'n Les wat geleer kan word uit die VSA-China-handelsoorlog en koronavirus-geïnduseerde inperkings wat markte verwoesting saai en mynbouproduksievooruitsigte swaar tref - is dat Noord-Amerika meer robuuste binnelandse voorsieningskettings moet vestig.

Die VSA het op die covid-19-krisis gereageer deur sy grense te sluit en maatskappye het gereageer deur produksie te beperk, aangesien bedrywighede by myne wêreldwyd tot stilstand gekom het.

Die stilstand van vervaardigingsaanlegte in China wat moontlik die invoer van seldsame aardes in die VSA kan afsny, het 'n kollig geskyn op die feit dat die nasie op China afhanklik is vir sy seldsame aardmeetsbehoeftes.

Die Amerikaanse regering het pogings verskerp om die voorsiening van kritieke minerale van buite China te verseker. As deel van daardie inisiatiewe het dit onlangs 'n memorandum van verstandhouding met Groenland onderteken om 'n hiperspektrale opname te doen om die land se geologie te karteer.

Die vraag na seldsame aardmagnete word hoofsaaklik aangedryf deur elektriese voertuie, windopwekkers, mediese toestelle, slimfone en lugvaart- en verdedigingstoepassings.

Die mark vir seldsame aardmagneete van $14 miljard per jaar word meer as 60% deur China beheer wat, onder Made in China 2025, toenemend seldsame aardmagnete in klaar- en halffabrikate gebruik, in teenstelling met die uitvoer van die magnete, sê VSA. Rare Earth, die befondsings- en ontwikkelingsvennoot van die Round Top-projek vir swaar seldsame aarde en kritieke minerale in Wes-Texas, en bronne in die industrie skat dat die mark vir seldsame aardmagneet teen 2027 byna sal verdubbel.

USA Rare Earth koop ook die toerusting wat nodig is om die enigste seldsame aarde magneet produksie fasiliteit in die Amerikas te bou.

Die enigste aktiewe skaars aarde-myn in die VSA is Bergpas in Kalifornië. Ná ’n motbaltydperk is dit weer in produksie – maar word nou deur MP Materials besit, wat byna ’n tiende in besit is deur ’n Chinese belegger.

Wanneer die US Geological Survey sy jaarlikse verslag oor mineraalproduksie doen – die VSA produseer tegnies geen seldsame aardoksiede nie, want dit wat uit die bergpas kom, word na China verskeep, het Dan McGroarty, USA Rare Earth-adviesraadslid, aan MINING.COM gesê .

Bou 'n kritiese minerale voorraad

McGroarty het gesê in 2014 het die Obama-administrasie twee seldsame aardes, terbium en disprosium, aangewys om op die lys van seldsame aardes te wees vir verkryging in die nasionale verdedigingsvoorraad.

“Dit was op 'n punt waar daar geen terbium- en disprosiumproduksie in die VSA was nie. Dit is die twee grootste, volgens volume, seldsame aardmetalen wat ons by Round Top het. In daardie opsig is daar 'n baie sterk belyning,” het McGroarty gesê.

“Die besluit wat die president verlede somer geneem het, kragtens die Wet op Verdedigingsproduksie (DPA) ... om die hele voorsieningsketting vir seldsame aardmestes as 'noodsaaklik vir die nasionale verdediging' onder die DPA aan te wys, dit is wat die befondsing in die seldsame aardse ruimte toelaat – en daar kom meer,” het hy gesê.

“Ons het 'n baie unieke afsetting in 'n aantal opsigte – ons het 16 van die 17 seldsame aardes, met baie in die kategorieë seldsame aardes wat spreek tot 'n aantal verdedigingstoepassings en vervaardiging. Dit is waarskynlik die grootste afsetting van swaar seldsame aardes in die wêreld buite China,” het Pini Althaus, uitvoerende hoof van USA Rare Earth, gesê.

"Ons het ook 'n aansienlike hoeveelheid litium, ons sal teen 2023 die tweede grootste Amerikaanse produsent wees, so ons het 'n baie gediversifiseerde projek ... met groot infrastruktuur in plek."

USA Rare Earth beoog 'n 130 jaar plus mynlewe op die projek, maar die PEA-ekonomie is gefokus op die eerste 20 jaar.

