专利名称：曝气式对流混合脱墨浮选槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及制浆造纸装备与技术领域，具体涉及一种曝气式对流混合脱墨浮选槽。
背景技术：
随着造纸工业原料需求量日益增长和环境保护要求的提高，废纸作为一种方便、经济、污染少的纤维原料，已越来越被造纸行业所重视。充分利用废纸资源是调整造纸原料结构的重点措施。脱墨浆主要用于生产新闻纸、文化印刷用纸等。近几年废纸脱墨技术的进步，使得脱墨浆的生产取得了很大的发展。在废纸脱墨过程中，浮选槽是最关键的核心设备，浮选槽是根据大部分印刷油墨粒子呈疏水性的特性，能够被气泡捕集并浮拖到浆料表面进而从纸浆中分离去除的特点而设计的脱墨设备。因此，在浮选脱墨装置中气泡的产生和分布以及与浆料的混合又是核心的技术，目前较为先进的浮选槽所采用的加气元件主要分为采用阶梯扩散器的自吸式以及专用气泡发生器的主动供气式两种，但这两种技术仍然存在以下不足之处(1)采用阶梯扩散器的加气元件，其浆料与气体的混合均匀度无法调节，因此存在浮选不均的现象。
(2)由于只有在一定的流速下，阶梯扩散器才能产生相对的负压，因此进浆管的直径往往比较小，这就加大了整个系统的阻力损失且容易造成浆料堵塞管路的现象。
(3)采用专用气泡发生器的浮选槽，由于气泡发生器结构复杂，气泡产生量及分布范围不易调节，因此对于一般中小型废纸脱墨浆厂很难进行大面积推广。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种曝气式对流混合脱墨浮选槽。该装置实现主动曝气与对流混合相结合，气浆比可较大范围调节，不存在浆料堵塞管路的现象，且制造加工成本低，适合在我国中小型废纸脱墨造纸企业推广。
本发明的目的通过如下技术方案实现一种曝气式对流混合脱墨浮选槽，包括脱墨槽体、油墨收集槽、进浆管件、曝气元件、浆泵、良浆出口、油墨出口，所述油墨收集槽焊接在槽体内，位于槽体内中部，油墨收集槽外周与脱墨槽体内壁之间由多级浮选区组成，每一浮选区设有曝气元件、进浆管件和喷浆头，进浆管件一端与浆泵连接，另一端与喷浆头连接，喷浆头与曝气元件配合；浮选区之间通过挡板分隔，油墨收集槽底端与油墨出口连接，各浮选区的脱墨槽体底端分别与良浆出口连接，所述曝气元件包括曝气膜片、风机和连接管，曝气膜片密布直径为0.2～1mm的小孔，各浮选区内的曝气膜片通过连接管与风机连接；所述进浆管件包括浆管、弯头、钢管和调节法兰，与浆泵连接的浆管通过弯头焊接在直径稍大的钢管上，钢管与其下部的调节法兰连接，调节法兰通过浆管与喷浆头连接。
为了更好地实现本发明，所述脱墨槽体为圆柱体，这是脱墨槽体常用形状，其优点是加工方便，结构紧凑。
所述脱墨槽体为四方体，这也是脱墨槽体较常用的形状，加工方便，当然更具时间需要脱墨槽体的形状可以是其它椭圆体甚至不规则形状。
所述浮选区为5个，浮选区的个数决定于浆料和浮选要求以及浮选槽自身的大小。
所述的多级浮选区中预留一个区，作为最后一级浮选区或者油墨纤维回收区，油墨纤维回收区是用来回收油墨中的纤维。
本发明的原理首先，采用风机供气，微孔薄膜作为曝气膜片，可采用机械压榨或者激光打孔技术在膜片上布孔，例如直径为7寸的膜片自身就有几千微孔(附图3)，不仅产生的气泡数量多，且直径在分布在0.1-3.5mm间，适合多种废纸浆的浮选脱墨。该曝气膜片产生的气泡稳定，分布范围广，且供气量和在浮选槽中的作用范围可以通过增加、删减膜片数量进行调节，操作简单，效率高。
其次，经过碎解并含有脱墨剂及其他化学药品的废纸浆通过设计的进浆管及喷浆头(附图6)与该曝气元件产生的气泡进行直接对流混合接触，浆料在与气泡接触碰撞的瞬间，由于动能与势能间的相互转换，浆料与气泡形成微湍流，达到较好的混合效果，气泡在废纸浆中分散均匀后，随着浆料的上升进行浮选脱墨。
第三、浮选槽采用了圆柱体外形及扇形浮选区的结构(附图3，根据产量的要求可以改变浮选槽的外形)，多级浮选槽形成一个整体结构，各级间采用挡板隔开，该装备不仅占地面积小，加工简单，节约成本，且在多级浮选的流程中，可以根据实际情况通过增加、删节曝气膜片来调节用气量的大小，多级浮选流程紧凑，一级浮选后的良浆被泵送到下一个扇形浮选区进行浮选脱墨，各级浮选出的油墨从中心油墨槽被统一回收。
