废纸回收再生垃圾桶

安小龙 徐振磊 李润林 王娜 王海艳

摘要：针对目前国内废纸利用率低下的问题，以及传统废纸再生机器的笨重，处理废纸时间长等缺点，设计了一款既轻便，造纸又快的垃圾桶。垃圾桶采用物理处理的方法，将废纸进行物理分解搅碎、去色打浆、消毒杀菌、抄纸、沥水、烘干等过程，形成新的纸张。该设计具有绿色环保、体积小、投入小、操作简单等优点。更重要的是该产品还能让人们养成环保意识，提高人们环保以及可持续发展理念。

关键词：废纸;资源再利用;垃圾桶;环保

中图分类号：G4 文献标识码：A

1 引言

随着中国经济高速发展，各大小企业，学校等地纸张的使用量急剧上升，伴随的是废纸的大量产生。虽然人们拥有将废纸回收的意识，但是将废纸送往指定的废纸回收站太过繁琐而放弃，最终还是将废纸丢进了垃圾筒，造成大量的可再生資源的浪费。据资料，我国2020年对废纸的回收利用率只有49%，远低于世界平均水平，而发达国家的回收利用率高达80%。尤其是日本，已经将资源再生利用作为基本国策，我国的环保政策还有待完善和提高。基于这种背景，一款废纸回收再生的机器势在必行。此装置可以放置在企业办公室，学校等地区。将自己身边没有使用价值的废文件、废报纸、废旧作业草稿纸，放入机器中，机器经过几分钟的处理就可以出现全新的草稿纸。既节省重新买进新纸的成本，又让人们养成环保的意识，减轻了造纸厂的压力，具有一定的经济效益、思想文化效益、生态环境效益。

2 工作原理

废纸回收再生垃圾桶的运动能源依靠各级电动机的驱动，使用者将废纸、废纸箱放到指定区域，摁下启动按钮，机器进入工作状态。第一步，废纸进入制浆区，制浆区将废纸处理成棉花状的细长纤维，期间往其中注水，同时不断进行搅拌研磨加热。第二步，纸浆通过管道进入下一个精筛选区域，将处理好的纸浆进行筛选，把其中的大颗粒杂质和纤维分离，提高纸浆的质量。第三步纸浆进入脱墨与漂白区域，通过前面的不断筛选净化还不能完全将废纸中的印刷油墨洗去。还需要专门的技术。现代脱墨常用的方法是洗涤法和浮选法。经过查阅相关文献资料，本设计采用浮选法。对废纸浆进行高效，低污染脱墨。之后在此区域内对废纸浆进行漂白，设备内有单独储存化学原料的区域，当纸浆需要进行漂白程序时，设备自动加入过氧化氢和连二雅硫酸钠，进行对纸浆的漂白。将漂白后的纸浆导入到均匀打浆设备中的浆料池中，作用是将精纸浆搅拌均匀备用。在获得精纸浆后接下来进入第四步，也是最关键的一步-造纸。将浆料池中的纸浆直接导入到造纸模具中，机器自动加入粘合剂，然后挤压成型。之后将初步成型的纸张送入滚筒式压制装置，反复滚压定型。第五步，进行干燥烘干，初步形成的湿纸的干度有30%-40%，需要借助烘杠进行蒸发水分，以此来提高纸的强度，增强纸的平滑度。

3 总体设计方案

本文设计的废纸回收再生垃圾桶是由三个部分组成：制浆系统，造纸系统以及后面的干燥装置。

3.1制浆系统

在制纸的过程中对纸浆的要求高，所以能进行废纸回收的纸张只能是草稿纸和文件纸等纤维质量好的纸张。本设计选择对原料处理速度快的设备，经过查阅专利等资料，最终采用转鼓碎浆机。转鼓碎浆机具有碎纸区和筛选区。

设定碎浆参数：碎浆条件通过DCS控制。DCS通过操作员在DCS上设置参数，计算和种植碎浆区和筛选区的情况。参数、生产能力、碎浆温度、PH、碎浆和筛选浓度、化学浓度在屏幕上设置。

在碎纸区中，随着转鼓转动被内壁上的刮板反复搅拌研磨，这样有利于温和有效的剪切力以及纤维之间摩擦作用的增强使废纸分离成细长的纤维，由于转鼓不断回转，并稍微向下倾斜，废纸浆沿着这个倾角前进，通过碎解区进入筛选区。在该区从转鼓侧加入稀释水，将浆料稀释成3%～4%的浓度，稀释的浆料通过筛孔进入浆池，为下一个环节做准备。在进入浆池中的纸浆后，机器进入脱墨漂白环节，采用浮选法，机器自动加入浮选剂，生成的泡沫吸附油墨粒子，并浮出液面。之后加入漂白剂漂白。漂白后的精纸浆导入到均匀打浆设备中的浆料池中。

3.2造纸系统

造纸装置是所有环节中最重要的一步。造纸系统主要是由成型部分和压榨部分组成。

成型部分中最主要的装置有喷浆箱、滚压桶、和成型网。再给浆料池中加入粘合剂之后，用多个变速抽水泵将均匀打浆设备中的纸浆，定量喷到成型网上。值得注意的是喷浆的速度要与成型网的速度要成一定的比例。在成型网上有刮板和滚压桶，刮板的作用是分摊纸浆在成型板上的均匀程度。滚压桶的作用是，不断将纸张压实，并把多余的水分挤压出去，得到初步成型的纸张。

压榨部分主要是由多个伏辊组成。原理是利用机械挤压的方法降低湿纸的含水量。线压力对脱水的影响很大，其中压力与脱水量成正比。但是，机械本身提供不了过大的压力。经查阅相关资料，伏辊常用的线压力为10-25kg/cm（≈100-250N/cm）。

3.3干燥装置

湿纸出干燥部的干度一般有30%-40%，再借助干燥部后，使纸的干度提高92%-95%。干燥装置由若干个烘杠组成，烘杠的排列为按照上下两层布置。为了方便引纸，并于纸与烘杠由良好的接触，提高热传导效率，烘杠有干毡包绕，干毡与烘杠的包角一般为180°。烘缸主要是利用电流的热效应制成的。随着电流的增加，烘缸的温度不断增加到50℃到90℃之间。蒸发湿纸表面的水分达到干燥的目的。

3.4其他辅助装置

该装置是对纸张的产生起辅助作用，也是形成纸张必不可少的一步。该区域储存各种化学物品，以及各种纸张染色剂。用于不同场合和满足用户对纸张颜色的需求。经过一系列复杂的加工，废纸重获新生，变废为宝，继续为人们提供服务。

3.5整体展示

4 结束语

通过分析中国废纸利浪费现状，了解当前废纸再生方法，提出设计的一款对废纸可再生利用的一款机器。废纸回收再生垃圾桶具有良好的经济效益以及社会效益，近年来中国对废纸回收利用问题出台了一系列政策法规。随着中国对对废纸回收再生的方法进一步加大，在对技术方面将得到很大的提升。面对机遇和挑战，废纸回收垃圾桶未来将会有更好的发展。

参考文献

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[5]梁斌.工程设计措施助力国产废纸高效利用[J].中华纸业，2021，42（05）：33-37.

基金项目：2021年校级大学生创新创业计划项目;项目名称：废纸回收再生垃圾桶（202113320234）

作者简介：安小龙，男，汉族，山东省日照市，2001年10月20日，本科在读，学生，研究方向：机械设计制造及其自动化。