Hoje, as microesferas de vidro oco de alto desempenho da Hainuo Technology foram mais uma vez apresentadas no *Science and Technology Daily* como um “Inovador China · Novo Produto Chave”!
Sendo a primeira empresa na China a possuir direitos de propriedade intelectual independentes e a atingir a produção em escala industrial, o processo de produção proprietário da Hainuo Technology quebrou com sucesso o monopólio internacional, acelerando o ritmo da substituição doméstica.
O texto completo do relatório é fornecido abaixo, convidando você a testemunhar as formidáveis capacidades desta empresa de “materiais leves chineses”.
Recentemente, a Administração Nacional de Propriedade Intelectual da China publicou a “Lista de Candidatos para Empresas Nacionais de Demonstração de Propriedade Intelectual (2025–2027)”, com Shanxi Hainuo Technology Co., Ltd. Como a primeira empresa nacional a possuir direitos de propriedade intelectual independentes e a alcançar a produção em escala industrial de microesferas de vidro ocas de alto desempenho (doravante denominadas “microesferas ocas”), o processo de fabricação proprietário da Shanxi Hainuo rompeu os monopólios internacionais.
“Após mais de uma década de intensa pesquisa e desenvolvimento, desenvolvemos com sucesso um processo de produção para microesferas ocas”, explicou Shen Pengzhan, presidente da empresa. “O desempenho abrangente das microesferas ocas produzidas usando este processo atingiu níveis internacionalmente avançados, com certos modelos liderando o mundo em indicadores essenciais, como resistência à compressão e distribuição de tamanho de partícula.”
Microesferas ocas são esferas ocas de tamanho micrométrico feitas de vidro borossilicato de cal alcalina; eles são preenchidos com um gás inerte, têm uma parede externa extremamente fina e são extremamente leves, mas altamente resistentes à compressão. Trinta e oito milhões de microesferas ocas pesam apenas 1 grama, com resistência máxima à compressão superior a 180 megapascais. Graças às suas principais características de serem leves, mas de alta resistência, termicamente isolantes, resistentes à corrosão e terem baixa constante dielétrica, as microesferas ocas tornaram-se um material-chave indispensável na cadeia da indústria de materiais compósitos avançados, com uma ampla gama de aplicações.
Materiais especializados essenciais para extração de petróleo offshore
Recentemente, numa base operacional da China National Offshore Oil Corporation (CNOOC), no leste do Mar da China Meridional, tubos de perfuração avançavam em águas com mais de um quilómetro de profundidade. Os operadores no local explicaram que, uma vez concluída a perfuração, a pasta de cimento contendo microesferas ocas será injetada no espaço anular entre o poço e a formação rochosa circundante, formando um anel de cimento de baixa densidade e alta resistência à compressão que melhora a qualidade da cimentação e garante a segurança do desenvolvimento de petróleo e gás.
"Esta é uma etapa crucial na exploração e desenvolvimento de petróleo e gás em águas profundas. Na cimentação em águas profundas, o uso de pasta de cimento convencional de alta densidade pode facilmente fraturar formações frágeis do fundo do mar, levando à perda de fluido de perfuração", disse Shen Pengzhan. “A adição de uma certa proporção de microesferas ocas à pasta de cimento proporciona baixa densidade e alta resistência à compressão, atendendo aos requisitos técnicos para cimentação de poços offshore em águas profundas.”
Durante muito tempo, as microesferas ocas utilizadas na extração de petróleo na China tiveram que ser importadas do exterior. “Mais de 75 por cento da quota do mercado interno foi monopolizada por produtos estrangeiros, e as empresas estrangeiras impuseram embargos tecnológicos rigorosos, monitorizando a utilização dos seus produtos e forçando a devolução de materiais não utilizados e sobras”, admitiu Zhao Huilong, Secretário do Conselho de Shanxi Hainuo.
