Postopek priprave in tehnološke inovacije aluminijevega oksida v prahu
Ko gre zaaluminijev prah, mnogi ljudje se morda ne počutijo dobro. Ko pa gre za zaslone mobilnih telefonov, ki jih uporabljamo vsak dan, keramične premaze v vagonih hitrih vlakov in celo za toplotnoizolacijske ploščice vesoljskih plovil, je prisotnost tega belega prahu nepogrešljiva za te visokotehnološke izdelke. Kot "univerzalni material" na industrijskem področju je postopek priprave prahu aluminijevega oksida v zadnjem stoletju doživel pretresljive spremembe. Avtor je nekoč delal v določenemaluminijev oksidproizvodno podjetje že vrsto let in je na lastne oči bil priča tehnološkemu preskoku te panoge od »tradicionalne proizvodnje jekla« do inteligentne proizvodnje.
I. »Tri osi« tradicionalne obrti
V delavnici za pripravo aluminijevega oksida izkušeni mojstri pogosto pravijo: »Da bi se lahko vključili v proizvodnjo aluminijevega oksida, mora človek obvladati tri sklope bistvenih znanj.« To se nanaša na tri tradicionalne tehnike: Bayerjev postopek, postopek sintranja in kombinirani postopek. Bayerjev postopek je kot dušenje kosti v tlačnem kuhalniku, kjer se aluminijev oksid v boksitu raztopi v alkalni raztopini pod vplivom visoke temperature in visokega tlaka. Leta 2018, ko smo odpravljali napake na novi proizvodni liniji v Yunnanu, je zaradi odstopanja nadzora tlaka 0,5 MPa kristalizacija celotnega lonca z gnojevko odpovedala, kar je povzročilo neposredno izgubo več kot 200.000 juanov.
Metoda sintranja je bolj podobna načinu, kako ljudje na severu izdelujejo rezance. Zanjo je treba boksit in apnenec "zmešati" v sorazmerju in nato "speči" pri visoki temperaturi v rotacijski peči. Ne pozabite, da ima mojster Zhang v delavnici edinstveno veščino. Že samo z opazovanjem barve plamena lahko določi temperaturo v peči z napako največ 10 ℃. To "ljudsko metodo" nakopičenih izkušenj so infrardeči termovizijski sistemi nadomestili šele lani.
Kombinirana metoda združuje značilnosti prvih dveh. Na primer, pri izdelavi vročega lonca jin-jang se hkrati izvajata kisla in alkalna metoda. Ta postopek je še posebej primeren za predelavo nizkokakovostnih rud. Nekemu podjetju v provinci Shanxi je z izboljšanjem kombinirane metode uspelo povečati stopnjo izkoriščenosti puste rude z razmerjem med aluminijem in silicijem 2,5 za 40 %.
II. Pot do prebojaTehnološke inovacije
Vprašanje porabe energije v tradicionalni obrti je bilo vedno boleča točka v industriji. Podatki industrije iz leta 2016 kažejo, da je povprečna poraba električne energije na tono aluminijevega oksida 1350 kilovatnih ur, kar ustreza porabi električne energije gospodinjstva za pol leta. »Tehnologija nizkotemperaturnega raztapljanja«, ki jo je razvilo neko podjetje, z dodajanjem posebnih katalizatorjev zniža reakcijsko temperaturo z 280 ℃ na 220 ℃. Že samo to prihrani 30 % energije.
Oprema s fluidiziranim slojem, ki sem jo videl v neki tovarni v provinci Shandong, je popolnoma spremenila moje dojemanje. Ta petnadstropni "jekleni velikan" s pomočjo plina ohranja mineralni prah v suspendiranem stanju, kar skrajša reakcijski čas s 6 ur v tradicionalnem postopku na 40 minut. Še bolj neverjeten je njegov inteligentni krmilni sistem, ki lahko v realnem času prilagaja procesne parametre, tako kot tradicionalni kitajski zdravnik meri pulz.
Kar zadeva zeleno proizvodnjo, industrija uprizarja čudovito predstavo »spreminjanja odpadkov v zaklad«. Rdeči blato, nekoč problematičen ostanek odpadkov, je zdaj mogoče predelati v keramična vlakna in materiale za cestne podlage. Lani je demonstracijski projekt v Guangxiju celo izdelal ognjevarne gradbene materiale iz rdečega blata, tržna cena pa je bila za 15 % višja od cene tradicionalnih izdelkov.
Iii. Neskončne možnosti za prihodnji razvoj
Pripravo nano-aluminijevega oksida lahko na področju materialov označimo za »mikro-skulpturno umetnost«. Oprema za superkritično sušenje, ki jo vidimo v laboratoriju, lahko nadzoruje rast delcev na molekularni ravni, proizvedeni nano-prahovi pa so celo finejši od cvetnega prahu. Ta material lahko pri uporabi v separatorjih litijevih baterij podvoji življenjsko dobo baterije.
Mikrovalovna pečicaTehnologija sintranja me spominja na domačo mikrovalovno pečico. Razlika je v tem, da lahko industrijske mikrovalovne pečice segrejejo materiale na 1600 ℃ v 3 minutah, njihova poraba energije pa je le tretjina porabe tradicionalnih električnih peči. Še bolje, ta metoda segrevanja lahko izboljša mikrostrukturo materiala. Aluminijeva keramika, ki jo z njo izdeluje neko vojaško industrijsko podjetje, ima trdoto, primerljivo z diamantom.
Najbolj očitna sprememba, ki jo je prinesla inteligentna transformacija, je velik zaslon v kontrolni sobi. Pred dvajsetimi leti so se usposobljeni delavci premikali po sobi z opremo z evidencami. Zdaj lahko mladi ljudje opravijo celoten nadzor procesa z le nekaj kliki miške. Zanimivo pa je, da so najvišji procesni inženirji namesto tega postali »učitelji« sistema umetne inteligence, ki morajo desetletja izkušenj pretvoriti v algoritmično logiko.
Preobrazba iz rude v visoko čist aluminijev oksid ni le interpretacija fizikalnih in kemijskih reakcij, temveč tudi kristalizacija človeške modrosti. Ko se bodo pametne tovarne 5G srečale z »izkušnjo ročnega občutka« mojstrov obrtnikov in ko se bo nanotehnologija pogovarjala s tradicionalnimi pečmi, ta stoletna tehnološka evolucija še zdaleč ni končana. Morda se bo, kot napoveduje najnovejša bela knjiga o industriji, naslednja generacija proizvodnje aluminijevega oksida premaknila k »proizvodnji na atomski ravni«. Vendar pa ne glede na to, kako tehnologija napreduje, sta reševanje praktičnih potreb in ustvarjanje resnične vrednosti večni koordinati tehnoloških inovacij.