Quy trình chuẩn bị và đổi mới công nghệ bột oxit nhôm

Khi nói đếnbột aluminaNhiều người có thể cảm thấy xa lạ với nó. Nhưng khi nói đến màn hình điện thoại di động mà chúng ta sử dụng hàng ngày, lớp phủ gốm trong toa tàu cao tốc, và thậm chí cả các tấm cách nhiệt của tàu con thoi vũ trụ, sự hiện diện của loại bột trắng này là không thể thiếu đằng sau những sản phẩm công nghệ cao đó. Là một “vật liệu đa năng” trong lĩnh vực công nghiệp, quy trình sản xuất bột oxit nhôm đã trải qua những thay đổi mang tính đột phá trong thế kỷ qua. Tác giả từng làm việc tại một…nhôm oxitÔng đã làm việc trong doanh nghiệp sản xuất này nhiều năm và tận mắt chứng kiến ​​bước nhảy vọt về công nghệ của ngành công nghiệp này từ "sản xuất thép truyền thống" sang sản xuất thông minh.

I. “Ba trục” của nghề thủ công truyền thống

Trong các hội thảo về sản xuất alumina, các bậc thầy giàu kinh nghiệm thường nói: “Để tham gia vào sản xuất alumina, người ta phải nắm vững ba bộ kỹ năng thiết yếu.” Điều này đề cập đến ba kỹ thuật truyền thống: quy trình Bayer, quy trình thiêu kết và quy trình kết hợp. Quy trình Bayer giống như việc hầm xương trong nồi áp suất, trong đó alumina trong quặng bauxite được hòa tan trong dung dịch kiềm ở nhiệt độ và áp suất cao. Năm 2018, khi chúng tôi đang hiệu chỉnh dây chuyền sản xuất mới ở Vân Nam, do sai lệch kiểm soát áp suất 0,5 MPa, quá trình kết tinh toàn bộ nồi hỗn hợp bị lỗi, dẫn đến thiệt hại trực tiếp hơn 200.000 nhân dân tệ.

Phương pháp nung kết này giống với cách người miền Bắc làm mì. Nó đòi hỏi phải "trộn" quặng bauxite và đá vôi theo tỷ lệ thích hợp rồi "nung" ở nhiệt độ cao trong lò quay. Hãy nhớ rằng, ông Zhang trong xưởng có một kỹ năng đặc biệt. Chỉ bằng cách quan sát màu sắc của ngọn lửa, ông ấy có thể xác định nhiệt độ bên trong lò với sai số không quá 10℃. Phương pháp "dân gian" tích lũy kinh nghiệm này mãi đến năm ngoái mới được thay thế bằng hệ thống chụp ảnh nhiệt hồng ngoại.

Phương pháp kết hợp tích hợp các đặc điểm của hai phương pháp trước đó. Ví dụ, khi làm lẩu âm dương, cả hai phương pháp axit và kiềm đều được thực hiện đồng thời. Quy trình này đặc biệt thích hợp để xử lý quặng cấp thấp. Một doanh nghiệp ở tỉnh Sơn Tây đã tăng tỷ lệ sử dụng quặng nghèo có tỷ lệ nhôm-silicon là 2,5 lên 40% bằng cách cải tiến phương pháp kết hợp.

II. Con đường dẫn đến sự đột pháĐổi mới công nghệ

Vấn đề tiêu thụ năng lượng của phương pháp thủ công truyền thống luôn là một điểm yếu trong ngành. Dữ liệu ngành năm 2016 cho thấy mức tiêu thụ điện trung bình trên mỗi tấn alumina là 1.350 kilowatt-giờ, tương đương với mức tiêu thụ điện của một hộ gia đình trong nửa năm. Công nghệ “hòa tan ở nhiệt độ thấp” do một doanh nghiệp phát triển, bằng cách thêm chất xúc tác đặc biệt, đã giảm nhiệt độ phản ứng từ 280℃ xuống 220℃. Chỉ riêng điều này đã tiết kiệm được 30% năng lượng.

