U cijelom procesu proizvodnje papira, od „pulpiranja – izrade papira – završne obrade“, rafinerija je ključna oprema koja određuje performanse vlakana i kvalitetu papira. Kroz fizičke, kemijske ili kombinirane mehaničke i kemijske radnje, ona reže, fibrilira, 帚化 (fibrilacija) i pročišćava vlakna pulpe, omogućujući izvorno labavim vlaknima da formiraju jaču silu vezivanja i u konačnici dajući papiru temeljne performanse kao što su čvrstoća, ujednačenost i upijanje tinte. Od tradicionalnih kamenih mlinova do moderne inteligentne opreme, tehnološka iteracija rafinerija oduvijek se usredotočila na tri temeljna načela „visoke učinkovitosti, preciznosti i uštede energije“, postajući važna podrška za unapređenje industrije proizvodnje papira.

I. Osnovne funkcije i princip rada rafinerija

Osnovna misija rafinerije je „optimizirati morfologiju vlakana“, a njezin princip rada može se sažeti kao „modifikacija vlakana pod mehaničkim djelovanjem“:

• Osnovni principKada pulpa prolazi između diskova (ili valjaka) rafinerije, podvrgnuta je kombiniranim mehaničkim silama poput smicanja, ekstruzije i gnječenja. Stanične stijenke vlakana se kidaju i formiraju mikrofibrile, a površina stvara gustu fibriliranu strukturu. Istovremeno, pretjerano duga vlakna se odgovarajuće režu, što raspodjelu duljine vlakana čini više u skladu sa zahtjevima proizvodnje papira.
• Osnovne funkcijePrvo, poboljšati silu vezivanja vlakana kako bi papir imao dovoljnu vlačnu čvrstoću, čvrstoću na kidanje i čvrstoću na pucanje; drugo, poboljšati ujednačenost ispreplitanja vlakana kako bi se osigurala ravnomjernost i ravnost papira; treće, prilagoditi se potrebama različitih vrsta papira, kao što je kulturni papir koji zahtijeva fina vlakna za poboljšanje ispisivosti i papir za pakiranje koji zahtijeva debela i duga vlakna za povećanje krutosti.

II. Glavne vrste i tehničke karakteristike rafinerija

Prema strukturnom dizajnu, načinu rada i scenarijima primjene, uobičajeni rafineri u industriji proizvodnje papira uglavnom se dijele u sljedeće četiri kategorije, od kojih svaka ima svoj tehnički fokus i područje primjene:

1. Pročišćavač diskova

• Strukturne karakteristikeSastoji se od fiksnog diska (nepokretnog diska) i rotirajućeg diska (rotirajućeg diska). Površina diska je raspoređena s brusnim zonama različitih oblika zuba (kao što su nazubljeni, trapezoidni, spiralni), a intenzitet rafiniranja se kontrolira podešavanjem razmaka diska.
• Tehničke prednostiVisoka učinkovitost rafiniranja, ujednačena modifikacija vlakana. Može se prilagoditi različitim vrstama pulpe (drvna pulpa, pulpa slame, pulpa otpadnog papira) zamjenom oblika zubaca diska, što ga čini najčešće korištenom opremom za rafiniranje koja pokriva kulturni papir, papir za pakiranje, toaletni papir i druge vrste papira.
• PodtipoviJednodiskovni pročišćavač (djeluje na jednu stranu diska), dvodiskovni pročišćavač (djeluje istovremeno na obje strane diska), trodiskovni pročišćavač (srednji nepokretni disk + dva bočna rotirajuća diska, veća učinkovitost).

2. Konusni rafiner

• Strukturne karakteristikeKoristi kombinaciju konusnog statora i rotora. Pulpa se spiralno kreće duž konusnog raspora, podvrgnuta kontinuiranom smicanju i ekstruziji. Intenzitet rafiniranja može se precizno kontrolirati podešavanjem konusnog raspora.
• Tehničke prednostiManje rezanja vlakana, dobar učinak fibrilacije, pogodno za vrste papira koje zahtijevaju visoko zadržavanje duljine vlakana (kao što su kraft papir, karton). Također ima snažnu operativnu stabilnost i nisku potrošnju energije, obično se koristi za sekundarno rafiniranje otpadne papirne pulpe ili finu obradu visokokvalitetne pulpe.

3. Cilindrični rafinerija

• Strukturne karakteristikeSastoji se od cilindričnog valjka za mljevenje i lučne ploče za mljevenje. Površina valjka za mljevenje opremljena je poprečnim ili spiralnim zubima za mljevenje. Rotacija valjka za mljevenje pokreće protok pulpe i dovršava proces rafiniranja.
• Tehničke prednostiVisoka tolerancija na nečistoće (poput zrnaca pijeska, plastičnih fragmenata) u pulpi, nije lako začepiti. Pogodno za grubo mljevenje otpadne papirne pulpe ili predobradu sirovina od grubih vlakana poput slamnate pulpe, često se koristi u procesu rafiniranja na prednjem kraju proizvodnih linija za pulpu.

4. Rafinator visoke konzistencije

• Strukturne karakteristikePogodno za okruženja s visokom konzistencijom pulpe (15%-40%). Koristi poseban uređaj za dovod (kao što je pužni dovod) kako bi se osigurao ravnomjeran ulazak pulpe u zonu mljevenja. Oblik zuba diska je uglavnom širok i s velikim razmakom zuba kako bi se poboljšao učinak gnječenja vlakana.
• Tehničke prednostiVisok stupanj fibrilacije vlakana, jaka sila vezivanja, što može značajno poboljšati čvrstoću papira. U okruženjima visoke konzistencije, rezanje vlakana je manje, a potrošnja energije je niska. Pogodan je za fino rafiniranje visokokvalitetnih vrsta papira (kao što je premazani papir, specijalni papir) ili preradu pulpe koja zahtijeva visokočvrsto vezivanje vlakana.

