Herstellungsprozess und technologische Innovation von Aluminiumoxidpulver

Wenn es darum gehtAluminiumoxidpulver, ist vielen Menschen vielleicht unbekannt. Doch ob es um die Bildschirme unserer Mobiltelefone, die Keramikbeschichtungen in Hochgeschwindigkeitszügen oder sogar die Wärmedämmplatten von Raumfähren geht, dieses weiße Pulver ist unverzichtbar für diese Hightech-Produkte. Als „Universalmaterial“ in der Industrie hat der Herstellungsprozess von Aluminiumoxidpulver im letzten Jahrhundert bahnbrechende Veränderungen erfahren. Der Autor arbeitete einst in einer bestimmtenAluminiumoxidEr war viele Jahre lang in einem Produktionsunternehmen tätig und hat den technologischen Sprung dieser Branche von der „traditionellen Stahlerzeugung“ zur intelligenten Fertigung mit eigenen Augen miterlebt.

I. Die „drei Achsen“ des traditionellen Handwerks

In der Aluminiumoxid-Aufbereitungswerkstatt sagen die erfahrenen Meister oft: „Um in die Aluminiumoxidproduktion einzusteigen, muss man drei grundlegende Fertigkeiten beherrschen.“ Gemeint sind damit drei traditionelle Techniken: das Bayer-Verfahren, das Sinterverfahren und das kombinierte Verfahren. Das Bayer-Verfahren ist vergleichbar mit dem Schmoren von Knochen in einem Schnellkochtopf, bei dem sich das Aluminiumoxid im Bauxit durch hohe Temperatur und hohen Druck in einer alkalischen Lösung auflöst. Als wir 2018 die neue Produktionslinie in Yunnan testeten, schlug aufgrund einer Druckregelabweichung von 0,5 MPa die Kristallisation des gesamten Schlammtopfs fehl, was zu einem direkten Verlust von über 200.000 Yuan führte.

Das Sinterverfahren ähnelt eher der Nudelherstellung im Norden. Bauxit und Kalkstein werden dabei im richtigen Verhältnis gemischt und anschließend bei hohen Temperaturen in einem Drehrohrofen gebacken. Meister Zhang in der Werkstatt verfügt über eine einzigartige Fähigkeit. Allein durch die Beobachtung der Flammenfarbe kann er die Temperatur im Ofen mit einer Abweichung von maximal 10 °C bestimmen. Diese gängige Methode wurde erst im letzten Jahr durch Infrarot-Wärmebildsysteme ersetzt.

Die kombinierte Methode vereint die Merkmale der beiden vorherigen. Beispielsweise werden bei der Zubereitung eines Yin-Yang-Hotpots sowohl die saure als auch die alkalische Methode gleichzeitig angewendet. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Verarbeitung minderwertiger Erze. Einem Unternehmen in der Provinz Shanxi gelang es durch die Verbesserung der kombinierten Methode, die Ausbeute von magerem Erz mit einem Aluminium-Silizium-Verhältnis von 2,5 um 40 % zu steigern.

II. Der Weg zum DurchbruchTechnologische Innovation

Der Energieverbrauch traditioneller Handwerkskunst war schon immer ein Problem der Branche. Branchendaten aus dem Jahr 2016 zeigen, dass der durchschnittliche Stromverbrauch pro Tonne Aluminiumoxid 1.350 Kilowattstunden beträgt, was dem Stromverbrauch eines Haushalts für ein halbes Jahr entspricht. Die von einem Unternehmen entwickelte „Niedertemperatur-Auflösungstechnologie“ senkt durch Zugabe spezieller Katalysatoren die Reaktionstemperatur von 280 °C auf 220 °C. Allein dadurch werden 30 % Energie gespart.

Die Wirbelschichtanlage, die ich in einer Fabrik in Shandong sah, stellte meine Vorstellungen völlig auf den Kopf. Dieser fünfstöckige „Stahlgigant“ hält das Mineralpulver durch Gas in der Schwebe und verkürzt so die Reaktionszeit von sechs Stunden im herkömmlichen Verfahren auf 40 Minuten. Noch erstaunlicher ist sein intelligentes Steuerungssystem, das die Prozessparameter in Echtzeit anpassen kann, genau wie ein traditioneller chinesischer Arzt, der den Puls misst.

In Sachen umweltfreundliche Produktion präsentiert die Branche eindrucksvoll, wie man „Abfall in Wertstoffe verwandelt“. Rotschlamm, einst ein lästiger Abfall, kann heute zu Keramikfasern und Straßenbaustoffen verarbeitet werden. Im vergangenen Jahr wurden in einem Demonstrationsprojekt in Guangxi sogar feuerfeste Baumaterialien aus Rotschlamm hergestellt, deren Marktpreis 15 Prozent höher war als der herkömmlicher Produkte.

III. Unendliche Möglichkeiten für die zukünftige Entwicklung

Die Herstellung von Nano-Aluminiumoxid gilt als „Mikroskulpturkunst“ im Werkstoffbereich. Die im Labor eingesetzte überkritische Trocknungsanlage kann das Partikelwachstum auf molekularer Ebene steuern, und die erzeugten Nanopulver sind sogar feiner als Pollen. Dieses Material kann in Lithiumbatterie-Separatoren die Batterielebensdauer verdoppeln.

MikrowelleDie Sintertechnologie erinnert mich an die heimische Mikrowelle. Der Unterschied besteht darin, dass industrielle Mikrowellengeräte Materialien innerhalb von drei Minuten auf 1600 °C erhitzen können und dabei nur ein Drittel des Energieverbrauchs herkömmlicher Elektroöfen betragen. Noch besser: Diese Heizmethode kann die Mikrostruktur des Materials verbessern. Die von einem bestimmten Rüstungsunternehmen damit hergestellte Aluminiumoxidkeramik weist eine Härte auf, die mit der von Diamanten vergleichbar ist.

Die offensichtlichste Veränderung durch die intelligente Transformation ist der große Bildschirm im Kontrollraum. Vor zwanzig Jahren liefen Facharbeiter mit Protokollbüchern durch den Geräteraum. Heute können junge Menschen die gesamte Prozessüberwachung mit wenigen Mausklicks erledigen. Interessanterweise sind die erfahrensten Prozessingenieure stattdessen zu den „Lehrern“ des KI-Systems geworden und müssen jahrzehntelange Erfahrung in algorithmische Logik umsetzen.

Die Umwandlung von Erz in hochreines Aluminiumoxid ist nicht nur eine Interpretation physikalischer und chemischer Reaktionen, sondern auch die Kristallisation menschlicher Weisheit. Wenn 5G-Smart-Fabriken auf die „Haptik“ von Meisterhandwerkern treffen und Nanotechnologie mit traditionellen Brennöfen interagiert, ist diese jahrhundertelange technologische Entwicklung noch lange nicht abgeschlossen. Vielleicht wird sich die nächste Generation der Aluminiumoxidproduktion, wie das neueste Branchen-Whitepaper vorhersagt, in Richtung „Fertigung auf atomarer Ebene“ bewegen. Doch egal, wie sich die Technologie weiterentwickelt, die Lösung praktischer Bedürfnisse und die Schaffung echter Werte sind die ewigen Koordinaten technologischer Innovation.