Gần 40% công suất sản xuất nhôm điện phân trên toàn cầu dựa trên "nền tảng công nghệ"

Vào mùa xuân năm 2026, tại Quảng trường Tâm Phố Ma Lộ Loan, Khu Hòa Bình, Thẩm Dương, dòng xe cộ cuồn cuộn không ngớt. Ở phía tây của quảng trường, hai tòa nhà—một cao một thấp—đứng cạnh nhau sừng sững. Một tòa là tòa nhà cũ kết cấu gạch hỗn hợp kiểu Nhật, được khởi xây từ năm 1931; gạch xám, ngói đen, lặng im như chuông. Tòa còn lại là tòa nhà văn phòng hiện đại với mặt kính rèm; tiếng gõ phím và những cuộc thảo luận được hạ giọng vang lên không ngớt, trên máy tính bảng của các kỹ sư hiển thị mô hình 3D, phân tích mô phỏng và các suy diễn dữ liệu.

Ít người biết rằng, góc nhìn tưởng chừng bình thường này chính là “điểm khởi nguồn” của ngành công nghiệp nhôm Trung Quốc. Công nghệ được xuất phát từ nơi đây đang thúc đẩy gần 40% công suất sản xuất nhôm điện phân trên toàn cầu, khiến Trung Quốc từ một nước thiếu nhôm phụ thuộc hoàn toàn vào nhập khẩu, phát triển thành người đặt ra quy tắc trong bản đồ công nghiệp nhôm của thế giới. Nơi đây chính là nơi đặt của Công ty TNHH Nghiên cứu và Thiết kế Nhôm Magiê Thẩm Dương (sau đây gọi là Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương). Trong 75 năm qua, ánh đèn rực rỡ ở Ma Lộ Loan đã soi sáng hành trình của ngành công nghiệp nhôm Trung Quốc từ con số không đến hình thành, từ yếu kém đến mạnh mẽ, từ chập chững học đi đến dẫn đầu thế giới.

Bút lộ lam lũ

Năm 1949, khi nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa mới thành lập, tổng sản lượng nhôm của cả nước chỉ 10 tấn, liên quan đến an ninh quốc phòng.

Trong tòa nhà nhỏ màu xám ở Ma Lộ Loan, Thẩm Dương, các tiên phong công nghiệp của nước Trung Hoa mới chen chúc trong văn phòng chật hẹp, làm việc quên cả đêm để thực hiện “Kế hoạch 1-5”. Tháng 3 năm 1951, tiền thân của Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương—Công ty Thiết kế Xây dựng Dân dụng của Bộ Công nghiệp Đông Bắc—được hình thành. Lúc đó bản vẽ hoàn toàn dựa vào việc các kỹ sư dùng compa và thước kẻ, từng nét từng nét một trên bàn vẽ; còn dữ liệu thì dựa vào bàn tính và máy tính tay quay. Trong những điều kiện như vậy, họ đã thiết kế nhà máy luyện nhôm điện phân đầu tiên của nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa—nhà máy nhôm Phù Tân (Fushun), nhà máy alumin (ô-xit nhôm) đầu tiên—nhà máy nhôm Sơn Đông… và hơn mười hạng mục “đầu tiên” khác của nước Trung Hoa mới.

Năm 1952, 31 cô gái có độ tuổi trung bình chưa đầy 22 tuổi tổ chức thành “Đội đo đạc nữ 38”, đây là đội đo đạc nữ đầu tiên của nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa. Họ vác theo các dụng cụ nặng hơn 20 kg, đi khắp những hoang sơn dã lĩnh; vai trái bị sưng thì đổi sang vai phải, ban ngày đo đạc, ban đêm ngồi dưới đèn dầu để sắp xếp dữ liệu.

Theo thống kê chưa đầy đủ, chỉ trong giai đoạn “Kế hoạch 1-5”, nơi đây đã cung cấp cho cả nước hơn 2000 nhân sự kỹ thuật trong các lĩnh vực luyện kim, khảo sát và thiết kế, rải những “ngọn lửa” điểm xuyết tới Bắc Kinh, Quý Dương, Nam Xương, Côn Minh… khiến bản đồ kỹ thuật của ngành công nghiệp nhôm Trung Quốc nhanh chóng được mở rộng.

Đầu thập niên 50 của thế kỷ trước, nước ta áp dụng kiểu rãnh cắm (side slot) được giới thiệu từ Liên Xô trước đây. Các kỹ thuật viên của Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương chăm chỉ nghiên cứu, đến giữa thập niên 60 đã phát triển công nghệ rãnh cắm từ trên (upward insertion) tại nhà máy nhôm Phù Tân. Bước vào thời kỳ cải cách mở cửa, những thách thức mới lại đến. Năm 1978, nước ta nhập công nghệ máng nung trước cỡ lớn 160kA của công ty kim loại nhẹ Nhật Bản. Lúc đó, trong nước vẫn đang sử dụng loại bể điện phân anot tự nung gây ô nhiễm lớn và tiêu hao năng lượng cao. Dù loại khuôn bể nhập khẩu tồn tại các vấn đề như nhiệt độ bể cao, hình thành “phần tường lò” (炉帮) không tốt, nhiều cặn lắng và tuổi thọ bể thấp, nhưng hệ thống điều khiển tự động tiên tiến và việc làm sạch khí thải lại gây chấn động ngành công nghiệp nhôm của Trung Quốc.

