فرآیند آماده‌سازی و نوآوری تکنولوژیکی پودر اکسید آلومینیوم
وقتی صحبت ازپودر آلومینابسیاری از مردم ممکن است با آن ناآشنا باشند. اما وقتی صحبت از صفحه نمایش تلفن‌های همراهی که هر روز استفاده می‌کنیم، پوشش‌های سرامیکی در واگن‌های قطارهای پرسرعت و حتی کاشی‌های عایق حرارتی شاتل‌های فضایی می‌شود، وجود این پودر سفید در پشت این محصولات پیشرفته ضروری است. به عنوان یک "ماده جهانی" در زمینه صنعتی، فرآیند تهیه پودر اکسید آلومینیوم در طول قرن گذشته دستخوش تغییرات تکان‌دهنده‌ای شده است. نویسنده زمانی در یک شرکت خاص کار می‌کرد.آلومیناسال‌ها در یک شرکت تولیدی مشغول به کار بود و با چشمان خود شاهد جهش تکنولوژیکی این صنعت از «فولادسازی سنتی» به تولید هوشمند بود.
I. «سه محور» صنایع دستی سنتی
در کارگاه آماده‌سازی آلومینا، استادان باتجربه اغلب می‌گویند: «برای ورود به تولید آلومینا، باید بر سه مجموعه از مهارت‌های ضروری تسلط داشت.» این به سه تکنیک سنتی اشاره دارد: فرآیند بایر، فرآیند تف‌جوشی و فرآیند ترکیبی. فرآیند بایر مانند پختن استخوان در زودپز است که در آن آلومینای موجود در بوکسیت از طریق دما و فشار بالا در یک محلول قلیایی حل می‌شود. در سال ۲۰۱۸، هنگامی که ما در حال اشکال‌زدایی خط تولید جدید در یون‌نان بودیم، به دلیل انحراف کنترل فشار ۰.۵ مگاپاسکال، تبلور کل ظرف دوغاب با شکست مواجه شد و منجر به ضرر مستقیم بیش از ۲۰۰۰۰۰ یوان شد.
روش پخت بیشتر شبیه روشی است که مردم شمال برای تهیه رشته فرنگی استفاده می‌کنند. در این روش، بوکسیت و سنگ آهک به نسبت مساوی «مخلوط» می‌شوند و سپس در دمای بالا در یک کوره دوار «پخته» می‌شوند. به یاد داشته باشید که استاد ژانگ در کارگاه مهارت منحصر به فردی دارد. او فقط با مشاهده رنگ شعله، می‌تواند دمای داخل کوره را با خطایی بیش از ۱۰ درجه سانتیگراد تعیین کند. این «روش عامیانه» که حاصل تجربیات انباشته شده است، تا سال گذشته با سیستم‌های تصویربرداری حرارتی مادون قرمز جایگزین نشده بود.
روش ترکیبی، ویژگی‌های دو روش قبلی را با هم ترکیب می‌کند. به عنوان مثال، هنگام تهیه‌ی یک دیگ داغ یین-یانگ، هر دو روش اسیدی و قلیایی به طور همزمان انجام می‌شوند. این فرآیند به ویژه برای فرآوری سنگ‌های معدنی کم‌عیار مناسب است. یک شرکت خاص در استان شانشی با بهبود روش ترکیبی، موفق شد میزان استفاده از سنگ معدن کم‌عیار با نسبت آلومینیوم-سیلیکون ۲.۵ را ۴۰ درصد افزایش دهد.
دوم. مسیر دستیابی به موفقیتنوآوری تکنولوژیکی
مسئله مصرف انرژی در صنایع دستی سنتی همیشه یک نقطه درد در صنعت بوده است. داده‌های صنعتی از سال ۲۰۱۶ نشان می‌دهد که میانگین مصرف برق به ازای هر تن آلومینا ۱۳۵۰ کیلووات ساعت است که معادل مصرف برق یک خانوار برای شش ماه است. «فناوری انحلال در دمای پایین» که توسط یک شرکت خاص توسعه داده شده است، با افزودن کاتالیزورهای ویژه، دمای واکنش را از ۲۸۰ درجه سانتیگراد به ۲۲۰ درجه سانتیگراد کاهش می‌دهد. این به تنهایی ۳۰٪ در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کند.
