濃密機(jī)池壁清鈣裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

［摘 要］隨著環(huán)保要求的不斷提高，礦山酸堿性廢水處理對(duì)于濃密機(jī)的運(yùn)行效率和處理效果要求愈加嚴(yán)格。文章探討了酸堿性水處理過(guò)程中，由于石灰的加入導(dǎo)致的廢水處理濃密機(jī)結(jié)鈣問(wèn)題，并提出采用濃密機(jī)池壁清鈣裝置作為解決方案。文章分析了結(jié)鈣現(xiàn)象的原因及其對(duì)廢水處理設(shè)施的影響，介紹了清鈣裝置的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及在濃密機(jī)上的實(shí)際應(yīng)用效果。實(shí)踐表明，該裝置的清鈣效果顯著。

［關(guān)鍵詞］酸堿性水處理；石灰投加；結(jié)鈣；濃密機(jī)；清鈣裝置

［中圖分類(lèi)號(hào)］TD462.5 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）07–0105–03

1 概述

德興銅礦是江西銅業(yè)集團(tuán)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(shù)（HDS 工藝），酸、堿性廢水通過(guò)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(jìn)入濃密機(jī)進(jìn)行沉淀，沉淀后的底渣一部分作為循環(huán)漿料返回到反應(yīng)池中，一部分進(jìn)入尾礦輸送系統(tǒng)，濃密池上層澄清溢流水則達(dá)標(biāo)外排。在此過(guò)程中，中心傳動(dòng)式濃密機(jī)作為礦山廢水處理中的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行效率和處理效果直接關(guān)系到污水處理的整體質(zhì)量。然而，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，濃密機(jī)池壁結(jié)鈣問(wèn)題一直是困擾礦山廢水處理的一大難題。結(jié)鈣不僅影響濃密機(jī)的正常運(yùn)行，還降低了濃密機(jī)的處理效率，增加了設(shè)備的維護(hù)成本。

因此，研究和開(kāi)發(fā)有效的濃密機(jī)池壁清鈣裝置，對(duì)于確保礦山廢水處理濃密機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

2 結(jié)鈣的產(chǎn)生及影響

在礦山酸堿性廢水處理過(guò)程中，石灰的加入主要用于調(diào)節(jié)廢水的pH 值，促進(jìn)污染物的沉淀。石灰中含有的Ca2+ 與廢水中的陰離子（如SO42-）結(jié)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(huì)立即沉降。隨著時(shí)間的推移，這些微小的鈣鹽顆粒會(huì)相互碰撞并結(jié)合，形成更大的顆粒。同時(shí)，廢水中的其他雜質(zhì)和懸浮物也附著在這些顆粒上，使其不斷增大。當(dāng)顆粒增長(zhǎng)到一定大小時(shí)，會(huì)沉降并附著在廢水處理設(shè)施上。在濃密機(jī)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(huì)進(jìn)一步結(jié)合和沉積，形成“結(jié)鈣層”，如圖1 所示。這一結(jié)鈣層會(huì)逐漸增厚，并對(duì)濃密機(jī)的性能產(chǎn)生影響。

結(jié)鈣會(huì)導(dǎo)致濃密機(jī)本體重量增大，負(fù)荷過(guò)重，進(jìn)料管道堵塞。濃密池內(nèi)壁和溢流堰的結(jié)鈣還會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)：濃密池內(nèi)壁結(jié)鈣會(huì)造成濃密機(jī)有效容積減小，處理能力下降，隨著結(jié)鈣的不斷積累，當(dāng)結(jié)鈣層達(dá)到一定厚度時(shí)，會(huì)大面積從池壁上垮塌造成濃密機(jī)壓耙卡死。溢流堰結(jié)鈣會(huì)導(dǎo)致溢流堰高度抬升，當(dāng)溢流堰高度與導(dǎo)流筒高度平齊時(shí)，從反應(yīng)池進(jìn)入濃密機(jī)導(dǎo)流筒的渾濁水還來(lái)不及沉降就從導(dǎo)流筒上端溢出，造成濃密機(jī)“跑渣”。

3 清鈣裝置的設(shè)計(jì)

濃密機(jī)結(jié)鈣是緩慢產(chǎn)生的，因此阻斷鈣鹽顆粒的附著是防止或延緩濃密機(jī)池壁結(jié)鈣的關(guān)鍵。根據(jù)中心傳動(dòng)式濃密機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種濃密機(jī)池壁清鈣裝置，對(duì)附著在濃密機(jī)池壁和溢流堰上的鈣鹽顆粒沉積物進(jìn)行連續(xù)刮除，就能夠有效阻止結(jié)鈣物的積累，抑制結(jié)鈣的產(chǎn)生。

3.1 設(shè)計(jì)原理

將中心傳動(dòng)式濃密機(jī)耙架上的動(dòng)力傳輸?shù)角邂}裝置上，帶動(dòng)清鈣裝置沿溢流堰行走，通過(guò)清鈣裝置上的刮除裝置對(duì)附著在濃密機(jī)池壁和溢流堰上的鈣鹽沉淀物進(jìn)行刮除，從而避免池壁和溢流堰結(jié)鈣的沉積，達(dá)到清理結(jié)鈣的目的。

