En tot el procés de fabricació de paper de "pulpa - fabricació de paper - acabat", el refinador és un equip clau que determina el rendiment de la fibra i la qualitat del paper. Mitjançant accions físiques, químiques o combinades d'accions mecàniques i químiques, talla, fibril·la, fibril·la i refina les fibres de la pulpa, permetent que les fibres originalment soltes formin una força d'unió més forta i, en última instància, dotant el paper d'un rendiment bàsic com ara resistència, uniformitat i absorció de tinta. Des dels molins de pedra tradicionals fins als equips intel·ligents moderns, la iteració tecnològica dels refinadors sempre s'ha centrat en els tres principis bàsics d'"alta eficiència, precisió i conservació d'energia", convertint-se en un suport important per a la modernització de la indústria paperera.

I. Funcions bàsiques i principi de funcionament dels refinadors

La missió principal d'un refinador és "optimitzar la morfologia de la fibra", i el seu principi de funcionament es pot resumir com "modificació de la fibra sota acció mecànica":

• Principi bàsicQuan la pasta passa entre els discs (o rodets) del refinador, se sotmet a forces mecàniques combinades com ara cisallament, extrusió i pastat. Les parets cel·lulars de la fibra s'esquincen per formar microfibril·les i la superfície genera una estructura fibril·lada densa. Al mateix temps, les fibres excessivament llargues es tallen adequadament, fent que la distribució de la longitud de la fibra s'ajusti més als requisits de fabricació de paper.
• Funcions bàsiquesEn primer lloc, millorar la força d'unió de la fibra per fer que el paper tingui una resistència a la tracció, a l'esquinçament i a l'esclat suficients; en segon lloc, millorar la uniformitat de l'entrellaçat de la fibra per garantir la uniformitat i la planitud del paper; en tercer lloc, adaptar-se a les necessitats dels diferents tipus de paper, com ara el paper cultural que requereix fibres fines per millorar la imprimibilitat i el paper d'embalatge que requereix fibres gruixudes i llargues per millorar la rigidesa.

II. Principals tipus i característiques tècniques de refinadors

Segons el disseny estructural, el mètode de treball i els escenaris d'aplicació, els refinadors comuns de la indústria paperera es divideixen principalment en les quatre categories següents, cadascuna amb el seu propi enfocament tècnic i àmbit d'aplicació:

1. Refinador de disc

• Característiques estructuralsCompost per un disc fix (disc estacionari) i un disc giratori (disc giratori). La superfície del disc està distribuïda amb zones de mòlta de diferents formes de dents (com ara serrades, trapezoïdals, espirals), i la intensitat d'afinació es controla ajustant la separació del disc.
• Avantatges tècnicsAlta eficiència de refinació, modificació uniforme de la fibra. S'adapta a diverses polpes (polpa de fusta, polpa de palla, polpa de paper usat) substituint les formes de les dents de disc, cosa que el converteix en l'equip de refinació més utilitzat que cobreix paper cultural, paper d'embalatge, paper higiènic i altres tipus de paper.
• SubtipusRefinador d'un sol disc (que actua sobre un costat del disc), refinador de doble disc (que actua sobre els dos costats del disc simultàniament), refinador de triple disc (disc estacionari central + dos discs giratoris laterals, major eficiència).

2. Refinador cònic

• Característiques estructuralsAdopta una combinació d'estator i rotor cònics. La polpa avança en espiral al llarg de l'espai cònic, sotmesa a un cisallament i extrusió continus. La intensitat de refinació es pot controlar amb precisió ajustant l'espai cònic.
• Avantatges tècnicsMenys tall de fibra, bon efecte de fibril·lació, adequat per a tipus de paper que requereixen una alta retenció de la longitud de fibra (com ara paper kraft, cartró). També té una forta estabilitat operativa i un baix consum d'energia, habitualment utilitzat per al refinament secundari de la pasta de paper usat o el processament fi de pasta d'alta qualitat.

3. Refinador cilíndric

• Característiques estructuralsCompost per un rodet de mòlta cilíndric i una placa de mòlta en forma d'arc. La superfície del rodet de mòlta està equipada amb dents de mòlta transversals o en espiral. La rotació del rodet de mòlta impulsa el flux de polpa i completa el procés de refinació.
• Avantatges tècnicsAlta tolerància a les impureses (com ara grans de sorra, fragments de plàstic) en la polpa, no s'obstrueix fàcilment. Apte per a la mòlta gruixuda de polpa de paper usat o el pretractament de matèries primeres de fibra gruixuda com la polpa de palla, sovint utilitzada en el procés de refinació frontal de les línies de producció de polpa.

4. Refinador d'alta consistència

• Característiques estructuralsApte per a entorns de pasta d'alta consistència (15%-40%). Utilitza un dispositiu d'alimentació especial (com ara un alimentador de cargol) per garantir una entrada uniforme de la pasta a la zona de mòlta. La forma de les dents del disc és majoritàriament de dents amples i un disseny de gran espaiament per millorar l'efecte d'amassament de la fibra.
• Avantatges tècnicsAlt grau de fibril·lació de fibra, forta força d'unió, que pot millorar significativament la resistència del paper. En entorns d'alta consistència, el tall de fibra és menor i el consum d'energia és baix. És adequat per al refinament fi de tipus de paper d'alta qualitat (com ara paper recobert, paper especial) o processament de pasta que requereix una unió de fibra d'alta resistència.

