6. Cấu trúc luận án
1.3.2.2. Đánh giá các thiết bị nghiền
Việc lựa chọn thiết bị nghiền dùng trong quá trình sản xuất giấy cần đƣợc dựa trên cơ sở đánh giá đầy đủ ƣu nhƣợc điểm của nó so với thiết bị khác. Trong đó, mức độ tiêu hao điện năng và chất lƣợng nghiền là những chỉ tiêu quan trọng nhất cần đƣợc quan tâm [22], [46]. Ƣu, nhƣợc điểm của từng loại thiết bị xét theo các tiêu chí năng lƣợng tiêu hao và chất lƣợng nghiền sẽ đƣợc phân tích chi tiết nhƣ dƣới đây.
a. Mức độ tiêu thụ năng lƣợng
Mức độ tiêu thụ năng lƣợng cho quá trình nghiền có sự khác biệt đáng kể giữa việc sử dụng thiết bị nghiền côn và thiết bị nghiền đĩa [41]. Điều này đƣợc thể hiện rõ trên hình 1.11.
Hình 1.11. So sánh mức tiêu hao điện năng giữa máy nghiền đĩa và nghiền côn
Nhƣ có thể thấy trên hình 1.11, mức tiêu hao điện năng khi sử dụng thiết bị nghiền đĩa luôn thấp hơn so với khi sử dụng thiết bị nghiền côn. Ở hầu hết các dạng sản phẩm nghiền, mức tiêu hao điện năng khi sử dụng đĩa nghiền thấp hơn khoảng 20% so với khi sử dụng lô nghiền dạng côn [41].
b. So sánh về chất lƣợng nghiền
Chất lƣợng nghiền của bột đƣợc nghiền bằng đĩa nghiền luôn cao hơn nghiền côn. Các nguyên nhân của ƣu việt này bao gồm: 1) Ảnh hƣởng của dòng chảy
ngƣợc; 2) hiệu quả xé tơi sợi do đặc tính kết cấu và 3) ảnh hƣởng của mòn. Các nguyên nhân này đƣợc giải thích lần lƣợt nhƣ dƣới đây.
1. Trong quá trình nghiền, dòng chảy ngƣợc của dung dịch nghiền làm ảnh hƣởng đến tính đồng đều của dòng bột trong vùng nghiền [9]. Ở nghiền côn , dòng chảy ngƣợc của bột ở vùng giữa và vùng đầu côn lớn nên chất lƣợng bột nghiền thƣờng không đồng đều [9]. Trái lại, trong nghiền đĩa, hiện tƣợng dòng chảy ngƣợc gần nhƣ không đáng kể . Do vậy, quá trình nghiền dùng lô nghiền dạng côn thƣờng không đƣợc đồng đều nhƣ khi nghiền trên thiết bị nghiền đĩa . Xem minh hoạ trên hình 1.12.
a) b)
Hình 1.12. Sơ đồ chuyển động của bột giấy
a) Trong thiết bị nghiền côn [9] b) Trong thiết bị nghiền đĩa [41]
2. Tác dụng xé tơi sợi ở nghiền đĩa đƣợc thực hiện rất tốt, thêm nữa, xơ sợi ít bị cắt ngắn. Hiện tƣợng này hầu nhƣ không có ở nghiền côn [9]. Những khác biệt này làm cho giấy đƣợc sản xuất từ bột của nghiền đĩa có độ bền cao hơn đáng kể so với giấy làm từ bột của nghiền côn. Cũng do đặc điểm này, bột đƣợc nghiền qua thiết bị nghiền đĩa có khả năng thoát nƣớc tốt trên máy xeo so với bột đƣợc nghiền bằng lô nghiền dạng côn [41].
3. Mòn trong giai đoạn mòn bình ổn của đĩa nghiền lại làm tăng chất lƣợng bột giấy. Trái lại, mòn của lô nghiền côn trong giai đoạn này lại làm giảm chất lƣợng bột.
Do cấu trúc hình dáng có dạng phẳng của đĩa nghiền, việc lắp ghép giữa hai đĩa nghiền sẽ dễ dàng bảo toàn đƣợc vị trí song song và độ chính xác tiếp xúc giữa
các bề mặt đĩa nghiền hơn so với lắp ghép các lô nghiền côn [9]. Hơn nữa, khi chiều cao của răng đĩa nghiền giảm đi do mòn, số lƣợng xơ sợi bột giấy chuyển dịch trên bề mặt và các mép răng nghiền tăng lên. Hiện tƣợng xơ sợi đi qua bề mặt và mép răng nghiền lại là tác động có lợi cho việc xử lý xơ sợi trong quá trình nghiền [46].
Trái lại, trong nghiền côn, khi bị mòn, đĩa côn quay sẽ có xu hƣớng di chuyển dọc trục so với vị trí của đĩa cố định. Sự di chuyển này dẫn đến làm giảm chiều dài phần tiếp xúc ăn dao, dẫn đến làm giảm diện tích tiếp xúc, có tác dụng nghiền, giữa các đĩa nghiền (xem minh hoạ trên hình 1.13). Thêm nữa, mòn không đều trên chiều dài răng cũng làm giảm diện tích tiếp xúc. Diện tích tiếp xúc càng nhỏ thì khả năng nghiền bột càng thấp, dẫn đến làm giảm năng suất, chất lƣợng và hiệu quả nghiền [9], [41].
Hình 1.13. Sự tiếp xúc giữa các răng nghiền trong máy nghiền côn [9]
c. Đánh giá chung
Các phân tích ở trên cho thấy, nghiền đĩa chiếm ƣu thế hơn hẳn nghiền côn cả về chỉ tiêu năng lƣợng và chất lƣợng bột nghiền. Ngoài ra, răng đĩa nghiền có thể đƣợc chế tạo dễ dàng với nhiều hình dạng, kích thƣớc khác nhau để phù hợp với công nghệ nghiền và tính chất khác nhau của các dạng xơ sợi nguyên liệu [3], [5], [33]. Tuy nhiên, khả năng mềm dẻo này không có ở lô nghiền côn.
Từ những phân tích trên có thấy, nghiền đĩa là một thiết bị quan trọng trong các cơ sở sản xuất giấy. Việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng và hiệu quả nghiền bột giấy khi sử dụng thiết bị nghiền dạng đĩa là vấn đề có
ý nghĩa quan trọng đối với ngành công nghiệp giấy Việt Nam. Để làm đƣợc điều đó, sự hiểu biết về các tác động cơ học xảy ra trong quá trình nghiền là rất cần thiết. Nội dung này sẽ đƣợc trình bày chi tiết trong phần 1.4.