Em 2015, Shanxi Hainuo alcançou um avanço na produção em massa de microesferas ocas, que foram imediatamente fornecidas às bases de operações petrolíferas offshore da China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) em águas rasas. Os volumes de fornecimento aumentaram ano após ano, de 80 toneladas durante a fase experimental para centenas e depois milhares de toneladas, expandindo-se para cobrir todas as faixas operacionais de profundidade de água. Até o momento, a Shanxi Hainuo forneceu mais de 10.000 toneladas de microesferas ocas, alcançando 100% do fornecimento de microesferas de vidro ocas especializadas da CNOOC para operações de cimentação.
“As microesferas ocas que produzimos estão no mesmo nível dos produtos estrangeiros em termos de desempenho, mas custam apenas um terço do preço das importações”, disse Shen Pengzhan. “Mais importante ainda, alcançamos controle independente sobre tecnologias-chave na área de materiais de cimentação de petróleo offshore.”
Dezenas de milhares de experimentos para resolver desafios industriais
Em outubro de 2023, a Federação Nacional da Indústria Química e de Petróleo da China certificou que a 'Tecnologia de Engenharia e Aplicação de Microesferas de Vidro Oco para Cimentação de Petróleo Offshore' de Shanxi Haino atingiu um nível de liderança internacional.
Como um material de alto desempenho para cimentação de petróleo offshore, a produção em escala industrial de microesferas de vidro ocas não é tarefa fácil. "Quando entrámos neste campo, enfrentámos o dilema dos embargos tecnológicos estrangeiros e da falta de precedentes nacionais para a industrialização; encontrámo-nos numa situação de 'três não': sem desenhos técnicos, sem equipamento pronto a usar e sem talento especializado", recordou Shen Pengzhan. Ele financiou a criação de uma equipe de pesquisa e desenvolvimento, começando com um teste de 5 quilos para elaborar o processo de produção industrial.
Em 2009, na fábrica de Shanxi Hainuo, nas profundezas das montanhas Taihang, a equipe de P&D misturou matérias-primas como dióxido de silício em uma pasta e, após passar por processos que incluíam moagem, homogeneização e queima, aguardou a criação das microesferas ocas. Quando o forno de esferização de alta temperatura foi primeiro ligado e depois resfriado, o resultado foi uma pilha de microesferas de vidro sólidas ou aglomeradas. “Passar da experimentação para a produção industrial, traduzir a investigação em resultados práticos não é mais fácil do que a investigação teórica”, disse Shen Pengzhan. "Mesmo o menor desvio na proporção de matérias-primas para as microesferas ocas pode resultar em produtos finais muito diferentes; se a temperatura de sinterização for apenas alguns graus Celsius mais alta, a estrutura oca pode entrar em colapso."
Pilhas de cadernos amarelados contendo dados experimentais aumentavam, enquanto pilhas de produtos defeituosos pesavam sobre seus ânimos. Através de repetidos testes e ajustes de parâmetros - progredindo de testes de pequena escala para testes de grande escala e dezenas de milhares de tentativas de tentativa e erro - a equipe de P&D, através de muito trabalho árduo, identificou todos os principais dados e processos necessários para a produção industrial de microesferas ocas até 2012: preparando uma pasta de matéria-prima multicomponente, formando corpos verdes por meio de granulação de pulverização de precisão e, em seguida, fortalecendo-os instantaneamente em esferas usando uma chama de alta temperatura.
No entanto, o avanço no processo de produção foi apenas o primeiro passo. As dezenas de equipamentos especializados necessários para a produção de microesferas ocas não estavam disponíveis na China na época; tudo, desde o equipamento de secagem até ao forno de pelotização do núcleo, teve de ser desenvolvido internamente. Para um único secador personalizado, a equipe de P&D viajou até Jiangsu, trabalhando com os técnicos do fabricante para refinar o protótipo seis ou sete vezes antes de obter sucesso. “Como peça principal do equipamento, o forno de pelotização tinha que ser capaz de controlar com precisão a chama dentro da faixa de 600–1.000 °C para garantir que as microesferas ocas passassem uniformemente pela chama”, disse Zhao Huilong. “Elaboramos os projetos de projeto e orientamos um fabricante no sul através do processo de produção; foram necessárias dezenas de rodadas de revisões antes de finalmente produzirmos um forno que atendesse às nossas especificações.”
