USA-Hiina kaubandussõjast ja koroonaviirusest tingitud sulgemistest, mis tekitavad turgudel kaost ja mõjutavad rängalt kaevandustoodangu väljavaateid, õppida on see, et Põhja-Ameerika peab looma tugevamad kodumaised tarneahelad.

USA reageeris COVID-19 kriisile oma piiride sulgemisega ja ettevõtted vastasid tootmist piirates, kuna kogu maailma kaevanduste tegevus peatus.

Hiina tootmistehaste sulgemised, mis võivad potentsiaalselt katkestada USA haruldaste muldmetallide impordi, tõid esile tõsiasja, et rahvas sõltub oma haruldaste muldmetallide vajadustest Hiinast.

USA valitsus on suurendanud jõupingutusi, et tagada kriitiliste mineraalide tarnimine väljastpoolt Hiinat. Nende algatuste osana allkirjastas ta hiljuti Gröönimaaga vastastikuse mõistmise memorandumi, et viia läbi hüperspektraalne uuring riigi geoloogia kaardistamiseks.

Nõudlust haruldaste muldmetallide magnetite järele juhivad peamiselt elektrisõidukid, tuulegeneraatorid, meditsiiniseadmed, nutitelefonid ning kosmose- ja kaitserakendused.

14 miljardi dollari suurust haruldaste muldmetallide magnetite turgu aastas kontrollib enam kui 60% Hiina, kes kasutab 2025. aasta Made in China raames haruldaste muldmetallide magneteid üha enam valmis- ja pooltoodetes, mitte magnetite eksportimisel, väidab USA. Rare Earth, Lääne-Texase raskete haruldaste muldmetallide ja kriitiliste mineraalide projekti Round Top rahastus- ja arenduspartner, ning tööstusallikate hinnangul kasvab haruldaste muldmetallide magnetiturg 2027. aastaks peaaegu kahekordseks.

USA Rare Earth ostab ka seadmeid, mis on vajalikud Ameerika ainsa haruldaste muldmetallide magnetite tootmistehase ehitamiseks.

Ainus aktiivne haruldaste muldmetallide kaevandus USA-s on Mountain Pass Californias. Pärast koipalliperioodi on see taas tootmises, kuid nüüd kuulub MP Materialsile, millest peaaegu kümnendik kuulub Hiina investorile.

Kui USA geoloogiateenistus koostab oma aastaaruande mineraalide tootmise kohta – USA ei tooda tehniliselt nulli haruldaste muldmetallide oksiide, sest Mountain Passist saadav aine saadetakse Hiinasse, ütles Dan McGroarty, USA haruldaste muldmetallide nõuandekogu liige MINING.COM-ile. .

Kriitilise mineraalide varu loomine

McGroarty ütles 2014. aastal, et Obama administratsioon määras kaks haruldast muldmetalli, terbiumi ja düsproosiumi, kuuluma haruldaste muldmetallide nimekirja riigikaitse varudesse.

"See oli hetkel, kus USA-s ei toodetud terbiumi ega düsproosiumi. Need on kaks suurimat haruldast muldmetalli, mis meil Round Topis on. Selles suhtes on joondumine väga tugev, ”ütles McGroarty.

"Presidendi otsus eelmisel suvel kaitsetootmise seaduse (DPA) alusel … nimetada kogu haruldaste muldmetallide tarneahel DPA alusel "riigikaitse seisukohalt oluliseks" on see, mis võimaldab rahastamist haruldaste muldmetallide ruumis. – ja neid on veel tulemas,” ütles ta.

„Meil on mitmes mõttes väga ainulaadne maardla – meil on 17 haruldasest muldmetallist 16, millest paljud kuuluvad haruldaste muldmetallide kategooriasse, mis puudutavad mitmeid kaitserakendusi ja tootmist. See on tõenäoliselt suurim raskete haruldaste muldmetallide maardla maailmas väljaspool Hiinat, ”ütles USA haruldaste muldmetallide tegevjuht Pini Althaus.

"Meil on ka märkimisväärne kogus liitiumi, oleme 2023. aastaks suuruselt teine ​​​​USA tootja, seega on meil väga mitmekesine projekt… suure infrastruktuuriga."

USA Rare Earth näeb projektis ette 130 aastat pluss kaevanduste eluiga, kuid PEA majandusteadus keskendub esimesele 20 aastale.

Althaus ütles, et nad suudavad ladestumist kuhjaga leotada, mis on enamiku haruldaste muldmetallide maardlate puhul haruldane.

