Proces przygotowania i innowacja technologiczna proszku tlenku glinu

Jeśli chodzi oproszek tlenku glinuWiele osób może czuć się z nim nieswojo. Ale jeśli chodzi o ekrany telefonów komórkowych, których używamy na co dzień, powłoki ceramiczne w wagonach pociągów dużych prędkości, a nawet płytki termoizolacyjne wahadłowców kosmicznych, obecność tego białego proszku jest niezbędna w tych zaawansowanych technologicznie produktach. Jako „materiał uniwersalny” w przemyśle, proces przygotowania proszku tlenku glinu przeszedł w ciągu ostatniego stulecia przełomowe zmiany. Autor pracował kiedyś w pewnymglinkaPrzez wiele lat prowadził przedsiębiorstwo produkcyjne i na własne oczy był świadkiem skoku technologicznego tej branży od „tradycyjnego wytwarzania stali” do inteligentnej produkcji.

I. „Trzy osie” tradycyjnego rzemiosła

W warsztacie przygotowania tlenku glinu doświadczeni mistrzowie często powtarzają: „Aby zaangażować się w produkcję tlenku glinu, trzeba opanować trzy podstawowe umiejętności”. Odnosi się to do trzech tradycyjnych technik: procesu Bayera, procesu spiekania i procesu łączonego. Proces Bayera przypomina duszenie kości w szybkowarze, gdzie tlenek glinu w boksycie rozpuszcza się w roztworze alkalicznym pod wpływem wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia. W 2018 roku, podczas debugowania nowej linii produkcyjnej w Junnanie, z powodu odchylenia ciśnienia o 0,5 MPa, krystalizacja całego zbiornika z zawiesiną nie powiodła się, co spowodowało bezpośrednią stratę ponad 200 000 juanów.

Metoda spiekania bardziej przypomina sposób, w jaki ludzie na północy wytwarzają makaron. Wymaga ona „zmieszania” boksytu i wapienia w odpowiednich proporcjach, a następnie „wypalenia” w wysokiej temperaturze w piecu obrotowym. Warto pamiętać, że mistrz Zhang w swoim warsztacie ma wyjątkowe umiejętności. Obserwując jedynie kolor płomienia, potrafi określić temperaturę wewnątrz pieca z błędem nie większym niż 10°C. Ta „ludowa metoda”, oparta na zgromadzonym doświadczeniu, została zastąpiona systemami termowizyjnymi na podczerwień dopiero w zeszłym roku.

Metoda łączona łączy w sobie cechy dwóch poprzednich. Na przykład, podczas produkcji gorącego garnka yin-yang, jednocześnie stosuje się zarówno metodę kwasową, jak i zasadową. Proces ten jest szczególnie odpowiedni do przetwarzania rud o niskiej zawartości węgla. Pewnemu przedsiębiorstwu w prowincji Shanxi udało się zwiększyć o 40% wskaźnik wykorzystania rudy chudej o stosunku glinu do krzemu wynoszącym 2,5, dzięki udoskonaleniu metody łączonej.

II. Droga do przełamaniaInnowacje technologiczne

Problem zużycia energii w tradycyjnym rzemiośle zawsze stanowił bolączkę branży. Dane branżowe z 2016 roku pokazują, że średnie zużycie energii elektrycznej na tonę tlenku glinu wynosi 1350 kilowatogodzin, co odpowiada półrocznemu zużyciu energii elektrycznej w gospodarstwie domowym. Opracowana przez pewne przedsiębiorstwo „technologia rozpuszczania w niskiej temperaturze”, dzięki dodaniu specjalnych katalizatorów, obniża temperaturę reakcji z 280°C do 220°C. Samo to pozwala zaoszczędzić 30% energii.

Sprzęt fluidalny, który zobaczyłem w pewnej fabryce w Szantungu, całkowicie wywrócił moje postrzeganie. Ten pięciopiętrowy „stalowy gigant” utrzymuje proszek mineralny w stanie zawieszonym za pomocą gazu, skracając czas reakcji z 6 godzin w tradycyjnym procesie do 40 minut. Jeszcze bardziej zdumiewający jest jego inteligentny system sterowania, który może regulować parametry procesu w czasie rzeczywistym, niczym tradycyjny chiński lekarz badający puls.

W kontekście zielonej produkcji, branża organizuje wspaniały pokaz „przekształcania odpadów w skarby”. Czerwony muł, niegdyś uciążliwy odpad, może być teraz przetwarzany na włókna ceramiczne i materiały do budowy nawierzchni dróg. W zeszłym roku, w ramach projektu demonstracyjnego w Guangxi, wyprodukowano nawet ognioodporne materiały budowlane z czerwonego mułu, a jego cena rynkowa była o 15% wyższa niż w przypadku tradycyjnych produktów.

III. Nieskończone możliwości przyszłego rozwoju

Przygotowanie nanotlenku glinu można uznać za „sztukę mikrorzeźbienia” w dziedzinie materiałoznawstwa. Sprzęt do suszenia nadkrytycznego, stosowany w laboratorium, pozwala kontrolować wzrost cząstek na poziomie molekularnym, a uzyskane nanoproszki są drobniejsze niż pyłki. Materiał ten, stosowany w separatorach baterii litowych, może podwoić żywotność baterii.

MikrofalowyTechnologia spiekania przypomina mi kuchenkę mikrofalową w domu. Różnica polega na tym, że przemysłowe urządzenia mikrofalowe mogą nagrzać materiały do 1600°C w ciągu 3 minut, a ich zużycie energii stanowi zaledwie jedną trzecią zużycia energii przez tradycyjne piece elektryczne. Co więcej, ta metoda nagrzewania może poprawić mikrostrukturę materiału. Ceramika z tlenku glinu, produkowana przez pewne przedsiębiorstwo przemysłu zbrojeniowego, ma twardość porównywalną z diamentem.

Najbardziej oczywistą zmianą, jaką przyniosła inteligentna transformacja, jest duży ekran w sterowni. Dwadzieścia lat temu wykwalifikowani pracownicy przemieszczali się po pomieszczeniu z urządzeniami, mając ze sobą księgi rekordów. Teraz młodzi ludzie mogą monitorować cały proces za pomocą zaledwie kilku kliknięć myszką. Co ciekawe, najstarsi inżynierowie procesowi stali się „nauczycielami” systemu sztucznej inteligencji, którzy muszą przekuć dekady doświadczenia w logikę algorytmiczną.

Transformacja od rudy do tlenku glinu o wysokiej czystości to nie tylko interpretacja reakcji fizycznych i chemicznych, ale także krystalizacja ludzkiej mądrości. Kiedy inteligentne fabryki 5G spotkają się z „doświadczeniem dotyku” mistrzów rzemiosła, a nanotechnologia z tradycyjnymi piecami, ta trwająca stulecie ewolucja technologiczna będzie daleka od zakończenia. Być może, jak przewiduje najnowszy raport branżowy, następna generacja produkcji tlenku glinu będzie zmierzać w kierunku „produkcji na poziomie atomowym”. Jednak niezależnie od tego, jak szybko rozwija się technologia, rozwiązywanie praktycznych problemów i tworzenie realnej wartości to odwieczne koordynaty innowacji technologicznych.