用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的制作方法

本发明涉及一种用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置。

背景技术：

1、制浆造纸工业中的制浆生产线是为造纸机提供半成品制浆原料的，制浆线按照原料和工艺的不同，可大致分为原生浆制浆线和废纸浆制浆线两大类。原生浆是以木头、木片、竹子、稻草、秸秆等为原料来制备浆料和纤维，废纸浆则是以废旧纸张、包装纸箱为原料的制浆生产工艺。原生浆中又可按照制浆工艺和方法的区别分为化学制浆，机械制浆、半化学浆、溶解浆等。任何一种制浆工艺和实际生产线中都会产生废渣，这主要是因为例如原材料木材或木片中混入了砂石、树皮、树胶，废纸收购时带入的塑料类物质、胶粘剂、印刷油墨、细小污点等。为了去除这些杂质，生产线中会配置如压力筛，除砂器等设备和工艺来将这些杂质作为废渣排出系统外。但是在现有的工艺和水平范围内，去除上述杂质(即前述排渣)的过程中，都会不可避免的将一部分有用的纤维夹杂在排渣中排出系统，很难实现排渣中的物质是纯粹的杂质而不含有任何纤维。

2、如何降低排渣中的纤维含量，或者如何从排渣中回收可用的纤维就是一个制浆造纸行业普遍面临的问题。现有的技术和方案主要列举如下：

3、对于离心力式除砂器的排渣，主要是在设备的排渣端加入稀释水，将部分纤维反冲洗至设备的良浆端(纤维富集端)，或者增加除砂器的除砂次数，即多设置几道除砂器，经过每一道除砂器处理之后的排渣再进入下一道除砂器处理，依次重复多次，以增加最终排渣中的杂质富集程度，并减少排渣中的纤维含量。

4、对于使用压力筛来除杂的设备和工艺，与除砂器类似，也是引入稀释水来降低操作浓度或是对排渣端纤维进行反冲洗，或者是增加设置多道压力筛，即，增加对排渣的筛选次数，反复对排渣物质进行筛选来提高最终排渣的杂质富集程度并减少其中的纤维含量。

5、还有一些简单的做法，如果需要从排渣中回收纤维，就是将高档次产品制浆生产线中的排渣作为低档次生产线的原料来使用，例如将高档瓦楞芯纸和面纸的排渣直接排放和引入到低档瓦楞芯纸生产线中，作为后者的原料来回收和使用，从而从整体上达到减少排渣和纤维流失的目的。当然这就要求制浆造纸工厂必须具备多档次产品的生产线。

6、此外还有用沉淀法，比如让比重(密度)比纤维大的杂质在沉淀池中沉淀，而纤维则作为上层物质而分离。或者比重比纤维小的轻杂质作为上层物质，而纤维沉淀至底层而达到二者分离的目的。

7、在上文所述的降低排渣中的纤维含量和从排渣中回收可用的纤维的现有技术和方案所存在的不足主要在于设备投资大、能耗高、投资回报周期长，例如多增设几道除砂器或者压力筛，设备本身的投资动辄就是几十万，还需要配套的电器、仪表、土建厂房等作为投资，前期投入很大。投产后增加的运营成本如电耗、设备损耗等也较高，经济效益不理想。

8、如果工厂本身配置有高中低不同档次的生产线，可以将高、中档线的排渣作为原料配置到低档产品中去，而实现纤维回收的目的，其实这也是不得已而为之，因为高、中档原料本身是可以生产高、中档产品的，但是有一部分纤维随排渣而流失，只能作为低档原料来回用，实则是降低的可用纤维的经济价值。

9、沉淀法等其它方法则存在作业时间和周期长的缺陷。沉淀过程只能分批次间隙式作业，而且需要降低浆渣混合物在沉淀池中的浓度，大量加入稀释水来实现，因此耗水量大。而且，沉淀法只能分离杂质和纤维比重差异较大的异物，对于比重和纤维较接近的杂质的分离则不够精细彻底。

