Διαδικασία Παρασκευής και Τεχνολογική Καινοτομία Σκόνης Οξειδίου του Αλουμινίου
Όταν πρόκειται γιασκόνη αλουμίνας, πολλοί άνθρωποι μπορεί να μην αισθάνονται εξοικειωμένοι με αυτό. Αλλά όταν πρόκειται για τις οθόνες κινητών τηλεφώνων που χρησιμοποιούμε καθημερινά, τις κεραμικές επιστρώσεις στα βαγόνια τρένων υψηλής ταχύτητας, ακόμη και τα θερμομονωτικά πλακίδια των διαστημικών λεωφορείων, η παρουσία αυτής της λευκής σκόνης είναι απαραίτητη πίσω από αυτά τα προϊόντα υψηλής τεχνολογίας. Ως «παγκόσμιο υλικό» στον βιομηχανικό τομέα, η διαδικασία παρασκευής σκόνης οξειδίου του αργιλίου έχει υποστεί ραγδαίες αλλαγές τον τελευταίο αιώνα. Ο συγγραφέας κάποτε εργάστηκε σε ένα συγκεκριμένο...αλουμίναεπιχείρηση παραγωγής για πολλά χρόνια και είδε με τα ίδια του τα μάτια το τεχνολογικό άλμα αυτού του κλάδου από την «παραδοσιακή χαλυβουργία» στην έξυπνη κατασκευή.
I. Οι «Τρεις Άξονες» της Παραδοσιακής Χειροτεχνίας
Στο εργαστήριο παρασκευής αλουμίνας, οι έμπειροι τεχνίτες λένε συχνά: «Για να ασχοληθεί κανείς με την παραγωγή αλουμίνας, πρέπει να κατακτήσει τρία σύνολα βασικών δεξιοτήτων». Αυτό αναφέρεται στις τρεις παραδοσιακές τεχνικές: τη διαδικασία Bayer, τη διαδικασία σύντηξης και τη συνδυασμένη διαδικασία. Η διαδικασία Bayer είναι σαν το βράσιμο οστών σε μια χύτρα ταχύτητας, όπου η αλουμίνα στο βωξίτη διαλύεται σε ένα αλκαλικό διάλυμα μέσω υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης. Το 2018, όταν κάναμε διόρθωση σφαλμάτων στη νέα γραμμή παραγωγής στη Γιουνάν, λόγω απόκλισης ελέγχου πίεσης 0,5MPa, η κρυστάλλωση ολόκληρου του δοχείου πολτού απέτυχε, με αποτέλεσμα την άμεση απώλεια άνω των 200.000 γιουάν.
Η μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης μοιάζει περισσότερο με τον τρόπο που φτιάχνουν οι άνθρωποι στο βορρά τα νουντλς. Απαιτεί βωξίτη και ασβεστόλιθο να «αναμειχθούν» αναλογικά και στη συνέχεια να «ψηθούν» σε υψηλή θερμοκρασία σε περιστροφικό κλίβανο. Να θυμάστε ότι ο Δάσκαλος Ζανγκ στο εργαστήριο έχει μια μοναδική δεξιότητα. Απλώς παρατηρώντας το χρώμα της φλόγας, μπορεί να προσδιορίσει τη θερμοκρασία μέσα στον κλίβανο με σφάλμα που δεν υπερβαίνει τους 10℃. Αυτή η «λαϊκή μέθοδος» συσσωρευμένης εμπειρίας δεν αντικαταστάθηκε από συστήματα υπέρυθρης θερμικής απεικόνισης μέχρι πέρυσι.
Η συνδυασμένη μέθοδος συνδυάζει τα χαρακτηριστικά των δύο πρώτων. Για παράδειγμα, κατά την παρασκευή ενός θερμού δοχείου yin-yang, εκτελούνται ταυτόχρονα τόσο η όξινη όσο και η αλκαλική μέθοδος. Αυτή η διαδικασία είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την επεξεργασία μεταλλευμάτων χαμηλής ποιότητας. Μια συγκεκριμένη επιχείρηση στην επαρχία Shanxi κατάφερε να αυξήσει το ποσοστό αξιοποίησης του άπαχου μεταλλεύματος με αναλογία αλουμινίου-πυριτίου 2,5 κατά 40% βελτιώνοντας τη συνδυασμένη μέθοδο.
ΙΙ. Η πορεία προς την διάσπασηΤεχνολογική Καινοτομία
Το ζήτημα της κατανάλωσης ενέργειας στην παραδοσιακή χειροτεχνία αποτελούσε ανέκαθεν ένα προβληματικό σημείο στον κλάδο. Στοιχεία του κλάδου από το 2016 δείχνουν ότι η μέση κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ανά τόνο αλουμίνας είναι 1.350 κιλοβατώρες, που ισοδυναμεί με την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ενός νοικοκυριού για έξι μήνες. Η «τεχνολογία διάλυσης σε χαμηλή θερμοκρασία» που αναπτύχθηκε από μια συγκεκριμένη επιχείρηση, με την προσθήκη ειδικών καταλυτών, μειώνει τη θερμοκρασία αντίδρασης από 280℃ σε 220℃. Αυτό από μόνο του εξοικονομεί 30% ενέργεια.