III. Paràmetres tècnics clau i principis de selecció de refineries

1. Paràmetres tècnics bàsics

• Refinament de la consistènciaDividit en baixa consistència (≤8%), consistència mitjana (8%-15%) i consistència alta (≥15%). La consistència afecta directament l'eficiència del refinament i la morfologia de la fibra, com ara el refinament d'alta consistència centrat en la fibril·lació i el refinament de baixa consistència centrat en el tall.
• Bretxa de discUn paràmetre clau que determina la intensitat del refinament. Com més petit sigui el buit, més alta serà la intensitat del refinament. Cal ajustar-lo dinàmicament segons els requisits del tipus de paper i les característiques de la polpa (normalment controlat a 0,1-1,0 mm).
• Forma de la dent de disc i amplada de la dentLa forma de la dent afecta la manera com s'estressen les fibres (la forma de la dent de tipus cisallament és adequada per tallar, la forma de la dent de tipus pastar és adequada per a la fibril·lació). L'amplada de la dent determina l'àrea de contacte de la zona de mòlta, que ha de coincidir amb el tipus de polpa i l'objectiu d'afinació.
• Potència del motor i velocitat de rotacióLa potència determina la capacitat de refinació (normalment 55-1000 kW) i la velocitat de rotació afecta la velocitat lineal del disc (generalment 1500-3000 r/min). Una velocitat lineal més alta significa una força de cisallament més forta, adequada per a necessitats de refinació d'alta intensitat.
• CapacitatSeleccionat segons l'escala de la línia de producció. La capacitat d'un sol equip sol ser de 5-100 t/d, i les línies de producció a gran escala poden adoptar una configuració en sèrie o paral·lela de diverses unitats.

2. Principis bàsics de selecció

• Adaptar-se als requisits del tipus de paperPer al paper d'embalatge d'alta resistència, es dóna prioritat als refinadors d'alta consistència o als refinadors cònics; per al paper cultural fi, es poden seleccionar refinadors de doble disc o refinadors de triple disc; per al processament de pasta de paper usat, es prefereixen refinadors cilíndrics o refinadors de disc resistents a les impureses.
• Característiques de la polpa coincidentsLa polpa de fusta té fibres llargues, per la qual cosa cal centrar-se en la fibril·lació, i els refinadors d'alta consistència o els refinadors cònics són opcionals; la polpa de palla té fibres curtes, per la qual cosa cal controlar el grau de tall, i els refinadors de disc de baixa consistència són opcionals; la polpa de paper usat conté moltes impureses, per la qual cosa s'han de seleccionar equips resistents a les obstruccions.
• Equilibri d'eficiència i consum d'energiaCombinant els requisits de capacitat de la línia de producció, seleccioneu equips amb baix consum d'energia unitari i alta eficiència de refinació. Per exemple, les línies de producció a gran escala poden utilitzar refinadors de triple disc, i les línies de producció petites i mitjanes poden utilitzar refinadors d'un sol disc o refinadors de doble disc.
• Considera l'adaptabilitat intel·ligentLes refineries modernes estan majoritàriament equipades amb sistemes de control PLC, que poden realitzar una monitorització en temps real del procés de refinació (com ara la longitud de la fibra, la consistència de la polpa, l'estat del desgast del disc) i un control automàtic de circuit tancat. A l'hora de seleccionar, cal combinar el nivell d'intel·ligència de la línia de producció i donar prioritat als equips que es puguin connectar en xarxa i siguin fàcils de mantenir.

IV. Tendències de desenvolupament tecnològic de les refineries

Amb la transformació de la indústria paperera cap a un sistema "verd amb baixes emissions de carboni, intel·ligència d'alta eficiència i alta qualitat", la tecnologia de refinació presenta tres grans direccions de desenvolupament:

• Actualització intel·ligentIntegrar sensors, la Internet de les Coses i la tecnologia d'IA per aconseguir una monitorització en temps real del procés de refinació i un control automàtic de circuit tancat, millorant la precisió i l'estabilitat del refinament.
• Millora de l'estalvi energèticOptimitzar el disseny de l'estructura del disc (com ara la forma de la dent biònica), adoptar motors d'alta eficiència i tecnologia de regulació de velocitat de conversió de freqüència per reduir el consum d'energia de la unitat de refinació. Alguns refinadors de nou tipus redueixen el consum d'energia entre un 15% i un 30% en comparació amb els equips tradicionals.
• Integració multifuncionalDesenvolupar equips integrats de “refinació – cribratge – purificació” per reduir els processos de producció i l'espai de l'equip; abordar les necessitats de paper especialitzat, desenvolupar refinadors especials (com ara refinadors de fibra ultrafina, refinadors especials de pasta biomecànica) per ampliar els escenaris d'aplicació.

Com a "configurador central" de la producció de paper, el nivell tècnic dels refinadors està directament relacionat amb la qualitat del paper, l'eficiència de la producció i els beneficis mediambientals. En el context de la indústria paperera que persegueix un desenvolupament d'alta qualitat, la selecció de tipus de refinadors adequats, l'optimització dels paràmetres tècnics clau i el manteniment de les tendències de desenvolupament de la intel·ligència i la conservació d'energia esdevindran una garantia important perquè les empreses millorin la seva competitivitat bàsica.