Một cuộc chiến “tiêu hóa, hấp thụ rồi đổi mới” đã được phát động ở Ma Lộ Loan. Thạc sĩ thiết kế công trình hàng đầu của cả nước—Dương Thụy Tường—đã cải tạo một phần các bể điện phân của dãy thứ tư tại nhà máy nhôm Phù Tân thành 23 bể nung trước nạp liệu bên cạnh 135kA, tiến hành thử nghiệm mở rộng quy mô cho bể nung trước; đến tháng 11 năm 1979 thì đưa vào sản xuất, mở đường trên lộ trình quy mô hóa lớn. Loại bể này sau đó được ứng dụng trong việc xây dựng nhà máy nhôm Bạch Đầu (Baotou) và giành Giải thưởng Tiến bộ Khoa học và Công nghệ cấp quốc gia hạng nhì năm 1987.

Trong thập niên 90 của thế kỷ trước, Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương đã phát triển được các nghiên cứu bằng mô phỏng số để phát triển các bể điện phân dòng SY cho mặt diện rộng. Bước sang thế kỷ 21, đội ngũ kỹ thuật do Dương Hiểu Đông dẫn đầu đã thực hiện thiết kế mô phỏng khó khăn dựa trên cơ sở các bể điện phân dòng SY hiện có. Để kiểm chứng dữ liệu từ trường, các kỹ thuật viên phải ở trong xưởng nóng bức hàng chục giờ liền, các tờ giấy nháp tối ưu hóa cấu hình thanh cái chất chồng đầy cả căn phòng.

Sự kiên trì đã kết thành quả ngọt. Bể điện phân anot nung trước cỡ lớn dòng SY có các đặc điểm như cấu hình thanh cái hợp lý, độ ổn định của dòng từ chất lỏng ổn định, cân bằng nhiệt tốt và hệ thống điều khiển bể điện phân đa chế độ thông minh. Năm 2001, bể điện phân dòng SY300kA do Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương thiết kế đã lập kỷ lục lịch sử đưa vào đạt công suất (đạt sản lượng) đúng thời điểm; sau đó kỷ lục này liên tục được phá vỡ.

Dẫn đầu thế giới

Năm 2013, 12 bể điện phân siêu lớn 600kA của dự án trọng điểm Kế hoạch 863 do Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương đảm nhiệm đã khởi động thành công.

Năm 2017, dự án tối ưu hóa nâng cấp công nghệ nhôm điện phân của Công ty Nhôm Quốc gia Indonesia mở thầu trên phạm vi toàn cầu. Đây là một khách hàng khó tính, toàn bộ người đến đều là các đối thủ hàng đầu trên thế giới. Đối thủ đã thiết kế 5 bể thử nghiệm; Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương thiết kế 3 bể. Sau một năm rưỡi thử nghiệm, trong 5 bể của đối thủ thì 3 bể xảy ra sự cố; còn 3 bể của Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương có các chỉ tiêu kỹ thuật xuất sắc và chi phí đầu tư thấp hơn. Chủ đầu tư không do dự chọn phương án của Trung Quốc.

Tại thời điểm này, thị trường quốc tế cuối cùng cũng nhận ra rằng: công nghệ của ngành công nghiệp nhôm Trung Quốc đáng tin cậy, và các bể điện của Trung Quốc đã lặng lẽ dẫn đầu thế giới.

Ngày nay, bể điện phân 660kA ở Trung Quốc đã trở thành hiện thực—mức độ mà loài người trong hơn 100 năm kể từ khi phát minh ra bể điện phân Hall–Héroult chưa từng đạt tới trong việc quy mô hóa sản xuất luyện kim nhôm.

Hành trình mới

Đã 75 năm trôi qua, ánh đèn ở Ma Lộ Loan không những không hề tắt đi, mà ngược lại càng rực rỡ hơn trong làn sóng của thời đại mới.

Ở Baotou, dự án nhôm điện phân giai đoạn 3 của Hua Yun đang vận hành. Đây là nhà máy “song sinh số” đầu tiên trong ngành nhôm theo đúng nghĩa thực sự. Việc bàn giao của Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương không còn chỉ là bản vẽ, mà là một nhà máy số 3D vận hành đồng bộ với nhà máy vật lý. Chỉ cần quản lý chạm nhẹ một cái trên màn hình là có thể xem nhiệt độ, điện áp và tỷ lệ phân tử theo thời gian thực của các bể điện phân ở cách đó hàng nghìn dặm. Trước đây chỉ có thể dựa vào kinh nghiệm kiểu “nhìn-nhận-ngửi-ngửi” của các lão làng, nay đã biến thành dòng dữ liệu chính xác.

Trước mục tiêu “song carbon”, một cuộc cách mạng xanh âm thầm diễn ra. Công nghệ “bể điện phân nhôm số với giám sát đa nguồn và điều khiển theo khu vực” do Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương tự nghiên cứu và phát triển giúp hệ số hiệu ứng trung bình của bể điện phân giảm 40%, hiệu suất dòng điện tăng rõ rệt; đồng thời trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, họ đã phát triển “hệ thống khử lưu huỳnh dạng đặt nằm cho giọt chất lỏng siêu mịn”, có thể giảm mức tiêu hao năng lượng hơn 35% so với công nghệ truyền thống.

Năm 2024, tài liệu lưu trữ của Viện Nhôm Magiê Thẩm Dương—nơi lưu giữ 250.000 cuộn và hơn 600.000 bản vẽ kỹ thuật—được đưa vào danh mục di sản văn hóa công nghiệp của các doanh nghiệp trung ương. Nơi đây có bản thiết kế nhà máy alumin đầu tiên của nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa, có bản thảo thiết kế của hơn 500 nhà máy nhôm, magiê, silic và titan. Những tờ giấy đã ngả vàng này không chỉ ghi lại các thông số kỹ thuật, mà còn lưu giữ sự kế thừa tinh thần về sức tự cường bất tận của ngành công nghiệp nhôm Trung Quốc.