10、因此，希望能够提供一种能够有效回收造纸工厂制浆(纤维制备)线所产生排渣中的可用纤维的装置，该装置可用于回收制浆或备浆生产线中产生的富含中小尺寸杂质的浆渣中的可用纤维。这类浆渣中的杂质主要是细小的，粒径小于2mm的细沙、碎玻璃、铁屑等，其比重均大于水和纤维，而纤维的比重比水略小。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置，该装置包括：容器，所述容器的下部具有截面积向下方逐渐收缩的第一容器段，上部具有与所述第一容器段邻接的第二容器段；进料管，所述进料管的输入侧至少具有用于输入稀释水的稀释水支管以及用于输入造纸制浆线废渣的废渣支管，所述进料管的输出侧沿所述容器的内壁的切线方向通入所述容器内部，其中，所述稀释水支管具有适于向稀释水中加入气泡的气泡发生装置；出料管，所述出料管与所述容器的底部相连通，用于从所述容器中排出重杂质；溢流管，所述溢流管被设计为适于从所述容器的液面中心接收可用纤维并排出所述容器；螺旋出料器，所述螺旋出料器与所述出料管的下端连通并倾斜向上地布置，其中，所述螺旋出料器的螺旋出口具有高于所述容器内液面的高度。

2、由于螺旋出料器和容器共同形成了一个连通器，因此避免了漏液而仅将失去水分的废渣从螺旋出料器的螺旋出口排出。作为连通器，有利的是，将螺旋出料器的螺旋出口的布置得高于容器的浆料液面。

3、废渣在进料管中与稀释水混合后形成的浆料沿容器内壁切线方向进入容器内部，形成浆料在容器内部的高速旋转流动。利用进料管中本来存在的动压头驱动废渣与稀释水的混合液体在容器内的旋转，这省去了在容器内额外设置旋转部件来驱动液体所需的结构空间和能量消耗。而且，与现有技术下的螺旋提渣机中单纯依靠重力沉淀渣石不同，本发明中废渣与稀释水混合而成的浆料沿所述容器的内壁的切线方向通入所述容器内部后在容器内部产生旋转，这种旋转所产生的离心力在重力作用之外进一步促进了渣水分离。

4、不同比重的物质受到的离心力大小不同而产生不同的趋向性，进而实现不同比重物质的分离作用，重杂质的比重大则受到的离心力较大，而被甩到旋转液体的外围，可用纤维比重小，所受离心力也小，则汇聚到旋转液体的中心。同时，不同比重的物质在液体中受到的浮力的作用效果也不同，在液体中产生的上浮与下沉的分层作用最终实现了可用纤维和杂质的快速而有效分离。因此，比重大的杂质同时受较大的离心力和重力作用，并随着容器截面积向下方逐渐收缩而不断地往所述装置的底部富集，从容器底部的出料管排出容器，而可用纤维则上浮、汇集到容器顶部的浆料液面附近，正好被从容器的液面中心的溢流管随液体排出，由此实现可用纤维和杂质的分离。在此过程中，由于稀释水被事先混入气泡，因而在废渣在进料管中与稀释水混合后，所形成的浆料也富含气泡。由此，浆料中分离出的重杂质如上所述地下沉并汇集到容器底部，而可用纤维则在气泡的托举和裹挟作用下向上浮至浆料顶层而随后通过溢流管排出。

5、与现有技术下的废纸制浆生产线中的通用的浮选设备不同，根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置并不是直接把气泡注入容器内由废渣和稀释水混合而成的浆料中，而是将气泡先引入稀释水中，然后再将稀释水和废渣混合，从而使得混合后的浆料富含气泡。这样做的优点是气泡发生装置并不与可能含有尖锐的颗粒物杂质(如砂子，细小玻璃渣等)的废渣相接触，因而避免了废渣流经气泡发生装置时会造成的强烈磨损；气泡发生装置也不会与由废渣和稀释水混合而成的浆料直接接触而被后者中的杂质堵塞气孔，造成空气难以混入。

