Завод № 813 стал основной площадкой для всей атомной отрасли по отработке газодиффузионной технологии разделения изотопов урана в промышленных масштабах. В 1950-е годы ведущие специалисты комбината осуществляли пуск подобных предприятий в Сибири – Завода разделения изотопов на Сибирском химическом комбинате (г. Северск Томской области), Электрохимического завода (г. Зеленогорск Красноярского края), Ангарского электролизного химического комбината (г. Ангарск Иркутской области).

Потребности в фильтрах для новых диффузионных заводов, вводимых на заводе № 813 и строящихся в Сибири, не обеспечивались мощностями Московского комбината твердых сплавов и завода №12 в городе Электростали. Успехи по совершенствованию фильтров, достигнутые комбинатом, ускорили принятие Минсредмаша решений об организации массового промышленного производства каркасных и керамических трубчатых фильтров на комбинате.

Руководителями работ по организации производства каркасных фильтров были начальник цеха М. П. Нерушин, его заместители Ю. Л. Голин и М. А. Макарушин, а также С. М. Сидоров – главный технолог, приглашенный из города Электростали.

В ноябре 1957 года приказом директора на базе действующего цеха каркасных фильтров было создано новое подразделение – завод фильтров, первым директором которого стал В. Н. Лаповок, а главным инженером С. М. Михеев.

В 1958 году вводится в эксплуатацию первая очередь промышленного производства бескаркасных фильтров. Силами ремонтно-механического и электроремонтного цехов было изготовлено все нестандартное оборудование. За создание и разработку промышленной технологии изготовления двухслойных бескаркасных фильтров работникам комбината Ю. Л. Голину, В. А. Каржавину, В. Н. Лаповку, В. Д. Лурье, И. Д. Морохову, С. П. Чижику, М. В. Якутовичу, М. П. Родионову присуждена Ленинская премия.

Во второй половине 50-х – начале 60-х годов были введены новые мощности на заводе разделения изотопов Сибирского химического комбината в Томске-7 и Ангарском электролизном химическом комбинате, построен Электрохимический завод в Красноярске-45. Потребовались многие миллионы фильтров. Комбинат стал единственным поставщиком отечественных фильтров для газодиффузионных заводов страны.

Высокое потребление электроэнергии стало главным недостатком газодиффузионной технологии (на начало 1958 года комбинат потреблял примерно 880 МВт, что составляло около 3% электроэнергии, производимой в стране).

В конце 1950-х годов перед отечественной разделительной промышленностью возникла дилемма: либо разрабатывать еще более мощные диффузионные машины, либо перейти к развитию гораздо менее энергоемкого центрифужного метода. Был выбран второй путь.

Почти с самого начала работ в СССР по промышленному освоению центрифужного метода разделения изотопов урана (1952 г.) руководство Министерства среднего машиностроения привлекло к этой проблеме ученых и специалистов комбината № 813. Предприятие к этому времени имело успешный опыт освоения и промышленного развития газодиффузионного метода разделения изотопов урана, в нём сформировался творческий коллектив учёных, инженеров, техников, способный решать сложные научно-технические проблемы.

Начало работ по центрифужному методу разделения на УЭХК относится к 1954 году, когда приказом министра было предложено создать в центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ) комбината специальную лабораторию по этому направлению.

Его эксплуатация должна была ответить на ряд принципиальных вопросов, определяющих перспективы дальнейшего промышленного освоения центрифужного метода – определить работоспособность и надёжность первых промышленных типов центрифуг, а также новых систем и приборов жизнеобеспечения центрифужного завода, подтвердить технико-экономические преимущества центрифужного метода разделения изотопов урана.

В 1956 году на комбинате был создан опытный цех (цех 20), в состав которого входил опытный завод, состоящий из 2432 центрифуг конструкции и изготовления ОКБ Ленинградского Кировского завода (ЛКЗ). Начальником опытного завода был назначен В. А. Акинфиев, с апреля 1962 г. И. А. Шмаков, который проработал в этой должности 30 лет.

