Сегодня высокопроизводительные полые стеклянные микросферы Hainuo Technology снова были представлены в газете «Наука и техника» как «Инновационный Китай · Ключевой новый продукт»!
Являясь первой компанией в Китае, обладающей независимыми правами на интеллектуальную собственность и достигшей промышленного производства, запатентованный производственный процесс Hainuo Technology успешно преодолел международную монополию, ускоряя темпы отечественной замены.
Полный текст отчета приведен ниже, приглашаем вас убедиться в огромных возможностях этого предприятия «Китайские легкие материалы».
Недавно Национальное управление интеллектуальной собственности Китая опубликовало «Список кандидатов на демонстрационные предприятия национального уровня в области интеллектуальной собственности (2025–2027 гг.)», в который вошла компания Shanxi Hainuo Technology Co., Ltd. (далее — «Shanxi Hainuo»). Являясь первым отечественным предприятием, обладающим независимыми правами на интеллектуальную собственность и достигшим промышленного производства высокопроизводительных полых стеклянных микросфер (далее — «полые микросферы»), запатентованный производственный процесс Shanxi Hainuo преодолел международные монополии.
«После более чем десяти лет интенсивных исследований и разработок мы успешно разработали производственный процесс для полых микросфер», — пояснил Шэнь Пэнчжань, председатель компании. «Комплексные характеристики полых микросфер, произведенных по этому процессу, достигли передового международного уровня, причем некоторые модели лидируют в мире по ключевым показателям, таким как прочность на сжатие и распределение частиц по размерам».
Полые микросферы — это полые сферы микронного размера, изготовленные из щелочно-известкового боросиликатного стекла; они заполнены инертным газом, имеют чрезвычайно тонкую внешнюю стенку, чрезвычайно легкие, но при этом обладают высокой устойчивостью к сжатию. Тридцать восемь миллионов полых микросфер весят всего 1 грамм, а максимальная прочность на сжатие превышает 180 мегапаскалей. Благодаря своим основным характеристикам — легкости и высокой прочности, теплоизоляции, коррозионной стойкости и низкому диэлектрическому постоянному, полые микросферы стали незаменимым ключевым материалом в цепочке производства передовых композитных материалов с широким спектром применения.
Специализированные материалы, необходимые для добычи нефти на шельфе
Недавно на операционной базе China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) в восточной части Южно-Китайского моря буровые установки продвигались в воды глубиной более километра. Операторы на месте объяснили, что после завершения бурения цементный раствор, содержащий полые микросферы, будет закачан в затрубное пространство между скважиной и окружающей горной породой, образуя низкоплотное цементное кольцо с высокой прочностью на сжатие, которое повышает качество цементирования и обеспечивает безопасность разработки нефти и газа.
«Это критически важный этап в разведке и разработке глубоководных нефтегазовых месторождений. При цементировании на глубоководье использование обычного высокоплотного цементного раствора может легко привести к растрескиванию хрупких донных пород, вызывая потерю бурового раствора», — сказал Шэнь Пэнчжань. «Добавление определенной доли полых микросфер в цементный раствор придает ему низкую плотность и высокую прочность на сжатие, что соответствует техническим требованиям для цементирования глубоководных морских скважин».
Долгое время полые микросферы, используемые при добыче нефти в Китае, приходилось импортировать из-за рубежа. «Более 75 процентов доли внутреннего рынка монополизировали иностранные продукты, а иностранные компании наложили строгие технологические эмбарго, контролируя использование своих продуктов и требуя возврата неиспользованных материалов и обрезков», — признал Чжао Хуйлун, секретарь правления Shanxi Hainuo.
В 2015 году Shanxi Hainuo добилась прорыва в массовом производстве полых микросфер, которые сразу же были поставлены на операционные базы по добыче нефти на шельфе China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) на мелководье. Объемы поставок росли из года в год с 80 тонн на этапе испытаний до сотен, а затем тысяч тонн, расширяясь на все диапазоны глубин. На сегодняшний день Shanxi Hainuo поставила более 10 000 тонн полых микросфер, обеспечив 100-процентную поставку специализированных полых стеклянных микросфер CNOOC для цементирования.
«Производимые нами полые микросферы по своим характеристикам не уступают зарубежным продуктам, но стоят лишь треть цены импортных», — сказал Шэнь Пэнчжань. «Что еще более важно, мы добились независимого контроля над ключевыми технологиями в области материалов для цементирования морской нефти».
Десятки тысяч экспериментов для решения промышленных задач
В октябре 2023 года Китайская федерация нефтехимической промышленности сертифицировала, что «Инженерная технология и применение полых стеклянных микросфер для цементирования морской нефти» компании Shanxi Haino достигли передового международного уровня.
Промышленное производство полых стеклянных микросфер как высокопроизводительного материала для цементирования морской нефти — непростая задача. «Когда мы вошли в эту область, мы столкнулись с дилеммой эмбарго на иностранные технологии и отсутствием отечественных прецедентов для индустриализации; мы оказались в ситуации «три нет»: нет технических чертежей, нет готового оборудования и нет специализированных талантов», — вспоминает Шэнь Пэнчжань. Он профинансировал создание команды по исследованиям и разработкам, начав с испытаний в 5 килограммов для разработки процесса промышленного производства.