"Kui meie kapitalikapital on madal, suudame Hiinaga konkureerida hinnakujunduse osas," ütles Althaus.

USA haruldaste muldmetallide ettevõte teatas 2019. aasta detsembris, et avab Colorado osariigis Wheat Ridge'is piloottehase, mille eesmärk on täielikult eraldada ja puhastada haruldasi muldmetalle ja muid tehnilisi metalle ja kriitilisi mineraale, mis on leostatud Round Top projekti maagist.

Colorado piloottehas on esimene töötlemisrajatis väljaspool Hiinat, kus on võimalik eraldada kõik haruldased muldmetallid – kerged, keskmised ja rasked.

Althaus ütles, et tehas viiakse Texasesse, kus nad alustavad kaevanduse ehitamist.

Wheat Ridge'i tehas on 100% USA-s asuva haruldaste muldmetallide oksiidide tarneahela teine ​​osa, mis toetub Round Topi lähteainele.

Althaus ütles, et Colorado rajatise ehitus on lõppenud ja see avatakse järgmisel nädalal.

Aprilli alguses teatas ettevõte, et on ostnud neodüümraudboori (NdFeB) püsimagneti tootmisseadmed, mis varem kuulus ja mida kasutas Põhja-Carolinas Hitachi Metals America.

USA Rare Earth laostab seadmeid kuni otsuse tegemiseni uue magnetoperatsiooni asukoha kohta, kusjuures prioriteet on hea juurdepääs Round Top projektile.

USA sõjavägi on võimalike investorite hulgas – ja Round Top on osa pakkumistest.

Kaitseministeeriumilt (DOD) on tulnud kaks taotlust. Esimene suleti 2019. aasta lõpus töötlemise ajal ja ootab vastust. 2. märtsil toimus järjekordne pakkumine kergete haruldaste muldmetallide ümber.

Round Top on olnud osa DOD toetusest, kuna DOD valib haruldased muldmetallid, mida ta soovib töödelda ja puhastada.

USA Rare Earth teatas märtsis erru läinud armeekindrali Paul J. Kerni nimetamisest selle direktorite nõukogusse.

Kindral Kern on kaitseteaduste nõukogu liige, mis asutati 1956. aastal föderaalseadusega, et anda sõltumatuid nõuandeid ja soovitusi teaduslike, tehniliste, tootmis-, hankimisprotsesside ja -poliitikate ning muude kaitseministeeriumile huvipakkuvate küsimuste kohta.

USA Rare Earth eesmärk on saada Round Top tootmisse 30 kuu jooksul, kuid McGroarty ütles, et kui nad suudavad ajakava kiirendada, siis nad seda teevad.

"Otsus, mille president tegi eelmisel suvel kaitsetootmise seaduse (DPA) alusel … määrata kogu haruldaste muldmetallide tarneahel DPA alusel kiireloomuliseks materjaliks, võimaldab haruldaste muldmetallide kosmose rahastamist – ja seal on rohkem tuleb."

"Mõju majandusele on märkimisväärne. Me räägime 500 miljardi dollari kuni 1 triljoni dollari suurusest mõjust töökohtade loomisel ja tootmisel … kõigest elektrisõidukite sektoris,” ütles Althaus.

"Praktilisest vaatenurgast on üks põhjusi, miks paljud ettevõtted on offshore'ile läinud, kui jätta kõrvale tööjõukulud, tooraine ja töötlemisvõimalused on Hiinas," ütles Althaus. "See on riikliku julgeoleku probleem, see on majanduslik küsimus, tootmisprobleem, selle töökohtade loomine ja USA ... püüab seda tagasi tuua."

Autogeenveski on uut tüüpi jahvatusseade, millel on nii purustamise kui ka jahvatusfunktsioon. See kasutab peenestamise saavutamiseks lihvimismaterjali ennast, vastastikuse löögi ja lihvimisefekti kaudu. Poolautogeense veski eesmärk on lisada autogeensesse veskisse väike arv teraskuule, selle töötlemisvõimsust saab suurendada 10–30%, energiakulu tooteühiku kohta saab vähendada 10–20%, kuid voodri kulumine on suhteliselt suurenenud 15% ja toote peenus on jämedam. Poolautogeense veski võtmeosana saavad silindri korpuse vooderdised tõsiselt vigastada vooderdise tõstetala poolt tõstetud teraskuuli löögi tõttu SAG-veski töötamise ajal teises otsas olevale vooderdile.

