Процесс получения и технологические инновации порошка оксида алюминия

Когда дело доходит допорошок оксида алюминия, многие могут быть с ним не знакомы. Но когда речь идёт об экранах мобильных телефонов, которыми мы пользуемся каждый день, керамических покрытиях вагонов высокоскоростных поездов и даже теплоизоляционных плитках космических челноков, присутствие этого белого порошка является обязательным условием для этих высокотехнологичных продуктов. Будучи «универсальным материалом» в промышленности, процесс получения порошка оксида алюминия претерпел радикальные изменения за последнее столетие. Автор когда-то работал в определённом…глиноземпроизводственном предприятии на протяжении многих лет и своими глазами наблюдал технологический скачок этой отрасли от «традиционного сталеплавильного производства» к интеллектуальному производству.

I. «Три оси» традиционного мастерства

В цехе по приготовлению глинозема опытные мастера часто говорят: «Чтобы начать производство глинозема, необходимо освоить три основных навыка». Имеются в виду три традиционных метода: метод Байера, метод спекания и комбинированный метод. Метод Байера подобен варке костей в скороварке: глинозем в боксите растворяется в щелочном растворе под воздействием высокой температуры и давления. В 2018 году, когда мы налаживали новую производственную линию в Юньнани, из-за отклонения давления на 0,5 МПа кристаллизация всего котла со шламом не удалась, что привело к прямым убыткам более 200 000 юаней.

Метод спекания больше похож на то, как делают лапшу на севере. Для этого нужно «смешать» боксит и известняк в определённых пропорциях, а затем «обжечь» при высокой температуре во вращающейся печи. Стоит отметить, что мастер Чжан в мастерской обладает уникальным навыком. Просто наблюдая за цветом пламени, он может определить температуру внутри печи с погрешностью не более 10 °C. Этот «народный метод», основанный на накопленном опыте, был заменён инфракрасными тепловизорами лишь в прошлом году.

Комбинированный метод сочетает в себе особенности первых двух. Например, при изготовлении горячего горшка «инь-ян» кислотный и щелочной методы применяются одновременно. Этот процесс особенно подходит для переработки бедных руд. Одному предприятию в провинции Шаньси удалось повысить коэффициент использования бедной руды с соотношением алюминия и кремния 2,5 на 40% благодаря усовершенствованию комбинированного метода.

II. Путь к прорывуТехнологические инновации

Проблема энергопотребления при традиционном производстве всегда была болезненной для отрасли. Данные по отрасли за 2016 год показывают, что среднее потребление электроэнергии на тонну глинозема составляет 1350 киловатт-часов, что эквивалентно потреблению электроэнергии домохозяйством за полгода. Разработанная одним из предприятий «технология низкотемпературного растворения» с использованием специальных катализаторов снижает температуру реакции с 280 до 220 °C. Это само по себе позволяет сэкономить 30% энергии.

Оборудование для псевдоожижения, которое я видел на одном заводе в Шаньдуне, полностью перевернуло моё представление. Этот пятиэтажный «стальной гигант» поддерживает минеральный порошок во взвешенном состоянии с помощью газа, сокращая время реакции с 6 часов при традиционном процессе до 40 минут. Ещё более удивительна его интеллектуальная система управления, которая может регулировать параметры процесса в режиме реального времени, подобно тому, как китайский врач измеряет пульс.

Что касается экологичного производства, отрасль демонстрирует впечатляющий пример «превращения отходов в сокровища». Красный шлам, когда-то проблемный отход, теперь можно перерабатывать в керамические волокна и материалы для дорожного полотна. В прошлом году в рамках демонстрационного проекта, который посетили в Гуанси, из красного шлама даже производились огнестойкие строительные материалы, рыночная цена которых была на 15% выше, чем у традиционных продуктов.

III. Бесконечные возможности будущего развития

Получение нанооксида алюминия можно считать «искусством микроскульптуры» в области материаловедения. Оборудование для сверхкритической сушки, представленное в лаборатории, позволяет контролировать рост частиц на молекулярном уровне, а получаемые нанопорошки даже мельче пыльцы. Использование этого материала в сепараторах литиевых аккумуляторов может удвоить срок службы аккумуляторов.

Микроволновая печьТехнология спекания напоминает мне домашнюю микроволновую печь. Разница в том, что промышленные микроволновые печи могут нагревать материалы до 1600 °C за 3 минуты, а их энергопотребление составляет всего треть от энергопотребления традиционных электрических печей. Более того, этот метод нагрева позволяет улучшить микроструктуру материала. Алюмооксидная керамика, производимая одним из предприятий оборонной промышленности, имеет твёрдость, сравнимую с твёрдостью алмаза.

Самое очевидное изменение, вызванное интеллектуальной трансформацией, — это большой экран в диспетчерской. Двадцать лет назад квалифицированные рабочие перемещались по аппаратному залу с журналами учёта. Теперь же молодые специалисты могут контролировать весь процесс всего несколькими щелчками мыши. Но, что интересно, самые опытные инженеры-технологи стали «учителями» системы искусственного интеллекта, которым необходимо преобразовать десятилетия опыта в алгоритмическую логику.

Превращение руды в высокочистый глинозем — это не только интерпретация физических и химических реакций, но и кристаллизация человеческой мудрости. Когда умные фабрики 5G встретятся с «тактильным опытом» мастеров-ремесленников, а нанотехнологии — с традиционными обжиговыми печами, эта вековая технологическая эволюция далека от завершения. Возможно, как предсказывает последний отраслевой документ, следующее поколение производства глинозема перейдет к «производству на атомном уровне». Однако, независимо от того, как развиваются технологии, решение практических задач и создание реальной ценности — это вечные координаты технологических инноваций.