2022年11月26日,中国平煤神马集团万吨级对位芳纶项目将启动一期装置建设,一举实现该集团近20年的夙愿,该项目对标世界一流,为国内最先进工艺,推动我国对位芳纶材料产业实现新发展。
同日,该集团500吨/年硅材料项目一期投产,首批区熔级多晶硅棒(芯片关键材料)将下线,突破了区熔级多晶硅和生产设备两项“卡脖子”技术,打破了产品依赖进口的局面,将进一步推动我国半导体产业链强“芯”健体,保障国家芯片安全。
两项关键核心技术先后突破并快速产业化,是一代又一代中国平煤神马人接续继承和发扬吃苦耐劳、自力更生、艰苦奋斗精神,加快实施创新驱动发展战略,集聚力量进行原创性引领性科技攻关,加快实现高水平科技自立自强的生动写照。
围绕国家战略需求
自主创新攻下关键核心技术
“煤基-硅材料”产业链是中国平煤神马集团创新进行延链补链强链的一项重大成果,即“煤—焦炭—煤气—工业氢气(高纯氢气)—高纯硅烷气—太阳能光伏、半导体硅材料”产业链条,实现了从煤到太阳能光伏、半导体硅材料的产业链的延伸。
电子级(区熔级)多晶硅是制备集成电路的关键基础材料,是国家集成电路的原材料,主要运用在电子产品和芯片中。区熔级多晶硅是电子级多晶硅的高端产品,但生产技术一直由美、德等发达国家掌握,是一项需求无替代、自主研发难度大的“卡脖子”技术。近几年国家将区熔级多晶硅列为重点扶持的战略性新兴产业,实施政策激励与财政支持。
2012年,该集团旗下的河南硅烷科技股份有限公司启动硅烷气科研项目,以完全自主知识产权打破国外技术封锁,生产出高纯硅烷气,并成为国内半导体、光伏行业主要供应商。2016年,利用自身的硅烷产品质量优势及技术人才优势,该公司勇敢向着中国区熔级多晶硅“无人区”坚定迈进,致力打造原创技术的策源地。
从“零”出发,历经近6年潜心研究,该公司科研团队积累了大量的技术参数,突破了技术、设备、工艺等关键“障碍”,形成了自主工业化量产核心技术,硅烷转化率达99%以上。
“该工艺技术具有工艺路线短、反应温度低、多晶棒结晶致密,产品纯度高、无污染、产品易一次区熔成晶、产品稳定性和质量较好等特点。”硅烷科技公司董事长孟国均介绍,公司研发的样品在下游客户试用效果良好,已经形成了较为成熟的区熔级多晶硅生产工艺,同时锻炼了一批科研人才,培训出了一批多晶硅装置操作团队,为区熔级多晶硅产业化建设打下坚实基础。
17年,无论对个人抑或是企业,都面临着很多路口与抉择。中国平煤神马集团的选择是:紧紧围绕国家战略需求,坚持干难的事,坚持干有利于创新的事,以咬定青山不放松的精神攻下对位芳纶生产技术,对位芳纶产业化达到国际标准。
对位芳纶被誉为“纤维之王”,与碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维并称为世界三大高性能纤维,是不折不扣的“国之重器”。上世纪60年代,美国成功开发出对位芳纶产品。随后几十年间,对位芳纶的生产技术一直掌握在美国、日本、韩国等个别国家的少数几家企业手中。国内许多高校、科研院所、企业也投入了大量资源开展研究,虽然也有所突破,但迟迟突破不了工业化生产。
为了实现自主生产,国家大力支持对位芳纶的研制和产业化,将其列入国家“863”计划。国务院出台了《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,明确提出要重点发展芳纶等高性能纤维及其复合材料。“十二五”国家战略性新兴产业发展规划中,明确提出积极开展芳纶开发及其产业化。
