Урок, які можна вынесці з гандлёвай вайны ЗША і Кітая і блакаванняў, выкліканых коронавірусам, якія наносяць хаос на рынкі і моцна б'юць па прагнозах здабычы, - гэта тое, што Паўночнай Амерыцы неабходна стварыць больш надзейныя ўнутраныя ланцужкі паставак.

ЗША адрэагавалі на крызіс Covid-19, закрыўшы свае межы, а кампаніі адказалі абмежаваннем вытворчасці, паколькі аперацыі на шахтах па ўсім свеце спыніліся.

Закрыццё вытворчых заводаў у Кітаі, якія патэнцыйна могуць скараціць імпарт рэдкіх зямель у ЗША, прывяло ўвагу на той факт, што краіна залежыць ад Кітая ў сваіх патрэбах у рэдкіх землях.

Урад ЗША актывізаваў намаганні па забеспячэнні паставак найважнейшых карысных выкапняў з-за межаў Кітая. У рамках гэтых ініцыятыў яна нядаўна падпісала мемарандум аб узаемаразуменні з Грэнландыяй аб правядзенні гіперспектральных даследаванняў для картаграфавання геалогіі краіны.

Попыт на рэдказямельныя магніты абумоўлены ў асноўным электрычнымі транспартнымі сродкамі, ветрагенератарамі, медыцынскімі прыладамі, смартфонамі, а таксама аэракасмічнымі і абароннымі прыладамі.

Рынак рэдказямельных магнітаў коштам 14 мільярдаў долараў у год больш чым на 60% кантралюецца Кітаем, які ў адпаведнасці з «Зроблена ў Кітаі 2025» усё часцей выкарыстоўвае рэдказямельныя магніты ў гатовых і паўфабрыкатах, у адрозненне ад экспарту магнітаў, кажуць ЗША. Rare Earth, партнёр па фінансаванні і распрацоўцы праекта Round Top па цяжкіх рэдказямельных і важных мінералах у Заходнім Тэхасе, і галіновыя крыніцы мяркуюць, што рынак рэдказямельных магнітаў амаль падвоіцца да 2027 года.

ЗША Rare Earth таксама закупляюць абсталяванне, неабходнае для будаўніцтва адзінага ў Амерыцы прадпрыемства па вытворчасці рэдказямельных магнітаў.

Адзіная дзеючая рэдказямельная шахта ў ЗША - Горны перавал у Каліфорніі. Пасля нафталіннага перыяду ён вярнуўся ў вытворчасць, але цяпер належыць MP Materials, амаль на дзясятую частку якой належыць кітайскі інвестар.

Калі Геалагічная служба ЗША робіць сваю гадавую справаздачу аб здабычы карысных выкапняў - ЗША тэхнічна не вырабляюць аксідаў рэдказямельных элементаў, таму што тое, што выходзіць з Горнага перавалу, адпраўляецца ў Кітай, сказаў MINING.COM Дэн МакГроарці, член кансультатыўнага савета па рэдказямельных у ЗША. .

Стварэнне крытычнага запасу карысных выкапняў

МакГроарці сказаў, што ў 2014 годзе адміністрацыя Абамы ўнесла два рэдказямельных элемента, тэрбій і дыспрозій, у спіс рэдкіх зямель для набыцця ў запасы нацыянальнай абароны.

«Гэта было ў той момант, калі ў ЗША не было вытворчасці тэрбію і дыспрозію. Гэта два найбольшыя па аб'ёме рэдказямельныя ўчасткі, якія мы маем у Round Top. У гэтым плане існуе вельмі моцнае ўзгадненне», — сказаў МакГроарці.

«Рашэнне, якое прэзідэнт прыняў мінулым летам у адпаведнасці з Законам аб абароннай вытворчасці (DPA) ... абазначыць усю ланцужок паставак рэдказямельных элементаў «неабходным для нацыянальнай абароны» у адпаведнасці з DPA, гэта тое, што дазваляе фінансаванне ў прасторы рэдказямельных элементаў – І яшчэ будзе», – сказаў ён.