6、此外，在现有技术下带有文丘里式气泡发生器的浮选槽中，由于作业时待处理浆液是以流体形式直接流经文丘里式气泡发生器而吸入气泡的，这就要求待处理浆液的质量浓度要足够小(通常纸浆纤维固含物浓度局限在0.5％至2％)，以避免浓度过高的浆液内的纤维形成对气泡吸入产生不利影响，出现气泡吸入量不够的现象。相比之下，由于根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置中是向稀释水中引入气泡，因而对容器中由废渣和稀释水形成的浆料本身的浓度没有限制。

7、在现有技术下的废纸制浆生产线中的通用的浮选设备中，富集了油墨粒子等细微杂质的气泡向上浮至浆液顶层通过溢流或者真空抽吸的方式排出，而接受物(良浆)由于浓度较低并不适合螺旋出料方式而是汇聚到槽体底部再经管道或抽吸泵排出。相反，根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置中，随气泡托举和裹挟向上浮至渣液顶层而排出的是接受物并不是废弃物，并且下沉汇集到容器底部、呈泥沙状的重杂质由于其憎水性强、比重大、堆积密度高且因其尖锐和坚硬的特性会对泵的高速旋转的叶轮造成强烈磨损，因而不适合通过泵送的方式排出而是通过提升螺旋排出容器。

8、根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的一个优选实施形式，溢流管的上段从浆料液面中心竖直向下延伸，溢流管的下段从容器的底部伸出容器。作为替代或补充，溢流管的下段亦可以从容器的侧面伸出容器。溢流管从浆料液面中心竖直向下延伸的有利之处在于能够使其结构尽可能地不干扰高速流动的液体。不过，从容器的侧面伸出容器也是可行的，这是因为容器内可用纤维分布在上部，液体的高速旋转主要发生在容器的上部，随着容器截面积在容器下部的第一容器段内向下方逐渐收缩，溢流管的下段在向侧面伸出的过程中周围已经富集缓慢流动的重杂质。

9、优选的是，溢流管上管口的高度低于容器的上沿高度并且可根据容器内的液位和溢流量大小而调节。

10、根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的一个优选实施形式，进料管的输出侧通入所述容器的所述第一容器段。作为替代或补充的是，进料管的输出侧通入所述容器的所述第二容器段。需要说明的是，在此并不排斥进料管有多个输出分别通入容器内，甚至一个输出通入第一容器段、另一个输出通入第二容器段的情况，只要进料管中的动压头能够驱动废渣与稀释水的混合液体在容器内旋转即可。

11、根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的一个优选实施形式，稀释水支管在用于液体的入口和出口之间被构造为具有缩窄部的文丘里管式吸入器，在缩窄部布置有用于混入气体的气体入口。这样，稀释水在通过缩窄部时就会被混入气体，由此，进入容器内的含有杂质和可用纤维的浆渣(液体)就会富含微小气泡，纤维由于其亲水性而容易粘附在混入到液体中的微小气泡上，同时受到气泡的裹挟和托举作用而随气泡上浮至液体表面。

12、作为替代或补充，亦可以考虑不设置这样的文丘里管式吸入器，而是在进料管的稀释水支管上游以单独的加气装置向稀释水内加气。这样，稀释水在到达稀释水支管时即已富含气泡。例如，根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的另一种优选实施形式，所述气泡发生装置是适于向稀释水中加入气泡的加气叶轮，布置于所述稀释水支管的上游。或者，根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的再一种优选实施形式，所述气泡发生装置是适于向稀释水中加入气泡的阶梯扩散器，布置于所述稀释水支管的上游。

13、考虑到加气叶轮或阶梯扩散器的体积，它们可以分别通过独立的支管连通到稀释水支管的液体出口的上游，将富含气泡的稀释水加入稀释水支管内本来输送的稀释水中，也可以布置在稀释水支管的液体入口的上游，在稀释水中混入气泡后再将富含气泡的稀释水输送到稀释水支管。

