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西安市秦创原建设典型案例 | 王晓刚团队攻坚克难推动技术产业化

关键词 磨料磨具|2024-08-13 16:04:59|涂附新闻|来源 科学技术局
摘要 通过多年的中试放大研究和产业化研究,于2017年实现了立方SiC新材料的商业化应用,这一具有优异半导电、耐高温、耐磨削、良好吸波和电学性能的材料的工业化生产,解决......

01建立硅类材料中试线

1.技术创新点。团队在国际首创并经过孵化阶段所形成的立方SiC(3C-SiC/β-SiC)新材料制备理论和技术装备得到了中试小批量产品的稳定生产,取得了单炉产量由孵化阶段的100多公斤提升到1.5吨左右的稳定产能的系统工艺参数。同时,也为不同市场需求产品的现场验证提供了样品,获得了小批量市场验证的重要信息,为产业化和工业化研究及应用提供了重要技术支撑及产品市场适应的应用信息。

2.科技成果——实现多热源或复式热源(板状发热体)生产炉型的产业化生产。团队与西安科技大学合作成立了陕西西科博尔科技有限公司,该公司以承接技术团队科研成果转化为主导,以技术开发应用、设计建厂和技术咨询、技术服务为主营业务。先后在国内陕西、福建、新疆、青海、宁夏等地建成了11条多热源生产SiC生产线。此后又联合相关企业通过技术升级和关键技术叠代,使传统的单热源生产炉型转变为多热源或复式热源(板状发热体)生产炉型,单炉装料量可达15000吨左右,单炉产量达到约2500吨。产品高品级率达65%—70%,节能约达20%。目前,国内主流碳化硅生产炉型均为团队开发的以上炉型,产品总体产值已逾2000亿元。这一技术的成功产业化和工业化,彻底颠覆了传统生产技术,获省级科技进步一等奖2项,省级科技进步三等奖2项,获批相关专利9项,中央电视台CCTV-7曾连续多日播报这一消息。

02建立镁类材料中试线

1.技术创新点。团队在行业首创的电内热法竖式炉炼镁技术和装置由前期孵化阶段的三种小型反应器(装料量500g-50kg-150kg),放大成为300kg、500kg和1.5吨装料量的中小型反应炉,不但实现了炉式还原的概念性科学验证,而且克服了传统炼镁工艺技术存在的五六十年来未能解决的主要问题。同时,采用电能这一清洁能源加热,不但可发挥阻性元件稳定性好、加热速度快、效率高的优势,而且弥补了原本采用煤、油、气加热在生产过程中大量排放污染气体和二氧化碳温室气体的环保缺陷,使镁冶金步入了清洁生产的绿色轨道。

2.科技成果——“电内热法竖式炉半连续式快速炼镁技术与装备”达到国际领先水平。2023年9月,西安博尔新材料有限责任公司主导完成的科技成果“电内热法竖式炉半连续式快速炼镁技术与装备”经陕西省科技转移中心组织专家进行现场考察和咨询讨论,认为该成果突破了现有硅热法炼镁工艺,是原镁冶炼技术的重大原始创新,是多学科交叉和运用的典范,达到国际领先水平。目前该技术成果处于产业化设计和设备定制过程中,已有榆林市榆能集团、陕西有色集团、陕西投资集团有限公司和华润集团、鹤岗市政府等近10家公司或政府机构前来洽谈合作业务。

03建立碳类材料中试线

1.技术创新点。团队设计了以煤为基材的多热源超高温石墨转化中试装置和以硅质原料为基材的多热源中高温负极材料中试装置。碳材料中试线有两种中试炉型,一种是将几公斤到几十公斤装料量的孵化人造石墨小炉型提升为装料量为500kg-1000kg的中试炉型,实验温度可达3000℃以上,实现了不同品质不同用途的煤制人造石墨的制造。第二种中试炉型是基于镁材料制备炉型经进一步创新发展而形成的氧化亚硅负极材料制备的中试炉型。这种炉型首次实现了多热源多向流体系下氧化亚硅材料的小批量制备,实现了可供工业应用的中试产品的制造。

2.科技成果——立方SiC新材料的商业化应用。通过多年的中试放大研究和产业化研究,于2017年实现了立方SiC新材料的商业化应用,这一具有优异半导电、耐高温、耐磨削、良好吸波和电学性能的材料的工业化生产,解决了长期以来国内外的稀缺问题以及被“卡脖子”的困境。目前,这种材料已在半导体芯片基材、集成电路封装、导热材料、吸波材料、高技术陶瓷、精细磨料磨具、航空航天和军工材料等众多领域得到广泛应用,该材料被列入陕西省工信厅和国家工信委重点新材料目录。

2021年,建成导热吸波耐压材料生产线,引领下游电子行业客户迅速实现半导体新材料的市场应用服务。2022年,公司开展半导体芯片基础材料生产线建设,为开创“卡脖子”芯片产品新市场提供材料支持。2023年,公司开发了多热源法高纯碳化硅真空冶炼技术、高温真空配合水热酸碱纯化技术以及高纯粉体分散分级技术。以这些技术为基础研发的导热吸波粉体、碳化硅高强粉、高纯碳化硅粉体三种产品,由于极佳的性价比引起了包括杜邦、汉高、华为、巨峰等厂商的高度关注,纷纷上门寻求长期供应合作。目前已通过验证的产品型号已有3000万元以上的应用市场,未来的市场用量预计在10亿元以上。


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