Kogu paberitootmisprotsessi „tselluloosi tootmine – paberitootmine – viimistlus” vältel on rafineerimisseade võtmeseade, mis määrab kiu omadused ja paberi kvaliteedi. Füüsikaliste, keemiliste või kombineeritud mehaaniliste ja keemiliste toimingute abil lõikab, fibrillab, 帚化 (fibrillatsioon) ja peenestab see tselluloosikiude, võimaldades algselt lahtistel kiududel moodustada tugevama sideme ja andes lõpuks paberile sellised omadused nagu tugevus, ühtlus ja tindi imavus. Alates traditsioonilistest kiviveskitest kuni tänapäevaste intelligentsete seadmeteni on rafineerimisseadmete tehnoloogiline areng alati keskendunud kolmele põhiprintsiibile: „kõrge efektiivsus, täpsus ja energia säästmine”, saades oluliseks toeks paberitööstuse ajakohastamisel.

I. Rafineerimistehaste põhifunktsioonid ja tööpõhimõte

Rafineerimisseadme põhiülesanne on "kiudude morfoloogia optimeerimine" ja selle tööpõhimõtte saab kokku võtta kui "kiudude modifitseerimine mehaanilise toime all":

• PõhiprintsiipKui tselluloos läbib rafineerimiskettaid (või rulle), mõjuvad sellele kombineeritud mehaanilised jõud, näiteks lõikamine, ekstrusioon ja sõtkumine. Kiudrakkude seinad rebitakse mikrofibrillide moodustamiseks ja pind tekitab tiheda fibrilleeritud struktuuri. Samal ajal lõigatakse liiga pikad kiud sobivalt läbi, muutes kiudude pikkuse jaotuse paremini vastavaks paberitootmise nõuetele.
• PõhifunktsioonidEsiteks, parandada kiudude sidumisjõudu, et paberil oleks piisav tõmbetugevus, rebenemistugevus ja purunemiskindlus; teiseks, parandada kiudude põimimise ühtlust, et tagada paberi ühtlus ja tasasus; kolmandaks, kohaneda erinevate paberitüüpide vajadustega, näiteks peeneid kiude nõudva kultuuripaberi ja jäikuse suurendamiseks paksude ja pikkade kiude nõudva pakkepaberi puhul.

II. Rafineerimistehaste peamised tüübid ja tehnilised omadused

Konstruktsioonilise disaini, töömeetodi ja rakendusstsenaariumide kohaselt jagunevad paberitööstuses kasutatavad tavalised rafineerimisseadmed peamiselt nelja kategooriasse, millel kõigil on oma tehniline fookus ja rakendusala:

1. Ketasrafineerija

• Struktuurilised omadusedKoosneb fikseeritud kettast (statsionaarne ketas) ja pöörlevast kettast (pöörlev ketas). Ketta pinnal on jaotatud erineva hambakujuga (näiteks sakilised, trapetsikujulised, spiraalsed) jahvatustsoonid ning rafineerimise intensiivsust reguleeritakse ketta vahe reguleerimisega.
• Tehnilised eelisedKõrge rafineerimisefektiivsus, ühtlane kiudmodifikatsioon. See kohandub erinevate tselluloositüüpidega (puidutselluloos, õlgtselluloos, vanapaberitselluloos), asendades kettahammaste kuju, muutes selle kõige laialdasemalt kasutatavaks rafineerimisseadmeks, mis hõlmab kultuuripaberit, pakkepaberit, tualettpaberit ja muud tüüpi paberit.
• AlamtüübidÜhekettaline vein (toimib ketta ühel küljel), kahekettaline vein (toimib samaaegselt ketta mõlemal küljel), kolmekettaline vein (keskmine statsionaarne ketas + kaks külgmist pöörlevat ketast, suurem efektiivsus).

