Hiểu sâu sắc về quy trình sản xuất bột corundum nâu
Đứng cách lò hồ quang điện ba mét, làn sóng nhiệt bao trùm mùi kim loại cháy xộc thẳng vào mặt - bùn bauxite nóng hơn 2200 độ trong lò đang cuồn cuộn những bong bóng đỏ vàng. Lão sư lão Lý lau mồ hôi nói: "Thấy chưa? Nếu vật liệu ít hơn một xẻng than, nhiệt độ lò sẽ giảm 30 độ, và...corundum nâu thứ chảy ra sẽ giòn như bánh quy.” Nồi “thép nóng chảy” đang sôi này chính là cảnh tượng đầu tiên cho sự ra đời của bột corundum màu nâu.
1. Nấu chảy: Công việc khó khăn để lấy “ngọc” ra khỏi lửa
Từ “hung dữ” được khắc trên xương của corundum màu nâu, và đặc điểm này được tinh chế trong lò hồ quang điện:
Thành phần giống như thuốc: bauxite base (Al₂O₃>85%), chất khử than anthracite, và mạt sắt phải được rắc như một “người mai mối” – nếu không có nó để hỗ trợ quá trình nấu chảy, các tạp chất silicat sẽ không thể được làm sạch. Sổ định mức của các nhà máy cũ ở tỉnh Hà Nam đều đã sờn: “Quá nhiều than thì hàm lượng cacbon và muội than cao, quá ít sắt thì xỉ dày và kết tụ”.
Bí mật của lò nghiêng: Thân lò nghiêng 15 độ để hỗn hợp nóng chảy tự nhiên phân tầng, lớp nhôm nguyên chất bên dưới kết tinh thành corundum màu nâu, còn lớp xỉ ferrosilicon bên trên được gắp ra. Lão sư dùng một chiếc dùi dài chọc vào lỗ lấy mẫu, các giọt nóng chảy bắn ra nguội dần, mặt cắt ngang có màu nâu sẫm: "Màu này đúng rồi! Đèn xanh cho biết hàm lượng titan cao, còn đèn xám cho biết hàm lượng silic chưa được loại bỏ hoàn toàn."
Làm nguội nhanh quyết định kết quả: vật liệu nóng chảy được đổ vào hố sâu và đổ nước lạnh vào để "nổ" thành từng mảnh, hơi nước tạo ra tiếng nổ lách tách như bỏng ngô. Làm nguội nhanh giúp khóa các khuyết tật mạng lưới, và độ dẻo dai cao hơn 30% so với làm nguội tự nhiên - giống như tôi một thanh kiếm, chìa khóa là "nhanh".
2. Nghiền nát và định hình: nghệ thuật định hình “những gã cứng đầu”
Độ cứng của khối corundum màu nâu vừa lấy ra khỏi lò gần bằng độ cứng củakim cương. Phải mất rất nhiều công sức để biến nó thành một “chiến binh tinh nhuệ” ở cấp độ micron:
Mở thô của máy nghiền hàm
Tấm kẹp thủy lực "rắc rắc" một tiếng, khối đá to bằng quả bóng rổ vỡ tan thành từng mảnh. Nhân viên vận hành Xiao Zhang chỉ vào màn hình phàn nàn: "Lần trước trộn gạch chịu lửa vào, tấm kẹp bị vỡ một lỗ. Đội bảo trì đuổi tôi đi và mắng tôi ba ngày liền."
Sự chuyển đổi trong máy nghiền bi
Máy nghiền bi lót đá granit rung lên ầm ầm, những viên bi thép đập vào các khối đá như những vũ công cuồng nhiệt. Sau 24 giờ nghiền liên tục, bột thô màu nâu sẫm phun ra từ cửa xả. "Có một mẹo ở đây," kỹ thuật viên gõ nhẹ vào bảng điều khiển: "Nếu tốc độ vượt quá 35 vòng/phút, các hạt sẽ bị nghiền thành dạng kim; nếu tốc độ dưới 28 vòng/phút, các cạnh sẽ quá sắc."
Phẫu thuật thẩm mỹ Barmac
Dây chuyền sản xuất cao cấp này đã cho thấy con át chủ bài của mình – máy nghiền va đập trục đứng Barmac. Vật liệu được nghiền bằng cách tự va chạm dưới sự dẫn động của rotor tốc độ cao, và bột mịn tạo ra có độ tròn như sỏi sông. Một nhà máy nghiền đá ở tỉnh Chiết Giang đã đo được: cùng một thông số kỹ thuật của bột mịn, phương pháp truyền thống có khối lượng riêng là 1,75g/cm³, trong khi phương pháp Barmac có khối lượng riêng là 1,92g/cm³! Ông Lý vặn mẫu và thở dài: "Trước đây, nhà máy nghiền đá luôn phàn nàn về độ lưu động của bột kém, nhưng giờ họ lại phàn nàn về tốc độ nạp liệu quá nhanh, không theo kịp."
