En todo el proceso de fabricación de papel (pulpeo, fabricación de papel y acabado), la refinadora es un equipo clave que determina el rendimiento de la fibra y la calidad del papel. Mediante acciones físicas, químicas o una combinación de ellas, corta, fibrila, fibrila y refina las fibras de pulpa, lo que permite que las fibras originalmente sueltas formen una mayor fuerza de unión y, en última instancia, dota al papel de características esenciales como resistencia, uniformidad y absorción de tinta. Desde los molinos de piedra tradicionales hasta los equipos inteligentes modernos, la evolución tecnológica de las refinadoras siempre se ha centrado en los tres principios fundamentales de "alta eficiencia, precisión y ahorro de energía", convirtiéndose en un apoyo importante para la modernización de la industria papelera.

I. Funciones principales y principio de funcionamiento de las refinerías

La misión principal de un refinador es “optimizar la morfología de la fibra”, y su principio de funcionamiento se puede resumir como “modificación de la fibra bajo acción mecánica”:

• Principio básicoCuando la pulpa pasa entre los discos (o rodillos) del refinador, se somete a fuerzas mecánicas combinadas como cizallamiento, extrusión y amasado. Las paredes celulares de las fibras se rompen para formar microfibrillas, y la superficie genera una estructura fibrilada densa. Al mismo tiempo, las fibras excesivamente largas se cortan adecuadamente, lo que permite una distribución de la longitud de las fibras más acorde con los requisitos de la fabricación de papel.
• Funciones principales:En primer lugar, mejorar la fuerza de unión de las fibras para que el papel tenga suficiente resistencia a la tracción, al desgarro y al estallido; en segundo lugar, mejorar la uniformidad del entretejido de las fibras para garantizar la uniformidad y planitud del papel; en tercer lugar, adaptarse a las necesidades de los diferentes tipos de papel, como el papel cultural que requiere fibras finas para mejorar la capacidad de impresión y el papel de embalaje que requiere fibras gruesas y largas para mejorar la rigidez.

II. Principales tipos y características técnicas de las refinerías

Según el diseño estructural, el método de trabajo y los escenarios de aplicación, los refinadores comunes en la industria papelera se dividen principalmente en las siguientes cuatro categorías, cada una con su propio enfoque técnico y ámbito de aplicación:

1. Refinador de disco

• Características estructuralesCompuesto por un disco fijo (disco estacionario) y un disco giratorio (disco giratorio). La superficie del disco está distribuida con zonas de rectificado de diferentes formas de diente (como serrado, trapezoidal, espiral), y la intensidad del refinamiento se controla mediante el ajuste de la separación entre discos.
• Ventajas técnicasAlta eficiencia de refinación y modificación uniforme de la fibra. Se adapta a diversas pulpas (pulpa de madera, pulpa de paja, pulpa de papel usado) reemplazando la forma de los dientes del disco, lo que lo convierte en el equipo de refinación más utilizado para papel cultural, papel de embalaje, papel higiénico y otros tipos de papel.
• Subtipos: Refinador de disco único (que actúa sobre un lado del disco), refinador de disco doble (que actúa sobre ambos lados del disco simultáneamente), refinador de disco triple (disco estacionario medio + dos discos giratorios laterales, mayor eficiencia).

2. Refinador cónico

• Características estructurales: Adopta una combinación de estator y rotor cónicos. La pulpa avanza en espiral a lo largo del espacio cónico, sometida a cizallamiento y extrusión continuos. La intensidad del refinado se puede controlar con precisión ajustando el espacio cónico.
• Ventajas técnicasMenor corte de fibra, buen efecto de fibrilación, ideal para tipos de papel que requieren una alta retención de la longitud de la fibra (como papel kraft y cartón liner). Además, ofrece una gran estabilidad operativa y un bajo consumo de energía, y se utiliza comúnmente para el refinado secundario de pulpa de papel usado o el procesamiento fino de pulpa de alta calidad.

3. Refinador cilíndrico

• Características estructuralesCompuesto por un rodillo de molienda cilíndrico y una placa de molienda arqueada. La superficie del rodillo de molienda está equipada con dientes de molienda transversales o espirales. La rotación del rodillo de molienda impulsa el flujo de pulpa y completa el proceso de refinación.
• Ventajas técnicasAlta tolerancia a impurezas (como granos de arena y fragmentos de plástico) en la pulpa, lo que dificulta su obstrucción. Ideal para la molienda gruesa de pulpa de papel usado o el pretratamiento de materias primas de fibra gruesa, como la pulpa de paja. Se utiliza frecuentemente en el proceso de refinación inicial de las líneas de producción de pulpa.

4. Refinador de alta consistencia

• Características estructuralesAdecuado para entornos de pulpa de alta consistencia (15-40%). Utiliza un dispositivo de alimentación especial (como un alimentador de tornillo) para garantizar una entrada uniforme de la pulpa en la zona de molienda. El diseño de los dientes del disco es generalmente ancho y con gran espaciamiento para mejorar el efecto de amasado de la fibra.
• Ventajas técnicasAlto grado de fibrilación de fibra y fuerte fuerza de unión, lo que mejora significativamente la resistencia del papel. En entornos de alta consistencia, el corte de fibra es menor y el consumo de energía es bajo. Es adecuado para el refinado fino de papeles de alta calidad (como papel estucado y papel especial) o para el procesamiento de pulpa que requiere una unión de fibra de alta resistencia.