Althaus het gesê dat hulle in staat is om die neerslae ophoop te loog, wat skaars is vir die meeste skaars aarde-afsettings.

“Tussen ons kapitaal- en opeks laag is – kan ons met China meeding oor pryse,” het Althaus gesê.

USA Rare Earth het in Desember 2019 aangekondig dat hulle 'n loodsaanlegfasiliteit in Wheat Ridge, Colorado, oopmaak met die doel om skaars aarde en ander tegnologiese metale en kritieke minerale, geloog uit erts van die Round Top-projek ten volle te skei en te suiwer.

Die Colorado-loodsaanleg sal die eerste verwerkingsfasiliteit buite China wees met die vermoë om die volle reeks skaars aardes te skei - ligte, middels en swaar.

Althaus het gesê die aanleg sal na Texas verskuif word, waar hulle met mynbou sal begin.

Die Wheat Ridge-aanleg is die tweede stuk van 'n 100% VSA-gebaseerde seldsame aardoksied-voorsieningsketting, wat op grondstof van Round Top gebruik.

Konstruksie aan die Colorado-fasiliteit is voltooi en sal na verwagting in die volgende week oopmaak, het Althaus gesê.

Vroeg in April het die maatskappy aangekondig dat hy die neodymium yster boor (NdFeB) permanente magneet vervaardigingstoerusting gekoop het wat voorheen in Noord-Carolina besit en bedryf is deur Hitachi Metals America.

USA Rare Earth sal die toerusting pak in afwagting van 'n besluit oor waar om die nuwe magneet-operasie op te spoor, met die prioriteit goeie toegang tot die Round Top-projek.

Die Amerikaanse weermag is onder moontlike beleggers – en Round Top is deel van die versoeke.

Daar was twee versoeke wat uit die Departement van Verdediging (DOD) gekom het. Die eerste het laat 2019 gesluit rondom verwerking en wag op 'n antwoord. Op 2 Maart was daar weer 'n werwing rondom ligte seldsame aardes.

Round Top was deel van 'n DOD-toelae, aangesien die DOD die seldsame aardes kies wat hy wil verwerk en gesuiwer wil hê.

USA Rare Earth het in Maart die aanstelling van afgetrede weermaggeneraal Paul J. Kern in sy raad van direkteure aangekondig.

Generaal Kern is 'n lid van die Verdedigingswetenskapraad, wat deur federale wetgewing in 1956 gestig is om onafhanklike advies en aanbevelings te verskaf oor wetenskaplike, tegniese, vervaardigings-, verkrygingsprosesse en -beleide, en ander sake van belang vir die Departement van Verdediging.

USA Rare Earth beoog om Round Top binne 30 maande in produksie te hê, maar McGroarty het gesê as hulle die tydlyn kan bespoedig - hulle sal.

“Die besluit wat die president verlede somer geneem het, kragtens die Wet op Verdedigingsproduksie (DPA) … om 'n hele verskaffingsketting vir seldsame aardes as 'n dringende materiaal onder die DPA aan te wys, dit is wat die finansiering in die seldsame aarde-ruimte toelaat – en daar is meer kom.”

“Daar sal 'n beduidende impak op die ekonomie wees. Ons praat van 'n impak van $500 miljard tot $1 triljoen, in [terme van] werkskepping en vervaardiging … alles vir die elektriese voertuigsektor,” het Althaus gesê.

"Vanuit 'n praktiese oogpunt is een van die redes waarom baie maatskappye in die buiteland gegaan het, arbeidskoste tersyde, die grondstowwe en verwerkingsvermoëns is in China," het Althaus gesê. "Dit is 'n nasionale veiligheidskwessie, dit is 'n ekonomiese kwessie, 'n vervaardigingskwessie, sy werkskepping, en die VSA ... probeer dit terugbring huis toe."

Outogene meul is 'n nuwe soort maaltoerusting met beide vergruis- en maalfunksies. Dit gebruik die maalmateriaal self as die medium, deur die wedersydse impak en maal-effek om verkleining te verkry. Die semi-outogene meule moet 'n klein aantal staalballe by die outogene meule voeg, die verwerkingskapasiteit kan met 10% – 30% verhoog word, die energieverbruik per eenheid produk kan met 10% – 20% verminder word, maar die voeringslytasie word relatief met 15% verhoog, en die produkfynheid is growwer. As 'n sleuteldeel van die semi-outogene meule, word die dopvoeringe van die silinderliggaam ernstig beskadig as gevolg van die impak van die staalbal wat deur die voering-hysbalk op die voering aan die ander kant gelig word tydens die werking van die SAG-meule.

