Репортаж от Wedoany，Недавно проект «Ключевое оборудование и применение технологии очистки высокочистого графита», совместно разработанный китайской компанией Shanxi CETE Electronic Equipment Co., Ltd. (сокращенно Shanxi CETE) и China Minmetals Corporation (China Minmetals), получил первую премию в области неметаллических минеральных наук и технологий за 2025 год, присужденную Китайской ассоциацией промышленности неметаллических минералов. Исследовательская группа преодолела три основные технические трудности: сверхвысокотемпературный контроль температуры, распределение газа в печи и сверхвысоковакуумная стабилизация. В результате была успешно разработана печь для высокотемпературной очистки, способная эффективно удалять примеси из графита в условиях сверхвысокой температуры 2400 °C и высокого вакуума. Чистота продукта достигает 99,99995% (6,5N), что соответствует мировому уровню. В настоящее время это оборудование запущено в серийное производство и внедрено в производственные линии предприятий новых материалов и новой энергетики Китая.
Графит, благодаря своей электропроводности, термостойкости и коррозионной стойкости, известен как «промышленное черное золото» в таких областях, как аэрокосмическая промышленность и атомная энергетика. Однако природный графит обычно имеет чистоту около 95%, в то время как для высокотехнологичных сфер, таких как полупроводники и аэрокосмическая промышленность, требуется сверхвысокочистый графит с содержанием углерода более 99,99%. Ранее оборудование для очистки высокочистого графита долгое время находилось под иностранными технологическими ограничениями, что приводило к высокой стоимости и длительным срокам поставки, серьезно сдерживая развитие соответствующих отраслей Китая.
В 2018 году компания Shanxi CETE совместно с Нанькайским университетом, Северо-Китайским университетом и другими вузами начала технологические разработки. Первым препятствием стал отказ системы измерения температуры — существующее отечественное оборудование теряло точность при нагреве до 1800 °C. Команда перешла на бесконтактное инфракрасное измерение температуры, оптимизировав его с помощью сотен экспериментов, и применила двухточечный мониторинг с компенсационным алгоритмом, что позволило удерживать погрешность измерения в пределах 1 °C. Затем команда столкнулась с проблемами перегорания нагревательных элементов и неравномерности теплового поля. Благодаря отбору новых жаропрочных материалов, многократной оптимизации конструкции печи и теплоизоляционных процессов, а также сотням циклов испытаний на нагрев и охлаждение, оборудование в конечном итоге достигло стабильной работы при постоянной температуре 2400 °C в течение длительного времени.
Вторым препятствием стало распределение газа в печи. Во время испытаний первого прототипа произошло опрокидывание и обрушение графитовой заготовки. Команда обнаружила, что процесс очистки требует не только высокой температуры, но и равномерного стабильного направленного потока газа для удаления примесей. Команда внедрила совместное моделирование газового потока и теплопередачи, 17 раз изменила внутреннюю структуру печи, провела более 100 симуляций и натурных испытаний, в конечном итоге решив проблему газового потока.
Затем, по мере повышения требований к чистоте в промышленности, поддержание высокого вакуума при высокой температуре стало новой задачей. Команда разделила проблему на два направления: «быстрая откачка» и «малая утечка». Была разработана интеллектуальная система синхронизированной откачки, повысившая эффективность откачки почти в 3 раза; модернизирована герметизирующая конструкция печи с использованием бескислородного медного ножевого уплотнения в сочетании с сильфонным компенсатором теплового расширения, что решило проблему утечки при высокотемпературной герметизации и создало сверхвысоковакуумную технологическую среду при 2400 °C с давлением 0,0001 Па. В конце 2019 года первая в Китае автономная вертикальная печь для высокотемпературной очистки была введена в эксплуатацию. После очистки зольность продукта составила менее одной миллионной, содержание ключевых примесей — менее 0,01 ppm, а чистота достигла 99,99995% (6,5N), что соответствует мировому уровню. В 2024 году оборудование прошло интеллектуальную модернизацию и оснащено интеллектуальной системой, способной автоматически генерировать производственные процессы.
Компания Shanxi CETE является дочерним предприятием China Electronics Technology Group Corporation (CETC), специализирующимся на разработке и производстве ключевого оборудования для высокочистых углеродных материалов, литиевых углеродных нанотрубок и других материалов, и входит в число национальных «малых гигантов» — специализированных и инновационных предприятий. China Minmetals — крупнейшая и ведущая в мире комплексная горнодобывающая компания Китая. Ее научно-исследовательская группа под руководством Ван Цзюнхуэя непрерывно ведет разработки в области высокотемпературной очистки графита, успешно реализовав масштабное производство высококачественной продукции, такой как графит ядерной чистоты и сверхвысокочистый графит.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
