濃密機池壁清鈣裝置的設計及應用

［摘 要］隨著環保要求的不斷提高，礦山酸堿性廢水處理對于濃密機的運行效率和處理效果要求愈加嚴格。文章探討了酸堿性水處理過程中，由于石灰的加入導致的廢水處理濃密機結鈣問題，并提出采用濃密機池壁清鈣裝置作為解決方案。文章分析了結鈣現象的原因及其對廢水處理設施的影響，介紹了清鈣裝置的設計原理、結構特點及在濃密機上的實際應用效果。實踐表明，該裝置的清鈣效果顯著。

［關鍵詞］酸堿性水處理；石灰投加；結鈣；濃密機；清鈣裝置

［中圖分類號］TD462.5 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）07–0105–03

1 概述

德興銅礦是江西銅業集團公司的骨干礦山，其采礦酸性水和選礦堿性水處理采用高濃度漿料技術（HDS 工藝），酸、堿性廢水通過酸堿中和、投加石灰、曝氣攪拌、絮凝沉降等一系列工序最終進入濃密機進行沉淀，沉淀后的底渣一部分作為循環漿料返回到反應池中，一部分進入尾礦輸送系統，濃密池上層澄清溢流水則達標外排。在此過程中，中心傳動式濃密機作為礦山廢水處理中的關鍵設備，其運行效率和處理效果直接關系到污水處理的整體質量。然而，在實際運行過程中，濃密機池壁結鈣問題一直是困擾礦山廢水處理的一大難題。結鈣不僅影響濃密機的正常運行，還降低了濃密機的處理效率，增加了設備的維護成本。

因此，研究和開發有效的濃密機池壁清鈣裝置，對于確保礦山廢水處理濃密機的穩定運行具有重要意義。

2 結鈣的產生及影響

在礦山酸堿性廢水處理過程中，石灰的加入主要用于調節廢水的pH 值，促進污染物的沉淀。石灰中含有的Ca2+ 與廢水中的陰離子（如SO42-）結合，形成微小的鈣鹽顆粒。這些微小的鈣鹽顆粒通常懸浮在廢水中，不會立即沉降。隨著時間的推移，這些微小的鈣鹽顆粒會相互碰撞并結合，形成更大的顆粒。同時，廢水中的其他雜質和懸浮物也附著在這些顆粒上，使其不斷增大。當顆粒增長到一定大小時，會沉降并附著在廢水處理設施上。在濃密機的底部和池壁，由于流速降低和顆粒間的相互作用，這些顆粒會進一步結合和沉積，形成“結鈣層”，如圖1 所示。這一結鈣層會逐漸增厚，并對濃密機的性能產生影響。

結鈣會導致濃密機本體重量增大，負荷過重，進料管道堵塞。濃密池內壁和溢流堰的結鈣還會嚴重影響生產：濃密池內壁結鈣會造成濃密機有效容積減小，處理能力下降，隨著結鈣的不斷積累，當結鈣層達到一定厚度時，會大面積從池壁上垮塌造成濃密機壓耙卡死。溢流堰結鈣會導致溢流堰高度抬升，當溢流堰高度與導流筒高度平齊時，從反應池進入濃密機導流筒的渾濁水還來不及沉降就從導流筒上端溢出，造成濃密機“跑渣”。

3 清鈣裝置的設計

濃密機結鈣是緩慢產生的，因此阻斷鈣鹽顆粒的附著是防止或延緩濃密機池壁結鈣的關鍵。根據中心傳動式濃密機的運行特點，設計一種濃密機池壁清鈣裝置，對附著在濃密機池壁和溢流堰上的鈣鹽顆粒沉積物進行連續刮除，就能夠有效阻止結鈣物的積累，抑制結鈣的產生。

3.1 設計原理

將中心傳動式濃密機耙架上的動力傳輸到清鈣裝置上，帶動清鈣裝置沿溢流堰行走，通過清鈣裝置上的刮除裝置對附著在濃密機池壁和溢流堰上的鈣鹽沉淀物進行刮除，從而避免池壁和溢流堰結鈣的沉積，達到清理結鈣的目的。