تجهیزات بستر سیالی که در کارخانه‌ای در شاندونگ دیدم، تصورات مرا کاملاً دگرگون کرد. این «غول فولادی» پنج طبقه، پودر معدنی را از طریق گاز در حالت معلق نگه می‌دارد و زمان واکنش را از ۶ ساعت در فرآیند سنتی به ۴۰ دقیقه کاهش می‌دهد. شگفت‌انگیزتر از آن، سیستم کنترل هوشمند آن است که می‌تواند پارامترهای فرآیند را در لحظه تنظیم کند، درست مانند یک پزشک سنتی چینی که نبض بیمار را می‌گیرد.
از نظر تولید سبز، این صنعت نمایش فوق‌العاده‌ای از «تبدیل زباله به گنج» را به نمایش می‌گذارد. گل قرمز که زمانی یک پسماند دردسرساز برای زباله بود، اکنون می‌تواند به الیاف سرامیکی و مصالح زیرسازی جاده تبدیل شود. سال گذشته، پروژه نمایشی که در گوانگشی مورد بازدید قرار گرفت، حتی مصالح ساختمانی ضد حریق را از گل قرمز ساخت و قیمت بازار آن ۱۵٪ بیشتر از محصولات سنتی بود.
III. امکانات بی‌نهایت برای توسعه آینده
تهیه نانو آلومینا را می‌توان به عنوان "هنر میکرومجسمه‌سازی" در حوزه مواد در نظر گرفت. تجهیزات خشک‌کن فوق بحرانی که در آزمایشگاه دیده می‌شوند، می‌توانند رشد ذرات را در سطح مولکولی کنترل کنند و نانو پودرهای تولید شده حتی از گرده گل نیز ریزتر هستند. این ماده، هنگامی که در جداکننده‌های باتری لیتیومی استفاده می‌شود، می‌تواند عمر باتری را دو برابر کند.
مایکروویوفناوری تف‌جوشی مرا به یاد اجاق مایکروویو خانگی می‌اندازد. تفاوت این است که دستگاه‌های مایکروویو صنعتی می‌توانند مواد را در عرض ۳ دقیقه تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد گرم کنند و مصرف انرژی آنها تنها یک سوم کوره‌های الکتریکی سنتی است. حتی بهتر از آن، این روش گرمایش می‌تواند ریزساختار مواد را بهبود بخشد. سرامیک‌های آلومینایی که توسط یک شرکت صنعتی نظامی خاص با این روش ساخته شده‌اند، سختی قابل مقایسه با الماس دارند.
واضح‌ترین تغییری که تحول هوشمند ایجاد کرده، صفحه نمایش بزرگ در اتاق کنترل است. بیست سال پیش، کارگران ماهر با دفترچه‌های ثبت در اتاق تجهیزات حرکت می‌کردند. اکنون، جوانان می‌توانند کل فرآیند نظارت را تنها با چند کلیک ماوس انجام دهند. اما جالب اینجاست که ارشدترین مهندسان فرآیند به جای آن به «معلمان» سیستم هوش مصنوعی تبدیل شده‌اند و نیاز دارند دهه‌ها تجربه را به منطق الگوریتمی تبدیل کنند.
تبدیل سنگ معدن به آلومینای با خلوص بالا نه تنها تفسیری از واکنش‌های فیزیکی و شیمیایی است، بلکه تبلوری از خرد انسانی نیز می‌باشد. وقتی کارخانه‌های هوشمند 5G با "تجربه لمس دستی" استادکاران روبرو می‌شوند و وقتی فناوری نانو با کوره‌های سنتی گفتگو می‌کند، این تکامل فناوری که قرن‌ها ادامه داشته، به پایان خود نزدیک نمی‌شود. شاید، همانطور که آخرین گزارش رسمی صنعت پیش‌بینی می‌کند، نسل بعدی تولید آلومینا به سمت "تولید در سطح اتمی" حرکت کند. با این حال، صرف نظر از اینکه فناوری چگونه جهش می‌کند، حل نیازهای عملی و ایجاد ارزش واقعی، مختصات ابدی نوآوری فناوری هستند.