14、作为替代或补充，类似于上述文丘里管式吸入器直接通过高速流体在缩窄部形成的负压从位于缩窄部的气体入口混入气体的布置形式，亦可以考虑通过微孔板和主动加压的方式在稀释水内形成气泡。根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的又一种优选实施形式，所述稀释水支管在液体出口的上游通过作为所述气泡发生装置的微孔板与压缩空气通路相连通。因此，压缩空气在通过压缩空气通路输送到稀释水支管时在压力作用下通过微孔板，从而以气泡的形式混入稀释水，使得稀释水在微孔板的下游成为富含气泡的稀释水。

15、根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的一个优选实施形式，所述装置还包括布置在容器的浆料液面上方的刮板。刮板被设计为适于将浆料上层的纤维和气泡富集物刮送到溢流管的管口附近。优选的是，所述刮板被构造为可绕所述容器的液面中心旋转，并且所述刮板的径向外侧在所述刮板的旋转方向上位置领先于所述刮板的径向内侧。这样，在刮板旋转时，液面附近的纤维和气泡富集物就被刮板推向中心而进入溢流管。

16、刮板可以连续地工作，也可以间歇地动作。刮板既可以设计成手动的，也可以是电动的，还可以被设计成在进料管输入的液体的冲击驱动下连续或间歇地旋转。

17、根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的另一个优选实施形式，刮板也可以被构造为能够沿容器液面的径向向溢流管移动并随后抬离液面复位到容器液面的径向外侧。这样，亦可以将纤维和气泡富集物间歇地刮送到容器液面中心的溢流管口。

18、刮板可以被设计为高度可调的，也可以在浮子等的辅助下随液面高度变化位置。

19、根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的一个优选实施形式，出料管的下游布置有螺旋出料器。

20、根据本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的一个优选实施形式，容器的第一容器段呈圆锥形，第二容器段呈圆锥形或圆筒形。在容器的第一容器段和第二容器段都呈圆锥形时，第一容器段可以和第二容器段具有相同的锥度，也可以具有不同的锥度。例如，第二容器段可以具有比第一容器段更缓的锥度，这样的设计有利于重杂质在截面积逐渐向下方收缩的第一容器段内下沉，同时也有利于纤维和气泡富集物在第二容器段内的靠近容器中心的位置上浮。

21、作为替代或补充的是，容器的第一容器段具有相对于圆锥面内凹或者外凸的曲面形状，例如抛物面、双曲面等形状。

22、优选的是，在所述进料管的输入侧，废渣支管从侧面汇入稀释水支管；或者，稀释水支管从侧面汇入所述废渣支管。由于稀释水支管已混入气体，因而在稀释水支管与废渣支管汇合后，稀释水和废渣的混合液体就富含微小气泡。

23、作为替代或补充，也可以将稀释水支管与废渣支管内外嵌套地布置，使得一种液体在另一种液体的内部汇入，例如，在进料管的输入侧，稀释水支管伸入废渣支管并与废渣支管同轴延伸一段距离后形成出口，使稀释水能够从废渣内部汇入。然后，废渣支管向下游作为进料管继续延伸至容器。在这种情况下，进一步优选的是，在所述稀释水支管的出口下游，所述废渣支管具有管径缩窄部，管径缩窄部提高了局部流速，促进了废渣支管内液体的混合。

24、或者，在所述进料管的输入侧，所述废渣支管伸入所述稀释水支管并与所述稀释水支管同轴延伸一段距离后形成出口，使废渣能够从稀释水内部汇入。然后，稀释水支管向下游作为进料管继续延伸至容器。在这种情况下，进一步优选的是，在所述废渣支管的出口下游，所述稀释水支管具有管径缩窄部，提高了局部流速，促进了稀释水支管内液体的混合。

25、与现有技术相比较，本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置的优点在于：相比于沉淀法，本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置占地面积小、投资成本低、作业时间短、分离效率高，且实现了连续作业。相比于生产线本身多设置若干道除砂器或者筛选的做法，本发明的装置成本也更低、结构简单、能耗低，且不需要配套的仪器仪表和自动化控制系统，经济效益突出。而且，由于完全可以将本发明的用于分离和回收造纸制浆线废渣中可用纤维的装置安装在现有生产线的排渣点处，直接接受并处理浆渣以回收可用纤维，因而能够对现有生产线进行方便灵活的改造。