در کل فرآیند کاغذسازی «خمیرسازی - کاغذسازی - پرداخت»، دستگاه تصفیه، تجهیزات کلیدی است که عملکرد الیاف و کیفیت کاغذ را تعیین میکند. این دستگاه از طریق اقدامات فیزیکی، شیمیایی یا ترکیبی مکانیکی و شیمیایی، الیاف خمیر کاغذ را برش میدهد، فیبریلاسیون میکند، فیبریلاسیون میکند و تصفیه میکند، الیاف سست اولیه را قادر میسازد تا نیروی پیوند قویتری تشکیل دهند و در نهایت به کاغذ، عملکرد اصلی مانند استحکام، یکنواختی و جذب جوهر را میبخشد. از آسیابهای سنگی سنتی گرفته تا تجهیزات هوشمند مدرن، تکرار فناوری تصفیهکنندگان همواره بر سه اصل اساسی «راندمان بالا، دقت و صرفهجویی در مصرف انرژی» متمرکز بوده و به پشتوانه مهمی برای ارتقاء صنعت کاغذسازی تبدیل شده است.
I. وظایف اصلی و اصول کار تصفیهکنندهها
ماموریت اصلی یک پالایشگر «بهینهسازی مورفولوژی الیاف» است و اصل کار آن را میتوان به صورت «اصلاح الیاف تحت عمل مکانیکی» خلاصه کرد:
- اصل اساسیوقتی خمیر کاغذ از بین دیسکها (یا غلتکهای) دستگاه تصفیه عبور میکند، تحت نیروهای مکانیکی ترکیبی مانند برش، اکستروژن و ورز دادن قرار میگیرد. دیوارههای سلولی الیاف پاره میشوند تا میکروفیبریلها تشکیل شوند و سطح، یک ساختار فیبریله شده متراکم ایجاد میکند. در عین حال، الیاف بسیار بلند به طور مناسب برش داده میشوند و توزیع طول الیاف را با الزامات کاغذسازی مطابقت میدهند.
- توابع اصلیاولاً، بهبود نیروی پیوند الیاف برای ایجاد کاغذ با استحکام کششی، مقاومت در برابر پارگی و مقاومت در برابر ترکیدن کافی؛ ثانیاً، افزایش یکنواختی درهمتنیدگی الیاف برای تضمین یکنواختی و صافی کاغذ؛ ثالثاً، سازگاری با نیازهای انواع مختلف کاغذ، مانند کاغذهای فرهنگی که برای بهبود قابلیت چاپ به الیاف ظریف نیاز دارند و کاغذهای بستهبندی که برای افزایش سختی به الیاف ضخیم و بلند نیاز دارند.
II. انواع اصلی و مشخصات فنی تصفیهکنندهها
بر اساس طراحی ساختاری، روش کار و سناریوهای کاربردی، ریفاینرهای رایج در صنعت کاغذسازی عمدتاً به چهار دسته زیر تقسیم میشوند که هر کدام تمرکز فنی و دامنه کاربرد خاص خود را دارند:
۱. پالایشگر دیسک
- ویژگیهای ساختاری: از یک دیسک ثابت (دیسک ثابت) و یک دیسک چرخان (دیسک چرخان) تشکیل شده است. سطح دیسک با نواحی سنگزنی با اشکال مختلف دندانه (مانند دندانهدار، ذوزنقهای، مارپیچی) توزیع شده است و شدت پالایش با تنظیم فاصله دیسک کنترل میشود.
- مزایای فنیراندمان بالای پالایش، اصلاح یکنواخت الیاف. این دستگاه میتواند با جایگزینی شکل دندانههای دیسکی، با خمیرهای مختلف (خمیر چوب، خمیر کاه، خمیر کاغذ باطله) سازگار شود و آن را به پرکاربردترین دستگاه پالایش کاغذهای فرهنگی، کاغذ بستهبندی، کاغذ توالت و سایر انواع کاغذ تبدیل کند.
- زیرگروهها: پالایشگر تک دیسکی (در یک طرف دیسک عمل میکند)، پالایشگر دو دیسکی (به طور همزمان در دو طرف دیسک عمل میکند)، پالایشگر سه دیسکی (دیسک ثابت میانی + دو دیسک چرخان جانبی، راندمان بالاتر).
۲. پالایشگر مخروطی
- ویژگیهای ساختاریترکیبی از استاتور و روتور مخروطی را به کار میگیرد. خمیر به صورت مارپیچی در امتداد شکاف مخروطی پیش میرود و تحت برش و اکستروژن مداوم قرار میگیرد. شدت پالایش را میتوان با تنظیم شکاف مخروطی دقیقاً کنترل کرد.
