纸质浇道管原浆浆料搅拌器的选择和设计

马斌悍 王利民 邵亮峰

摘要：纸质浇道管属于纸浆模塑行业在工业应用领域的又一创新应用，其原浆浆料包含比重较小的纤维和比重较大的耐火材料、改性填料等，在制浆模塑的过程中易发生物料沉降现象，本文就此现象进行分析，经过比对多种不同类型的搅拌器，提出了适用于纸质浇道管原浆浆料的搅拌器。

Abstract： Paper sprue tube belongs to the paper pulp molding industry in another innovative applications in the field of industrial applications. It's virgin pulp contains smaller proportion of fiber and larger proportion of refractories， modification of packing，etc. It's prone to sedimentation in the process of paper pulp molding. This paper analyzes the phenomenon， compares a variety of different types of agitator， and puts forward the suitable pulp agitator for paper sprue tube.

关键词：纸质浇道管；浆料；沉降；搅拌器

Key words： paper sprue tube；pulp；sedimentation；agitator

中图分类号：TQ320.5+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）29-0126-02

0 引言

纸质浇道管是代替传统、落后的陶瓷浇道管的一种绿色环保型的创新型新产品，其优异的性能得到越来越多的铸造企业的认可。纸质浇道管采用有机纤维、无机纤维、耐火材料、改性填料等原料，通过真空吸附成型，具有鲜明的纸浆模塑特性[1]。和传统的纸浆模塑产品相比较，纸质浇道管所添加的耐火材料、改性填料比重较大且添加量大，纸质浇道管原浆浆料在配浆后易发生沉降现象，主要发生在浆池死角、搅拌器旋转轴底部、成型主机浆槽低部等部位。

1 纸质浇道管原浆浆料的沉降

1.1 沉降现象

工业用制品的纸浆模塑生产工艺流程包括：打浆、配浆、送浆、成型、干燥、整型等过程，铸造用纸质浇道管的生产工艺也包括前面所述过程。经过实际检测，纸质浇道管原浆浆料的沉降现象主要发生在配浆、成型两个过程。

回收可再利用的废纸箱等经过打浆设备打浆后，放入浆池中进行配浆，配浆时将前述耐火材料、改性填料和助剂等加入浆池内，并通过浆池所配备的搅拌装置进行搅拌混合。为了保证多组分物料能均匀的分布在浆料中，配浆时现将所添加的物料与分散剂按一定比例配成浆料，一般的分散剂选择为水，纸浆在搅拌装置搅拌力的作用下在浆池内处于流动状态，将所配的添加浆料缓慢、均匀的倒入浆池内，并达到均匀混合的状态。搅拌循环的过程中，浆池的的死角、搅拌器旋转轴底部，有大量的物料沉降堆积在一起。浆池物料沉降示意图见图1。

配浆后的浆料通过浆料循环泵压送至成型主机浆槽内，待浆料浸满浆槽后经回流管道回流至浆池内，实现浆料在浆池与浆槽之间的循环。与此同时成型主机的上下模合模后浸入纸浆中，进行纸浆模塑成型过程。此过程中，成型主机槽底部物料沉降堆积在一起，沉降现象要严重于浆池中的沉降。成型主机浆槽物料沉降示意图见图2。

1.2 沉降原因

浆池中物料受搅拌力的作用作旋转流动状态，由于边界层的存在形成一个二次流，浆料中的填料等物料比重大于水，浆池底部浆料由外壁向中心流动的力使得物料沉降集中在旋转轴底部，呈现出物料沉降的现象。

浆池中的浆料通过浆料循环泵压送至成型主机浆槽内，压送速度过快会溢出浆槽，压送速度过慢不能将浆槽底部的物料吹起，物料逐渐沉降，沉降现象严重于浆池。设备的运转时间越长，物料沉降越严重，会影响成型效果，更严重的是堵塞进料口，无法实现浆料在浆池与浆槽之间的循环。

2 搅拌器的选择和设计

2.1 搅拌器的分类

纸浆模塑行业中，浆池中的搅拌器有循环泵式、涡轮式、螺旋桨式、螺叶式和管泵式等多种形式，分别适用于不同的浆料和浆池。不同搅拌器的适用范围及特点，详见表1[2]。

2.2 搅拌器的选择和设计

纸质浇道管原浆浆料包含比重较轻的纸浆纤维和比重较大的耐火等填料，浆料浓度低但是比重大，故此易发生物料沉降。浆池和成型主机浆槽的沉降原因也不尽相同，需要不同的解决方法。

根据纸质浇道管原浆浆料特性，浆池中的搅拌器选择为涡轮式或管泵式搅拌器，以破坏浆池中的二次流现象，避免物料沉降，并且提高浆料的混合搅拌效果。

成型主机浆槽中限于浆槽的空间大小，循环泵式搅拌器不能实现浆料很好的混合搅拌，其他如涡轮式、螺旋桨式等搅拌器也不能适用于槽中，需要选择一种安装空间、运转空间小的搅拌器，实现槽中浆料的搅拌循环。

发现将压缩空气通入水中，水在压缩空气动力及空气介质的作用下翻滚不断，呈现不规则的紊流状态。将其借鉴至成型主机浆槽中浆料的搅拌循环中，向浆料中通入压缩空气，破坏物料沉降现象，而且浆料呈现不规则的紊流，使得浆料中物料分布的更加的均匀，而且通入的压缩空气装置不需要运转，占用空间小，完全适合槽中浆料的搅拌旋转。试验证明这种方法完全可行，不仅杜绝了物料的沉降，还提高了纸管成型的效果[3]。浆槽中两种搅拌器的搅拌效果对比，见表2。

3 結束语

综上所述，物料沉降是影响纸质浇道管原浆浆料均匀性的因素，针对不同部位的不同特点，选择设计合理、适当的搅拌器，是解决的浆料搅拌循环的有效方式，本文就浆池、成型主机槽两处，选择了两种搅拌器，分别适用于两处，有效的解决了物料的沉降现象。

参考文献：

[1]曹敏道.铸造用纸质浇道管及其成型工艺：中国.CN101508005[P].2009.08.19.

[2]朱圣光，夏欣.纸浆模塑工艺与技术[M].北京：机械工业出版社，2007：73-77.

[3]李磊，拓凌玺，等.气动搅拌装置和磁悬液的制备方法：中国.CN201610314062.9[P].2016.05.13.