废纸制浆是造纸工业节约资源和能源、减少环境污染的理想途径之一，是实现造纸工业可持续发展的重要保证。脱墨是印刷废纸回用的关键环节，而浮选脱墨是主要的脱墨方法。浮选脱墨是通过浮选脱墨设备来实现的，因此浮选脱墨设备是浮选脱墨过程的关键设备，浮选脱墨技术的发展在一定程度上取决于浮选设备的发展。本论文通过对浮选脱墨流体力学的研究，设计了空气自吸式实验室浮选机和微孔充气式实验室浮选机，研究了微孔充气式浮选机的气泡特性及充气性能，通过多种废纸浆的浮选脱墨实验获得优化的浮选条件，由生产性实验验证了微孔充气式浮选机的浮选性能，从而为该浮选脱墨设备的实际应用打下基础。 通过研究阶梯扩散器中的浆料流体力学，提出了阶梯扩散器结构设计的准则。设计了阶梯扩散器式加气装置，并将其用于空气自吸式实验室浮选机FXJ-65。 在分析气泡产生技术的基础上，设计了一种浮选脱墨用微孔充气式浮选机FXJ-35。通过浮选脱墨实验对FXJ-35的浮选脱墨效果进行了评价。为了便于比较不同的脱墨工艺和设备的脱墨效率和得率，将脱墨效率和得率两个指标用一个参数来表示，由此提出了脱墨选择性的概念。浮选脱墨实验表明，FXJ-35脱墨效果较好，浮选产生的纤维损失较小，脱墨选择性较好。具有气量、气浆比(空气与浆料的体积百分比)可控，浆气混合程度可调等特点。同时，结构简单紧凑，操作方便，长期运行不会产生堵塞，适合于实验室研究。 采用图像方法，研究了微孔充气式浮选机FXJ-35的气泡特性及充气性能。研究表明采用图像方法，通过图像识别软件Image-Pro Plus研究气泡的尺寸及其分布切实可行，而根据多孔发泡理论计算的结果偏大。对于FXJ-35，气泡大小的最直接影响因素就是微孔材料的微孔直径，此外，浮选机的操作参数对气泡直径也有直接的影响。随着气流量增加，即表观充气速率增加，气泡平均直径随之增加。加入脱墨剂能显著降低气泡平均直径，随着脱墨剂浓度增加，气泡平均直径逐渐减小。在其它条件一定时，气泡平均直径会随着浆流量的增加而减小，说明在气体入口处适当增大湍流强度对减小气泡直径有利。在实验条件下FXJ-35产生的气泡平均直径在0.8-1mm范围内。含气率随气流量增加而增大，但气流量增大到一定程度后，含气率不再随之增大，FXJ-35最大含气率约为4％。脱墨剂的存在，可大大提高含气率。对于FXJ-35而言，因为表观充气速率数值较低，因而气泡表面积通量随着气流量增加而增大。增加气泡表面积通量的有效方法是在保持较小的气泡直径情况下增加气流量。对于浮选机FXJ-35，气泡表面积通量与含气率呈线性相关：S<,b>=6.78ε<,g>+2.23。在分析浮选脱墨子过程和脱墨过程动力学的基础上，研究了微孔充气式浮选机的浮选脱墨流体力学参数对脱墨过程的影响。根据浮选脱墨是关于单位体积、单位时间内相互作用的油墨数和稳定气泡数的一级动力学过程，推导了脱墨过程的浮选速率常数、理论脱墨效率及实际脱墨效率的计算公式。利用实验室浮选机FXJ-35，通过对不同浆料的浮选实验验证了浮选脱墨过程是关于空气比和浮选时间的一次动力学过程。浮选实验表明随着空气比增加脱墨效率增加，但增加的幅度逐步趋缓。而且对某一特定的浮选过程，存在一个脱墨效率的极限值。在一定范围内，加大气浆比可以缩短浮选时间。浮选速率常数随着气泡直径的减小而增大，因此为了获得好的浮选效果，应尽量使用小气泡，但气泡直径又不能在0.5mm以下。对于ONP/OMG浆料的油墨粒子，尺寸为20-100um时浮选速率常数最大，8-20um时次之，而100-200um时最差。对于FXJ-35，适当增加湍流强度(浆流量)会使得槽内气泡尺寸变小，同时适当地湍流将增加气泡和油墨粒子碰撞的概率从而提高浮选速率常数。 利用实验室自制的高浓碎浆机和微孔充气式浮选机，对旧报纸/旧杂志纸、国内旧书本纸/旧杂志纸、旧杂志纸/混合办公废纸的主要浮选脱墨条件进行了优化研究，得到了优化的浮选参数。 在实验室浮选脱墨实验的基础上，提出了微孔充气式浮选机的按比例放大的准则及程序，并设计制造了日产4吨浮选脱墨机，在生产现场进行了生产性实验以验证其浮选脱墨性能。和实验所在工厂现有设备相比，实验设备具有以下优点：浮选效果较好，浮选损失较小，灰分去除较多；能耗较低；适应性好，可以在较高浓度下运行并且对浆流量的变化不敏感；不存在堵塞问题，易于操作、维修保养方便。