«У нас ёсць вельмі унікальнае радовішча ў шэрагу аспектаў - у нас ёсць 16 з 17 рэдказямельных элементаў, прычым многія з катэгорый рэдказямельных элементаў адпавядаюць шэрагу абаронных і вытворчасці. Верагодна, гэта найбуйнейшае радовішча цяжкіх рэдказямельных элементаў у свеце за межамі Кітая», — сказаў Піні Альтхаус, генеральны дырэктар кампаніі Rare Earth у ЗША.

«У нас таксама ёсць значная колькасць літыя, мы станем другім па велічыні вытворцам у ЗША да 2023 года, таму ў нас ёсць вельмі дыверсіфікаваны праект... з вялікай інфраструктурай».

Рэдказемельныя ў ЗША прадугледжваюць 130-гадовы тэрмін службы шахты ў праекце, але эканоміка PEA сканцэнтравана на першыя 20 гадоў.

Альтхаўс сказаў, што яны здольныя вылугаць радовішча, што рэдкая з'ява для большасці радовішчаў рэдкіх зямель.

«Паміж нашымі капітальнымі і вытворчымі затратамі мы можам канкураваць з Кітаем па цэнах», - сказаў Альтхаус.

У снежні 2019 г. у ЗША Rare Earth абвясцілі аб адкрыцці эксперыментальнага завода ў Уіт-Рыдж, штат Каларада, з мэтай поўнага падзелу і ачысткі рэдказямельных і іншых тэхналагічных металаў і найважнейшых мінералаў, вымываных з руды па праекце Round Top.

Доследны завод у Каларада стане першым аб'ектам па перапрацоўцы за межамі Кітая з магчымасцю падзелу ўсяго спектру рэдказямельных элементаў - лёгкіх, сярэдніх і цяжкіх.

Альтхаўс сказаў, што завод будзе перанесены ў Тэхас, дзе яны пачнуць будаўніцтва шахты.

Завод Wheat Ridge - гэта другая частка 100% амерыканскай ланцужкі паставак аксіду рэдказямельных элементаў, якая базуецца на сыравіне Round Top.

Будаўніцтва аб'екта ў Каларада завершана, і яго плануецца адкрыць на наступным тыдні, сказаў Альтхаўс.

У пачатку красавіка кампанія абвясціла, што набыла абсталяванне для вытворчасці пастаянных магнітаў з неадымавага жалеза бору (NdFeB), якое раней належыла і выкарыстоўвалася ў Паўночнай Караліне Hitachi Metals America.

USA Rare Earth будзе захоўваць абсталяванне да прыняцця рашэння аб размяшчэнні новага магніта, з прыярытэтам добры доступ да праекта Round Top.

Вайскоўцы ЗША з'яўляюцца аднымі з магчымых інвестараў - і Round Top з'яўляецца часткай хадайніцтва.

Былі два хадайніцтвы, якія выйшлі з Міністэрства абароны (DOD). Першы зачыніўся ў канцы 2019 года вакол апрацоўкі і чакае адказу. 2 сакавіка адбыўся чарговы хадайніцтва вакол лёгкіх рэдказямельных элементаў.

Round Top быў часткай гранта Міністэрства абароны, паколькі Міністэрства абароны выбірае рэдказямельныя рэчывы, якія ён хоча апрацаваць і ачысціць.

ЗША Rare Earth абвясцілі ў сакавіку аб прызначэнні генерала арміі ў адстаўцы Пола Дж. Керна ў свой савет дырэктараў.

Генерал Керн з'яўляецца членам Савета па абаронных навуках, створанага федэральным законам у 1956 годзе для прадастаўлення незалежных парад і рэкамендацый па навуковых, тэхнічных, вытворчых, працэсах і палітыцы набыцця, а таксама па іншых пытаннях, якія ўяўляюць цікавасць для Міністэрства абароны.

Рэдкая Зямля ў ЗША імкнецца запусціць Round Top у вытворчасць на працягу 30 месяцаў, але МакГроарці сказаў, што калі яны змогуць паскорыць тэрміны - яны будуць.