第四，为了使曝气元件产生的气泡与浆料较好的接触、混合，浮选槽采用可调高度的进浆管件，根据曝气量的大小及强度调节纸浆与气泡的接触位置，使气泡与浆料达到最好的对流混合及铺集油墨粒子的效果，由于进浆管路直径相对较大，因此克服了其他浮选脱墨设备采用阶梯扩散器加气极易堵塞的缺点。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1、由于采用了特殊的进浆管结构及膜片式曝气元件的高效的曝气能力，气泡与浆料充分对流混合，增大了气泡捕集油墨粒子的几率，提高了浮选脱墨效果，克服了其他脱墨装备浮选不均的缺点，且不存在堵塞管路的问题。
2、该浮选槽能耗低，占地面积小，结构紧凑，流程简单，整套设备加工容易，没有特殊的高难度的加工工艺，主要部件材料均为不锈钢，更适合我国中小型废纸脱墨浆厂使用。
3、膜片式曝气元件的阻力损失很小，比起阶梯扩散器的阻力损失可以忽略不计，且产生气泡数量多，分布范围广，比起国外专用气泡发生器，成本降低很多，但曝气效率却很高。本发明技术可以被本领域技术人员较好掌握。
4、本浮选槽操作流程简单，加工成本低，吨浆提高单位白度值耗能低，脱墨效率却比国产现有浮选设备有较大提高。
图1为曝气式对流混合脱墨浮选槽整体结构俯视图。
图2为曝气式对流混合脱墨浮选槽结构示意图。
图3为曝气膜片俯视图。
图4为曝气膜片A-A向剖视图。
图5为曝气膜元件与喷浆头连接示意图。
图6为可调高度的布浆管件示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1、2所示，曝气式对流混合脱墨浮选槽包括脱墨槽体1、油墨收集槽2、进浆管件3、曝气元件4、浆泵5、良浆出口6、油墨出口7，所述油墨收集槽2焊接在槽体1内，位于槽体1内中部，油墨收集槽2外周与脱墨槽体1内壁之间由I-1、I-2、I-3、I-4和I-5共5级浮选区组成，并II-1为最后一个浮选区，根据实际需要可以作为第6级浮选区或者油墨纤维回收区。每一浮选区设有曝气元件4、进浆管件3和喷浆头10；浮选区之间通过挡板8分隔，油墨收集槽2底端与油墨出口7连接，各浮选区的脱墨槽体1底端分别与良浆出口6连接，进浆管件3一端与浆泵5连接，另一端与喷浆头10连接，喷浆头10与曝气元件4配合。如图5所示，所述曝气元件4包括曝气膜片12、风机11和连接管9，如图3、4所示，曝气膜片12密布直径为0.2～1mm的小孔，各浮选区内的曝气膜片通过连接管9与风机11连接。如图6所示，所述进浆管件3包括浆管13、弯头14、钢管15和调节法兰16，与浆泵5连接的浆管13通过弯头14焊接在直径稍大的钢管15上，钢管15与其下部的调节法兰16连接，调节法兰16通过浆管与喷浆头10连接。进浆管件3采用了可调节高度的结构，进浆管的直径根据进浆量的大小来决定，钢管15通过调节法兰的相对位置可以沿轴线上下移动，因此可以改变浆料与气泡的接触位置，可使浆料与气泡达到最好的接触混合效果。
如图3和图4所示，为本发明的曝气膜片结构，膜片采用聚合物材料，如橡胶加工而成，加工方式可以是通用的机械压榨或者激光打孔技术在膜片上布孔，孔的数量，大小可以根据实际情况来加工，如直径为190mm的膜片上，密布直径为0.2～1mm的孔3000～4000个。该曝气元件制造成本低，曝气效率高，且产生的气泡直径分布在0.1-3.5mm间。作为废纸浆浮选脱墨的加气元件，仅需要一台风机和若干膜片即可，根据不同的膜片材料以及曝气要求，通常选用风机的风压大于4000Pa。
如图5所示，曝气膜片与进气管固接，与喷浆头距离30mm左右，这个距离可以根据实际工况来调节。从曝气膜片中产生的气泡直接与喷浆头喷出的浆进行对流混合，这种混合方法简单，高效。
脱墨槽体1为圆柱形(也可以根据实际需要改变槽体的形状如椭圆体，四方体等)。浮选区的尺寸及圆柱体直径可以根据实际的产量来决定，同时根据工厂的需要及气浆比，可以改变其外形结构，如槽体采用椭圆体或者长方体，但膜片式曝气系统、布浆系统以及对流混合的方式不变。整个浮选槽本分隔成若干浮选区(如图1)，即整个浮选过程采用多级浮选，以提高纸浆白度。
