În întregul proces de fabricare a hârtiei, „fabricarea celulozei – fabricarea hârtiei – finisare”, rafinorul este un echipament cheie care determină performanța fibrelor și calitatea hârtiei. Prin acțiuni fizice, chimice sau mecanice și chimice combinate, acesta taie, fibrilează, fibrilează și rafinează fibrele celulozei, permițând fibrelor inițial libere să formeze o forță de legătură mai puternică și, în cele din urmă, oferind hârtiei performanțe esențiale, cum ar fi rezistența, uniformitatea și absorbția cernelii. De la morile tradiționale de piatră la echipamentele inteligente moderne, iterația tehnologică a rafinoarelor s-a concentrat întotdeauna pe cele trei principii de bază: „eficiență ridicată, precizie și conservare a energiei”, devenind un sprijin important pentru modernizarea industriei de fabricare a hârtiei.

I. Funcțiile de bază și principiul de funcționare al rafinăriilor

Misiunea principală a unui rafinor este de a „optimiza morfologia fibrelor”, iar principiul său de funcționare poate fi rezumat ca „modificarea fibrelor sub acțiune mecanică”:

• Principiu de bazăCând celuloza trece printre discurile (sau rolele) rafinăriei, aceasta este supusă unor forțe mecanice combinate, cum ar fi forfecarea, extrudarea și frământarea. Pereții celulelor fibroase sunt rupți pentru a forma microfibrile, iar suprafața generează o structură fibrilată densă. În același timp, fibrele excesiv de lungi sunt tăiate în mod corespunzător, ceea ce face ca distribuția lungimii fibrelor să fie mai în concordanță cu cerințele de fabricare a hârtiei.
• Funcții de bazăÎn primul rând, îmbunătățiți forța de legare a fibrelor pentru ca hârtia să aibă o rezistență la tracțiune, la rupere și la spargere suficiente; în al doilea rând, îmbunătățiți uniformitatea împletirii fibrelor pentru a asigura uniformitatea și planeitatea hârtiei; în al treilea rând, adaptați-vă la nevoile diferitelor tipuri de hârtie, cum ar fi hârtia culturală care necesită fibre fine pentru a îmbunătăți imprimabilitatea și hârtia de ambalaj care necesită fibre groase și lungi pentru a spori rigiditatea.

II. Principalele tipuri și caracteristici tehnice ale rafinăriilor

Conform designului structural, metodei de lucru și scenariilor de aplicare, rafinăriile comune din industria hârtiei sunt împărțite în principal în următoarele patru categorii, fiecare cu propriul său domeniu de aplicare și specific tehnic:

1. Rafinator cu disc

• Caracteristici structuraleCompus dintr-un disc fix (disc staționar) și un disc rotativ (disc rotativ). Suprafața discului este distribuită cu zone de șlefuire cu diferite forme de dinți (cum ar fi zimțați, trapezoidali, spiralați), iar intensitatea de rafinare este controlată prin reglarea spațiului dintre discuri.
• Avantaje tehniceEficiență ridicată de rafinare, modificare uniformă a fibrelor. Se poate adapta la diverse tipuri de celuloză (celuloză de lemn, celuloză de paie, celuloză de hârtie uzată) prin înlocuirea formelor dinților de disc, ceea ce îl face cel mai utilizat echipament de rafinare, acoperind hârtie culturală, hârtie de ambalare, hârtie igienică și alte tipuri de hârtie.
• SubtipuriRafinator cu un singur disc (acționează pe o parte a discului), rafinator cu două discuri (acționează simultan pe ambele părți ale discului), rafinator cu trei discuri (disc staționar la mijloc + două discuri rotative laterale, eficiență mai mare).