«Рашэнне, якое прэзідэнт прыняў мінулым летам у адпаведнасці з Законам аб абароннай вытворчасці (DPA) ... абазначыць цэлы ланцужок паставак рэдказямельных элементаў у якасці тэрміновага матэрыялу ў рамках DPA, гэта тое, што дазваляе фінансаваць у прасторы рэдкіх зямель - і ёсць больш прыходзіць».

«Будзе значны ўплыў на эканоміку. Мы гаворым пра ўздзеянне ад 500 мільярдаў да 1 трыльёна долараў у [з пункту гледжання] стварэння працоўных месцаў і вытворчасці... усё для сектара электрамабіляў", - сказаў Альтхаус.

«З практычнага пункту гледжання, адна з прычын таго, што многія кампаніі выйшлі ў афшор, калі не лічыць выдаткаў на працоўную сілу, сыравіна і перапрацоўчыя магчымасці знаходзяцца ў Кітаі», - сказаў Альтхаус. "Гэта пытанне нацыянальнай бяспекі, эканамічнае пытанне, пытанне вытворчасці, стварэнне працоўных месцаў, і ЗША ... спрабуюць вярнуць гэта дадому".

Аўтагенная млын - гэта новы тып шліфавальнага абсталявання з функцыямі як драбнення, так і драбнення. Ён выкарыстоўвае сам шліфавальны матэрыял у якасці асяроддзя, праз узаемнае ўздзеянне і эфект драбнення для дасягнення драбнення. Паўаўтагенны млын павінен дадаць невялікую колькасць сталёвых шароў у аўтагенны млын, яго магутнасць перапрацоўкі можа быць павялічана на 10% - 30%, энергаспажыванне на адзінку прадукту можа быць зніжана на 10% - 20%, але знос гільзы адносна павялічваецца на 15%, а тонкасць прадукту больш грубая. У якасці ключавой часткі паўаўтагеннай млыны гільзы корпуса цыліндру сур'ёзна пашкоджваюцца з-за ўдару сталёвага шара, паднятага пад'ёмнай бэлькай гільзы, на гільзу на іншым канцы падчас працы млына SAG.

У 2009 годзе ў Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd. былі пабудаваны два новыя паўаўтагенныя млыны дыяметрам 7,53 × 4,27 з гадавой праектнай магутнасцю 2 мільёны тон / камплект. У 2011 годзе на абагачальнай фабрыцы Байма кампаніі Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd. быў пабудаваны новы паўаўтагенны млын дыяметрам 9,15 × 5,03 з праектнай магутнасцю 5 млн тон у год. З моманту доследнай эксплуатацыі напаўаўтагеннага млына дыяметрам 9,15 × 5,03 часта ламаюцца ўкладышы абалонкі і сеткавая пліта млына, а хуткасць працы складае ўсяго 55%, што сур'ёзна ўплывае на вытворчасць і эфектыўнасць.

На паўаўтагенным заводзе даўжынёй 9,15 м у рудні Байма кампаніі Panzhihua Iron and Steel Group выкарыстоўваліся гільзы цыліндраў, якія вырабляюцца многімі вытворцамі. Найбольшы тэрмін службы складае менш за 3 месяцы, а самы кароткі — усяго адзін тыдзень, што прыводзіць да нізкай эфектыўнасці паўаўтагеннага млыну і значна павелічэння сабекошту вытворчасці. H&G Machinery Co.; Ltd  паглыбілася ў 9,15 м напаўаўтагеннай млыны для бесперапыннага расследавання і выпрабаванняў. Дзякуючы аптымізацыі ліцейнага матэрыялу, працэсу ліцця і тэрмічнай апрацоўкі тэрмін службы гільзаў, вырабленых на рудніку Байма, перавысіў 4 месяцы, і эфект відавочны.