3. Phân loại và tinh chế: săn tìm chính xác trong thế giới micron
Việc phân loại các hạt có độ dày bằng 1/10 sợi tóc thành các cấp độ khác nhau là một cuộc chiến tâm linh của quá trình:
Bí ẩn của phân loại luồng không khí
Khí nén 0,7MPa tràn vào buồng phân loại cùng với bột, và tốc độ cánh quạt quyết định "đường dẫn vào": 8000 vòng/phút sàng lọc W40 (40μm), và 12000 vòng/phút chặn W10 (10μm). "Tôi sợ nhất là độ ẩm quá cao", giám đốc xưởng chỉ vào tháp hút ẩm: "Tháng trước, bình ngưng tụ bị rò rỉ flo, bột vi mô vón cục và làm tắc đường ống. Phải mất ba ca để làm sạch."
Con dao nhẹ nhàng của phân loại thủy lực
Đối với bột siêu mịn dưới W5, dòng nước đóng vai trò là môi trường phân loại. Nước sạch trong gầu phân loại sẽ nâng bột mịn lên với tốc độ dòng chảy 0,5 m/giây, và các hạt thô sẽ lắng xuống trước. Người vận hành nhìn chằm chằm vào máy đo độ đục: "Nếu tốc độ dòng chảy nhanh hơn 0,1 m/giây, một nửa bột W3 sẽ thoát ra; nếu chậm hơn 0,1 m/giây, bột W10 sẽ hòa lẫn vào và gây ra sự cố."
Cuộc chiến bí mật của việc tách từ tính và loại bỏ sắt
Con lăn từ tính mạnh hút sạch mạt sắt với lực hút 12.000 gauss, nhưng lại không thể làm sạch các vết bẩn oxit sắt. Bí quyết của nhà máy Sơn Đông là: ngâm trước bằng axit oxalic trước khi ngâm, chuyển hóa Fe2O3 khó tẩy thành oxalat sắt (II) hòa tan, hàm lượng sắt tạp chất giảm từ 0,8% xuống 0,15%.
4. Pmài và nung: “sự tái sinh” của chất mài mòn
Nếu bạn muốnbột vi mô corundum nâuĐể chịu được thử nghiệm trong đá mài nhiệt độ cao, bạn phải vượt qua hai thử nghiệm sống còn:
Phép biện chứng axit-bazơ của quá trình ngâm chua
Bọt khí trong bể axit clohydric trào lên hòa tan tạp chất kim loại, việc kiểm soát nồng độ giống như đi trên dây: dưới 15% không thể tẩy gỉ, trên 22% sẽ ăn mòn thân nhôm oxit. Lão Lý giơ giấy thử pH lên truyền đạt kinh nghiệm: “Khi trung hòa bằng nước rửa kiềm, phải bóp chính xác pH=7.5. Axit sẽ làm gờ trên tinh thể, còn kiềm sẽ làm bề mặt hạt bị bột.”
Câu đố về nhiệt độ nung
Sau khi nung ở nhiệt độ 1450℃/6 giờ trong lò quay, tạp chất ilmenit phân hủy thành pha rutil, và khả năng chịu nhiệt của bột vi mô tăng vọt 300℃. Tuy nhiên, do cặp nhiệt điện của một nhà máy nào đó bị lão hóa, nhiệt độ thực tế đã vượt quá 1550℃, và tất cả bột vi mô ra khỏi lò đều bị thiêu kết thành “bánh mè” – 30 tấn vật liệu bị loại bỏ trực tiếp, khiến giám đốc nhà máy đau lòng đến mức dậm chân.
Kết luận: Tính thẩm mỹ công nghiệp đến từng milimet
Trong xưởng làm việc lúc chạng vạng, máy móc vẫn đang rền vang. Lão Lý phủi bụi trên quần áo làm việc và nói: “Sau 30 năm làm việc trong ngành này, cuối cùng tôi cũng hiểu rằng bột mịn tốt là ‘70% tinh luyện, 30% tuổi thọ’ – nguyên liệu là nền tảng, nghiền dựa trên sự hiểu biết, và phân loại dựa trên sự cẩn thận.” Từ quặng bô-xít đến bột mịn nano, những đột phá công nghệ luôn xoay quanh ba trọng tâm: độ tinh khiết (tẩy rửa và loại bỏ tạp chất), hình thái (tạo hình Barmac) và kích thước hạt (phân loại chính xác).