3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

清鈣裝置針對(duì)濃密機(jī)池壁的不同部位采用不同的清鈣方式。溢流堰上表面的結(jié)鈣通過(guò)上刮板和拖尾刮板刮除，拖尾刮板與機(jī)架通過(guò)鉸鏈連接且豎直方向留有活動(dòng)余量，拖尾刮板的兩側(cè)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(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)便于維護(hù)更換。由于鉸鏈連接較靈活，拖尾刮板還可以左右擺動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)清理角度，提高清理效果。溢流堰側(cè)壁的結(jié)鈣主要通過(guò)側(cè)刮板刮除。側(cè)刮板、上刮板、拖尾刮板的結(jié)構(gòu)都是通過(guò)不銹鋼角鐵、橡膠皮、鋼板對(duì)穿后用螺栓夾緊固定制成，側(cè)刮板和上刮板都安裝有彈簧調(diào)節(jié)裝置，橡膠皮磨損后可以通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧上端的螺母進(jìn)行與溢流堰表面間隙的調(diào)整。濃密池內(nèi)壁采用刮壁鋼絲繩懸吊重物拉直的方式對(duì)池壁積鈣進(jìn)行刮除，如圖2 所示。

此外，為了平衡濃密機(jī)耙架牽拉清鈣裝置的徑向拉力，避免出現(xiàn)受力不均導(dǎo)致清鈣裝置卡死或側(cè)翻等情況，在牽拉鋼絲繩的相對(duì)側(cè)增加了配重。為了使清鈣裝置能平穩(wěn)地繞濃密機(jī)中心旋轉(zhuǎn)，安裝了起行走作用的萬(wàn)向輪和起導(dǎo)向作用的定向輪，并且為防止萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向幅度過(guò)大出現(xiàn)死點(diǎn)導(dǎo)致拖拽打滑現(xiàn)象，在萬(wàn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上焊接了限位板。

此裝置創(chuàng)造性地將濃密機(jī)耙架與清鈣小車(chē)通過(guò)鋼絲繩柔性相連，無(wú)需增加其他動(dòng)力裝置，且運(yùn)行過(guò)程中不受濃密機(jī)耙架升降的影響，整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。

4 實(shí)際應(yīng)用效果

2022 年3 月底，設(shè)計(jì)的濃密機(jī)池壁清鈣裝置，應(yīng)用在了德興銅礦工業(yè)水處理工段HDS 二廠南北池濃密機(jī)上，由于未安裝濃密機(jī)清鈣裝置前每個(gè)季度需停車(chē)清理一次濃密機(jī)結(jié)鈣，為了數(shù)據(jù)對(duì)比的嚴(yán)謹(jǐn)性，對(duì)比了清鈣完成后2021 年4—6 月與2022 年4—6 月濃密機(jī)運(yùn)行90 d 期間池壁與溢流堰的結(jié)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(jī)池壁和溢流堰結(jié)鈣厚度隨著時(shí)間的推移逐漸上升，90 d 后池壁結(jié)鈣厚度達(dá)540 mm，溢流堰結(jié)鈣厚度達(dá)320 mm，且一直呈上升趨勢(shì)。清鈣裝置安裝后，濃密機(jī)池壁結(jié)鈣厚度先上升，在15 d 后達(dá)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(jī)池壁的距離，溢流堰結(jié)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(jī)池壁和溢流堰結(jié)鈣的減少，濃密機(jī)每次只需清理耙架、導(dǎo)流筒、流槽、溢流溝等處的結(jié)鈣，因結(jié)鈣而導(dǎo)致停機(jī)清鈣的次數(shù)由原來(lái)的每季度一次延長(zhǎng)到每半年一次，延長(zhǎng)了濃密機(jī)的清鈣周期。單臺(tái)濃密機(jī)清鈣裝置每年可為企業(yè)節(jié)約清鈣成本14 萬(wàn)余元，經(jīng)濟(jì)效果明顯。

5 結(jié)束語(yǔ)

本研究設(shè)計(jì)的濃密機(jī)池壁清鈣裝置在礦山酸堿性廢水處理領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)效益。通過(guò)對(duì)該裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究，解決了濃密機(jī)池壁和溢流堰結(jié)鈣問(wèn)題對(duì)酸堿性廢水處理效率和處理效果的影響，提高了設(shè)備的運(yùn)行效率并延長(zhǎng)了其使用壽命，降低了礦山酸堿性廢水處理的運(yùn)營(yíng)成本。未來(lái)可以進(jìn)一步優(yōu)化該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能，提高其自動(dòng)化程度和清鈣效果。同時(shí)探索其在其他類(lèi)型污水處理設(shè)備中應(yīng)用的可能性，為污水處理行業(yè)的發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。

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