В 2009 году на заводе Shanxi Hainuo, расположенном в глубине гор Тайхан, команда НИОКР смешивала сырье, такое как диоксид кремния, в суспензию, и после процессов измельчения, гомогенизации и обжига ожидала создания полых микросфер. Когда высокотемпературная печь для сфероидизации была впервые запущена, а затем остыла, результатом была куча твердых или агломерированных стеклянных микросфер. «Переход от экспериментов к промышленному производству, перевод исследований в практические результаты не проще, чем теоретические исследования», — сказал Шэнь Пэнчжань. «Даже малейшее отклонение в соотношении сырья для полых микросфер может привести к совершенно разным конечным продуктам; если температура спекания всего на несколько градусов Цельсия выше, полая структура может разрушиться».
Стопки пожелтевших тетрадей с экспериментальными данными возвышались, а кучи дефектных изделий тяжело давили на их дух. Путем многократных испытаний и корректировок параметров — от мелкомасштабных до крупномасштабных испытаний и десятков тысяч попыток методом проб и ошибок — команда НИОКР благодаря упорному труду к 2012 году определила все ключевые данные и процессы, необходимые для промышленного производства полых микросфер: приготовление многокомпонентной суспензии сырья, формирование зеленых тел путем точного распылительного гранулирования, а затем их мгновенное упрочнение в бусины с помощью высокотемпературного пламени.
Однако прорыв в производственном процессе был лишь первым шагом. Десятки специализированных единиц оборудования, необходимых для производства полых микрошариков, в то время не были доступны в Китае; все, от сушильного оборудования до основной печи для гранулирования, пришлось разрабатывать собственными силами. Для одной только изготовленной на заказ сушилки команда НИОКР отправилась в Цзянсу, работая с техниками производителя, чтобы доработать прототип шесть или семь раз, прежде чем добиться успеха. «Как основное оборудование, печь для гранулирования должна была точно контролировать пламя в диапазоне 600–1000 °C, чтобы обеспечить равномерное прохождение полых микрошариков через пламя», — сказал Чжао Хуйлун. «Мы составили проектные чертежи и руководили производителем на юге в процессе производства; потребовалось несколько десятков раундов доработок, прежде чем мы наконец произвели печь, соответствующую нашим спецификациям».
Начиная с нуля и постепенно масштабируясь, Shanxi Haino перешла от 5-килограммовых испытаний к мелкомасштабным испытаниям с сотнями килограммов, а затем к пилотным испытаниям в тоннажном масштабе, применяя подход «пошагового масштабирования» для решения таких задач, как адаптация оборудования для полых микросфер и стабилизация процессов один за другим. В 2015 году Shanxi Haino создала первую в Китае промышленную производственную линию, а в 2023 году завершила единственную в стране производственную линию масштабом 10 000 метрических тонн.
Выход в «голубой океан» применений полых микросфер
«Промышленный парк новых материалов Hainuo High-Performance Hollow Microspheres, который мы строим в зоне экономического развития Гаопин, провинция Шаньси, включен в список ключевых провинциальных проектов Шаньси на этот год. При содействии соответствующих органов земля для проекта обеспечена. В настоящее время мы завершаем предварительные процедуры, такие как оценка воздействия на окружающую среду и оценка энергоэффективности, и строительство начнется в ближайшее время», — сказал Чжао Хуйлун.
В этом году Shanxi Hainuo инвестирует 750 миллионов юаней в строительство промышленного парка, проектная производственная мощность которого составляет 30 000 тонн, и ожидается, что он будет завершен и введен в эксплуатацию в следующем году. «Наша текущая годовая производственная мощность составляет 15 000 тонн; с добавлением этих 30 000 тонн промышленный парк станет крупнейшей в мире интеллектуальной производственной базой для полых микросфер», — сказал Чжао Хуйлун. Он добавил, что после завершения строительства промышленного парка полые микросферы будут использоваться не только в добыче нефти, но и, как ожидается, найдут применение в таких отраслях, как аэрокосмическая и электронная промышленность.
Для этого Shanxi Hainuo создала научно-исследовательскую структуру, состоящую из «альянсов — научно-исследовательских институтов — инженерных центров — рабочих станций», формируя комплексную матрицу «индустрия-академия-исследования-применение», охватывающую фундаментальные исследования, инженерные преобразования и промышленную поддержку, тем самым постоянно продвигая инновации в исследованиях и разработках полых микросфер.
Полые микросферы Shanxi Hainuo расширяют свое применение в таких областях, как искусственный интеллект, полупроводники, низковысотная экономика и современное строительство. «Мы также разработали девять новых продуктов, выходящих на рынок, включая полые микросферы для твердых плавучих материалов, обрабатываемые полиуретановые композитные материалы, имитирующие дерево, и высокопроизводительные полые стеклянные микросферы с низким размером частиц и низким диэлектрическим постоянным, специально разработанные для приложений 5G», — сказал Шэнь Пэнчжань. Он добавил, что несколько продуктов были валидированы для крупномасштабного применения ведущими предприятиями в различных секторах, напрямую обслуживая таких клиентов, как BYD и China Aerospace Science and Industry Corporation.
Shanxi Haino является государственным предприятием «Специализированное, утонченное, уникальное и инновационное» (SRUI) типа «Маленький гигант», специализирующимся на производстве полых микросфер, с целью «стать ведущим мировым предприятием в области новых материалов на основе микросфер». Шэнь Пэнчжань заявил: «Мы намерены продолжать углублять наш опыт в области новых материалов на основе полых микросфер, тем самым закладывая прочную основу новых материалов для безопасности стратегических отраслей страны!»
Источник: Наука и техника
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!