2400℃高温黑金提纯国产装备达到国际先进水平

来源：科技日报

近日，一项“工业黑金”提纯技术的突破消息在行业内引发广泛关注。

山西中电科电子装备有限公司联合中国五矿，成功完成了“高纯石墨提纯关键技术装备及应用”项目，一举荣获2025年度非金属矿科学技术一等奖。这一成果具有里程碑意义——它标志着我国在高纯石墨纯化装备领域长期受制于人的“卡脖子”难题，终于迎来彻底解绑。

提到石墨，许多人首先想到的是铅笔芯，但在航空航天、核工业等尖端行业，石墨及其碳基材料被誉为“工业黑金”，是名副其实的战略物资。然而，要让这种“黑金”释放出极致性能，必须经过一道关键工序——真空高温纯化。而承担这一工序的核心设备，正是高温纯化炉。

炉子听起来不算复杂，但要将石墨纯度从“尚可”提升至“世界级”水准，其难度不亚于跨越一道天堑。

回顾2018年，我国科研团队正式向这座“炉子”发起攻关。

最先遭遇的棘手难题是温度监测失效。国内原有设备一旦升温至1800℃，温度监测信号便会中断，导致后续工艺无法进行。团队果断切换赛道：既然接触式测温不可行，就改用红外非接触测温技术，成功将测温误差控制在1℃以内，彻底啃下了“测温瓶颈”这块硬骨头。

紧接着，团队开始筛选能够耐受2400℃恒温长时间灼烧的耐高温材料。经过多轮严格甄选，最终找到合适的材料，为设备稳定运行奠定了基础。

温度问题解决后，下一个挑战是气流控制。炉膛内的气流必须均匀且定向流动，才能确保石墨被充分“清洗”。团队的解决思路是：引入气流场与传热耦合的仿真建模，一边在计算机上迭代算法，一边在车间加工零件并装配试炉。令人惊叹的是，他们先后修改了17次炉膛内部结构，完成了100多次仿真与实测。直到第22次试验开炉，炉内石墨坯料完好无损，团队才终于松了口气。

冷却系统、安全报警联锁等一道道“硬骨头”也被逐一攻克。到2019年底，国内首台自主研制的立式高温纯化炉正式落地投产。要知道，在2400℃的超高温环境下维持高真空，其难度好比在火山口里进行真空实验。

团队大胆采取“两条腿走路”的策略：一方面提高抽气速度，另一方面减少系统泄漏。凭借这两项核心技术，成功实现了超高温与高真空的兼容并蓄。

成果有多震撼？纯化后的产品灰分降至1ppm（百万分之一）以下，硼、铝等关键杂质含量低于0.01ppm，石墨粉纯度达到6.5N（99.99995%）。这意味着，我国已追平国际先进水平。

到2024年，这台炉子又加装了“智慧大脑”。工人只需录入原料信息，系统即可一键启动，实现全流程自动化生产。从技术空白到全链条自主可控，山西中电科不仅自主制造了高纯石墨纯化装备，还构建了从研发、试制到量产的完整产业生态。

如今，大批国产高温纯化炉已进入国内新材料、新能源行业龙头企业的生产线，用我们自己的装备守护材料产业链的安全。这才是真正的底气所在。