Thiết bị tầng sôi mà tôi thấy ở một nhà máy nọ tại Sơn Đông đã hoàn toàn thay đổi nhận thức của tôi. “Người khổng lồ thép” cao năm tầng này giữ cho bột khoáng ở trạng thái lơ lửng nhờ khí, giảm thời gian phản ứng từ 6 giờ trong quy trình truyền thống xuống còn 40 phút. Điều đáng kinh ngạc hơn nữa là hệ thống điều khiển thông minh của nó, có thể điều chỉnh các thông số quy trình trong thời gian thực giống như một thầy thuốc Đông y bắt mạch.

Về sản xuất xanh, ngành công nghiệp đang thể hiện một màn trình diễn tuyệt vời về “biến chất thải thành tài nguyên”. Bùn đỏ, từng là một loại chất thải khó xử lý, giờ đây có thể được chế biến thành sợi gốm và vật liệu làm nền đường. Năm ngoái, dự án thí điểm mà chúng tôi đến thăm ở Quảng Tây thậm chí còn sản xuất vật liệu xây dựng chống cháy từ bùn đỏ, và giá thị trường cao hơn 15% so với các sản phẩm truyền thống.

III. Vô vàn khả năng phát triển trong tương lai

Việc chế tạo nano-alumina có thể được coi là "nghệ thuật điêu khắc vi mô" trong lĩnh vực vật liệu. Thiết bị sấy siêu tới hạn được thấy trong phòng thí nghiệm có thể kiểm soát sự phát triển của các hạt ở cấp độ phân tử, và các bột nano được tạo ra thậm chí còn mịn hơn cả phấn hoa. Vật liệu này, khi được sử dụng trong màng ngăn pin lithium, có thể tăng gấp đôi tuổi thọ pin.

Lò vi sóngCông nghệ thiêu kết gợi cho tôi nhớ đến lò vi sóng ở nhà. Điểm khác biệt là các thiết bị vi sóng công nghiệp có thể làm nóng vật liệu đến 1600℃ trong vòng 3 phút, và mức tiêu thụ năng lượng chỉ bằng một phần ba so với lò điện truyền thống. Hơn nữa, phương pháp gia nhiệt này có thể cải thiện cấu trúc vi mô của vật liệu. Gốm alumina được sản xuất bởi một doanh nghiệp công nghiệp quân sự nào đó bằng phương pháp này có độ cứng tương đương với kim cương.

Thay đổi rõ rệt nhất do quá trình chuyển đổi thông minh mang lại là màn hình lớn trong phòng điều khiển. Hai mươi năm trước, các công nhân lành nghề di chuyển khắp phòng thiết bị với sổ ghi chép. Giờ đây, những người trẻ tuổi có thể hoàn thành toàn bộ quá trình giám sát chỉ với vài cú nhấp chuột. Nhưng điều thú vị là, các kỹ sư quy trình kỳ cựu nhất lại trở thành "người hướng dẫn" hệ thống AI, cần phải chuyển đổi kinh nghiệm hàng chục năm thành logic thuật toán.

Quá trình chuyển hóa từ quặng thành alumina tinh khiết cao không chỉ là sự diễn giải của các phản ứng vật lý và hóa học mà còn là sự kết tinh của trí tuệ con người. Khi các nhà máy thông minh 5G kết hợp với “trải nghiệm thực tế” của các nghệ nhân bậc thầy, và khi công nghệ nano giao thoa với các lò nung truyền thống, sự tiến hóa công nghệ kéo dài hàng thế kỷ này vẫn còn lâu mới kết thúc. Có lẽ, như báo cáo chuyên ngành mới nhất dự đoán, thế hệ sản xuất alumina tiếp theo sẽ hướng tới “sản xuất ở cấp độ nguyên tử”. Tuy nhiên, dù công nghệ có tiến bộ đến đâu, việc giải quyết nhu cầu thực tiễn và tạo ra giá trị thực sự vẫn là những nguyên tắc bất biến của đổi mới công nghệ.