In 2009 is twee nuwe semi-outogene meulens met 'n deursnee van 7,53 × 4,27 gebou in Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd., met 'n jaarlikse ontwerpkapasiteit van 2 miljoen ton/stel. In 2011 is 'n nuwe semi-outogene meule met 'n deursnee van 9,15 × 5,03 gebou in die Baima-konsentrator van Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd., met 'n jaarlikse ontwerpkapasiteit van 5 miljoen ton. Sedert die proefbedryf van die semi-outogene meul met 'n deursnee van 9,15 × 5,03, breek die dopvoerings en roosterplaat van die meul dikwels, en die bedryfstempo is slegs 55%, wat die produksie en doeltreffendheid ernstig beïnvloed.

Die 9,15 m semi-outogene meule in Baima-myn van Panzhihua Iron and Steel Group het die silindervoering gebruik wat deur baie vervaardigers vervaardig word. Die langste dienslewe is minder as 3 maande, en die kortste lewe is slegs een week, wat lei tot die lae doeltreffendheid van die semi-outogene meul en die aansienlik verhoogde produksiekoste. H&G Masjinerie Co.; Bpk  het diep in die terrein van 9,15 m semi-outogene meule ingegaan vir deurlopende ondersoek en toets. Deur die optimalisering van gietmateriaal, gietproses en hittebehandelingsproses, het die lewensduur van die dopvoerings wat in Baima-myn vervaardig word 4 maande oorskry, en die effek is duidelik.

Oorsaakontleding van kort lewe van SAG-meuldopvoerings

Die parameters en struktuur van φ 9,15 × 5,03 semi-outogene meul in Baima konsentrator. Tabel 1 is die parametertabel:

Mislukkingsontleding van die ou SAG-meuldopvoerings

Sedert die ingebruikneming van φ 9,15 × 5,03 semi-outogene meule in Baima-konsentrator, is die bedryfskoers slegs sowat 55% as gevolg van die onreëlmatige skade en vervanging van meulvoerings, wat die ekonomiese voordele ernstig beïnvloed. Die hooffoutmodus van die dopvoering word in Fig. 1 (a) getoon. Volgens die ondersoek ter plaatse is die SAG-meulskulpvoerings en tralieplaat die belangrikste mislukkingsdele, wat ooreenstem met die situasie in Fig. 2 (b). Ons sluit ander faktore uit, slegs uit die voering self-analise, die hoofprobleme is soos volg:

1. As gevolg van die onbehoorlike materiaalkeuse, vervorm die voeringplaat van die silinder in die gebruiksproses, wat lei tot die wedersydse ekstrusie van die voeringplaat, wat lei tot breuk en afval;

2. As die belangrikste deel van die silindervoering, as gevolg van die gebrek aan slytweerstand, wanneer die voeringdikte ongeveer 30 mm is, neem die algehele sterkte van die gietstuk af, en die staalbalimpak kan nie weerstaan ​​word nie, wat lei tot breuk en skraping;

3. Gietkwaliteitdefekte, soos onsuiwerhede in gesmelte staal, hoë gasinhoud en nie-kompakte struktuur, verminder die sterkte en taaiheid van gietstukke.

Nuwe materiaalontwerp van SAG-meuldopvoerings

Die beginsel van chemiese samestelling seleksie is om die meganiese eienskappe van die dopvoering en roosterplaat aan die volgende vereistes te laat voldoen:

1) Hoë slytasieweerstand. Die slytasie van dopvoering en roosterplaat is die hooffaktor wat lei tot die afname in die lewensduur van dopvoering, en die slytasieweerstand verteenwoordig die lewensduur van dopvoering en roosterplaat.

2) Hoë impaktaaiheid. Impaktaaiheid is 'n eienskap wat die oorspronklike toestand kan herstel nadat dit onmiddellik sekere eksterne krag uitgeoefen het. Sodat die dopvoering en roosterplaat nie sal kraak tydens die impak van staalbal nie.

