De acordo com pt.wedoany.com-Recentemente, o projeto "Equipamentos e Aplicações de Tecnologias-Chave para Purificação de Grafite de Alta Pureza", desenvolvido em conjunto pela Shanxi Zhongdianke Electronic Equipment Co., Ltd. (doravante "Shanxi Zhongdianke"), da China, e pela China Minmetals Corporation (China Minmetals), recebeu o primeiro prêmio de Ciência e Tecnologia de Minerais Não Metálicos de 2025, concedido pela Associação da Indústria de Minerais Não Metálicos da China. A equipe de pesquisa superou três grandes desafios técnicos: controle de temperatura ultra-alta, distribuição de gás no forno e manutenção de vácuo ultra-alto. Eles desenvolveram com sucesso um forno de purificação a alta temperatura capaz de remover eficientemente impurezas do grafite em ambientes de temperatura ultra-alta de 2400°C e alto vácuo, atingindo uma pureza do produto de 99,99995% (6,5N), um nível internacionalmente avançado. Atualmente, este equipamento já entrou em produção em série e foi integrado às linhas de produção de empresas de novos materiais e novas energias na China.
Devido às suas propriedades de condutividade elétrica, resistência a altas temperaturas e corrosão, o grafite é conhecido como "ouro negro industrial" nos setores aeroespacial e de energia nuclear. No entanto, a pureza do grafite natural é geralmente de cerca de 95%, enquanto áreas de alta tecnologia, como semicondutores e aeroespacial, exigem grafite de pureza ultra-alta com teor de carbono superior a 99,99%. Anteriormente, os equipamentos de purificação de grafite de alta pureza estavam sujeitos a bloqueios tecnológicos estrangeiros, com preços elevados e longos prazos de entrega, restringindo severamente o desenvolvimento das indústrias relacionadas na China.
Em 2018, a Shanxi Zhongdianke iniciou oficialmente a pesquisa tecnológica em parceria com universidades como a Universidade de Nankai e a Universidade do Norte da China. O primeiro grande desafio foi a falha na medição de temperatura — os equipamentos nacionais existentes perdiam a capacidade de medição ao atingir 1800°C. A equipe optou por medição de temperatura por infravermelho sem contato. Após centenas de grupos de testes e otimizações, utilizando monitoramento de ponto duplo e algoritmos de compensação, o erro de medição de temperatura foi controlado em menos de 1°C. Em seguida, a equipe enfrentou problemas como fusão de elementos de aquecimento e distribuição desigual de calor. Selecionando novos materiais resistentes a altas temperaturas e otimizando repetidamente a estrutura do forno e os processos de isolamento térmico, após centenas de testes de partida e parada a quente e frio, o equipamento finalmente alcançou uma operação estável e contínua a 2400°C.
O segundo grande desafio foi a distribuição de gás no forno. Durante o teste do primeiro protótipo, o bloco de grafite tombou e desabou. A equipe descobriu que o processo de purificação não exigia apenas alta temperatura, mas também um fluxo de gás direcional uniforme e estável para remover as impurezas. A equipe introduziu simulações de acoplamento de campo de fluxo de gás e transferência de calor, modificou a estrutura interna do forno 17 vezes e realizou mais de 100 simulações e testes reais no forno, superando finalmente o problema do fluxo de gás.
Posteriormente, com o aumento dos requisitos de pureza da indústria, manter um alto vácuo em altas temperaturas tornou-se um novo desafio. A equipe dividiu o problema em duas abordagens: "bombear rapidamente" e "vazar pouco". Eles desenvolveram um sistema de bombeamento inteligente e interligado, aumentando a eficiência de bombeamento em quase 3 vezes; modificaram a estrutura de vedação do forno, utilizando vedação de cobre livre de oxigênio com borda cortante combinada com um dispositivo de compensação térmica de fole, resolvendo problemas de vazamento em vedações de alta temperatura e estabelecendo um ambiente de vácuo ultra-alto de 2400°C e 0,0001 Pa. No final de 2019, o primeiro forno de purificação vertical de alta temperatura desenvolvido internamente na China foi oficialmente colocado em operação. Após a purificação, as cinzas do produto ficaram abaixo de 1 ppm, o teor de impurezas-chave abaixo de 0,01 ppm e a pureza atingiu 99,99995% (6,5N), um nível internacionalmente avançado. Em 2024, o equipamento passou por uma modernização inteligente, sendo equipado com um sistema inteligente capaz de gerar automaticamente processos de produção.
A Shanxi Zhongdianke é uma subsidiária da China Electronics Technology Group (CETC), especializada em pesquisa, desenvolvimento e fabricação de equipamentos-chave para materiais de carbono de alta pureza e materiais de nanotubos de carbono para baterias de lítio, sendo reconhecida como uma empresa nacional "Pequeno Gigante" especializada e inovadora. A China Minmetals é a maior empresa de mineração abrangente da China e líder global. Sua equipe de pesquisa científica, liderada por Wang Jionghui, tem se dedicado continuamente à purificação de grafite em alta temperatura, alcançando com sucesso a produção em escala de produtos de alto nível, como grafite de grau nuclear e grafite de pureza ultra-alta.
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