2. Kooniline rafineerija

• Struktuurilised omadused: Kasutab koonilise staatori ja rootori kombinatsiooni. Tselluloos liigub spiraalselt mööda koonilist pilu, allutades pidevale lõikamisele ja ekstrusioonile. Rafineerimise intensiivsust saab täpselt reguleerida koonilise pilu reguleerimise abil.
• Tehnilised eelisedVähem kiudude lõikamist, hea fibrillatsiooniefekt, sobib paberitüüpidele, mis vajavad suurt kiudude pikkuse säilitamist (näiteks jõupaber, lainepapp). Samuti on sellel tugev tööstabiilsus ja madal energiatarve, mida tavaliselt kasutatakse vanapaberimassi teisese rafineerimise või kõrgekvaliteedilise tselluloosi peentöötlemise jaoks.

3. Silindriline rafineerimisseade

• Struktuurilised omadusedKoosneb silindrilisest jahvatusrullikust ja kaarekujulisest jahvatuskettast. Jahvatusrulli pind on varustatud põiki- või spiraalsete jahvatushammastega. Jahvatusrulli pöörlemine paneb tselluloosi voolu liikuma ja viib lõpule rafineerimisprotsessi.
• Tehnilised eelised: Talub hästi tselluloosis sisalduvaid lisandeid (nt liivaterad, plastosakesed), ei ummistu kergesti. Sobib vanapaberi tselluloosi jämedaks jahvatamiseks või jämedate kiudtoorainete, näiteks õlgtselluloosi eeltöötluseks, mida sageli kasutatakse tselluloosi tootmisliinide esialgses rafineerimisprotsessis.

4. Suure konsistentsiga rafineerimisseade

• Struktuurilised omadusedSobib suure konsistentsiga tselluloosi töötlemiseks (15–40%). See kasutab spetsiaalset söötmisseadet (näiteks kruvisööturit), et tagada tselluloosi ühtlane sisenemine jahvatusvööndisse. Ketta hammaste kuju on enamasti lai ja hammaste vahekaugus on suur, et parandada kiudude sõtkumise efekti.
• Tehnilised eelisedKõrge kiudude fibrillatsiooniaste ja tugev sidejõud parandavad oluliselt paberi tugevust. Suure konsistentsiga keskkondades on kiudude lõikamine väiksem ja energiatarve madal. See sobib kõrgekvaliteediliste paberitüüpide (näiteks kaetud paberi, eripaberi) peeneks rafineerimiseks või tselluloosi töötlemiseks, mis nõuab suure tugevusega kiudude sidumist.

III. Rafineerimistehaste peamised tehnilised parameetrid ja valiku põhimõtted

1. Põhilised tehnilised parameetrid

• Järjepidevuse täiustamineJaotatakse madala konsistentsiga (≤8%), keskmise konsistentsiga (8–15%) ja kõrge konsistentsiga (≥15%) fraktsiooniks. Konsistents mõjutab otseselt rafineerimise efektiivsust ja kiudude morfoloogiat, näiteks kõrge konsistentsiga rafineerimisel keskendutakse fibrillatsioonile ja madala konsistentsiga rafineerimisel keskendutakse lõikamisele.
• Ketta vahePeenestamise intensiivsust määrav põhiparameeter. Mida väiksem on vahe, seda suurem on peenestamise intensiivsus. Seda tuleb dünaamiliselt reguleerida vastavalt paberitüübi nõuetele ja tselluloosi omadustele (tavaliselt reguleeritakse vahemikus 0,1–1,0 mm).
• Kettahamba kuju ja hamba laiusHamba kuju mõjutab kiudude pingestamise viisi (nihketüüpi hamba kuju sobib lõikamiseks, sõtkumistüüpi hamba kuju aga fibrillatsiooniks). Hamba laius määrab jahvatusvööndi kokkupuuteala, mis peab sobima tselluloosi tüübi ja rafineerimisobjektiga.
• Mootori võimsus ja pöörlemiskiirusVõimsus määrab rafineerimisvõimsuse (tavaliselt 55–1000 kW) ja pöörlemiskiirus mõjutab ketta lineaarkiirust (üldiselt 1500–3000 p/min). Suurem lineaarkiirus tähendab tugevamat nihkejõudu, mis sobib suure intensiivsusega rafineerimisvajaduste jaoks.
• Mahutavus: Valitakse vastavalt tootmisliini skaalale. Ühe seadme võimsus on tavaliselt 5–100 t/p ja suuremahulised tootmisliinid võivad kasutada mitme üksuse seeria- või paralleelkonfiguratsiooni.