“国家需要什么,我们就研究什么、生产什么!”2005年,在国内尼龙化工和帘子布生产领域占据领先地位的神马集团(后并入中国平煤神马集团)启动对位芳纶的研发,一批科技精英和生产骨干汇聚在一起,开始了长达17年的坎坷求索。“没有任何技术参考,一切从零开始,全靠反复试验摸索可行的办法。”一位科研人员说。
一遍遍试验、总结、改进,再试验,中国平煤神马集团先后完成了500吨/年聚合装置及相配套的溶剂回收装置、100吨/年纺丝装置的建设,成功打通生产流程,生产出了20克/旦级以上的芳纶纤维样品,并攻破螺杆连续生产树脂技术,自主开发了对位芳纶树脂螺杆挤出机,极大提升了树脂质量……
“如果把对位芳纶工业化生产关键技术比作木桶,那么原料、工艺、设备、自动化、过程及质量分析等就像组成木桶的一块块木板,任何一方面短缺都不行。”河南神马芳纶技术开发有限公司总经理孙浩杰说。课题组开展了百余次试验,解决400多项技术难题,形成20余个成熟的工艺技术方案,取得一系列重大突破——
两条纺丝试验线先后实现连续纺丝,跨越成纤率、毛丝率、A级品率三个大台阶;系统掌握了差异化芳纶纤维生产技术;编制了拥有自主知识产权的成套技术包……
千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。2022年10月25日,中国平煤神马集团正式宣布对位芳纶研发成功,产品性能指标达到国内先进水平,已经具备产业化的各项条件。
优化科技创新生态
激发内生动力催生创新活力
从暗中摸索到试验成功,再到工业生产,中国平煤神马集团缘何在对位芳纶、区熔级多晶硅的攻关和转化上,一路披荆斩棘、凯歌高奏?
回顾艰辛历程,该集团科技创新管理部总监范新川用了“三个全靠”来概括:“全靠技术人员的不懈坚持,全靠集团的大力支持,全靠大家产业报国的使命感和责任感。”
在芳纶技术开发公司,51岁的机械动力部副部长梁海军夜以继日扑在项目上,大到控制系统,小到螺栓螺母,都细致入微、明察秋毫;纺丝卷绕工徐建忠手部患有关节炎,纺丝开车接触冷水时肿胀得难以弯曲,仍不下火线;检修班长杨胜腰椎间盘突出,带领职工日夜奋战……
对位芳纶生产技术攻坚瓶颈期,该集团党委多次鼓励研发团队要耐得住寂寞、经得起考验、熬得住低谷,并承诺集团攻关的决心不动摇、投入不降低。好消息传来,该集团党委立即决定,对对位芳纶和区熔级多晶硅的研发团队分别给予100万元奖励。
“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。只有把关键核心技术掌握在自己手中,才能从根本上保障企业的长远发展。”中国平煤神马集团总经理杜波说。该集团充分认识科技创新的重要性,不惜代价鼓励科技研发,通过加大投入、科技奖补、效益分红、股权期权等方式,让科研人员多劳多得、得实惠有地位。
2021年,中国平煤神马集团下达企业重点以上课题84项、总资金16.56亿元,带动基层各单位开展专项课题研发360多项,投入研发资金30亿元,有力地加快了产业化研究步伐,推动产业链、产品链、价值链向中高端迈进。
“集团党委明确科技创新要面向行业技术前沿、面向安全生产经营现实需要、面向高质量发展实际需求、面向国有企业责任担当。”中国平煤神马集团党委常委、常务副总经理张建国说。该集团党委站在对创新负责、为创新担当的高度,勇于打破制约创新的条条框框,大胆探索创新管理新路,突破性提出并大力推进科技创新“五项特别规定”,为科技创新工作提供全方位政策保障,全力做到“课题上的事课题长说了算,课题外的事集团帮着办”。
“五项特别规定”即针对集团重大、板块重点科研项目,实行项目承诺制、科研资金按需投入、科研人才配置及薪酬不设上限、科研设备采购绿色通道、科研项目课题长负责制,宽容失败,奖励过程,充分激发创新潜能。(王冰珂 张宏怡)