Аналіз прычын кароткага тэрміну службы ўкладышаў корпуса млына SAG

Параметры і структура паўаўтагеннага млына φ 9,15 × 5,03 у канцэнтратары Байма. Табліца 1 - гэта табліца параметраў:

Аналіз няспраўнасцяў старых укладак корпуса млына SAG

З моманту ўводу ў эксплуатацыю напаўаўтагеннага млына φ 9,15 × 5,03 на канцэнтратары Baima хуткасць працы складае толькі каля 55% з-за нерэгулярных пашкоджанняў і замены ўкладак млына, што сур'ёзна ўплывае на эканамічныя выгады. Асноўны рэжым адмовы гільзы гільзы паказаны на мал. 1 (а). Згодна з даследаваннем на месцы, укладышы корпуса млына SAG і рашотка з'яўляюцца асноўнымі дэталямі адмовы, якія адпавядаюць сітуацыі на мал. 2 (б). Мы выключаем іншыя фактары, толькі з аналізу самой гільзы, асноўныя праблемы наступныя:

1. З-за няправільнага падбору матэрыялу ўкладыш цыліндру дэфармуецца ў працэсе выкарыстання, што прыводзіць да ўзаемнага выціскання пласціны гільзы, што прыводзіць да пералому і лому;

2. У якасці ключавой часткі гільзы цыліндру з-за адсутнасці зносаўстойлівасці, калі таўшчыня гільзы складае каля 30 мм, агульная трываласць адліўкі памяншаецца, і ўдар сталёвага шара не можа супрацьстаяць, што прыводзіць да пералому і злом;

3. Дэфекты якасці ліцця, такія як прымешкі ў расплаўленай сталі, высокае ўтрыманне газу і некампактная структура, зніжаюць трываласць і трываласць адліўкі.

Новая канструкцыя матэрыялу ўкладышаў корпуса млына SAG

Прынцып падбору хімічнага складу заключаецца ў тым, каб механічныя ўласцівасці футляра і сеткі адпавядалі наступным патрабаванням:

1) Высокая зносаўстойлівасць. Знос гільзы і сеткавай пласціны з'яўляецца асноўным фактарам, які прыводзіць да памяншэння тэрміну службы гільзы, а зносаўстойлівасць уяўляе тэрмін службы гільзы і сеткі.

2) Высокая ўдарная глейкасць. Ударная глейкасць - гэта характарыстыка, якая можа імгненна аднавіць першапачатковы стан пасля ўздзеяння пэўнай знешняй сілы. Так што ўкладыш абалонкі і пласціна сеткі не трэснуць пры ўдары сталёвага шара.

Хімічны склад

1) Утрыманне вугляроду і С кантралюецца ад 0,4% да 0,6% пры розных умовах зносу, асабліва пры ўдарнай нагрузцы;

2) Вынікі паказваюць, што ўтрыманне Si і Si умацоўвае ферыт, павялічвае каэфіцыент цякучасці, зніжае глейкасць і пластычнасць і мае тэндэнцыю да павелічэння далікатнасці, а ўтрыманне кантралюецца ў межах 0,2-0,45%;

3) ўтрыманне Mn, элемент Mn галоўным чынам гуляе ролю ўмацавання раствора, паляпшаючы трываласць, цвёрдасць і зносаўстойлівасць, павялічваючы далікатнасць і агрубенне структуры, і ўтрыманне кантралюецца паміж 0,8-2,0%;

4) Змест хрому, элемент Cr, важны элемент зносаўстойлівай сталі, аказвае вялікі ўмацоўвае эфект на сталь і можа палепшыць трываласць, цвёрдасць і зносаўстойлівасць сталі, а ўтрыманне кантралюецца ў межах 1,4-3,0%;

5) ўтрыманне Mo, элемент Mo з'яўляецца адным з асноўных элементаў зносаўстойлівай сталі, умацавання ферыту, рафінавання збожжа, памяншэння або ліквідацыі адпуску далікатнасці, павышэння трываласці і цвёрдасці сталі, утрыманне кантралюецца паміж 0,4-1,0%;

6) Змест Ni кантралюецца ў межах 0,9-2,0%,

7) Калі ўтрыманне ванадыю невялікае, памер зерня ўдакладняецца, а глейкасць паляпшаецца. Ўтрыманне ванадыю можна кантраляваць у межах 0,03-0,08%;

8) Вынікі паказваюць, што эфект раскіслення і ачысткі збожжа тытана відавочны, і ўтрыманне кантралюецца ад 0,03% да 0,08%;

9) Re можа ачысціць расплаўленую сталь, удакладніць мікраструктуру, знізіць утрыманне газу і іншых шкодных элементаў у сталі. Трываласць, пластычнасць і ўстойлівасць да стомы высокай сталі можна кантраляваць у межах 0,04-0,08%;

10) Утрыманне P і s павінна кантралявацца ніжэй за 0,03%.

