Em todo o processo de fabricação de papel, que abrange desde a polpação até o acabamento, o refinador é um equipamento fundamental que determina o desempenho das fibras e a qualidade do papel. Por meio de ações físicas, químicas ou uma combinação de ambas, ele corta, fibrila e refina as fibras da polpa, permitindo que fibras originalmente soltas formem ligações mais fortes e, em última análise, conferindo ao papel características essenciais como resistência, uniformidade e absorção de tinta. Desde os tradicionais moinhos de pedra até os modernos equipamentos inteligentes, a evolução tecnológica dos refinadores sempre se baseou nos três princípios fundamentais de "alta eficiência, precisão e conservação de energia", tornando-se um importante pilar para a modernização da indústria papeleira.

I. Funções Essenciais e Princípio de Funcionamento dos Refinadores

A principal missão de uma refinadora é "otimizar a morfologia da fibra", e seu princípio de funcionamento pode ser resumido como "modificação da fibra sob ação mecânica":

• Princípio básicoQuando a polpa passa entre os discos (ou rolos) da refinadora, ela é submetida a forças mecânicas combinadas, como cisalhamento, extrusão e amassamento. As paredes celulares das fibras são rompidas, formando microfibrilas, e a superfície gera uma estrutura fibrilada densa. Ao mesmo tempo, as fibras excessivamente longas são cortadas adequadamente, tornando a distribuição do comprimento das fibras mais adequada aos requisitos da fabricação de papel.
• Funções principaisEm primeiro lugar, melhorar a força de ligação das fibras para que o papel tenha resistência à tração, ao rasgo e ao estouro suficientes; em segundo lugar, aumentar a uniformidade do entrelaçamento das fibras para garantir a regularidade e a planicidade do papel; em terceiro lugar, adaptar-se às necessidades de diferentes tipos de papel, como o papel cultural, que requer fibras finas para melhorar a imprimibilidade, e o papel para embalagens, que requer fibras grossas e longas para aumentar a rigidez.

II. Principais tipos e características técnicas de refinarias

De acordo com o projeto estrutural, o método de trabalho e os cenários de aplicação, os refinadores comuns na indústria de fabricação de papel são divididos principalmente nas quatro categorias a seguir, cada uma com seu próprio foco técnico e escopo de aplicação:

1. Refinador de Discos

• Características estruturaisComposta por um disco fixo (disco estacionário) e um disco rotativo (disco rotativo). A superfície do disco apresenta zonas de moagem com diferentes formatos de dentes (como serrilhados, trapezoidais e espirais), e a intensidade de refinamento é controlada pelo ajuste da folga entre os discos.
• Vantagens técnicasAlta eficiência de refino, modificação uniforme das fibras. Adapta-se a diversas polpas (polpa de madeira, polpa de palha, polpa de papel reciclado) através da troca do formato dos dentes do disco, tornando-se o equipamento de refino mais utilizado para papel de origem animal, papel para embalagens, papel higiênico e outros tipos de papel.
• SubtiposRefinador de disco único (atuando em um lado do disco), refinador de disco duplo (atuando em ambos os lados do disco simultaneamente), refinador de disco triplo (disco central estacionário + dois discos laterais rotativos, maior eficiência).

2. Refinador Cônico

• Características estruturaisAdota uma combinação de estator e rotor cônicos. A polpa avança em espiral ao longo da abertura cônica, sujeita a cisalhamento e extrusão contínuos. A intensidade de refino pode ser controlada com precisão ajustando-se a abertura cônica.
• Vantagens técnicasMenor corte de fibras, bom efeito de fibrilação, adequado para tipos de papel que exigem alta retenção do comprimento da fibra (como papel kraft e linerboard). Possui também forte estabilidade operacional e baixo consumo de energia, sendo comumente utilizado para refino secundário de polpa de papel reciclado ou processamento fino de polpa de alta qualidade.

3. Refinador Cilíndrico

• Características estruturaisComposto por um rolo de moagem cilíndrico e uma placa de moagem em forma de arco. A superfície do rolo de moagem é equipada com dentes de moagem transversais ou helicoidais. A rotação do rolo de moagem impulsiona o fluxo da polpa e completa o processo de refino.
• Vantagens técnicasAlta tolerância a impurezas (como grãos de areia, fragmentos de plástico) na polpa, não entope facilmente. Adequado para moagem grosseira de polpa de papel reciclado ou pré-tratamento de matérias-primas de fibras grossas, como polpa de palha, frequentemente utilizado no processo de refino inicial de linhas de produção de celulose.

4. Refinador de Alta Consistência

• Características estruturaisAdequado para ambientes de polpa de alta consistência (15% a 40%). Utiliza um dispositivo de alimentação especial (como um alimentador de parafuso) para garantir a entrada uniforme da polpa na zona de moagem. O formato dos dentes do disco é predominantemente de dentes largos e com grande espaçamento para melhorar o efeito de amassamento das fibras.
• Vantagens técnicasAlto grau de fibrilação das fibras, forte força de ligação, o que pode melhorar significativamente a resistência do papel. Em ambientes de alta consistência, o corte das fibras é menor e o consumo de energia é baixo. É adequado para o refino fino de papéis de alta qualidade (como papel revestido, papel especial) ou para o processamento de celulose que exige alta resistência na ligação das fibras.

