Procédé de préparation et innovation technologique de la poudre d'oxyde d'aluminium
Quand il s'agit depoudre d'alumine, beaucoup peuvent la trouver inconnue. Mais lorsqu'il s'agit des écrans de téléphones portables que nous utilisons au quotidien, des revêtements céramiques des wagons de trains à grande vitesse, et même des dalles d'isolation thermique des navettes spatiales, la présence de cette poudre blanche est indispensable à la fabrication de ces produits de haute technologie. Matériau universel dans le domaine industriel, le procédé de préparation de la poudre d'oxyde d'aluminium a connu des changements radicaux au cours du siècle dernier. L'auteur a travaillé dans un certainalumineIl dirige une entreprise de production depuis de nombreuses années et a été témoin de ses propres yeux du saut technologique de cette industrie, de la « sidérurgie traditionnelle » à la fabrication intelligente.
I. Les « trois axes » de l'artisanat traditionnel
Dans l'atelier de préparation de l'alumine, les experts expérimentés disent souvent : « Pour se lancer dans la production d'alumine, il faut maîtriser trois compétences essentielles. » Cela fait référence aux trois techniques traditionnelles : le procédé Bayer, le frittage et le procédé combiné. Le procédé Bayer est comparable à la cuisson d'os dans une cocotte-minute : l'alumine de la bauxite se dissout dans une solution alcaline sous haute température et haute pression. En 2018, lors du dépannage de la nouvelle ligne de production au Yunnan, en raison d'un écart de pression de 0,5 MPa, la cristallisation de la totalité du pot de boue a échoué, entraînant une perte directe de plus de 200 000 yuans.
La méthode de frittage s'apparente davantage à celle utilisée dans le Nord pour la fabrication des nouilles. Elle nécessite un mélange proportionnel de bauxite et de calcaire, puis une cuisson à haute température dans un four rotatif. N'oublions pas que Maître Zhang, dans son atelier, possède un savoir-faire unique. En observant simplement la couleur de la flamme, il peut déterminer la température à l'intérieur du four avec une erreur maximale de 10 °C. Cette méthode traditionnelle, fruit de l'expérience accumulée, n'a été remplacée par les systèmes d'imagerie thermique infrarouge que l'année dernière.
La méthode combinée combine les caractéristiques des deux précédentes. Par exemple, pour la préparation d'une fondue yin-yang, les méthodes acide et alcaline sont utilisées simultanément. Ce procédé est particulièrement adapté au traitement des minerais à faible teneur. Une entreprise de la province du Shanxi a réussi à augmenter de 40 % le taux d'utilisation de minerai pauvre présentant un ratio aluminium-silicium de 2,5 grâce à l'amélioration de la méthode combinée.
II. Le chemin vers la percéeInnovation technologique
La consommation énergétique de l'artisanat traditionnel a toujours été un problème majeur dans l'industrie. Les données industrielles de 2016 montrent que la consommation électrique moyenne par tonne d'alumine est de 1 350 kilowattheures, soit l'équivalent de la consommation électrique d'un foyer pendant six mois. La technologie de dissolution à basse température, développée par une entreprise, permet, grâce à l'ajout de catalyseurs spéciaux, de réduire la température de réaction de 280 °C à 220 °C. À elle seule, cette technologie permet d'économiser 30 % d'énergie.
L'équipement à lit fluidisé que j'ai vu dans une usine du Shandong a complètement bouleversé ma perception. Ce « géant d'acier » de cinq étages maintient la poudre minérale en suspension grâce au gaz, réduisant le temps de réaction de 6 heures dans le procédé traditionnel à 40 minutes. Plus étonnant encore : son système de contrôle intelligent permet d'ajuster les paramètres du procédé en temps réel, à la manière d'un médecin chinois prenant le pouls.
En matière de production verte, l'industrie met en scène un magnifique spectacle de « transformation des déchets en trésors ». La boue rouge, autrefois un résidu problématique, peut désormais être transformée en fibres céramiques et en matériaux pour les chaussées. L'année dernière, le projet de démonstration visité dans le Guangxi a même permis de produire des matériaux de construction ignifuges à partir de boue rouge, dont le prix de marché était 15 % supérieur à celui des produits traditionnels.
III. Des possibilités infinies de développement futur
La préparation de la nano-alumine peut être considérée comme un véritable art de la micro-sculpture dans le domaine des matériaux. Les équipements de séchage supercritique utilisés en laboratoire permettent de contrôler la croissance des particules à l'échelle moléculaire, et les nanopoudres produites sont encore plus fines que le pollen. Utilisé dans les séparateurs de batteries au lithium, ce matériau peut doubler la durée de vie de ces dernières.
Micro-ondesLa technologie de frittage me rappelle le four à micro-ondes domestique. La différence réside dans le fait que les appareils à micro-ondes de qualité industrielle peuvent chauffer les matériaux à 1600 °C en 3 minutes, et leur consommation énergétique n'est que d'un tiers de celle des fours électriques traditionnels. Mieux encore, cette méthode de chauffage permet d'améliorer la microstructure du matériau. Les céramiques d'alumine fabriquées par une entreprise militaro-industrielle grâce à cette technologie ont une dureté comparable à celle du diamant.
Le changement le plus évident induit par la transformation intelligente est le grand écran de la salle de contrôle. Il y a vingt ans, les ouvriers qualifiés circulaient dans la salle des machines avec des registres. Aujourd'hui, les jeunes peuvent effectuer la surveillance complète des processus en quelques clics. Mais il est intéressant de noter que les ingénieurs procédés les plus expérimentés sont devenus les « professeurs » du système d'IA, devant transformer des décennies d'expérience en logique algorithmique.
La transformation du minerai en alumine de haute pureté n'est pas seulement une interprétation de réactions physiques et chimiques, mais aussi une cristallisation du savoir-faire humain. Lorsque les usines intelligentes 5G rencontreront l'expérience tactile des maîtres artisans, et lorsque la nanotechnologie dialoguera avec les fours traditionnels, cette évolution technologique centenaire sera loin d'être terminée. Comme le prédit le dernier livre blanc de l'industrie, la prochaine génération de production d'alumine évoluera peut-être vers une « fabrication à l'échelle atomique ». Cependant, quelles que soient les avancées technologiques, la réponse aux besoins pratiques et la création de valeur réelle resteront les piliers de l'innovation technologique.