Такім чынам, хімічны склад укладак корпуса млына SAG новага дызайну такі:

Тэхналогія ліцця

Асноўныя моманты тэхналогіі ліцця

1. Для строгага кантролю вільготнасці фармовачнага пяску выкарыстоўваецца вуглякіслы сілікатны пясок натрыю;
2. Выкарыстоўваецца парашковае пакрыццё на спіртавой аснове з чыстага цыркону, а пратэрмінаваныя прадукты нельга выкарыстоўваць;
3. Выкарыстоўваючы пену, каб зрабіць увесь цвёрды ўзор, кожнае філе ліцця павінна быць вынесенае на цела, што патрабуе дакладнага памеру і разумнай структуры;
4. У працэсе ліцця неабходна строга кантраляваць дэфармацыю, і аператар павінен раўнамерна наносіць пясок, а пясчаная форма павінна быць дастаткова кампактнай і роўнай, і ў той жа час варта пазбягаць дэфармацыі рэальнага ўзору;
5. У працэсе мадыфікацыі формы варта строга правяраць памер, каб забяспечыць дакладнасць памераў пясчанай формы;
6. Пяшчаную форму перад закрыццём скрынкі неабходна прасушыць;
7. Праверце памер кожнага стрыжня, ​​каб пазбегнуць нераўнамернай таўшчыні сценкі.

Працэс кастынгу

Тэмпература залівання - асноўны фактар, які ўплывае на ўнутраную структуру адліўкі. Калі тэмпература залівання занадта высокая, перагрэтая цяпло расплаўленай сталі вялікая, ліццё лёгка вырабіць сітаватасць ўсаджвання і грубую структуру; калі тэмпература залівання занадта нізкая, перагрэў вадкай сталі невялікі, і залівання недастаткова. Тэмпература залівання кантралюецца паміж 1510 ℃ і 1520 ℃, што можа забяспечыць добрую мікраструктуру і поўнае напаўненне. Правільная хуткасць залівання з'яўляецца ключом да кампактнай структуры і адсутнасці ўсаджвання паражніны ў стояку. Калі хуткасць вылівання блізкая да становішча трубы астуджальнай вады, варта прытрымлівацца прынцыпу «спачатку павольна, потым хутка, а потым павольна». Гэта значыць пачаць павольна ліць. Калі расплаўленая сталь трапляе ў корпус ліцця, хуткасць залівання павялічваецца, каб расплаўленая сталь хутка падымалася да стояка, а затым разліванне адбываецца павольна. Калі расплаўленая сталь трапляе на 2/3 вышыні стояка, стояк выкарыстоўваецца для залівання да канца залівання.

Тэрмічная апрацоўка

Правільнае легіраванне сярэдне- і нізкавугляродных канструкцыйных сталей можа значна затрымаць перлітнае ператварэнне і вылучыць бейнітнае ператварэнне, так што структура з дамінаваннем бейніту можа быць атрымана ў шырокім дыяпазоне бесперапыннай хуткасці астуджэння пасля аустенитизации, якая называецца бейнітнай сталі. Бейнитная сталь можа атрымаць больш высокія комплексныя ўласцівасці з больш нізкай хуткасцю астуджэння, такім чынам, спрашчаючы працэс тэрмічнай апрацоўкі і памяншаючы дэфармацыю.