Chemiese samestelling

1) Die inhoud van koolstof en C word tussen 0,4% en 0,6% onder verskillende slytasietoestande beheer, veral die impaklas;

2) Die resultate toon dat die inhoud van Si en Si ferriet versterk, die opbrengsverhouding verhoog, die taaiheid en plastisiteit verminder, en die neiging het om temper brosheid te verhoog, en die inhoud word tussen 0.2-0.45% beheer;

3) Mn-inhoud, Mn-element speel hoofsaaklik die rol van oplossingversterking, verbetering van sterkte, hardheid en slytasieweerstand, verhoging van humeurbrosheid en growwe struktuur, en die inhoud word tussen 0,8-2,0% beheer;

4) Chroominhoud, Cr-element, 'n belangrike element van slytvaste staal, het 'n groot versterkende effek op die staal en kan die sterkte, hardheid en slytvastheid van die staal verbeter, en die inhoud word tussen 1,4-3,0% beheer;

5) Mo-inhoud, Mo-element is een van die hoofelemente van slytvaste staal, versterking van ferriet, raffinering van graan, vermindering of uitskakeling van brosheid van humeur, die verbetering van die sterkte en hardheid van staal, die inhoud word tussen 0,4-1,0% beheer;

6) Die inhoud van Ni word binne 0,9-2,0% beheer,

7) Wanneer die inhoud van vanadium klein is, word die korrelgrootte verfyn en die taaiheid verbeter. Die inhoud van vanadium kan binne 0,03-0,08% beheer word;

8) Die resultate toon dat die deoksidasie- en korrelverfyningseffek van titaan duidelik is, en die inhoud word tussen 0,03% en 0,08% beheer;

9) Re kan gesmelte staal suiwer, mikrostruktuur verfyn, gasinhoud verminder en ander skadelike elemente in staal. Die sterkte, plastisiteit en moegheidsweerstand van hoë staal kan binne 0,04-0,08% beheer word;

10) Die inhoud van P en s moet onder 0,03% beheer word.

Die chemiese samestelling van die nuwe ontwerp SAG meul dopvoerings is dus:

Giettegnologie

Sleutelpunte van giettegnologie

1. Koolstofdioksied natriumsilikaat selfverhardende sand word gebruik om die voginhoud van gietsand streng te beheer;
2. Alkohol-gebaseerde suiwer sirkoon poeierbedekking sal gebruik word, en verval produkte mag nie gebruik word nie;
3. Deur skuim te gebruik om die hele soliede monster te maak, moet elke gietfilet op die liggaam uitgebring word, wat die presiese grootte en redelike struktuur vereis;
4. In die gietproses moet die vervorming streng beheer word, en die operateur moet sand eweredig plaas, en die sandvorm moet kompak genoeg en eweredig wees, en terselfdertyd moet die vervorming van die werklike monster vermy word;
5. In die proses van vormmodifikasie moet die grootte streng nagegaan word om die dimensionele akkuraatheid van sandvorm te verseker;
6. Die sandvorm moet gedroog word voordat die boks toegemaak word;
7. Kontroleer die grootte van elke kern om ongelyke wanddikte te vermy.

Giet proses

Giettemperatuur is die hooffaktor wat die interne struktuur van gietstukke beïnvloed. As die giettemperatuur te hoog is, is die oorverhitte hitte van gesmelte staal groot, die gietwerk is maklik om krimpporositeit en growwe struktuur te produseer; as die giettemperatuur te laag is, is die oorverhitte hitte van vloeibare staal klein, en die gieting is nie voldoende nie. Die giettemperatuur word tussen 1510 ℃ en 1520 ℃ beheer, wat goeie mikrostruktuur en volledige vulling kan verseker. Behoorlike gietspoed is die sleutel tot die kompakte struktuur en geen krimpholte in die styger nie. Wanneer gietspoed naby die posisie van koelwaterpyp is, moet die beginsel van "stadig eers, dan vinnig, en dan stadig" gevolg word. Dit is om stadig te begin giet. Wanneer die gesmelte staal die gietliggaam binnedring, word die gietspoed verhoog om die gesmelte staal vinnig na die riser te laat styg, en dan is die giet stadig. Wanneer die gesmelte staal 2/3 van die styghoogte binnedring, word die styger gebruik om die gietwerk op te maak tot aan die einde van die gieting.

