Процесс получения и технологические инновации порошка оксида алюминия

Когда речь заходит опорошок оксида алюминияМногие могут не знать об этом. Но когда речь заходит об экранах мобильных телефонов, которыми мы пользуемся каждый день, керамических покрытиях вагонов высокоскоростных поездов и даже теплоизоляционных плитках космических челноков, присутствие этого белого порошка незаменимо в этих высокотехнологичных продуктах. Как «универсальный материал» в промышленной сфере, процесс получения порошка оксида алюминия претерпел кардинальные изменения за последнее столетие. Автор когда-то работал в определенной компании.оксид алюминияОн много лет работал на производственном предприятии и своими глазами наблюдал технологический скачок этой отрасли от «традиционного сталелитейного производства» к интеллектуальному производству.

I. «Три оси» традиционного ремесла

В цехе по производству глинозема опытные мастера часто говорят: «Чтобы заниматься производством глинозема, необходимо освоить три основных набора навыков». Речь идёт о трёх традиционных технологиях: процессе Байера, процессе спекания и комбинированном процессе. Процесс Байера похож на варку костей в скороварке, где глинозем в боксите растворяется в щелочном растворе при высокой температуре и высоком давлении. В 2018 году, когда мы налаживали работу новой производственной линии в провинции Юньнань, из-за отклонения в контроле давления на 0,5 МПа кристаллизация всей суспензии в ёмкости не удалась, что привело к прямым убыткам в размере более 200 000 юаней.

Метод спекания больше похож на то, как на севере готовят лапшу. Он требует «смешивания» боксита и известняка в определённых пропорциях, а затем их «обжига» при высокой температуре во вращающейся печи. Следует помнить, что мастер Чжан в мастерской обладает уникальным навыком. Просто наблюдая за цветом пламени, он может определить температуру внутри печи с погрешностью не более 10℃. Этот «народный метод», основанный на накопленном опыте, до прошлого года не был заменён инфракрасными тепловизионными системами.

Комбинированный метод сочетает в себе особенности двух предыдущих. Например, при приготовлении горячего горшка инь-ян одновременно применяются как кислотный, так и щелочной методы. Этот процесс особенно подходит для переработки низкосортных руд. Одному предприятию в провинции Шаньси удалось увеличить коэффициент использования бедной руды с содержанием алюминия и кремния 2,5 на 40% за счет усовершенствования комбинированного метода.

II. Путь к прорывуТехнологические инновации

Проблема энергопотребления в традиционном ремесленном производстве всегда была болезненной темой для отрасли. Данные 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 предприятием «технология низкотемпературного растворения» путем добавления специальных катализаторов снижает температуру реакции с 280℃ до 220℃. Только это позволяет сэкономить 30% энергии.

Оборудование для псевдоожиженного слоя, которое я увидел на одном заводе в Шаньдуне, полностью перевернуло мое представление. Этот пятиэтажный «стальной гигант» поддерживает минеральный порошок во взвешенном состоянии с помощью газа, сокращая время реакции с 6 часов в традиционном процессе до 40 минут. Еще более поразительна его интеллектуальная система управления, которая может корректировать параметры процесса в режиме реального времени, подобно тому, как традиционный китайский врач измеряет пульс.

В сфере экологически чистого производства отрасль демонстрирует впечатляющие результаты в деле «превращения отходов в сокровища». Красный шлам, некогда проблемный отход, теперь можно перерабатывать в керамические волокна и материалы для дорожного полотна. В прошлом году в рамках демонстрационного проекта в Гуанси даже были созданы огнеупорные строительные материалы из красного шлама, рыночная цена которых на 15% выше, чем у традиционных продуктов.

III. Безграничные возможности для будущего развития

Получение наночастиц оксида алюминия можно рассматривать как «искусство микроскульптуры» в области материаловедения. Оборудование для сверхкритической сушки, используемое в лаборатории, позволяет контролировать рост частиц на молекулярном уровне, а получаемые нанопорошки даже мельче пыльцы. Этот материал, используемый в сепараторах литиевых батарей, может удвоить срок службы батареи.

Микроволновая печьТехнология спекания напоминает мне домашнюю микроволновую печь. Разница в том, что промышленные микроволновые печи могут нагревать материалы до 1600℃ за 3 минуты, а их энергопотребление составляет лишь треть от энергопотребления традиционных электрических печей. Более того, этот метод нагрева позволяет улучшить микроструктуру материала. Алюмооксидная керамика, изготовленная с её помощью одним военно-промышленным предприятием, обладает твердостью, сравнимой с твердостью алмаза.

Наиболее очевидное изменение, вызванное интеллектуальной трансформацией, — это большой экран в диспетчерской. Двадцать лет назад квалифицированные рабочие перемещались по аппаратной с журналами учета. Теперь молодые люди могут осуществлять весь мониторинг процесса всего несколькими щелчками мыши. Но, что интересно, самые опытные инженеры-технологи, наоборот, стали «учителями» системы искусственного интеллекта, которым приходится преобразовывать многолетний опыт в алгоритмическую логику.

Превращение руды в высокочистый глинозем — это не только интерпретация физических и химических реакций, но и кристаллизация человеческой мудрости. Когда интеллектуальные заводы 5G встречаются с «ручным опытом» мастеров, а нанотехнологии взаимодействуют с традиционными печами, эта вековая технологическая эволюция еще далека от завершения. Возможно, как предсказывает последний отраслевой документ, следующее поколение производства глинозема перейдет к «производству на атомном уровне». Однако, независимо от того, насколько стремительно будет развиваться технология, решение практических задач и создание реальной ценности остаются вечными ориентирами технологических инноваций.