Procesul de preparare și inovația tehnologică a pulberii de oxid de aluminiu

Când vine vorba depulbere de alumină, mulți oameni s-ar putea să nu se simtă familiarizați cu ea. Dar când vine vorba de ecranele telefoanelor mobile pe care le folosim zilnic, de acoperirile ceramice din vagoanele trenurilor de mare viteză și chiar de plăcile de izolare termică ale navetelor spațiale, prezența acestei pulberi albe este indispensabilă în spatele acestor produse de înaltă tehnologie. Ca „material universal” în domeniul industrial, procesul de preparare a pulberii de oxid de aluminiu a suferit schimbări revoluționare în ultimul secol. Autorul a lucrat cândva într-o anumităaluminăîntreprindere de producție timp de mulți ani și a fost martor cu propriii ochi la saltul tehnologic al acestei industrii de la „fabricarea tradițională a oțelului” la fabricația inteligentă.

I. Cele „trei axe” ale meșteșugului tradițional

În atelierul de preparare a aluminei, maeștrii experimentați spun adesea: „Pentru a te implica în producția de alumină, trebuie să stăpânești trei seturi de abilități esențiale”. Aceasta se referă la cele trei tehnici tradiționale: procesul Bayer, procesul de sinterizare și procesul combinat. Procesul Bayer este ca fierberea oaselor într-o oală sub presiune, unde alumina din bauxită se dizolvă într-o soluție alcalină prin temperaturi ridicate și presiune ridicată. În 2018, când depanam noua linie de producție din Yunnan, din cauza unei abateri de control al presiunii de 0,5 MPa, cristalizarea întregului recipient cu suspensie a eșuat, rezultând o pierdere directă de peste 200.000 de yuani.

Metoda de sinterizare este mai asemănătoare cu cea pe care o fac nordicii tăițeii. Necesită ca bauxita și calcarul să fie „amestecate” în proporție, apoi „coapte” la temperatură înaltă într-un cuptor rotativ. Rețineți că Maestrul Zhang are o abilitate unică în atelier. Doar observând culoarea flăcării, el poate determina temperatura din interiorul cuptorului cu o eroare de maximum 10℃. Această „metodă populară” bazată pe experiența acumulată nu a fost înlocuită de sistemele de imagistică termică în infraroșu până anul trecut.

Metoda combinată combină caracteristicile primelor două. De exemplu, la prepararea unei oale fierbinți yin-yang, se efectuează simultan atât metoda acidă, cât și cea alcalină. Acest proces este potrivit în special pentru prelucrarea minereurilor de grad scăzut. O anumită întreprindere din provincia Shanxi a reușit să crească rata de utilizare a minereului sărac cu un raport aluminiu-siliciu de 2,5 cu 40% prin îmbunătățirea metodei combinate.

Ii. Calea către ieșirea din comunInovație tehnologică

Problema consumului de energie în meșteșugurile tradiționale a fost întotdeauna un punct sensibil în industrie. Datele industriale din 2016 arată că un consum mediu de energie electrică pe tonă de alumină este de 1.350 kilowați-oră, echivalentul consumului de energie electrică al unei gospodării timp de jumătate de an. „Tehnologia de dizolvare la temperatură joasă” dezvoltată de o anumită întreprindere, prin adăugarea de catalizatori speciali, reduce temperatura de reacție de la 280℃ la 220℃. Numai acest lucru economisește 30% din energie.

Echipamentul cu pat fluidizat pe care l-am văzut într-o anumită fabrică din Shandong mi-a schimbat complet percepția. Acest „gigant de oțel” înalt de cinci etaje menține pulberea minerală în stare de suspensie prin intermediul gazului, reducând timpul de reacție de la 6 ore în procesul tradițional la 40 de minute. Și mai uimitor este sistemul său inteligent de control, care poate ajusta parametrii procesului în timp real, la fel cum un medic tradițional chinez ia pulsul.

În ceea ce privește producția ecologică, industria pune în scenă un spectacol minunat de „transformare a deșeurilor în comori”. Nămolul roșu, cândva un reziduu supărător, poate fi acum transformat în fibre ceramice și materiale pentru pavaje rutiere. Anul trecut, proiectul demonstrativ vizitat în Guangxi a produs chiar și materiale de construcție ignifuge din nămol roșu, iar prețul de piață a fost cu 15% mai mare decât cel al produselor tradiționale.

Iii. Posibilități infinite pentru dezvoltare viitoare

Prepararea nano-aluminei poate fi considerată „arta micro-sculpturii” în domeniul materialelor. Echipamentele de uscare supercritică utilizate în laborator pot controla creșterea particulelor la nivel molecular, iar nano-pulberile produse sunt chiar mai fine decât polenul. Acest material, atunci când este utilizat în separatoarele de baterii cu litiu, poate dubla durata de viață a bateriei.

Cuptor cu microundeTehnologia de sinterizare îmi amintește de cuptorul cu microunde de acasă. Diferența este că dispozitivele cu microunde de calitate industrială pot încălzi materialele la 1600 ℃ în 3 minute, iar consumul lor de energie este doar o treime din cel al cuptoarelor electrice tradiționale. Mai mult, această metodă de încălzire poate îmbunătăți microstructura materialului. Ceramica de alumină fabricată de o anumită întreprindere industrială militară cu aceasta are o duritate comparabilă cu cea a diamantului.

Cea mai evidentă schimbare adusă de transformarea inteligentă este ecranul mare din camera de control. În urmă cu douăzeci de ani, muncitorii calificați se deplasau prin camera tehnică cu registre. Acum, tinerii pot finaliza monitorizarea întregului proces cu doar câteva clicuri de mouse. Dar, în mod interesant, cei mai experimentați ingineri de proces au devenit în schimb „profesori” ai sistemului de inteligență artificială, având nevoie să transforme decenii de experiență în logică algoritmică.

Transformarea de la minereu la alumină de înaltă puritate nu este doar o interpretare a reacțiilor fizice și chimice, ci și o cristalizare a înțelepciunii umane. Atunci când fabricile inteligente 5G se vor întâlni cu „experiența tactilă” a meșterilor artizani și când nanotehnologia va dialoga cu cuptoarele tradiționale, această evoluție tehnologică de un secol este departe de a se fi încheiat. Poate că, așa cum prezice cel mai recent studiu al industriei, următoarea generație de producție de alumină se va îndrepta către „fabricație la nivel atomic”. Cu toate acestea, indiferent de progresul tehnologiei, rezolvarea nevoilor practice și crearea de valoare reală sunt coordonatele eterne ale inovației tehnologice.