2. Põhivaliku põhimõtted

• Kohanda paberitüübi nõuetegaKõrge tugevusega pakkepaberi puhul eelistatakse kõrge konsistentsiga veskeid või koonilisi veskeid; peene kultuurpaberi puhul saab valida kahe- või kolmekettalised veskid; vanapaberimassi töötlemiseks on eelistatud silindrilised veskid või lisandikindlad ketasveskid.
• Sobita tselluloosi omadusedPuidumassil on pikad kiud, seega tuleks keskenduda fibrillatsioonile ning kõrge konsistentsiga või koonilised peenestid on valikulised; õlgmassil on lühikesed kiud, seega tuleb lõikeastet kontrollida ja madala konsistentsiga ketaspeenrid on valikulised; vanapaberimass sisaldab palju lisandeid, seega tuleks valida ummistuskindel seade.
• Tasakaalusta efektiivsust ja energiatarbimistKoos tootmisliinide võimsusnõuetega valige seadmed, millel on madal energiatarve ja kõrge rafineerimise efektiivsus. Näiteks suuremahulistes tootmisliinides saab kasutada kolmekettalisi rafineerijaid ning väikestes ja keskmise suurusega tootmisliinides ühe- või kahekettalisi rafineerijaid.
• Mõelge intelligentsele kohanemisvõimeleKaasaegsed rafineerimistehased on enamasti varustatud PLC juhtimissüsteemidega, mis võimaldavad reaalajas jälgida rafineerimisprotsessi (näiteks kiu pikkus, tselluloosi konsistents, ketta kulumise staatus) ja automaatset suletud ahela juhtimist. Valiku tegemisel on vaja kombineerida tootmisliini intelligentsuse taset ning eelistada seadmeid, mida saab võrku ühendada ja mida on lihtne hooldada.

IV. Rafineerimistehaste tehnoloogilise arengu trendid

Paberitootmistööstuse muutudes „rohelise, vähese süsinikuheitega, suure tõhususega intelligentsuse ja kõrge kvaliteedi“ suunas, pakub rafineerimistehnoloogia kolme peamist arengusuunda:

• Nutikas uuendamineAndurite, asjade interneti ja tehisintellekti tehnoloogia integreerimine rafineerimisprotsessi reaalajas jälgimiseks ja automaatseks suletud ahela juhtimiseks, parandades rafineerimise täpsust ja stabiilsust.
• Energiasäästu parandamineOptimeerige ketta struktuuri disaini (näiteks bioonilise hamba kuju), võtke kasutusele suure tõhususega mootorid ja sagedusmuundamise kiiruse reguleerimise tehnoloogia, et vähendada üksuse rafineerimise energiatarbimist. Mõned uut tüüpi rafineerimistehased vähendavad energiatarbimist 15–30% võrreldes traditsiooniliste seadmetega.
• Multifunktsionaalne integratsioonArendada integreeritud „rafineerimise – sõelumise – puhastamise” seadmeid, et vähendada tootmisprotsesse ja seadmete põrandapinda; keskenduda eripaberi vajadustele, arendada spetsiaalseid rafineerijaid (näiteks ülipeente kiudude rafineerijad, biomehaanilise tselluloosi spetsiaalsed rafineerijad) rakendusvõimaluste laiendamiseks.

Paberitootmise „põhikujundajana“ on rafineerimistehaste tehniline tase otseselt seotud paberi kvaliteedi, tootmise efektiivsuse ja keskkonnakasuga. Kvaliteetset arendust taotleva paberitööstuse kontekstis on sobivate rafineerimistehaste valimine, peamiste tehniliste parameetrite optimeerimine ning intelligentsuse ja energiasäästu arengusuundadega sammu pidamine ettevõtete jaoks oluliseks tagatiseks oma põhilise konkurentsivõime suurendamisel.