Ізатэрмічная апрацоўка

Вялікім дасягненнем у галіне металургіі жалеза і сталі з'яўляецца атрыманне бейнітных сталёвых матэрыялаў метадам ізатэрмічнай апрацоўкі, што з'яўляецца адным з напрамкаў распрацоўкі суперсталі і нанасталі. Тым не менш, працэс і абсталяванне строгай загартоўкі складаныя, спажыванне энергіі вялікае, кошт прадукту высокая, гашэнне навакольнага асяроддзя сярэдняга забруджвання, працяглы цыкл вытворчасці і гэтак далей

Апрацоўка паветраным астуджэннем

Для таго, каб пераадолець недахопы ізатэрмічнай апрацоўкі, быў падрыхтаваны разнавіднасць бейнітнай сталі шляхам астуджэння паветра пасля адліўкі. Аднак для атрымання большай колькасці бейніту неабходна дадаць медзь, малібдэн, нікель і іншыя каштоўныя сплавы, якія не толькі маюць высокі кошт, але і слабую глейкасць.

Кантраляванае астуджэнне

Кантраляванае астуджэнне першапачаткова было паняццем у працэсе кантраляванай пракаткі сталі. У апошнія гады ён ператварыўся ў эфектыўны і энергазберагальны метад цеплавой апрацоўкі. Падчас тэрмічнай апрацоўкі можна атрымаць распрацаваную мікраструктуру і палепшыць ўласцівасці сталі шляхам кантраляванага астуджэння. Даследаванне кантраляванай пракаткі і астуджэння сталі паказвае, што кантраляванае астуджэнне можа спрыяць адукацыі моцнага і трывалага нізкавугляроднага бейніту, калі хімічны склад сталі прыдатны. Звычайна выкарыстоўваюцца метады кантраляванага астуджэння ўключаюць астуджэнне бруёй пад ціскам, ламінарнае астуджэнне, астуджэнне вадзяной заслоны, астуджэнне распыленнем, астуджэнне распыленнем, турбулентнае астуджэнне пласцін, водна-паветранае астуджэнне і прамое закаленне і г.д. Звычайна выкарыстоўваюцца 8 відаў метадаў астуджэння кантролю. .

Спосаб тэрмічнай апрацоўкі

У залежнасці ад стану абсталявання кампаніі і фактычных умоў, мы прымаем бесперапынны метад тэрмічнай апрацоўкі астуджэння. Спецыфічным працэсам з'яўляецца павышэнне тэмпературы нагрэву на AC3 + (50~100) градусаў па Цэльсіі ў адпаведнасці з пэўнай хуткасцю нагрэву і паскарэнне астуджэння з дапамогай прылады для астуджэння распыленнем вады і паветра, распрацаванага нашай кампаніяй, так што матэрыял астуджаецца паветрам і самазагартаваны. Ён можа атрымаць поўную і аднастайную структуру бейніта, дасягнуць выдатных характарыстык, відавочна пераўзыходзіць тыя ж прадукты, і ліквідаваць другі тып ломкасці.

Вынікі

• Металаграфічная структура: 6,5 клас Зярністасць
• HRC 45-50
• Абаронка буйнога напаўаўтагеннага завода, вырабленага нашай кампаніяй, выкарыстоўвалася на працягу амаль 3,5 гадоў на паўаўтагеннай фабрыцы Φ 9,15 м у рудніку Байма кампаніі Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd., тэрмін службы больш чым 4 месяцы, а самы працяглы тэрмін службы - 7 месяцаў. З павелічэннем тэрміну службы кошт шліфавальных адзінак значна зніжаецца, частата замены падкладкі значна зніжаецца, эфектыўнасць вытворчасці значна павышаецца, а выгада відавочная.
• Выбар матэрыялу з'яўляецца ключом да паляпшэння тэрміну службы гільз буйнога паўаўтагеннага камбіната, а легіраванне марак сталі - эфектыўны спосаб павышэння зносаўстойлівасці.
• Структура бейніта з высокай трываласцю і высокай глейкасцю з'яўляецца гарантыяй паляпшэння тэрміну службы футляра напаўаўтагеннай млыны.
• Працэс ліцця і працэс тэрмічнай апрацоўкі ідэальна падыходзяць для таго, каб ліццёвая структура была шчыльнай, што можа эфектыўна павялічыць тэрмін службы напаўаўтагеннай абалонкі млына.

Nick Sun       [email protected]