Процес приготування та технологічні інновації порошку оксиду алюмінію

Коли справа доходить допорошок оксиду алюмінію, багато людей можуть вважати його незнайомим. Але коли йдеться про екрани мобільних телефонів, якими ми користуємося щодня, керамічні покриття у вагонах швидкісних поїздів і навіть теплоізоляційні плитки космічних човників, присутність цього білого порошку є невід'ємною частиною цих високотехнологічних продуктів. Як «універсальний матеріал» у промисловій сфері, процес приготування порошку оксиду алюмінію зазнав кардинальних змін протягом останнього століття. Автор колись працював у певній...глиноземвиробничим підприємством протягом багатьох років і на власні очі був свідком технологічного стрибка цієї галузі від «традиційного сталеливарного виробництва» до інтелектуального виробництва.

I. «Три осі» традиційного ремесла

У цеху з підготовки глинозему досвідчені майстри часто кажуть: «Щоб зайнятися виробництвом глинозему, потрібно опанувати три набори необхідних навичок». Це стосується трьох традиційних методів: процесу Байєра, процесу спікання та комбінованого процесу. Процес Байєра схожий на тушкування кісток у скороварці, де глинозем у бокситах розчиняється в лужному розчині під дією високої температури та високого тиску. У 2018 році, коли ми налагоджували нову виробничу лінію в Юньнані, через відхилення регулювання тиску на 0,5 МПа кристалізація всієї ємності шламу не вдалася, що призвело до прямих втрат понад 200 000 юанів.

Метод спікання більше схожий на те, як люди на півночі виготовляють локшину. Для цього потрібно «змішати» боксит і вапняк у пропорції, а потім «випікати» за високої температури в обертовій печі. Пам’ятайте, що майстер Чжан у майстерні має унікальну майстерність. Просто спостерігаючи за кольором полум’я, він може визначити температуру всередині печі з похибкою не більше 10℃. Цей «народний метод» накопиченого досвіду не був замінений інфрачервоними тепловізорами до минулого року.

Комбінований метод поєднує в собі риси перших двох. Наприклад, під час виготовлення гарячого котла інь-ян одночасно використовуються кислотний та лужний методи. Цей процес особливо підходить для переробки низькосортних руд. Одному підприємству в провінції Шаньсі вдалося збільшити коефіцієнт використання збідненої руди зі співвідношенням алюмінію та кремнію 2,5 на 40% завдяки вдосконаленню комбінованого методу.

II. Шлях до проривуТехнологічні інновації

Питання споживання енергії традиційними ремеслами завжди було болючою точкою в галузі. Дані галузі за 2016 рік показують, що середнє споживання електроенергії на тонну глинозему становить 1350 кіловат-годин, що еквівалентно споживанню електроенергії домогосподарством протягом півроку. «Низькотемпературна технологія розчинення», розроблена певним підприємством, шляхом додавання спеціальних каталізаторів знижує температуру реакції з 280℃ до 220℃. Це лише заощаджує 30% енергії.

Обладнання з псевдозрідженим шаром, яке я бачив на одному заводі в Шаньдуні, повністю перевернуло моє сприйняття. Цей п'ятиповерховий «сталевий гігант» утримує мінеральний порошок у зваженому стані за допомогою газу, скорочуючи час реакції з 6 годин у традиційному процесі до 40 хвилин. Ще більш дивовижною є його інтелектуальна система керування, яка може регулювати параметри процесу в режимі реального часу, як традиційний китайський лікар вимірює пульс.

Що стосується зеленого виробництва, галузь влаштовує чудове шоу «перетворення відходів на скарби». Червоний шлам, колись проблематичний залишок відходів, тепер може бути перероблений на керамічні волокна та матеріали для дорожнього полотна. Минулого року в рамках демонстраційного проекту в Гуансі, який відвідали, навіть виготовлялися вогнестійкі будівельні матеріали з червоного шламу, а ринкова ціна була на 15% вищою, ніж у традиційних продуктів.

Iii. Безмежні можливості для майбутнього розвитку

Отримання нанооксиду алюмінію можна розглядати як «мистецтво мікроскульптур» у галузі матеріалів. Обладнання для надкритичного сушіння, яке можна побачити в лабораторії, може контролювати ріст частинок на молекулярному рівні, а отримані нанопорошки навіть дрібніші за пилок. Цей матеріал, при використанні в сепараторах літієвих акумуляторів, може подвоїти термін служби акумулятора.

Мікрохвильова пічТехнологія спікання нагадує мені домашню мікрохвильову піч. Різниця полягає в тому, що промислові мікрохвильові печі можуть нагрівати матеріали до 1600℃ протягом 3 хвилин, а їхнє енергоспоживання становить лише третину від споживання традиційних електричних печей. Ще краще те, що цей метод нагрівання може покращити мікроструктуру матеріалу. Алюмооксидна кераміка, виготовлена з її допомогою на одному військово-промисловому підприємстві, має твердість, порівнянну з твердістю алмазу.

Найбільш очевидною зміною, спричиненою інтелектуальною трансформацією, є великий екран у диспетчерській. Двадцять років тому кваліфіковані робітники пересувалися по апаратній з журналами обліку. Зараз молоді люди можуть здійснювати весь моніторинг процесу лише кількома клацаннями миші. Але цікаво, що найстарші інженери-технологи натомість стали «вчителями» системи штучного інтелекту, яким потрібно перетворити десятиліття досвіду на алгоритмічну логіку.

Перехід від руди до високочистого глинозему – це не лише інтерпретація фізичних та хімічних реакцій, а й кристалізація людської мудрості. Коли «розумні» фабрики 5G зустрінуться з «досвідом ручного відчуття» майстрів, а нанотехнології поєднаються з традиційними печами, ця столітня технологічна еволюція ще далеко не закінчиться. Можливо, як передбачає останній галузевий документ, наступне покоління виробництва глинозему рухатиметься до «атомного виробництва». Однак, незалежно від того, як розвиватимуться технології, вирішення практичних потреб та створення реальної цінності є вічними координатами технологічних інновацій.