Começando do zero e aumentando gradualmente, Shanxi Haino progrediu de testes de 5 quilogramas para testes em pequena escala envolvendo centenas de quilogramas e, em seguida, para testes piloto em escala de toneladas, adotando uma abordagem de “aumento de escala passo a passo” para enfrentar desafios como a adaptação de equipamentos para microesferas ocas e a estabilização de processos um por um. Em 2015, Shanxi Haino estabeleceu a primeira linha de produção industrial da China e, em 2023, concluiu a única linha de produção em escala de 10.000 toneladas métricas do país.
Avançando no oceano azul das aplicações de microesferas ocas
"O Parque Industrial de Novos Materiais de Microesferas Ocas de Alto Desempenho de Hainuo que estamos construindo na Zona de Desenvolvimento Econômico de Gaoping, Shanxi, foi incluído na lista de Shanxi dos principais projetos de nível provincial para este ano. Com a assistência das autoridades relevantes, o terreno para o projeto foi garantido. Estamos atualmente finalizando os procedimentos preliminares, como a avaliação de impacto ambiental e a avaliação de eficiência energética, e a construção começará em breve", disse Zhao Huilong.
Este ano, Shanxi Hainuo está investindo 750 milhões de yuans na construção do parque industrial, que tem uma capacidade de produção projetada de 30 mil toneladas e deverá ser concluído e entrar em operação no próximo ano. "Nossa atual capacidade de produção anual é de 15 mil toneladas; com a adição dessas 30 mil toneladas, o parque industrial se tornará a maior base de produção inteligente de microesferas ocas do mundo", disse Zhao Huilong. Acrescentou que, assim que o parque industrial estiver concluído, as microesferas ocas não serão apenas utilizadas na extracção de petróleo, mas também deverão encontrar aplicações em sectores como o aeroespacial e a electrónica.
Para este fim, Shanxi Hainuo estabeleceu uma estrutura de investigação e desenvolvimento que compreende “alianças – institutos de investigação – centros de engenharia – estações de trabalho”, formando uma matriz abrangente indústria-academia-investigação-aplicação que abrange investigação fundamental, transformação de engenharia e apoio industrial, avançando assim continuamente a inovação na investigação e desenvolvimento de microesferas ocas.
As microesferas ocas de Shanxi Hainuo estão se expandindo para campos como inteligência artificial, semicondutores, economia de baixa altitude e construção moderna. “Também desenvolvemos nove novos produtos fazendo sua estreia no mercado, incluindo materiais de flutuabilidade sólidos de microesferas ocas, materiais compósitos usináveis semelhantes a madeira de poliuretano e microesferas de vidro ocas de alto desempenho com baixo tamanho de partícula e baixa constante dielétrica projetadas especificamente para aplicações 5G”, disse Shen Pengzhan. Ele acrescentou que vários produtos foram validados para aplicação em larga escala por empresas líderes em vários setores, atendendo diretamente clientes como a BYD e a China Aerospace Science and Industry Corporation.
Shanxi Haino é uma empresa estatal 'Especializada, Refinada, Única e Inovadora' (SRUI) 'Pequena Gigante' especializada na produção de microesferas ocas, com o objetivo de 'tornar-se uma empresa líder mundial em novos materiais de microesferas'. Shen Pengzhan declarou: 'Pretendemos continuar a aprofundar nossa experiência no campo de novos materiais de microesferas ocas, estabelecendo assim uma base sólida de novos materiais para a segurança das indústrias estratégicas do país!'
Fonte: Diário Ciência e Tecnologia
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