2. Rafinator conic

• Caracteristici structuraleAdoptă o combinație de stator conic și rotor. Celuloza avansează în spirală de-a lungul spațiului conic, fiind supusă unei forfecări și extrudări continue. Intensitatea rafinării poate fi controlată cu precizie prin reglarea spațiului conic.
• Avantaje tehniceTăiere mai redusă a fibrelor, efect bun de fibrilație, potrivit pentru tipuri de hârtie care necesită o retenție mare a lungimii fibrelor (cum ar fi hârtia kraft, cartonul). De asemenea, are o stabilitate operațională puternică și un consum redus de energie, fiind utilizat în mod obișnuit pentru rafinarea secundară a celulozei de hârtie uzată sau prelucrarea fină a celulozei de înaltă calitate.

3. Rafinator cilindric

• Caracteristici structuraleCompusă dintr-o rolă de măcinare cilindrică și o placă de măcinare în formă de arc. Suprafața rolei de măcinare este echipată cu dinți de măcinare transversali sau spiralați. Rotația rolei de măcinare acționează fluxul de celuloză și finalizează procesul de rafinare.
• Avantaje tehniceToleranță ridicată la impurități (cum ar fi granule de nisip, fragmente de plastic) în celuloză, nu se înfundă ușor. Potrivit pentru măcinarea grosieră a celulozei de hârtie uzată sau pretratarea materiilor prime fibroase grosiere, cum ar fi celuloza de paie, adesea utilizată în procesul de rafinare frontală a liniilor de producție a celulozei.

4. Rafinator de înaltă consistență

• Caracteristici structuralePotrivit pentru medii cu celuloză de consistență ridicată (15%-40%). Folosește un dispozitiv special de alimentare (cum ar fi un alimentator cu șnec) pentru a asigura intrarea uniformă a celulozei în zona de măcinare. Forma dinților discului este în mare parte cu dinți lați și un design cu spațiere mare pentru a îmbunătăți efectul de frământare a fibrelor.
• Avantaje tehniceGrad ridicat de fibrilație a fibrelor, forță puternică de legare, care poate îmbunătăți semnificativ rezistența hârtiei. În medii cu consistență ridicată, tăierea fibrelor este mai mică, iar consumul de energie este redus. Este potrivit pentru rafinarea fină a tipurilor de hârtie de înaltă calitate (cum ar fi hârtia cretată, hârtia specială) sau pentru prelucrarea celulozei care necesită legare a fibrelor de înaltă rezistență.

III. Parametri tehnici cheie și principii de selecție a rafinăriilor

1. Parametri tehnici de bază

• Rafinarea consecvențeiÎmpărțită în consistență scăzută (≤8%), consistență medie (8%-15%) și consistență ridicată (≥15%). Consistența afectează direct eficiența rafinării și morfologia fibrelor, cum ar fi rafinarea cu consistență ridicată axată pe fibrilație și rafinarea cu consistență scăzută axată pe tăiere.
• Distanța disculuiUn parametru cheie care determină intensitatea rafinării. Cu cât spațiul este mai mic, cu atât intensitatea rafinării este mai mare. Aceasta trebuie ajustată dinamic în funcție de cerințele tipului de hârtie și de caracteristicile celulozei (de obicei controlată la 0,1-1,0 mm).
• Forma și lățimea dintelui disculuiForma dintelui afectează modul în care fibrele sunt solicitate (forma dintelui de tip forfecare este potrivită pentru tăiere, forma dintelui de tip frământare este potrivită pentru fibrilație). Lățimea dintelui determină aria de contact a zonei de măcinare, care trebuie să corespundă tipului de celuloză și țintei de rafinare.
• Puterea motorului și viteza de rotațiePuterea determină capacitatea de rafinare (de obicei 55-1000 kW), iar viteza de rotație afectează viteza liniară a discului (în general 1500-3000 r/min). O viteză liniară mai mare înseamnă o forță de forfecare mai puternică, potrivită pentru nevoile de rafinare de mare intensitate.
• CapacitateSelectat în funcție de scara liniei de producție. Capacitatea unui singur echipament este de obicei de 5-100 t/zi, iar liniile de producție la scară largă pot adopta configurații în serie sau paralele cu mai multe unități.

