'utilisation de l'hydrosulfure de sodium, le réservoir de stockage de sulfure de sodium contient de l'hydrosulfure de sodium, ce qui réduit sa capacité à absorber l'excès d'hydrogène sulfuré. Pour éviter une absorption incomplète du sulfure d'hydrogène, qui pourrait conduire à des émissions non conformes de la tour de détoxification, de l'eau (condensat provenant de la vapeur de chauffage du réservoir de stockage de sulfure de sodium) est ajoutée au réservoir de stockage de sulfure de sodium pendant la période d'essai pour maintenir la concentration de la solution mixte de sulfure de sodium et d'hydrosulfure de sodium à environ 2 %.

Conclusion

1. Après avoir utilisé une solution mixte d'hydrosulfure de sodium et de sulfure de sodium, le coût du réactif pour traiter un mètre cube d'acide résiduaire est réduit à 52.5 % de celui du sulfure de sodium pur, ce qui entraîne des avantages économiques significatifs.

2. L'utilisation de la solution mixte d'hydrosulfure de sodium et de sulfure de sodium n'a pas affecté les indicateurs de rejet de l'atelier ; les normes de rejet des eaux usées restent stables et conformes.

3. En raison de l’utilisation mixte de sulfure de sodium et d’hydrosulfure de sodium, et du fait que le procédé de la tour de détoxification existante est resté inchangé, aucun cas de non-conformité n’a été constaté dans les émissions de la tour de détoxification.