Hitte behandeling

Behoorlike legering van medium- en lae-koolstof struktuurstaal kan die perliettransformasie aansienlik vertraag en die bainiettransformasie uitlig sodat die bainiet-gedomineerde struktuur verkry kan word in 'n groot reeks deurlopende afkoeltempo na austenitisering, wat bainitiese staal genoem word. Bainitiese staal kan hoër omvattende eienskappe met 'n laer verkoelingstempo verkry, en sodoende die hittebehandelingsproses vereenvoudig en vervorming verminder.

Isotermiese behandeling

Dit is 'n groot prestasie op die gebied van yster- en staalmetallurgie om bainietstaalmateriaal deur isotermiese behandeling te verkry, wat een van die rigtings is om superstaal- en nano-staalmateriale te ontwikkel. Die besoedelingsproses en toerusting is egter kompleks, energieverbruik is groot, produkkoste is hoog, blus medium besoedelingsomgewing, lang produksiesiklus ensovoorts

Lugverkoelingsbehandeling

Om die tekortkominge van isotermiese behandeling te oorkom, is 'n soort bainitiese staal deur lugverkoeling na gietwerk voorberei. Om egter meer bainiet te verkry, moet koper, molibdeen, nikkel en ander kosbare legerings bygevoeg word, wat nie net 'n hoë koste het nie, maar ook swak taaiheid het.

Beheerde verkoelingsbehandeling

Beheerde verkoeling was oorspronklik 'n konsep in die proses van staalbeheerde rol. In onlangse jare het dit ontwikkel tot 'n doeltreffende en energiebesparende hittebehandelingsmetode. Tydens hittebehandeling kan die ontwerpte mikrostruktuur verkry word en die eienskappe van staal kan verbeter word deur beheerde verkoeling. Die navorsing oor beheerde rol en verkoeling van staal toon dat beheerde verkoeling die vorming van sterk en taai laekoolstofbainiet kan bevorder wanneer die chemiese samestelling van staal geskik is. Die algemeen gebruikte metodes van beheerde verkoeling sluit in drukstraalverkoeling, laminêre verkoeling, watergordynverkoeling, atomiseringsverkoeling, spuitverkoeling, plaat turbulente verkoeling, water-lug sproeiverkoeling en direkte blus, ens. 8 soorte beheerverkoelingsmetodes word algemeen gebruik .

Hittebehandeling verwerkingsmetode

Volgens die maatskappy se toerustingstatus en werklike toestande, neem ons 'n deurlopende verkoelings-hittebehandelingsmetode aan. Die spesifieke proses is om die verhittingstemperatuur met AC3 + (50~100) celsius te verhoog volgens 'n sekere verhittingstempo en die verkoeling te versnel deur die water-lug spuitverkoelingstoestel wat deur ons maatskappy ontwikkel is, te gebruik sodat die materiaal lugverkoel en self verhard. Dit kan volledige en homogene bainietstruktuur kry, uitstekende werkverrigting behaal, duidelik beter as dieselfde produkte, en tweede tipes brosheid van humeur uitskakel.

Die resultate

• Metallografiese struktuur: 6.5 graad Korrelgrootte
• MRK 45-50
• Die dopvoering van die groot semi-outogene meule wat deur ons maatskappy geproduseer word, word vir byna 3,5 jaar gebruik op die Φ 9,15 m semi-outogene meule in Baima-myn van Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd. die dienslewe is meer as 4 maande, en die langste dienslewe is 7 maande. Met die toename in lewensduur word die eenheidsmaalkoste aansienlik verminder, die frekwensie van die vervanging van die voeringplaat word aansienlik verminder, die produksiedoeltreffendheid word aansienlik verbeter en die voordeel is voor die hand liggend.
• Die materiaalkeuse is die sleutel om die lewensduur van die meulvoerings van die groot semi-outogene meul te verbeter, en die legering van staalgrade is 'n effektiewe manier om die slytasieweerstand te verbeter.
• Die bainietstruktuur met hoë sterkte en hoë taaiheid is die waarborg om die lewensduur van die dopvoering van die semi-outogene meul te verbeter.
• Die gietproses en hittebehandelingsproses is perfek om te verseker dat die gietstruktuur dig is, wat die lewensduur van die semi-outogene meuldopvoering effektief kan verbeter.

Nick Sun       [email protected]