微湍流高效胶墨浮选槽
阅读：311发布：2020-05-12
专利汇可以提供微湍流高效胶墨浮选槽专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种微 湍流 高效脱墨 浮选槽 。与已有技术相比，本发明做了如下改进：(1)在阶梯扩散器前添加湍流发生器，由加气元件和湍流发生器组成气泡形成及与浆料均匀混合装置；(2)把作为加气元件的阶梯扩散器的最后一节突扩管改为渐扩管；(3)在浮选槽中设置有导流板并形成湍动流道。在导流板导流下，可以控制纸浆在浮选槽中的 停留时间 ，使纸浆中附着在气泡上的油墨粒子因浮 力 不断浮到浆层表面上，尽可能多的被收集到 泡沫 收集槽。，下面是微湍流高效胶墨浮选槽专利的具体信息内容。
技术领域
本发明涉及制浆造纸技术领域，具体是涉及一种微湍流高效脱墨浮选槽。
背景技术
目前在我国较先进的废纸脱墨生产通常是浮选法或浮选与洗涤相结合的工 艺。首先进行碎浆，将纸页分散成纤维悬浮液(纸浆)，并在脱墨化学品的作用下 使纤维和其上的印刷油墨充分分离，再在浮选槽中使油墨粒子从纸浆中被除去。
浮选槽是废纸脱墨过程的核心专业设备，由于大部分的印刷油墨是油基性物 质，油墨粒子有明显的疏水性。通过表面张力的作用令大小不一的油墨粒子(粒径 在10-100μm)能被气泡捕集并浮拖到浮选槽浆面上，从而达到把油墨从浆料中分 离出来的目的。
为了实现气泡更多的捕集油墨粒子，目前通常的方法是利用加气装置令空气 与浆料充分均匀地混合，并且形成一定尺寸大小的气泡，这些气泡在与浆料混合的 同时就捕集油墨粒子并由浮力作用上升至纸浆表层。
国外设备常采用的加气装置，已由较早使用的添加压缩空气或机械搅拌的方 式逐渐发展为文丘里抽气或专用气泡发生器。如附图1所示，利用高速浆流形成的 负压把空气吸入浆料中，通过后续2～3级阶梯扩散器，浆料由于流道截面的突然 扩大而产生强烈的湍流，这就令抽入的空气迅速分散成无数的小气泡。空气吸入管 接到浮选槽的空气总管，而空气总管则安装流量计和控制阀，以便按照工艺需要改 变吸入空气对浆量的比例。
实践证明上述技术虽然是先进技术，但是仍存在如下不足之处：
(1)由于阶梯扩散器结构所产生湍动的程度相对确定，在这种情况下，气流 与浆料混合均匀度无法调节，或者说混合均匀度无法再提高，气流被分散成的气泡 尺寸还是过大，捕捉较小粒径(小于10μm)的油墨粒子的能力降低。
(2)由于利用文丘里技术加气时要求浆料具有一定的流速，例如国外某一公 司的这一加气装置就要求单个扩散器的典型流量为70～100L/S，对于我国一般的中 小型废纸浆厂的较小的产量情况下，流道的直径相对较小，容易造成堵塞。
这些不足之处使得具有孔板扩散器的脱墨浮选槽的脱墨效率也受到限制。
浮选槽是废纸脱墨过程的核心专业设备，由于大部分的印刷油墨是油基性物 质，油墨粒子有明显的疏水性。通过表面张力的作用令大小不一的油墨粒子(粒径 在10-100μm)能被气泡捕集并浮拖到浮选槽浆面上，从而达到把油墨从浆料中分 离出来的目的。
为了实现气泡更多的捕集油墨粒子，目前通常的方法是利用加气装置令空气 与浆料充分均匀地混合，并且形成一定尺寸大小的气泡，这些气泡在与浆料混合的 同时就捕集油墨粒子并由浮力作用上升至纸浆表层。
国外设备常采用的加气装置，已由较早使用的添加压缩空气或机械搅拌的方 式逐渐发展为文丘里抽气或专用气泡发生器。如附图1所示，利用高速浆流形成的 负压把空气吸入浆料中，通过后续2～3级阶梯扩散器，浆料由于流道截面的突然 扩大而产生强烈的湍流，这就令抽入的空气迅速分散成无数的小气泡。空气吸入管 接到浮选槽的空气总管，而空气总管则安装流量计和控制阀，以便按照工艺需要改 变吸入空气对浆量的比例。
实践证明上述技术虽然是先进技术，但是仍存在如下不足之处：