Научное руководство творческими коллективами комбината осуществляли научные руководители: М. В. Якутович (1953-1962 гг.), Б. В. Жигаловский (1962-1987 гг.), Г. С. Соловьёв (с 1987 г.). Пристальное и постоянное внимание работам на комбинате уделяли научный руководитель проблемы академик И. К. Кикоин и начальник 4-го Главного управления Министерства среднего машиностроения А. Д. Зверев (в дальнейшем почетный гражданин г. Свердловска-44).

Пуск ОЗЦ был осуществлен 2 - 4 ноября 1957 года. Через 4 месяца успешной эксплуатации центрифуг и всех систем опытного завода министерством было принято решение о промышленном внедрении центрифужного метода разделения изотопов урана с организацией массового производства центрифуг на основе конструкции ОКБ ЛКЗ. Эти решения обеспечили значительное расширение объёма и направлений работ в отрасли и на комбинате.

4 ноября 1962 года, ровно через 5 лет со дня пуска опытного завода, был начат пуск первой очереди первого в мире промышленного завода центрифуг. Промышленный завод центрифуг (ГТЗ) был введён в эксплуатацию тремя очередями (модулями) в 1962–1964 гг. Он был укомплектован серийными центрифугами трёх заводов-изготовителей (ПНО ГАЗ, завод «Точмаш», завод им. Дегтярёва).

На комбинате работы по внедрению и промышленному развитию центрифужного метода и реконструкции предприятия проводились под руководством выдающихся директоров и главных инженеров: И. Д. Морохова (директор 1957-1960 гг.), А. И. Савчука (главный инженер 1957-1960 гг. директор 1960-1987 гг.), П. П. Харитонова (главный инженер 1960-1979 гг.), В. Ф. Корнилова (главный инженер 1979-1987 гг., директор 1987-1995 гг., генеральный директор 1995-1997 гг.), А. П. Кнутарева (главный инженер 1987-1997 гг., генеральный директор с 1997 г.), А. П. Обыдённова (главный инженер с 1997 г.).

Ввод в эксплуатацию крупного промышленного центрифужного завода на комбинате позволил оценить преимущества новой технологии (в 20-30 раз уменьшается расход электроэнергии на единицу продукции по сравнению с газовой диффузией, значительно уменьшается количество технологических ступеней для достижения требуемого изотопного состава, повышается ядерная безопасность, достигается высокая гибкость производства для выполнения расширяющейся номенклатуры продукции). Переход на новую технологию позволил стране отказаться от строительства дополнительных мощных электростанций, необходимых в случае, если бы расширение производства обогащенного урана продолжало базироваться на диффузионной технологии, и постепенно переоснастить все 4 российских предприятия. На УЭХК этот сложный процесс продолжался с 1966 г. по 1988 г.

Центрифужный метод существенно улучшал и санитарно-гигиенические условия работы, обеспечивая нормальную температуру воздуха в корпусах завода, допустимый уровень шума. Для сравнения – диффузионные машины работали с большим шумом: 110 – 120 дБ, при санитарно-гигиенической норме – 75 дБ.

В 1971 году за успешную производственную деятельность и выполнение особо важных правительственных заданий СУМЗ (Средне-Уральский машиностроительный завод – одно из наименований УЭХК) награжден орденом Октябрьской Революции.

С развитием атомной энергетики комбинат перешел с выпуска высокообогащенного урана, используемого в военных целях, на низкообогащенный, используемый в качестве топливного материала для атомных электростанций.

В 1989 году производство оружейного урана на комбинате было полностью прекращено. В 1995 году по технологии УЭХК была начата промышленная переработка высокообогащенного урана (ВОУ), извлеченного из ликвидируемого ядерного оружия, в низкообогащенный уран (НОУ).