III. Parâmetros técnicos essenciais e princípios de seleção de refinarias

1. Parâmetros técnicos principais

• Aprimorando a consistênciaA consistência é classificada em baixa (≤8%), média (8%-15%) e alta (≥15%). A consistência afeta diretamente a eficiência do refino e a morfologia da fibra; por exemplo, o refino de alta consistência prioriza a fibrilação, enquanto o refino de baixa consistência prioriza o corte.
• Folga do discoUm parâmetro fundamental que determina a intensidade de refino. Quanto menor a folga, maior a intensidade de refino. É necessário ajustá-lo dinamicamente de acordo com os requisitos do tipo de papel e as características da polpa (geralmente controlado entre 0,1 e 1,0 mm).
• Formato e largura dos dentes do discoO formato dos dentes influencia a maneira como as fibras são tensionadas (dentes de cisalhamento são adequados para corte, enquanto dentes de amassamento são adequados para fibrilação). A largura dos dentes determina a área de contato da zona de moagem, que precisa ser compatível com o tipo de polpa e o objetivo de refino.
• Potência do motor e velocidade de rotaçãoA potência determina a capacidade de refino (geralmente de 55 a 1000 kW), e a velocidade de rotação afeta a velocidade linear do disco (geralmente de 1500 a 3000 rpm). Uma velocidade linear mais alta significa uma força de cisalhamento maior, adequada para necessidades de refino de alta intensidade.
• CapacidadeSelecionado de acordo com a escala da linha de produção. A capacidade de um único equipamento geralmente varia de 5 a 100 toneladas por dia, e linhas de produção de grande escala podem adotar configurações em série ou em paralelo com múltiplas unidades.

2. Princípios Essenciais de Seleção

• Adaptar aos requisitos do tipo de papelPara papel de embalagem de alta resistência, prioriza-se refinadores de alta consistência ou refinadores cônicos; para papel fino para fins culturais, podem ser selecionados refinadores de disco duplo ou triplo; para o processamento de polpa de papel reciclado, preferem-se refinadores cilíndricos ou refinadores de disco resistentes a impurezas.
• Características da polpa de correspondênciaA polpa de madeira possui fibras longas, portanto, o foco deve ser a fibrilação, sendo opcionais refinadores de alta consistência ou refinadores cônicos; a polpa de palha possui fibras curtas, portanto, o grau de corte precisa ser controlado, sendo opcionais refinadores de disco de baixa consistência; a polpa de papel reciclado contém muitas impurezas, portanto, deve-se selecionar equipamentos resistentes a entupimentos.
• Equilibrar a eficiência e o consumo de energiaConsiderando os requisitos de capacidade da linha de produção, selecione equipamentos com baixo consumo de energia por unidade e alta eficiência de refino. Por exemplo, linhas de produção de grande escala podem utilizar refinadores de triplo disco, enquanto linhas de produção de pequeno e médio porte podem utilizar refinadores de disco simples ou de duplo disco.
• Considere a adaptabilidade inteligenteAs refinarias modernas são, em sua maioria, equipadas com sistemas de controle PLC, que permitem o monitoramento em tempo real do processo de refino (como comprimento da fibra, consistência da polpa, desgaste do disco) e o controle automático em circuito fechado. Na seleção, é necessário considerar o nível de inteligência da linha de produção e priorizar equipamentos que possam ser conectados em rede e sejam de fácil manutenção.

IV. Tendências de Desenvolvimento Tecnológico das Refinarias

Com a transformação da indústria de fabricação de papel em direção a processos “verdes, de baixo carbono, altamente eficientes, inteligentes e de alta qualidade”, a tecnologia de refino apresenta três principais direções de desenvolvimento:

• Atualização inteligenteIntegrar sensores, a Internet das Coisas e tecnologia de IA para realizar o monitoramento em tempo real do processo de refino e o controle automático em circuito fechado, melhorando a precisão e a estabilidade do refino.
• Melhoria na economia de energiaOtimização do design da estrutura do disco (como o formato de dente biônico), adoção de motores de alta eficiência e tecnologia de regulação de velocidade por conversão de frequência para reduzir o consumo de energia da unidade de refino. Alguns refinadores de novo tipo reduzem o consumo de energia em 15% a 30% em comparação com os equipamentos tradicionais.
• Integração multifuncionalDesenvolver equipamentos integrados de “refino – peneiramento – purificação” para reduzir os processos de produção e a área ocupada pelos equipamentos; atender às necessidades de papéis especiais, desenvolvendo refinadores específicos (como refinadores de fibras ultrafinas e refinadores especiais para celulose biomecânica) para ampliar os cenários de aplicação.

Como elemento central na produção de papel, o nível técnico dos refinadores está diretamente relacionado à qualidade do papel, à eficiência da produção e aos benefícios ambientais. No contexto da indústria papeleira que busca o desenvolvimento de alta qualidade, a seleção de tipos adequados de refinadores, a otimização de parâmetros técnicos essenciais e o acompanhamento das tendências de desenvolvimento de inteligência e conservação de energia se tornarão garantias importantes para que as empresas aprimorem sua competitividade central.