- مزایای فنیبرش کمتر الیاف، اثر فیبریلاسیون خوب، مناسب برای انواع کاغذ که نیاز به حفظ طول الیاف بالا دارند (مانند کاغذ کرافت، مقوای آستردار). همچنین دارای پایداری عملیاتی قوی و مصرف انرژی پایین است که معمولاً برای تصفیه ثانویه خمیر کاغذ باطله یا فرآوری ظریف خمیر کاغذ مرغوب استفاده میشود.
۳. پالایشگر استوانهای
- ویژگیهای ساختاری: از یک غلتک آسیاب استوانهای و یک صفحه آسیاب قوسی شکل تشکیل شده است. سطح غلتک آسیاب مجهز به دندانههای آسیاب عرضی یا مارپیچی است. چرخش غلتک آسیاب، جریان خمیر را به حرکت در میآورد و فرآیند تصفیه را تکمیل میکند.
- مزایای فنیتحمل بالا در برابر ناخالصیها (مانند دانههای شن، قطعات پلاستیکی) در خمیر کاغذ، به راحتی مسدود نمیشود. مناسب برای آسیاب کردن خشن خمیر کاغذ باطله یا پیش تصفیه مواد اولیه الیاف درشت مانند خمیر کاه، که اغلب در فرآیند پالایش اولیه خطوط تولید خمیر کاغذ استفاده میشود.
۴. تصفیهکننده با غلظت بالا
- ویژگیهای ساختاریمناسب برای محیطهای خمیر با غلظت بالا (15%-40%). از یک دستگاه تغذیه مخصوص (مانند تغذیهکننده پیچی) برای اطمینان از ورود یکنواخت خمیر به منطقه آسیاب استفاده میکند. شکل دندانه دیسک عمدتاً دندانههای پهن و طراحی با فاصله زیاد است تا اثر ورز دادن الیاف را افزایش دهد.
- مزایای فنیدرجه فیبریلاسیون بالای الیاف، نیروی پیوند قوی، که میتواند به طور قابل توجهی استحکام کاغذ را بهبود بخشد. در محیطهای با غلظت بالا، برش الیاف کمتر و مصرف انرژی کم است. برای پالایش دقیق انواع کاغذهای درجه بالا (مانند کاغذ روکشدار، کاغذ مخصوص) یا فرآوری خمیر کاغذ که نیاز به پیوند الیاف با استحکام بالا دارد، مناسب است.
III. پارامترهای فنی کلیدی و اصول انتخاب تصفیهکنندهها
۱. پارامترهای فنی اصلی
- اصلاح قوام: به سه دسته با غلظت کم (≤۸٪)، غلظت متوسط (۸٪-۱۵٪) و غلظت بالا (≥۱۵٪) تقسیم میشود. غلظت مستقیماً بر راندمان پالایش و مورفولوژی الیاف تأثیر میگذارد، مانند پالایش با غلظت بالا که بر فیبریلاسیون تمرکز دارد و پالایش با غلظت کم که بر برش تمرکز دارد.
- شکاف دیسک: یک پارامتر کلیدی تعیین کننده شدت پالایش. هرچه شکاف کوچکتر باشد، شدت پالایش بیشتر است. این پارامتر باید به صورت پویا با توجه به الزامات نوع کاغذ و ویژگیهای خمیر تنظیم شود (معمولاً در 0.1-1.0 میلیمتر کنترل میشود).
- شکل دندانه دیسک و عرض دندانهشکل دندانه بر نحوه تنش الیاف تأثیر میگذارد (شکل دندانه برشی برای برش و شکل دندانه ورز دادن برای فیبریلاسیون مناسب است). عرض دندانه، سطح تماس ناحیه آسیاب را تعیین میکند که باید با نوع خمیر و هدف پالایش مطابقت داشته باشد.
- قدرت موتور و سرعت چرخشتوان، ظرفیت پالایش را تعیین میکند (معمولاً ۵۵ تا ۱۰۰۰ کیلووات)، و سرعت چرخش بر سرعت خطی دیسک تأثیر میگذارد (عموماً ۱۵۰۰ تا ۳۰۰۰ دور در دقیقه). سرعت خطی بالاتر به معنای نیروی برشی قویتر است که برای نیازهای پالایش با شدت بالا مناسب است.
- ظرفیت: بر اساس مقیاس خط تولید انتخاب میشود. ظرفیت یک دستگاه معمولاً 5 تا 100 تن در روز است و خطوط تولید در مقیاس بزرگ میتوانند به صورت سری چند واحدی یا موازی پیکربندی شوند.