(1)由于阶梯扩散器结构所产生湍动的程度相对确定，在这种情况下，气流 与浆料混合均匀度无法调节，或者说混合均匀度无法再提高，气流被分散成的气泡 尺寸还是过大，捕捉较小粒径(小于10μm)的油墨粒子的能力降低。
(2)由于利用文丘里技术加气时要求浆料具有一定的流速，例如国外某一公 司的这一加气装置就要求单个扩散器的典型流量为70～100L/S，对于我国一般的中 小型废纸浆厂的较小的产量情况下，流道的直径相对较小，容易造成堵塞。
这些不足之处使得具有孔板扩散器的脱墨浮选槽的脱墨效率也受到限制。
发明内容
由于废纸脱墨效率是决定废纸脱墨制浆质量的关键因素，脱墨浆质量就影响到 抄造纸张的质量和级别，如脱墨浆质量差，就造成废纸资源的浪费。本发明的目的 就是针对上述已有技术的不足之处发明一种具有更好加气混合装置及流道的浮选 槽，以解决上述的技术难题。
为达到上述目的，本发明采取了如下改进方案：
首先使纸浆与气泡的混合由被动变为主动，在进入通用加气装置前设置湍流发 生器(如附图2所示)，由加气元件和湍流发生器组成气泡形成与浆料均匀混合装置。 其次把作为加气元件的阶梯扩散器的最后一节突扩管改为渐扩管，如附图3所示， 使之产生合适规模大小的微湍动，使气泡开始碰撞、聚集。
对于常规的浮选脱墨装置，气泡的产生及其与纸浆的混合均是利用文丘里结构 的原理，产生气泡的大小及数量以及气泡与纸浆混合的程度均受到所设计加气装置 的结构的限制，可调性差，混合均匀度不高，也就是说，气泡接触单根纤维的机率 无法进一步提高。本技术在加气元件前添加了湍流发生器，压缩空气进入浆料后通 过特殊设计的转子所产生的湍流剪切力，被分散成细小的气泡，进而与纸浆产生纤 维级混合，大大提高气泡与纤维接触的机率，使混合由被动变为主动，为气泡捕集 油墨粒子创造更有利的条件。
本技术以设置阶梯扩散器作为加气元件，但此处加气元件施加气体的主要作用 不再是捕集纸浆中的油墨粒子，而是以捕集在湍流发生器中产生的小气泡为主，同 时也捕集相应尺寸的油墨粒子，空气被吸入扩散管后通过阶梯管的突扩产生激烈湍 动，气流被初步分成大小不一的气泡，并与纸浆流得到初步的混合，再通过渐扩管， 由于渐扩管是产生微湍动的流道，纸浆在这里进一步与气泡混合，为局部较小尺寸 的气泡之间的相互碰撞创造更充分的条件，进而汇集成较大的气泡在后序的脱墨槽 中除去。
由于纸浆流与气流在本技术装置经历了三次剪切、湍动、混合，且产生的湍动 规模针对不同粒径的油墨粒子，因此脱墨后的纸浆相对较洁净。如果纸浆湍流发生 器的设计不受管径的限制，湍动规模可以通过调节电机转速来调节，因此气泡的产 生与混合并不受产量的影响，这样，为了避免阶梯管的堵塞，阶梯管可不必过于强 求要加工成很小直径，使本技术装置也适用于中小型废纸脱墨浆厂。在浮选槽中可 以设置导流板，形成上下循环流道，在纸浆由上往下的流道中，再次添加压缩空气， 捕集未被俘获的小气泡，原先未被气泡捕集的油墨粒子也会被气泡重新捕集。本技 术发明将使脱墨浮选槽的脱墨效率大大提高。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)于在湍流发生器中纸浆与吸入气流产生纤维级的湍动混合，增加了气泡 与油墨粒子的碰撞次数，创造了气泡捕集油墨粒子的有利条件；
(2)由于纸浆反复多次与不同大小的气泡混合，使油墨粒子被捕集的机率增 加，增大了油墨粒子的脱除率。
因此，本技术发明的脱墨浮选槽(如附图4所示)的脱墨率当然要比目前所用 的常规浮选槽的高。实验证明：这种浮选槽对已分离的油墨粒子的脱墨率高达95 ％以上，而国产的浮选槽的脱墨率一般在90％以下，从国外引进的目前认为较先进 的脱墨浮选槽的脱墨率也在95％左右；
