作为一种不可再生的战略资源,氦气以其独特的物理化学特性被誉为"工业血液"。在氦气家族中,纯度达到99.9999%(6N)以上的超高纯氦气,更是支撑尖端科技发展的关键基础材料。我国安徽万瑞冷电科技有限公司最新研发的"低温精制及脱氖装置",已实现99.99997%(6N9级)的超纯氦气稳定产出,标志着我国在低丰度天然气提氦领域实现重大技术突破,打破了长期依赖进口的资源安全瓶颈。
一、物理特性与纯度标准的严苛边界
超高纯氦气是单原子稀有气体分子,具有极端物理特性:临界温度低至-268℃,是自然界最难液化的气体;在绝对零度环境下仍能保持液态,这种超低温特性使其成为唯一能维持超导磁体运行的制冷剂。根据我国标准,超纯氦气纯度需达到99.9999%以上,意味着每百万份气体中杂质含量不超过1份。相较于普通高纯氦气(99.999%),多一个"9"的纯度提升,背后是杂质控制精度从ppm级到ppb级的跨越,对氖、氢、氧等关键杂质的控制需分别达到0.3ppm、0.1ppm、0.5ppm以下。
二、技术突破:低丰度气源的提纯革命
我国天然气田氦气平均丰度仅0.03%-0.05%,远低于国际富氦气田1%-7%的水平,这一"贫氦"特性长期制约提纯效率。万瑞冷电研发的"四阶耦合工艺"实现了技术突围:首先通过催化脱氢去除氢气实现初步富集;接着采用膜分离与变压吸附技术深度脱除氮气、甲烷等大分子杂质;最终运用30K(-243℃)深低温精制工艺,精准分离最难去除的氖气杂质。这套装置从原料气输入到产出6N9级氦气仅需24小时,年产能达400万立方米,氖气杂质含量可控制在0.3ppm以下,相关技术指标已达国际领先水平。
三、战略应用:高端领域的"必需元素"
在大科学装置领域,超纯氦气为中国环流器二号M装置(HL-2M)的超导磁体提供-269℃的超低温环境,保障可控核聚变实验的稳定运行;在医疗影像领域,核磁共振(MRI)设备的超导磁体需持续通入超纯氦气维持低温,其纯度直接决定影像分辨率;航空航天领域,长征五号运载火箭的燃料贮箱检漏、卫星姿态控制系统的推进剂均依赖超高纯氦气的化学惰性。据统计,全球每年75%的超纯氦气用于上述关键领域,而我国年需求量超过6000万立方米,此前80%依赖进口。
四、产业价值:从资源依赖到技术输出
此次技术突破的战略意义远超单一产品范畴。该装置采用完全自主知识产权的技术路线,已获得19项专利,主导制定《氦气纯化器》等多项行业标准,实现装备和工艺全面国产化。更值得关注的是,其研制设备已实现批量出口,标志着我国从氦气进口国向技术输出国的转变。在山西吕梁、陕西延安等低丰度氦气资源区,类似提氦项目正加速落地,预计到2025年可使我国氦气自给率提升至40%以上,有效缓解"卡脖子"困境。
这种无色无味的惰性气体,正以其不可替代性重塑高端制造业的竞争格局。当99.99997%的纯度数字背后,是我国在稀有气体提取领域从跟跑到领跑的技术跃迁,更是战略资源自主可控国家战略的生动实践。随着更多"专精特新"企业的技术突破,我国在全球氦气产业链中的话语权正在加速构建,为科技自立自强注入"工业血液"般的核心动能。

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