3.2 結構特點

清鈣裝置針對濃密機池壁的不同部位采用不同的清鈣方式。溢流堰上表面的結鈣通過上刮板和拖尾刮板刮除，拖尾刮板與機架通過鉸鏈連接且豎直方向留有活動余量，拖尾刮板的兩側安裝有拖尾配重使其能始終緊貼溢流堰上表面，刮板橡膠磨損后能自動進行補償，同時便于維護更換。由于鉸鏈連接較靈活，拖尾刮板還可以左右擺動自動調節清理角度，提高清理效果。溢流堰側壁的結鈣主要通過側刮板刮除。側刮板、上刮板、拖尾刮板的結構都是通過不銹鋼角鐵、橡膠皮、鋼板對穿后用螺栓夾緊固定制成，側刮板和上刮板都安裝有彈簧調節裝置，橡膠皮磨損后可以通過調節彈簧上端的螺母進行與溢流堰表面間隙的調整。濃密池內壁采用刮壁鋼絲繩懸吊重物拉直的方式對池壁積鈣進行刮除，如圖2 所示。

此外，為了平衡濃密機耙架牽拉清鈣裝置的徑向拉力，避免出現受力不均導致清鈣裝置卡死或側翻等情況，在牽拉鋼絲繩的相對側增加了配重。為了使清鈣裝置能平穩地繞濃密機中心旋轉，安裝了起行走作用的萬向輪和起導向作用的定向輪，并且為防止萬向輪轉向幅度過大出現死點導致拖拽打滑現象，在萬向輪的轉動方向上焊接了限位板。

此裝置創造性地將濃密機耙架與清鈣小車通過鋼絲繩柔性相連，無需增加其他動力裝置，且運行過程中不受濃密機耙架升降的影響，整個裝置結構簡單、維護方便。

4 實際應用效果

2022 年3 月底，設計的濃密機池壁清鈣裝置，應用在了德興銅礦工業水處理工段HDS 二廠南北池濃密機上，由于未安裝濃密機清鈣裝置前每個季度需停車清理一次濃密機結鈣，為了數據對比的嚴謹性，對比了清鈣完成后2021 年4—6 月與2022 年4—6 月濃密機運行90 d 期間池壁與溢流堰的結鈣厚度情況，如圖3 所示。

從圖4 可以看出，清鈣裝置安裝前濃密機池壁和溢流堰結鈣厚度隨著時間的推移逐漸上升，90 d 后池壁結鈣厚度達540 mm，溢流堰結鈣厚度達320 mm，且一直呈上升趨勢。清鈣裝置安裝后，濃密機池壁結鈣厚度先上升，在15 d 后達到峰值，并一直維持在80 mm 左右，此為清鈣裝置刮壁鋼絲繩與濃密機池壁的距離，溢流堰結鈣厚度一直維持在6 mm 以下，清鈣效果明顯，具體如圖4、圖5 所示。

由于濃密機池壁和溢流堰結鈣的減少，濃密機每次只需清理耙架、導流筒、流槽、溢流溝等處的結鈣，因結鈣而導致停機清鈣的次數由原來的每季度一次延長到每半年一次，延長了濃密機的清鈣周期。單臺濃密機清鈣裝置每年可為企業節約清鈣成本14 萬余元，經濟效果明顯。

5 結束語

本研究設計的濃密機池壁清鈣裝置在礦山酸堿性廢水處理領域中具有重要的應用價值和社會效益。通過對該裝置的設計和應用研究，解決了濃密機池壁和溢流堰結鈣問題對酸堿性廢水處理效率和處理效果的影響，提高了設備的運行效率并延長了其使用壽命，降低了礦山酸堿性廢水處理的運營成本。未來可以進一步優化該裝置的結構設計和性能，提高其自動化程度和清鈣效果。同時探索其在其他類型污水處理設備中應用的可能性，為污水處理行業的發展作出更大貢獻。

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