Ο εξοπλισμός ρευστοποιημένης κλίνης που είδα σε ένα συγκεκριμένο εργοστάσιο στο Σαντόνγκ ανέτρεψε εντελώς την αντίληψή μου. Αυτός ο πενταόροφος «γίγαντας χάλυβα» διατηρεί την ορυκτή σκόνη σε αιωρούμενη κατάσταση μέσω αερίου, μειώνοντας τον χρόνο αντίδρασης από 6 ώρες στην παραδοσιακή διαδικασία σε 40 λεπτά. Ακόμα πιο εκπληκτικό είναι το έξυπνο σύστημα ελέγχου του, το οποίο μπορεί να προσαρμόσει τις παραμέτρους της διαδικασίας σε πραγματικό χρόνο όπως ακριβώς ένας παραδοσιακός Κινέζος γιατρός που μετράει τον σφυγμό.
Όσον αφορά την πράσινη παραγωγή, η βιομηχανία παρουσιάζει μια υπέροχη επίδειξη «μετατροπής των αποβλήτων σε θησαυρό». Η κόκκινη λάσπη, κάποτε ένα ενοχλητικό υπόλειμμα αποβλήτων, μπορεί πλέον να μετατραπεί σε κεραμικές ίνες και υλικά οδοστρώματος. Πέρυσι, το έργο επίδειξης που επισκεφθήκαμε στο Γκουανγκσί κατασκεύασε ακόμη και πυρίμαχα δομικά υλικά από κόκκινη λάσπη, και η τιμή αγοράς ήταν 15% υψηλότερη από αυτή των παραδοσιακών προϊόντων.
Iii. Άπειρες Δυνατότητες για Μελλοντική Ανάπτυξη
Η παρασκευή νανο-αλουμίνας μπορεί να θεωρηθεί ως η «τέχνη της μικρογλυπτικής» στον τομέα των υλικών. Ο υπερκρίσιμος εξοπλισμός ξήρανσης που χρησιμοποιείται στο εργαστήριο μπορεί να ελέγξει την ανάπτυξη σωματιδίων σε μοριακό επίπεδο, και οι νανοσκόνες που παράγονται είναι ακόμη λεπτότερες από τη γύρη. Αυτό το υλικό, όταν χρησιμοποιείται σε διαχωριστές μπαταριών λιθίου, μπορεί να διπλασιάσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Φούρνος μικροκυμάτωνΗ τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης μου θυμίζει τον οικιακό φούρνο μικροκυμάτων. Η διαφορά είναι ότι οι συσκευές μικροκυμάτων βιομηχανικής ποιότητας μπορούν να θερμάνουν υλικά στους 1600℃ μέσα σε 3 λεπτά και η κατανάλωση ενέργειας τους είναι μόνο το ένα τρίτο αυτής των παραδοσιακών ηλεκτρικών φούρνων. Ακόμα καλύτερα, αυτή η μέθοδος θέρμανσης μπορεί να βελτιώσει τη μικροδομή του υλικού. Τα κεραμικά αλουμίνας που κατασκευάζονται από μια συγκεκριμένη στρατιωτική βιομηχανική επιχείρηση με αυτήν έχουν σκληρότητα συγκρίσιμη με αυτή του διαμαντιού.
Η πιο προφανής αλλαγή που επιφέρει ο έξυπνος μετασχηματισμός είναι η μεγάλη οθόνη στην αίθουσα ελέγχου. Πριν από είκοσι χρόνια, οι εξειδικευμένοι εργάτες μετακινούνταν στην αίθουσα εξοπλισμού με βιβλία καταγραφής. Τώρα, οι νέοι μπορούν να ολοκληρώσουν ολόκληρη την παρακολούθηση της διαδικασίας με λίγα μόνο κλικ του ποντικιού. Αλλά είναι ενδιαφέρον ότι οι πιο έμπειροι μηχανικοί διεργασιών έχουν γίνει οι «δάσκαλοι» του συστήματος Τεχνητής Νοημοσύνης, χρειάζεται να μετατρέψουν δεκαετίες εμπειρίας σε αλγοριθμική λογική.
Ο μετασχηματισμός από μετάλλευμα σε αλουμίνα υψηλής καθαρότητας δεν είναι μόνο μια ερμηνεία φυσικών και χημικών αντιδράσεων, αλλά και μια αποκρυστάλλωση της ανθρώπινης σοφίας. Όταν τα έξυπνα εργοστάσια 5G συναντήσουν την «εμπειρία αφής» των αρχιτεχνιτών και όταν η νανοτεχνολογία συνομιλήσει με τους παραδοσιακούς κλιβάνους, αυτή η τεχνολογική εξέλιξη ενός αιώνα δεν έχει τελειώσει. Ίσως, όπως προβλέπει η τελευταία λευκή βίβλος του κλάδου, η επόμενη γενιά παραγωγής αλουμίνας να κινηθεί προς την «κατασκευή σε ατομικό επίπεδο». Ωστόσο, ανεξάρτητα από το πώς εξελίσσεται η τεχνολογία, η επίλυση πρακτικών αναγκών και η δημιουργία πραγματικής αξίας είναι οι αιώνιες συντεταγμένες της τεχνολογικής καινοτομίας.