在贵州遵义BOG提氦示范工程的精馏塔内,-269℃的超低温环境中,一种无色无味的气体正经历着千次分离。当分析仪显示纯度达到99.9999%时,标志着我国页岩气提氦产业链实现完全国产化突破。这种被称为"气体黄金"的稀缺资源,曾长期制约我国高端制造发展,如今通过煤层气、页岩气、合成氨尾气等多源技术创新,中国已建成全球最完整的高纯氦气产业体系,为科技自立自强注入"稀有底气"。
战略资源的"卡脖子"困局
氦气作为宇宙中含量第二的元素,在地球上却因无法通过化学反应生成而成为稀缺资源。其独特的物理性质——零下268.9℃的沸点、极稳定的化学惰性、优异的导热性,使其成为核磁共振成像仪超导磁体的"冷却剂"、半导体芯片制造的"保护盾"、航天火箭燃料的"压送剂"。我国每年消耗全球20%的氦气,但此前95%依赖进口,价格被国际供应商牢牢掌控。2021年某国际冲突导致氦气价格暴涨300%,直接影响我国12英寸晶圆产线开工率,凸显战略资源自主化的紧迫性。
多技术路径的自主创新突破
面对资源困境,我国科研团队开辟出多元化技术路线:在甘肃窑街煤矿,全球首套3.6万Nm³/d含氦煤层气提取装置正通过"变压吸附+膜分离"耦合工艺,将煤层气中0.1%的氦气浓缩提纯至99.999%以上;安徽万瑞冷电研制的6N9级超纯氦装置,采用联合法工艺使氖气杂质含量低于0.3ppm,纯度达到99.99997%;中化西南化工研究院开发的低温精制技术,将BOG尾气提氦回收率提升至95%,能耗较传统工艺降低40%。这些技术创新构建起覆盖"资源勘探-提取浓缩-精制纯化-储存运输"的全产业链能力,2025年贵州遵义项目投产后,我国5N级高纯氦年产能突破11万立方米。
科技自立自强的"气体基石"
高纯氦气国产化带来的战略价值正在多个领域显现:在合肥科学岛,6N级氦气为全超导托卡马克装置(EAST)提供超低温环境,使其实现1.2亿摄氏度持续403秒运行;上海微电子装备使用国产高纯氦气作为光刻机组装保护气,推动28nm光刻机研发进程;深海探测领域,氦氧混合气使潜水员下潜深度突破300米。更深远的意义在于,我国将提氦技术反哺天然气开发,在四川盆地建成页岩气提氦一体化项目,实现"采气提氦"协同开发,资源利用率提升至国际领先水平。
当液氦在杜瓦瓶中闪烁着淡蓝色光芒,这个在宇宙诞生之初就存在的元素,正见证着中国科技突围的坚定步伐。从煤层气到页岩气,从5N到6N9级纯度,我国用十年时间走完发达国家半个世纪的技术路程。在这场没有硝烟的资源战役中,创新者们以"点石成金"的智慧,将工业废气变为战略资源,为芯片制造、量子计算、深空探测等未来产业铺设起"气体高速公路",让"卡脖子"清单上又一个关键条目,成为中国科技自立自强的新注脚。

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