(3)本技术创造的加气元件和湍流发生器的结构简单，没有特殊的高难度加 工工艺，材料均为不锈钢。操作步骤与常规浮选槽类同。
湍流发生器的转速为500～750转/分，电机功率1～2kw。由于脱墨效率高，这 一点功率消耗的费用，跟后续工序简化以及纸浆质量提高所得到的经济效益相比要 少得多。
为达到上述目的，本发明采取了如下改进方案：
首先使纸浆与气泡的混合由被动变为主动，在进入通用加气装置前设置湍流发 生器(如附图2所示)，由加气元件和湍流发生器组成气泡形成与浆料均匀混合装置。 其次把作为加气元件的阶梯扩散器的最后一节突扩管改为渐扩管，如附图3所示， 使之产生合适规模大小的微湍动，使气泡开始碰撞、聚集。
对于常规的浮选脱墨装置，气泡的产生及其与纸浆的混合均是利用文丘里结构 的原理，产生气泡的大小及数量以及气泡与纸浆混合的程度均受到所设计加气装置 的结构的限制，可调性差，混合均匀度不高，也就是说，气泡接触单根纤维的机率 无法进一步提高。本技术在加气元件前添加了湍流发生器，压缩空气进入浆料后通 过特殊设计的转子所产生的湍流剪切力，被分散成细小的气泡，进而与纸浆产生纤 维级混合，大大提高气泡与纤维接触的机率，使混合由被动变为主动，为气泡捕集 油墨粒子创造更有利的条件。
本技术以设置阶梯扩散器作为加气元件，但此处加气元件施加气体的主要作用 不再是捕集纸浆中的油墨粒子，而是以捕集在湍流发生器中产生的小气泡为主，同 时也捕集相应尺寸的油墨粒子，空气被吸入扩散管后通过阶梯管的突扩产生激烈湍 动，气流被初步分成大小不一的气泡，并与纸浆流得到初步的混合，再通过渐扩管， 由于渐扩管是产生微湍动的流道，纸浆在这里进一步与气泡混合，为局部较小尺寸 的气泡之间的相互碰撞创造更充分的条件，进而汇集成较大的气泡在后序的脱墨槽 中除去。
由于纸浆流与气流在本技术装置经历了三次剪切、湍动、混合，且产生的湍动 规模针对不同粒径的油墨粒子，因此脱墨后的纸浆相对较洁净。如果纸浆湍流发生 器的设计不受管径的限制，湍动规模可以通过调节电机转速来调节，因此气泡的产 生与混合并不受产量的影响，这样，为了避免阶梯管的堵塞，阶梯管可不必过于强 求要加工成很小直径，使本技术装置也适用于中小型废纸脱墨浆厂。在浮选槽中可 以设置导流板，形成上下循环流道，在纸浆由上往下的流道中，再次添加压缩空气， 捕集未被俘获的小气泡，原先未被气泡捕集的油墨粒子也会被气泡重新捕集。本技 术发明将使脱墨浮选槽的脱墨效率大大提高。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)于在湍流发生器中纸浆与吸入气流产生纤维级的湍动混合，增加了气泡 与油墨粒子的碰撞次数，创造了气泡捕集油墨粒子的有利条件；
(2)由于纸浆反复多次与不同大小的气泡混合，使油墨粒子被捕集的机率增 加，增大了油墨粒子的脱除率。
因此，本技术发明的脱墨浮选槽(如附图4所示)的脱墨率当然要比目前所用 的常规浮选槽的高。实验证明：这种浮选槽对已分离的油墨粒子的脱墨率高达95 ％以上，而国产的浮选槽的脱墨率一般在90％以下，从国外引进的目前认为较先进 的脱墨浮选槽的脱墨率也在95％左右；
(3)本技术创造的加气元件和湍流发生器的结构简单，没有特殊的高难度加 工工艺，材料均为不锈钢。操作步骤与常规浮选槽类同。
湍流发生器的转速为500～750转/分，电机功率1～2kw。由于脱墨效率高，这 一点功率消耗的费用，跟后续工序简化以及纸浆质量提高所得到的经济效益相比要 少得多。
附图说明
图1为已有技术中的阶梯扩散器的结构示意图；
进料口1，孔板2，进气口3，阶梯扩散管4，底板5，出料口6；
图2为湍流发生器装置；
湍流发生器1，加气元件2，压缩空气3，进浆4，出浆5；
图3为改进后的阶梯扩散器的结构示意图；
