ブラウンコランダムパウダーの製造工程を深く理解する
電気炉から3メートルほど離れたところに立つと、焼けた金属の匂いに包まれた熱波が顔に突き刺さる。炉の中では2200度を超えるボーキサイトスラリーが金色に輝く泡をたてている。老師匠の老李は汗を拭きながら言った。「ほらね？原料の石炭が1スコップ分減れば、炉の温度は30度も下がり、茶色のコランダム 出てくるのはビスケットのように脆いだろう」。この沸騰する「溶けた鋼」の鍋は、茶色のコランダムの粉末が誕生する最初の場面です。
1. 溶解：火から「翡翠」を取り出す大変な作業
「激しい」という言葉が茶色のコランダムの骨に刻まれており、この文字は電気アーク炉で精錬されます。
成分は薬のようなもの：ボーキサイトベース（Al₂O₃>85%）、無煙炭還元剤、そして「仲人」として鉄粉を散りばめる必要がある。鉄粉がなければ溶解を助け、不純物であるケイ酸塩を除去できない。河南省の古い工場の配合表はどれも擦り切れている。「石炭が多すぎると炭素量が高く黒色になり、鉄が少なすぎるとスラグが厚くなり凝集する」
傾斜炉の秘密：炉体を15度傾けることで、溶融物が自然に層状に分離し、下層の純アルミナが茶色のコランダムに結晶化し、上層のフェロシリコンスラグが削り取られる。老師は長いピックでサンプル採取口を突き刺し、飛び散った溶融液滴が冷えて断面は黒褐色になった。「この色は正しい！青い光はチタン含有量が高く、灰色の光はシリコンが完全に除去されていないことを示している」
急速冷却が結果を左右します。溶融金属は深い穴に注ぎ込まれ、冷水をかけられて「爆発」し、その水蒸気がポップコーンのようなパチパチという音を立てます。急速冷却によって格子欠陥が固定され、靭性は自然冷却に比べて30%向上します。刀の焼き入れと同じように、重要なのは「速さ」です。
2. 潰して形作る：「タフガイ」を形作る芸術
オーブンから取り出したばかりの茶色のコランダムブロックの硬さは、ダイヤモンドそれをミクロンレベルの「エリート兵士」にするには、かなりの手間がかかります。
ジョークラッシャーの粗開口部
油圧式のジョープレートが「バリバリ」と音を立て、バスケットボール大の塊がクルミのように砕け散る。オペレーターのシャオ・チャンは画面を指差して文句を言った。「前回は耐火レンガが混入していて、ジョープレートが隙間を壊してしまいました。メンテナンスチームに追いかけられて3日間も叱責されました」
ボールミルの変革
花崗岩で覆われたボールミルが轟音を立て、鋼球が激しく踊るかのようにブロックにぶつかる。24時間連続粉砕の後、排出口からはこげ茶色の粗い粉が噴き出した。「ここにはちょっとしたコツがあるんです」と技術者は制御盤を叩いた。「回転数が35rpmを超えると粒子は針状に粉砕されます。28rpm未満だと、刃先が鋭くなりすぎてしまいます」
バーマック整形外科
ハイエンド生産ラインの切り札、バーマック垂直軸衝撃破砕機が登場。高速ローターの駆動力で材料が自己衝突し、川の小石のように丸い微粉末が生成される。浙江省のある砥石工場で測定したところ、同じ規格の微粉末の場合、従来の方法の嵩密度は1.75g/cm³であるのに対し、バーマック法では1.92g/cm³にも達した。李氏はサンプルをひねりながらため息をついた。「以前は砥石工場から粉末の流動性の悪さについていつも苦情が寄せられていましたが、今では充填速度が速すぎて対応できないと苦情が寄せられています。」
3. 等級分けと精製：ミクロン単位の精密な狩猟
髪の毛の太さの1/10の粒子を異なるグレードに分類することは、プロセスの魂の戦いです。
気流分類の謎
0.7MPaの圧縮空気が粉体とともに分級室に流れ込み、インペラの回転速度によって「流入ライン」が決定されます。8000rpmではW40（40μm）が除去され、12000rpmではW10（10μm）が遮断されます。「一番怖いのは湿度が高いことです」と、工場長は除湿塔を指差しました。「先月、凝縮器からフッ素が漏れ、微細な粉体が固まって配管を詰まらせてしまいました。清掃に3交代制を要しました。」
油圧分類の優しいナイフ
W5未満の超微粉の場合、水流が分級媒体となります。分級バケット内の清浄水は、0.5m/sの流速で微粉を持ち上げ、粗粒子が最初に沈降します。作業員は濁度計を見つめながら、「流速が0.1m/s速ければW3の粉体の半分が漏れてしまいます。0.1m/s遅ければW10が混入して問題を引き起こします」と語ります。
磁気分離と鉄除去の秘密の戦い
強力な磁気ローラーは12,000ガウスの吸引力で鉄粉を除去しますが、酸化鉄の斑点には効果がありません。山東工場の工夫は、酸洗前にシュウ酸に浸漬し、除去困難なFe₂O₃を溶解性の高いシュウ酸第一鉄に変換することです。これにより、不純物鉄含有量は0.8%から0.15%に低下します。
4. P研磨と焼成：研磨剤の「再生」
あなたが望むなら茶色のコランダム微粉末高温の研削ホイールでのテストに耐えるには、2つの生死テストに合格する必要があります。
酸塩基弁証法
塩酸タンクでは金属不純物を溶解する泡が渦巻き、濃度管理は綱渡りのようだった。15%未満では錆を落とせず、22%を超えるとアルミナ質を腐食させてしまう。老李はpH試験紙を掲げ、経験談を披露した。「アルカリ洗浄で中和する際は、pH=7.5を正確に調整する必要があります。酸は結晶にバリを生じさせ、アルカリは粒子表面を粉状にします。」
焼成の温度パズル
ロータリーキルンで1450℃、6時間焼成すると、イルメナイト不純物がルチル相に分解し、微粉末の耐熱性が300℃も上昇します。ところが、ある工場の熱電対の老朽化により、実温度は1550℃を超えてしまい、炉から出てきた微粉末はすべて「ゴマ団子」のように焼結してしまいました。30トンもの材料がそのまま廃棄され、工場長は足を踏み鳴らすほどの苦悩を味わいました。
結論：ミリメートル単位の工業美学
夕暮れの作業場では、機械がまだ轟音を立てている。老李は作業服の埃を払いながら言った。「この業界で30年働いてきて、ようやく理解できました。良質の微粉は『精製7割、命3割』です。原料が基礎であり、粉砕は理解力、粒度選別は慎重さにかかっています」。ボーキサイトからナノスケールの微粉に至るまで、技術革新は常に3つの核心、すなわち純度（酸洗と不純物除去）、形態（バーマック成形）、そして粒度（精密粒度選別）を中心に展開している。