2009. aastal ehitati Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd.-s kaks uut poolautogeenset veskit läbimõõduga 7,53 × 4,27, projekteerimisvõimsusega 2 miljonit tonni/komplekt. 2011. aastal ehitati Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd.-i Baima kontsentraatorisse uus poolautogeenne veski läbimõõduga 9,15 × 5,03, mille aastane projekteerimisvõimsus on 5 miljonit tonni. Alates 9,15 × 5,03 läbimõõduga poolautogeense veski proovitööst purunevad sageli veski kesta vooderdised ja võreplaat ning töökiirus on vaid 55%, mis mõjutab tõsiselt tootmist ja tõhusust.

Panzhihua Iron and Steel Groupi Baima kaevanduses asuv 9,15 m poolautogeenne veski on kasutanud paljude tootjate toodetud silindri vooderdust. Pikim kasutusiga on alla 3 kuu ja lühim vaid üks nädal, mis toob kaasa poolautogeense veski madala efektiivsuse ja oluliselt suurenenud tootmiskulud. H&G Machinery Co.; Ltd  läks pidevaks uurimiseks ja testimiseks sügavale 9,15 m poolautogeense veski alale. Valumaterjali, valuprotsessi ja kuumtöötlusprotsessi optimeerimise tõttu on Baima kaevanduses toodetud kestade vooderdiste kasutusiga ületanud 4 kuud ja mõju on ilmne.

Cause analysis of short life of SAG-veski kesta vooderdiste rikete analüüs

φ 9,15 × 5,03 poolautogeense veski parameetrid ja struktuur Baima kontsentraatoris. Tabel 1 on parameetrite tabel:

Vanade SAG-veski kesta vooderdiste rikete analüüs

Alates φ 9,15 × 5,03 poolautogeense veski kasutuselevõtust Baima kontsentraatoris on veski vooderdiste ebakorrapärase kahjustuse ja väljavahetamise tõttu töökiirus vaid umbes 55%, mis mõjutab tõsiselt majanduslikku kasu. Peamine vooderdise rikkerežiim on näidatud joonisel 1 (a). Kohapealse uurimise kohaselt on SAG-veski kesta vooderdised ja võreplaat peamised rikkeosad, mis on kooskõlas joonisel 2 (b) kujutatud olukorraga. Jätame muud tegurid välja, ainult voodri enda analüüsist, peamised probleemid on järgmised:

1. Vale materjalivaliku tõttu deformeerub silindri vooderdisplekk kasutamise käigus, mille tulemuseks on voodriplaadi vastastikune väljapressimine, mille tagajärjeks on purunemine ja praak;

2. Silindri vooderdise põhiosana väheneb kulumiskindluse puudumise tõttu valandi üldine tugevus, kui voodri paksus on umbes 30 mm ja teraskuuli lööke ei saa vastu seista, mille tulemuseks on luumurd ja lammutamine;

3. Valukvaliteedi vead, nagu sulaterase lisandid, kõrge gaasisisaldus ja mittekompaktne struktuur, vähendavad valandite tugevust ja sitkust.

SAG veski kesta vooderdiste uus materjalidisain

Keemilise koostise valiku põhimõte on tagada, et kesta voodri ja võreplaadi mehaanilised omadused vastaksid järgmistele nõuetele:

1) Kõrge kulumiskindlus. Korpusvoodri ja võreplaadi kulumine on peamine tegur, mis viib kesta vooderdise kasutusea lühenemiseni ning kulumiskindlus esindab kesta voodri ja võreplaadi kasutusiga.

2) Kõrge löögikindlus. Löögitugevus on omadus, mis võib pärast teatud välise jõu kohest kandmist taastada esialgse oleku. Nii et kesta vooder ja võreplaat ei praguneks teraskuuli löögi ajal.

Keemiline koostis

1) süsiniku ja C sisaldust reguleeritakse vahemikus 0,4% kuni 0,6% erinevates kulumistingimustes, eriti löögikoormuse korral;

2) Tulemused näitavad, et Si ja Si sisaldus tugevdab ferriiti, suurendab saagise suhet, vähendab tugevust ja plastilisust ning kaldub suurendama temperamendi haprust ning sisaldust kontrollitakse vahemikus 0,2–0,45%;

3) Mn-sisaldus, Mn-element mängib peamiselt lahuse tugevdamise, tugevuse, kõvaduse ja kulumiskindluse parandamise, karastuse rabeduse ja jämeda struktuuri suurendamise rolli ning selle sisaldust kontrollitakse vahemikus 0,8–2,0%;

4) Kroomisisaldus, Cr-element, kulumiskindla terase oluline element, omab terast tugevasti tugevdavat toimet ning võib parandada terase tugevust, kõvadust ja kulumiskindlust ning selle sisaldust reguleeritakse vahemikus 1,4–3,0%;

5) Mo-sisaldus, Mo-element on kulumiskindla terase üks peamisi elemente, tugevdades ferriiti, rafineerides tera, vähendades või kõrvaldades karastuse rabedust, parandades terase tugevust ja kõvadust, sisaldust kontrollitakse vahemikus 0,4-1,0%;

6) Ni sisaldust kontrollitakse 0,9-2,0% piires.