2. Principii de selecție de bază

• Adaptați-vă la cerințele tipului de hârtiePentru hârtia de ambalaj de înaltă rezistență, se acordă prioritate rafinoarelor de înaltă consistență sau rafinoarelor conice; pentru hârtia culturală fină, se pot selecta rafinoare cu disc dublu sau cu disc triplu; pentru prelucrarea celulozei de hârtie uzată, se preferă rafinoarele cilindrice sau rafinoarele cu disc rezistente la impurități.
• Caracteristicile pulpei de potrivireCeluloza de lemn are fibre lungi, așadar concentrați-vă pe fibrilație, iar rafinăriile cu consistență ridicată sau rafinăriile conice sunt opționale; celuloza de paie are fibre scurte, așadar gradul de tăiere trebuie controlat, iar rafinăriile cu disc cu consistență scăzută sunt opționale; celuloza de hârtie uzată conține multe impurități, așadar trebuie selectate echipamente rezistente la colmatare.
• Echilibrul dintre eficiență și consumul de energieÎn funcție de cerințele privind capacitatea liniei de producție, selectați echipamente cu un consum redus de energie unitară și o eficiență ridicată de rafinare. De exemplu, liniile de producție la scară largă pot utiliza rafinării cu trei discuri, iar liniile de producție mici și mijlocii pot utiliza rafinării cu un singur disc sau rafinării cu două discuri.
• Luați în considerare adaptabilitatea inteligentăRafinăriile moderne sunt echipate în mare parte cu sisteme de control PLC, care pot realiza monitorizarea în timp real a procesului de rafinare (cum ar fi lungimea fibrei, consistența pulpei, starea de uzură a discului) și controlul automat în buclă închisă. La selectare, este necesar să se combine nivelul de inteligență al liniei de producție și să se acorde prioritate echipamentelor care pot fi conectate în rețea și sunt ușor de întreținut.

IV. Tendințe de dezvoltare tehnologică ale rafinăriilor

Odată cu transformarea industriei hârtiei către „ecologiști, cu emisii reduse de carbon, eficiență ridicată, inteligență și calitate înaltă”, tehnologia de rafinare prezintă trei direcții majore de dezvoltare:

• Actualizare inteligentăIntegrați senzori, Internetul Lucrurilor și tehnologia AI pentru a realiza monitorizarea în timp real a procesului de rafinare și controlul automat în buclă închisă, îmbunătățind precizia și stabilitatea rafinării.
• Îmbunătățirea economisirii energieiOptimizați designul structurii discului (cum ar fi forma bionică a dinților), adoptați motoare de înaltă eficiență și tehnologie de reglare a vitezei cu conversie de frecvență pentru a reduce consumul de energie al unității de rafinare. Unele rafinării de tip nou reduc consumul de energie cu 15%-30% în comparație cu echipamentele tradiționale.
• Integrare multifuncționalăDezvoltarea de echipamente integrate de „rafinare – sortare – purificare” pentru a reduce procesele de producție și spațiul de stocare al echipamentelor; abordarea nevoilor de hârtie specială, dezvoltarea de rafinării speciale (cum ar fi rafinării de fibre ultrafine, rafinării speciale pentru celuloză biomecanică) pentru a extinde scenariile de aplicare.

În calitate de „element central” al producției de hârtie, nivelul tehnic al rafinăriilor este direct legat de calitatea hârtiei, eficiența producției și beneficiile pentru mediu. În contextul industriei hârtiei care urmărește dezvoltarea de înaltă calitate, selectarea tipurilor de rafinării adecvate, optimizarea parametrilor tehnici cheie și menținerea pasului cu tendințele de dezvoltare în domeniul inteligenței și al conservării energiei vor deveni o garanție importantă pentru ca întreprinderile să își îmbunătățească competitivitatea.