III. Parámetros técnicos clave y principios de selección de refinadores

1. Parámetros técnicos básicos

• Refinando la consistencia: Se divide en consistencia baja (≤8%), consistencia media (8-15%) y consistencia alta (≥15%). La consistencia afecta directamente la eficiencia del refinado y la morfología de la fibra, como el refinado de alta consistencia, centrado en la fibrilación, y el refinado de baja consistencia, centrado en el corte.
• Espacio entre discosUn parámetro clave que determina la intensidad de refinación. Cuanto menor sea la separación, mayor será la intensidad de refinación. Debe ajustarse dinámicamente según los requisitos del tipo de papel y las características de la pulpa (normalmente se controla entre 0,1 y 1,0 mm).
• Forma del diente del disco y ancho del dienteLa forma del diente influye en la tensión de las fibras (el diente de cizallamiento es adecuado para el corte, el de amasado para la fibrilación). El ancho del diente determina el área de contacto de la zona de molienda, que debe coincidir con el tipo de pulpa y el objetivo de refinación.
• Potencia del motor y velocidad de rotaciónLa potencia determina la capacidad de refinación (generalmente de 55 a 1000 kW), y la velocidad de rotación afecta la velocidad lineal del disco (generalmente de 1500 a 3000 r/min). Una mayor velocidad lineal implica una mayor fuerza de corte, ideal para refinaciones de alta intensidad.
• Capacidad:Se selecciona según la escala de la línea de producción. La capacidad de un solo equipo suele ser de 5 a 100 t/día, y las líneas de producción a gran escala pueden adoptar configuraciones en serie o en paralelo con varias unidades.

2. Principios básicos de selección

• Adaptarse a los requisitos del tipo de papel:Para papel de embalaje de alta resistencia, se da prioridad a los refinadores de alta consistencia o refinadores cónicos; para papel cultural fino, se pueden seleccionar refinadores de doble disco o refinadores de triple disco; para el procesamiento de pulpa de papel usado, se prefieren los refinadores cilíndricos o los refinadores de disco resistentes a las impurezas.
• Características de la pulpa de fósforo:La pulpa de madera tiene fibras largas, por lo que se debe prestar atención a la fibrilación, y los refinadores de alta consistencia o los refinadores cónicos son opcionales; la pulpa de paja tiene fibras cortas, por lo que se debe controlar el grado de corte, y los refinadores de disco de baja consistencia son opcionales; la pulpa de papel usado contiene muchas impurezas, por lo que se deben seleccionar equipos resistentes a las obstrucciones.
• Equilibrar la eficiencia y el consumo energéticoEn función de los requisitos de capacidad de la línea de producción, se recomienda seleccionar equipos con bajo consumo energético unitario y alta eficiencia de refinación. Por ejemplo, las líneas de producción a gran escala pueden utilizar refinadoras de triple disco, mientras que las líneas de producción pequeñas y medianas pueden utilizar refinadoras de uno o dos discos.
• Considere la adaptabilidad inteligenteLas refinerías modernas suelen estar equipadas con sistemas de control PLC, que permiten la monitorización en tiempo real del proceso de refinación (como la longitud de la fibra, la consistencia de la pulpa y el estado de desgaste del disco) y un control automático de circuito cerrado. Al seleccionar, es necesario combinar el nivel de inteligencia de la línea de producción y priorizar equipos que puedan conectarse en red y sean de fácil mantenimiento.

IV. Tendencias de desarrollo tecnológico de las refinerías

Con la transformación de la industria papelera hacia una “inteligencia verde, de baja emisión de carbono, alta eficiencia y alta calidad”, la tecnología de refinadores presenta tres direcciones de desarrollo principales:

• Actualización inteligente:Integre sensores, Internet de las cosas y tecnología de inteligencia artificial para lograr un monitoreo en tiempo real del proceso de refinación y un control automático de circuito cerrado, mejorando la precisión y la estabilidad de la refinación.
• Mejora del ahorro energéticoOptimización del diseño de la estructura del disco (como la forma biónica del diente), la adopción de motores de alta eficiencia y la tecnología de regulación de velocidad por conversión de frecuencia reducen el consumo energético de la unidad de refinación. Algunas refinerías de nuevo tipo reducen el consumo energético entre un 15 % y un 30 % en comparación con los equipos tradicionales.
• Integración multifuncional:Desarrollar equipos integrados de “refinación, cribado y purificación” para reducir los procesos de producción y el espacio ocupado por los equipos; abordar las necesidades de papel especial, desarrollar refinadores especiales (como refinadores de fibra ultrafina, refinadores especiales de pulpa biomecánica) para ampliar los escenarios de aplicación.

Como factor clave en la producción papelera, el nivel técnico de las refinerías está directamente relacionado con la calidad del papel, la eficiencia de la producción y los beneficios ambientales. En el contexto de la industria papelera, que busca un desarrollo de alta calidad, la selección de las refinerías adecuadas, la optimización de los parámetros técnicos clave y el seguimiento de las tendencias de desarrollo en inteligencia y ahorro energético serán una garantía importante para que las empresas mejoren su competitividad.