进气口1，阶梯管2，渐扩管3；
图4为脱墨浮洗槽示意图；
出浆口1，排渣口2，阶梯扩散器3，压缩空气4，加气元件5，进浆口6，湍流 发生器7，排污口8，泡沫收集槽9，导流板10。
进料口1，孔板2，进气口3，阶梯扩散管4，底板5，出料口6；
图2为湍流发生器装置；
湍流发生器1，加气元件2，压缩空气3，进浆4，出浆5；
图3为改进后的阶梯扩散器的结构示意图；
进气口1，阶梯管2，渐扩管3；
图4为脱墨浮洗槽示意图；
出浆口1，排渣口2，阶梯扩散器3，压缩空气4，加气元件5，进浆口6，湍流 发生器7，排污口8，泡沫收集槽9，导流板10。
具体实施方式
以下结合说明书附图来对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并 不局限于实施方式中所描述的范围。
本发明的改进点如下：
(1)附图1为已有技术中的孔板扩散器的结构示意图，由进料口1、孔板2、 进气口3、阶梯扩散器4、底板5及出料口6构成；本发明把作为加气元件的阶梯 扩散器4的最后一节突扩管改为渐扩管，如附图3所示：
(2)在阶梯扩散器前添加湍流发生器，如附图2所示，由加气元件和湍流发 生器组成气泡形成及与浆料均匀混合装置；
(3)在浮选槽中设置导流板并形成湍动流道。在导流板导流下，纸浆反复多 次被混合，增加了在浮选槽中的停留时间，捕集油墨的气泡将被尽可能多收集到泡 沫收集槽，如附图4所示。
本发明的微湍流高效浮选脱墨槽其他构成部分属于已有技术，工作原理为本技 术领域中公知技术，为本领域一般技术人员所掌握。
本发明解决所述现行装备存在问题的途径及技术方法：
本技术在加气元件前添加了湍流发生器，压缩空气进入浆料后通过特殊设计的 转子所产生的湍流剪切力，被分散成细小的气泡，进而与纸浆产生纤维级混合，大 大提高气泡与纤维接触的机率，使混合由被动变为主动，为气泡捕集油墨粒子创造 更有利的条件。
本技术以设置阶梯扩散器作为加气元件，但此处加气元件施加气体的主要作用 不再是捕集纸浆中的油墨粒子，而是以捕集在湍流发生器中产生的小气泡为主，同 时也捕集相应尺寸的油墨粒子，空气被吸入扩散管后通过阶梯管的突扩产生激烈湍 动，气流被初步分成大小不一的气泡，并与纸浆流得到初步的混合，再通过渐扩管， 由于渐扩管是产生微湍动的流道，纸浆在这里进一步与气泡混合，为局部较小尺寸 的气泡之间的相互碰撞创造更充分的条件，进而汇集成较大的气泡在后序的脱墨槽 中除去。
由于纸浆流与气流在本技术装置经历了三次剪切、湍动、混合，且产生的湍动 规模针对不同粒径的油墨粒子，因此脱墨后的纸浆相对较洁净。如果纸浆湍流发生 器的设计不受管径的限制，湍动规模可以通过调节电机转速来调节，因此气泡的产 生与混合并不受产量的影响，这样，为了避免阶梯管的堵塞，阶梯管可不必过于强 求要加工成很小直径，使本技术装置也适用于中小型废纸脱墨浆厂。在浮选槽中可 以设置导流板，形成上下循环流道，在纸浆由上往下的流道中，再次添加压缩空气， 捕集未被俘获的小气泡，原先未被气泡捕集的油墨粒子也会被气泡重新捕集。本技 术发明将使脱墨浮选槽的脱墨效率大大提高。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)由于在湍流发生器中纸浆与吸入气流产生纤维级的湍动混合，增加了气 泡与油墨粒子的碰撞次数，创造了气泡捕集油墨粒子的有利条件；
(2)由于纸浆反复多次与不同大小的气泡混合，使油墨粒子被捕集的机率增 加，增大了油墨粒子的脱除率。
因此，本技术发明的脱墨浮选槽(如图4所示)的脱墨率当然要比目前所用的 常规浮选槽的高。实验证明：这种浮选槽对已分离的油墨粒子的脱墨率高达95％以 上，而国产的浮选槽的脱墨率一般在90％以下，从国外引进的目前认为较先进的脱 墨浮选槽的脱墨率也在95％左右。
