Proces přípravy a technologická inovace práškového oxidu hlinitého

Když jde ooxid hlinitý prášek, mnoho lidí se s ním může cítit neznámo. Ale pokud jde o obrazovky mobilních telefonů, které používáme každý den, keramické povlaky ve vagónech vysokorychlostních vlaků a dokonce i tepelně izolační dlaždice raketoplánů, je přítomnost tohoto bílého prášku pro tyto high-tech produkty nepostradatelná. Jako „univerzální materiál“ v průmyslové oblasti prošel proces přípravy práškového oxidu hlinitého v uplynulém století zásadními změnami. Autor kdysi pracoval v jistém…oxid hlinitývýrobním podniku po mnoho let a na vlastní oči byl svědkem technologického skoku tohoto odvětví od „tradiční výroby oceli“ k inteligentní výrobě.

I. „Tři osy“ tradičního řemesla

V dílně na přípravu oxidu hlinitého zkušení mistři často říkají: „Aby se člověk mohl pustit do výroby oxidu hlinitého, musí zvládnout tři základní dovednosti.“ To se týká tří tradičních technik: Bayerova procesu, spékání a kombinovaného procesu. Bayerův proces je jako dušení kostí v tlakovém hrnci, kde se oxid hlinitý v bauxitu rozpouští v alkalickém roztoku za vysoké teploty a vysokého tlaku. V roce 2018, když jsme ladili novou výrobní linku v Yunnanu, kvůli odchylce regulace tlaku 0,5 MPa selhala krystalizace celé nádoby s kalem, což vedlo k přímé ztrátě přesahující 200 000 juanů.

Metoda spékání se více podobá tomu, jak lidé na severu vyrábějí nudle. Vyžaduje, aby se bauxit a vápenec „smíchaly“ v poměru a poté se „vypálily“ při vysoké teplotě v rotační peci. Nezapomeňte, že mistr Zhang v dílně má jedinečnou dovednost. Pouhým pozorováním barvy plamene dokáže určit teplotu uvnitř pece s chybou maximálně 10 °C. Tato „lidová metoda“ založená na nashromážděných zkušenostech byla nahrazena infračervenými termovizními systémy až v loňském roce.

Kombinovaná metoda kombinuje vlastnosti prvních dvou. Například při výrobě horkého hrnce jin-jang se současně provádějí kyselá i alkalická metoda. Tento proces je obzvláště vhodný pro zpracování nízkokvalitních rud. Jistému podniku v provincii Šan-si se podařilo vylepšením kombinované metody zvýšit míru využití chudé rudy s poměrem hliníku a křemíku 2,5 o 40 %.

II. Cesta k průlomuTechnologické inovace

Problém spotřeby energie v tradičních řemeslných postupech byl v tomto odvětví vždy problematickým bodem. Data z odvětví z roku 2016 ukazují, že průměrná spotřeba elektřiny na tunu oxidu hlinitého je 1 350 kilowatthodin, což odpovídá spotřebě elektřiny domácnosti za půl roku. „Technologie nízkoteplotního rozpouštění“ vyvinutá jistým podnikem snižuje reakční teplotu přidáním speciálních katalyzátorů z 280 °C na 220 °C. To samo o sobě ušetří 30 % energie.

Zařízení s fluidním ložem, které jsem viděl v jisté továrně v Shandongu, mi naprosto převrátilo vnímání. Tento pětipatrový „ocelový gigant“ udržuje minerální prášek v suspendovaném stavu pomocí plynu, čímž se zkrátila reakční doba ze 6 hodin v tradičním procesu na 40 minut. Ještě úžasnější je jeho inteligentní řídicí systém, který dokáže upravovat parametry procesu v reálném čase, stejně jako když tradiční čínský lékař měří puls.

Pokud jde o zelenou produkci, toto odvětví předvádí úžasnou ukázku „přeměny odpadu v poklad“. Červený kal, kdysi problematický odpadní zbytek, lze nyní zpracovat na keramická vlákna a materiály pro podklad vozovek. V loňském roce se v rámci demonstračního projektu v Kuang-si dokonce vyráběly z červeného kalu nehořlavé stavební materiály a tržní cena byla o 15 % vyšší než u tradičních produktů.

Iii. Nekonečné možnosti budoucího rozvoje

Přípravu nano-oxidu hlinitého lze v oblasti materiálů považovat za „mikro-sochařské umění“. Zařízení pro superkritické sušení, které lze vidět v laboratoři, dokáže řídit růst částic na molekulární úrovni a vyrobené nano-prášky jsou ještě jemnější než pyl. Tento materiál, pokud je použit v separátorech lithiových baterií, může zdvojnásobit životnost baterie.

Mikrovlnná troubaTechnologie spékání mi připomíná domácí mikrovlnnou troubu. Rozdíl je v tom, že průmyslové mikrovlnné trouby dokáží ohřát materiály na 1600 °C během 3 minut a jejich spotřeba energie je pouze třetinová oproti tradičním elektrickým pecím. Ještě lepší je, že tato metoda ohřevu dokáže zlepšit mikrostrukturu materiálu. Hliníková keramika vyrobená s jejím použitím jistým vojensko-průmyslovým podnikem má tvrdost srovnatelnou s diamantem.

Nejviditelnější změnou, kterou inteligentní transformace přinesla, je velká obrazovka v řídicí místnosti. Před dvaceti lety se po strojovně pohybovali kvalifikovaní pracovníci s knihami záznamů. Nyní mohou mladí lidé dokončit celý procesní monitoring jen několika kliknutími myši. Zajímavé je však, že se z nejzkušenějších procesních inženýrů stali „učitelé“ systému umělé inteligence a museli transformovat desítky let zkušeností do algoritmické logiky.

Transformace z rudy na vysoce čistý oxid hlinitý není jen interpretací fyzikálních a chemických reakcí, ale také krystalizací lidské moudrosti. Až se chytré továrny 5G setkají s „zážitkem z ruky“ mistrů řemeslníků a až se nanotechnologie spojí s tradičními pecemi, tento stoletý technologický vývoj zdaleka nekončí. Možná, jak předpovídá nejnovější bílá kniha o tomto odvětví, se příští generace výroby oxidu hlinitého posune směrem k „výrobě na atomární úrovni“. Nicméně bez ohledu na to, jak technologie poskočí, řešení praktických potřeb a vytváření skutečné hodnoty jsou věčnými souřadnicemi technologických inovací.