上述脱墨槽体1、油墨收集槽2、进浆管件3等主要部件材料均为不锈钢。
工作时，该浮选槽采用多级浮选(如图1、2所示)，浆料经过浆泵5从布浆管件3进入槽体1内的第一段浮选区I-1中，与曝气元件4产生的气泡进行对流混合，接着随着浆料的上升，气泡铺集到油墨粒子上浮到浆料表面，油墨溢流到油墨收集槽2中，然后从油墨出口7中排出。良浆从槽体底部良浆出口6被泵送到下一级浮选区I-2中进行浮选脱墨，这样重复直至最后一级。如图1所示，浮选槽预留5级浮选，II-1为最后一个扇形浮选区，根据实际需要可以作为第6级浮选区或者油墨纤维回收区(用来回收油墨中的纤维)，其结构及浮选机理与前5级浮选区完全相同，如果油墨中的纤维较多，则使油墨在此区进行一次浮选，油墨上浮进入油墨收集槽，夹杂在油墨中的纤维则沉降在浮选槽底部进而被回收。最后一段浮选好的良浆进入浆池，油墨统一回收从中间排放口流出。整个浮选脱墨过程结束。
本发明采用微型打孔的膜片作为曝气元件，不仅结构简单，制造成本低，用气量及气泡尺寸可以随时调节，更重要的是解决了传统阶梯扩散器加气元件极易造成浆料堵塞管路的问题。采用与浆料直接对流混合的接触方式，在能量的相互转换中，浆气达到微湍流，增大了气泡与油墨粒子的碰撞记录，因此提高了铺集油墨粒子的能力。
本发明采用的浮选槽结构紧凑，流程简单，材料为不锈钢，没有特殊高难的加工工艺，曝气元件比起国外专用气泡发生器要简单的多，制造成本大幅降低，但脱墨效果却高出现有国内外设备。
本发明充分利用了浆料与气泡流动接触的流体动力学原理，设计了最优化结构的进浆管路及喷浆头，使得整套装备的效率大幅提高。该浮选设备比国外同类产品脱墨率提高10几个百分点，能量消耗比同类装备低许多。
综上所述，本发明非常适合我国中小型废纸脱墨浆厂采用，将会给企业带来巨大的经济效益。
权利要求
1.一种曝气式对流混合脱墨浮选槽，包括脱墨槽体、油墨收集槽、进浆管件、曝气元件、浆泵、良浆出口、油墨出口，所述油墨收集槽焊接在槽体内，位于槽体内中部，油墨收集槽外周与脱墨槽体内壁之间由多级浮选区组成，每一浮选区设有曝气元件、进浆管件和喷浆头，进浆管件一端与浆泵连接，另一端与喷浆头连接，喷浆头与曝气元件配合；浮选区之间通过挡板分隔，油墨收集槽底端与油墨出口连接，各浮选区的脱墨槽体底端分别与良浆出口连接，其特征在于，所述曝气元件包括曝气膜片、风机和连接管，曝气膜片密布直径为0.2～1mm的小孔，各浮选区内的曝气膜片通过连接管与风机连接；所述进浆管件包括浆管、弯头、钢管和调节法兰，与浆泵连接的浆管通过弯头焊接在直径稍大的钢管上，钢管与其下部的调节法兰连接，调节法兰通过浆管与喷浆头连接。
2.根据权利要求1所述的曝气式对流混合脱墨浮选槽，其特征在于，脱墨槽体为圆柱体。
3.根据权利要求1所述的曝气式对流混合脱墨浮选槽，其特征在于，脱墨槽体为四方体。
4.根据权利要求1所述的曝气式对流混合脱墨浮选槽，其特征在于，所述的浮选区为5个。
5.根据权利要求1所述的曝气式对流混合脱墨浮选槽，其特征在于，所述的多级浮选区中预留一个区，作为最后一级浮选区或者油墨纤维回收区。
全文摘要
本发明公开一种曝气式对流混合脱墨浮选槽，包括脱墨槽体、油墨收集槽、进浆管件、曝气元件、浆泵、良浆出口、油墨出口，曝气元件包括曝气膜片、风机和连接管，曝气膜片密布直径为0.2～1mm的小孔，通过连接管与风机连接；进浆管件包括浆管、弯头、钢管和调节法兰，浆管通过弯头焊接在直径稍大的钢管上，钢管与其下部的调节法兰连接，调节法兰通过浆管与喷浆头连接。本发明采用了高度可调的进浆管件及膜片式曝气元件，气泡与浆料充分对流混合，增大了气泡捕集油墨粒子机率，提高了浮选脱墨效果，克服了其他脱墨装备浮选不均，且堵塞管路的缺点。浮选槽能耗低，结构紧凑，流程简单，整套设备加工容易，适合我国中小型废纸脱墨浆厂使用。
文档编号D21C5/02GK1851116SQ20061003573
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月31日 优先权日2006年5月31日
发明者陈克复, 官日彬, 陈奇峰, 李军, 李擘, 李荣刚 申请人:华南理工大学