۲. اصول انتخاب اصلی
- با الزامات نوع کاغذ سازگار شویدبرای کاغذ بستهبندی با استحکام بالا، اولویت با تصفیهکنندههای با غلظت بالا یا تصفیهکنندههای مخروطی است؛ برای کاغذهای مرغوب، تصفیهکنندههای دو دیسکی یا تصفیهکنندههای سه دیسکی را میتوان انتخاب کرد؛ برای فرآوری خمیر کاغذ باطله، تصفیهکنندههای استوانهای یا تصفیهکنندههای دیسکی مقاوم در برابر ناخالصی ترجیح داده میشوند.
- ویژگیهای خمیر کاغذ مسابقهایخمیر چوب الیاف بلندی دارد، بنابراین روی فیبریلاسیون تمرکز کنید و پالایشگرهای با غلظت بالا یا پالایشگرهای مخروطی اختیاری هستند؛ خمیر کاه الیاف کوتاهی دارد، بنابراین درجه برش باید کنترل شود و پالایشگرهای دیسکی با غلظت پایین اختیاری هستند؛ خمیر کاغذ باطله حاوی ناخالصیهای زیادی است، بنابراین باید تجهیزات مقاوم در برابر گرفتگی انتخاب شوند.
- تعادل بین راندمان و مصرف انرژی: همراه با الزامات ظرفیت خط تولید، تجهیزاتی با مصرف انرژی واحد پایین و راندمان پالایش بالا انتخاب شوند. به عنوان مثال، خطوط تولید در مقیاس بزرگ میتوانند از پالایشگرهای سه دیسکی استفاده کنند و خطوط تولید کوچک و متوسط میتوانند از پالایشگرهای تک دیسکی یا پالایشگرهای دو دیسکی استفاده کنند.
- سازگاری هوشمند را در نظر بگیریدپالایشگاههای مدرن عمدتاً مجهز به سیستمهای کنترل PLC هستند که میتوانند نظارت بر فرآیند پالایش (مانند طول الیاف، غلظت خمیر، وضعیت سایش دیسک) و کنترل خودکار حلقه بسته را در زمان واقعی انجام دهند. هنگام انتخاب، لازم است سطح هوشمندی خط تولید را ترکیب کرده و به تجهیزاتی که قابلیت شبکه شدن و نگهداری آسان دارند، اولویت دهید.
IV. روندهای توسعه فناوری پالایشگاهها
با تغییر صنعت کاغذسازی به سمت «سبز، کمکربن، هوشمند با راندمان بالا و کیفیت بالا»، فناوری پالایشگر سه جهت اصلی توسعه را ارائه میدهد:
- ارتقاء هوشمندادغام حسگرها، اینترنت اشیا و فناوری هوش مصنوعی برای تحقق نظارت بلادرنگ بر فرآیند پالایش و کنترل خودکار حلقه بسته، که دقت و پایداری پالایش را بهبود میبخشد.
- بهبود صرفهجویی در انرژیطراحی ساختار دیسک (مانند شکل دندانه بیونیک) را بهینه کنید، از موتورهای با راندمان بالا و فناوری تنظیم سرعت تبدیل فرکانس برای کاهش مصرف انرژی واحد پالایش استفاده کنید. برخی از پالایشگرهای نوع جدید، مصرف انرژی را در مقایسه با تجهیزات سنتی 15 تا 30 درصد کاهش میدهند.
- ادغام چند منظورهتوسعه تجهیزات یکپارچه «پالایش-غربالگری-خالصسازی» برای کاهش فرآیندهای تولید و فضای اشغال شده توسط تجهیزات؛ هدف قرار دادن نیازهای کاغذهای تخصصی، توسعه پالایشگرهای ویژه (مانند پالایشگرهای الیاف فوق ظریف، پالایشگرهای ویژه خمیر بیومکانیکی) برای گسترش سناریوهای کاربردی.
به عنوان «شکلدهنده اصلی» تولید کاغذ، سطح فنی تصفیهکنندهها ارتباط مستقیمی با کیفیت کاغذ، راندمان تولید و مزایای زیستمحیطی دارد. در زمینه صنعت کاغذسازی که به دنبال توسعه با کیفیت بالا است، انتخاب انواع تصفیهکنندههای مناسب، بهینهسازی پارامترهای فنی کلیدی و همگام شدن با روندهای توسعه هوشمندی و صرفهجویی در مصرف انرژی، به تضمین مهمی برای شرکتها در جهت افزایش رقابتپذیری اصلی خود تبدیل خواهد شد.
زمان ارسال: ۲۵ نوامبر ۲۰۲۵