정제 흑연에 대한 수요 급증으로 높은 수요 증가

흑연의 원자 구조는 부식성 환경에서 극한의 용광로 온도를 견딜 수 있습니다.

흑연에 대한 전 세계적 수요는 급증하고 있으며, EV 자동차용 배터리, 에너지 저장 시스템, LED, 태양광 장비, 고성능 반도체 및 산업의 핵심 부품과 같은 다양한 제품에 흑연이 광범위하게 사용됨에 따라 수십 년 동안 계속될 것으로 예상됩니다. 고온 용광로.

아이러니하게도 고순도 흑연을 생산하는 용광로는 흑연 및 섬유 강화 탄소와 같은 관련 재료로 제조된 부품도 필요합니다. 흑연의 독특한 원자 구조는 부식성 환경에서 극한의 용광로 온도를 견딜 수 있는 능력을 제공하므로 산업용 용광로에서 사용되는 고온 영역의 중요한 재료로서 이상적인 선택입니다.

“자연에서 발견되는 흑연은 형태가 결정체입니다. 광산에서 추출할 경우 일반적으로 탄소 함량이 약 90%입니다. 특수 고온 용광로에서는 탄소 함량이 약 99.5%인 합성 흑연을 생성합니다. 응용 분야에 더 높은 순도가 필요한 경우 특수 장비를 사용하면 불순물을 백만분율 범위로 줄일 수 있습니다.”라고 흑연 산업에 맞춤형 산업용 용광로 장비를 공급하는 글로벌 공급업체인 PVA TePla America의 산업용 용광로 부문 수석 제품 및 영업 관리자인 Thomas Palamides는 말했습니다. .

흑연 공급업체의 경우, 탄소 함량이 높은 합성 흑연에 대한 수요 증가와 미국 국내 반도체 생산을 복원하려는 연방 정부의 계획으로 인해 더 짧은 시간에 더 많은 탑재량을 생산하는 증가된 용량의 전기로 시스템에 대한 필요성이 커지고 있습니다. 재료 정제 공정에는 극한의 온도와 유해 가스가 포함되므로 이러한 산업용 도구에는 고도로 전문화된 공정 제어 및 안전 기능이 필요합니다.

다양한 산업 분야에서 흑연이 필수 구성 요소인 탄화 규소의 용도는 다양합니다.

탄화규소의 우수한 표면 경도는 부품에 높은 수준의 미끄럼, 부식성 및 부식성 내마모성이 필요한 엔지니어링 응용 분야에서 사용을 용이하게 합니다. 탄화규소를 제조하는 가장 간단한 공정은 1,600°C~2,500°C 사이의 온도에서 흑연 전기 저항로에서 규사와 탄소를 결합하는 것입니다.

그러나 탄화규소를 반도체 소재로 활용하는 분야는 성장 잠재력이 가장 높은 분야 중 하나이다. 많은 미래 세대 전자 제품에서 선택되는 반도체 재료로 실리콘 카바이드가 실리콘을 대체함에 따라 흑연에 대한 수요가 크게 증가하고 있습니다. 기존 실리콘 웨이퍼에 비해 탄화규소는 더 높은 전압 작동에 탁월하며 훨씬 더 넓은 온도 범위와 증가된 스위칭 주파수를 제공합니다.

국내 반도체 제조를 촉진하고 공급망을 강화하기 위한 연방 법률도 탄화규소와 흑연에 대한 수요를 증가시킬 것입니다. CHIPS 및 과학법(CHIPS and Science Act)은 2021년 CHIPS for America Act에 의해 승인된 반도체 인센티브 프로그램에 자금을 지원하기 위해 527억 달러를 책정했습니다.

반도체 산업에서 흑연 사용의 주요 동인 중 하나는 다양한 다운스트림 공정에서 정제된 탄화규소 단결정의 성장입니다. 결정 성장은 소모성 탄화규소 분말을 원료로 하여 시작됩니다. 결정 성장 기계 반응기 내부에서 2,000°C 이상의 온도에 노출되면 분말이 증발합니다. 이 과정에서 기상에서 형성된 실리콘과 탄소 분자는 탄화규소로 구성된 고품질 디스크에서 천천히 결정화됩니다.

흑연은 장비가 고온을 견딜 수 있도록 용광로 라이닝, 열 교환기, 주조 액세서리 및 전극과 같은 다양한 형태로 사용됩니다. 따라서 이 공정은 흑연 단열재로 둘러싸인 흑연 도가니에서 발생합니다.

업계에서 흑연 공급업체는 수십 년 된 용광로를 운영하는 경우가 많으며 장비를 교체하거나 새로운 시설을 건설하여 용량을 확장할 준비가 되어 있을 수 있습니다. 차세대 가열로 옵션 간에도 제조업체가 장비 설계의 안전성, 신뢰성, 구성 및 제어 문제를 해결하는 방법에는 상당한 차이가 있을 수 있습니다.