本技术创造的加气元件和湍流发生器的结构简单，没有特殊的高难度加工工 艺，材料均为不锈钢。操作步骤与常规浮选槽类同。
湍流发生器的转速为500～750转/分，电机功率1～2kw。由于脱墨效率高，这 一点功率消耗的费用，跟后续工序简化以及纸浆质量提高所得到的经济效益相比要 少得多。
本发明的改进点如下：
(1)附图1为已有技术中的孔板扩散器的结构示意图，由进料口1、孔板2、 进气口3、阶梯扩散器4、底板5及出料口6构成；本发明把作为加气元件的阶梯 扩散器4的最后一节突扩管改为渐扩管，如附图3所示：
(2)在阶梯扩散器前添加湍流发生器，如附图2所示，由加气元件和湍流发 生器组成气泡形成及与浆料均匀混合装置；
(3)在浮选槽中设置导流板并形成湍动流道。在导流板导流下，纸浆反复多 次被混合，增加了在浮选槽中的停留时间，捕集油墨的气泡将被尽可能多收集到泡 沫收集槽，如附图4所示。
本发明的微湍流高效浮选脱墨槽其他构成部分属于已有技术，工作原理为本技 术领域中公知技术，为本领域一般技术人员所掌握。
本发明解决所述现行装备存在问题的途径及技术方法：
本技术在加气元件前添加了湍流发生器，压缩空气进入浆料后通过特殊设计的 转子所产生的湍流剪切力，被分散成细小的气泡，进而与纸浆产生纤维级混合，大 大提高气泡与纤维接触的机率，使混合由被动变为主动，为气泡捕集油墨粒子创造 更有利的条件。
本技术以设置阶梯扩散器作为加气元件，但此处加气元件施加气体的主要作用 不再是捕集纸浆中的油墨粒子，而是以捕集在湍流发生器中产生的小气泡为主，同 时也捕集相应尺寸的油墨粒子，空气被吸入扩散管后通过阶梯管的突扩产生激烈湍 动，气流被初步分成大小不一的气泡，并与纸浆流得到初步的混合，再通过渐扩管， 由于渐扩管是产生微湍动的流道，纸浆在这里进一步与气泡混合，为局部较小尺寸 的气泡之间的相互碰撞创造更充分的条件，进而汇集成较大的气泡在后序的脱墨槽 中除去。
由于纸浆流与气流在本技术装置经历了三次剪切、湍动、混合，且产生的湍动 规模针对不同粒径的油墨粒子，因此脱墨后的纸浆相对较洁净。如果纸浆湍流发生 器的设计不受管径的限制，湍动规模可以通过调节电机转速来调节，因此气泡的产 生与混合并不受产量的影响，这样，为了避免阶梯管的堵塞，阶梯管可不必过于强 求要加工成很小直径，使本技术装置也适用于中小型废纸脱墨浆厂。在浮选槽中可 以设置导流板，形成上下循环流道，在纸浆由上往下的流道中，再次添加压缩空气， 捕集未被俘获的小气泡，原先未被气泡捕集的油墨粒子也会被气泡重新捕集。本技 术发明将使脱墨浮选槽的脱墨效率大大提高。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)由于在湍流发生器中纸浆与吸入气流产生纤维级的湍动混合，增加了气 泡与油墨粒子的碰撞次数，创造了气泡捕集油墨粒子的有利条件；
(2)由于纸浆反复多次与不同大小的气泡混合，使油墨粒子被捕集的机率增 加，增大了油墨粒子的脱除率。
因此，本技术发明的脱墨浮选槽(如图4所示)的脱墨率当然要比目前所用的 常规浮选槽的高。实验证明：这种浮选槽对已分离的油墨粒子的脱墨率高达95％以 上，而国产的浮选槽的脱墨率一般在90％以下，从国外引进的目前认为较先进的脱 墨浮选槽的脱墨率也在95％左右。
本技术创造的加气元件和湍流发生器的结构简单，没有特殊的高难度加工工 艺，材料均为不锈钢。操作步骤与常规浮选槽类同。
湍流发生器的转速为500～750转/分，电机功率1～2kw。由于脱墨效率高，这 一点功率消耗的费用，跟后续工序简化以及纸浆质量提高所得到的经济效益相比要 少得多。
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