III. Ključni tehnički parametri i načela odabira rafinerija

1. Osnovni tehnički parametri

• Rafiniranje konzistentnostiPodijeljeno na nisku konzistenciju (≤8%), srednju konzistenciju (8%-15%) i visoku konzistenciju (≥15%). Konzistencija izravno utječe na učinkovitost rafiniranja i morfologiju vlakana, kao što je rafiniranje visoke konzistencije s fokusom na fibrilaciju i rafiniranje niske konzistencije s fokusom na rezanje.
• Razmak diskaKljučni parametar koji određuje intenzitet rafiniranja. Što je manji jaz, to je veći intenzitet rafiniranja. Potrebno ga je dinamički prilagođavati prema zahtjevima vrste papira i karakteristikama pulpe (obično kontrolirano na 0,1-1,0 mm).
• Oblik zuba diska i širina zubaOblik zuba utječe na način na koji su vlakna naprezana (oblik zuba za smicanje prikladan je za rezanje, oblik zuba za gnječenje prikladan je za fibrilaciju). Širina zuba određuje kontaktnu površinu zone mljevenja, koja mora odgovarati vrsti pulpe i cilju rafiniranja.
• Snaga motora i brzina vrtnjeSnaga određuje kapacitet rafiniranja (obično 55-1000 kW), a brzina vrtnje utječe na linearnu brzinu diska (obično 1500-3000 o/min). Veća linearna brzina znači jaču silu smicanja, pogodnu za potrebe rafiniranja visokog intenziteta.
• KapacitetOdabrano prema veličini proizvodne linije. Kapacitet jedne opreme obično je 5-100 t/d, a velike proizvodne linije mogu usvojiti konfiguraciju s više jedinica u seriji ili paralelno.

2. Principi odabira temeljnih elemenata

• Prilagodite zahtjevima vrste papiraZa papir za pakiranje visoke čvrstoće, prednost se daje rafinerima visoke konzistencije ili konusnim rafinerima; za fini papir od kulture mogu se odabrati rafineri s dva ili tri diska; za preradu otpadne papirne pulpe, prednost se daje cilindričnim rafinerima ili rafinerima s diskovima otpornim na nečistoće.
• Karakteristike pulpe podudaranjaDrvna pulpa ima duga vlakna, pa se usredotočite na fibrilaciju, a rafinerije visoke konzistencije ili konusni rafineri nisu obavezni; slamnata pulpa ima kratka vlakna, pa stupanj rezanja treba kontrolirati, a diskovni rafineri niske konzistencije nisu obavezni; otpadna papirna pulpa sadrži mnogo nečistoća, pa treba odabrati opremu otpornu na začepljenje.
• Ravnoteža učinkovitosti i potrošnje energijeU kombinaciji sa zahtjevima kapaciteta proizvodne linije, odaberite opremu s niskom potrošnjom energije po jedinici i visokom učinkovitošću rafiniranja. Na primjer, velike proizvodne linije mogu koristiti rafinerije s tri diska, a male i srednje proizvodne linije mogu koristiti rafinerije s jednim ili dva diska.
• Razmotrite inteligentnu prilagodljivostModerne rafinerije uglavnom su opremljene PLC upravljačkim sustavima koji mogu ostvariti praćenje procesa rafiniranja u stvarnom vremenu (kao što su duljina vlakana, konzistencija pulpe, stanje istrošenosti diska) i automatsku kontrolu u zatvorenoj petlji. Prilikom odabira potrebno je kombinirati razinu inteligencije proizvodne linije i dati prednost opremi koja se može umrežiti i jednostavna je za održavanje.

IV. Trendovi tehnološkog razvoja rafinerija

S transformacijom industrije proizvodnje papira prema „zelenoj, niskougljičnoj, visokoučinkovitoj inteligenciji i visokoj kvaliteti“, tehnologija rafinerija predstavlja tri glavna smjera razvoja:

• Inteligentna nadogradnjaIntegrirajte senzore, Internet stvari i AI tehnologiju kako biste ostvarili praćenje procesa rafiniranja u stvarnom vremenu i automatsku kontrolu u zatvorenoj petlji, poboljšavajući preciznost i stabilnost rafiniranja.
• Poboljšanje uštede energijeOptimizirajte dizajn strukture diska (kao što je bionički oblik zuba), usvojite visokoučinkovite motore i tehnologiju regulacije brzine pretvorbe frekvencije kako biste smanjili potrošnju energije rafiniranja jedinice. Neki rafineri novog tipa smanjuju potrošnju energije za 15%-30% u usporedbi s tradicionalnom opremom.
• Multifunkcionalna integracijaRazvoj integrirane opreme za „rafiniranje – prosijavanje – pročišćavanje“ kako bi se smanjili proizvodni procesi i površina opreme; ciljanje na potrebe za specijalnim papirom, razvoj posebnih rafinerija (kao što su rafinerije ultra finih vlakana, posebne rafinerije biomehaničke pulpe) za proširenje scenarija primjene.

Kao „temeljni oblikovatelj“ proizvodnje papira, tehnička razina rafinerija izravno je povezana s kvalitetom papira, učinkovitošću proizvodnje i ekološkim prednostima. U kontekstu industrije papira koja teži visokokvalitetnom razvoju, odabir prikladnih tipova rafinerija, optimizacija ključnih tehničkih parametara i praćenje trendova razvoja inteligencije i uštede energije postat će važno jamstvo za poduzeća da povećaju svoju temeljnu konkurentnost.