7) Kui vanaadiumisisaldus on väike, rafineeritakse tera suurus ja paraneb tugevus. Vanaadiumisisaldust saab kontrollida 0,03-0,08% piires;

8) Tulemused näitavad, et titaani deoksüdatsiooni- ja tera rafineeritav toime on ilmne ning selle sisaldus on vahemikus 0,03% kuni 0,08%;

9) Re võib puhastada sulaterast, täpsustada mikrostruktuuri, vähendada gaasisisaldust ja muid terase kahjulikke elemente. Kõrge terase tugevust, plastilisust ja väsimuskindlust saab kontrollida vahemikus 0,04–0,08%;

10) P ja s sisaldus tuleks hoida alla 0,03%.

Seega on uue disainiga SAG veski kesta vooderdiste keemiline koostis:

Valamise tehnoloogia

Valamistehnoloogia põhipunktid

1. Vormiliiva niiskusesisalduse rangeks kontrollimiseks kasutatakse süsinikdioksiidi naatriumsilikaat isekõvastuvat liiva;
2. Kasutada tuleb alkoholipõhist puhast tsirkoonpulbervärvi ja aegunud tooteid ei tohi kasutada;
3. Kasutades vahtu kogu tahke proovi valmistamiseks, tuleb iga valufilee kehale välja tuua, nõudes täpset suurust ja mõistlikku struktuuri;
4. Vormimisprotsessis tuleks deformatsiooni rangelt kontrollida ja operaator peaks liiva ühtlaselt panema ning liivavorm peaks olema piisavalt kompaktne ja ühtlane ning samal ajal tuleks vältida tegeliku proovi deformeerumist;
5. Vormi muutmise protsessis tuleks suurust rangelt kontrollida, et tagada liivavormi mõõtmete täpsus;
6. Liivvorm tuleb enne kasti sulgemist kuivatada;
7. Kontrollige iga südamiku suurust, et vältida seina ebaühtlast paksust.

Valamise protsess

Valamise temperatuur on peamine valandite sisemist struktuuri mõjutav tegur. Kui valamistemperatuur on liiga kõrge, on sulaterase ülekuumenenud kuumus suur, valamisel on lihtne tekitada kokkutõmbumispoorsust ja jämedat struktuuri; kui valamistemperatuur on liiga madal, on vedela terase ülekuumenenud kuumus väike ja valamisest ei piisa. Valamistemperatuuri reguleeritakse vahemikus 1510 ℃ kuni 1520 ℃, mis tagab hea mikrostruktuuri ja täieliku täitmise. Õige valamise kiirus on kompaktse struktuuri võti ja tõusutorus puudub kokkutõmbumisõõnsus. Kui valamise kiirus on lähedal jahutusveetoru asendile, tuleb järgida põhimõtet “kõigepealt aeglane, siis kiire ja siis aeglane”. See tähendab, et hakata aeglaselt valama. Kui sulateras siseneb valukorpusesse, suurendatakse valamise kiirust, et sulateras tõuseks kiiresti tõusutorusse, ja seejärel on valamine aeglane. Kui sulateras siseneb 2/3 tõusutoru kõrgusele, kasutatakse tõusutoru valamiseks kuni valamise lõpuni.

Kuumtöötlus

Keskmise ja madala süsinikusisaldusega konstruktsiooniteraste õige legeerimine võib oluliselt edasi lükata perliidi muundumist ja esile tuua bainiidi muundumise, nii et beiniidist domineeriva struktuuri saab pärast austenitiseerimist saada suures vahemikus pideva jahutuskiirusega, mida nimetatakse bainiidist teraseks. Bainiitteras võib saada paremaid terviklikke omadusi madalama jahutuskiirusega, lihtsustades seega kuumtöötlusprotsessi ja vähendades deformatsiooni.

Isotermiline töötlemine

Suureks saavutuseks on raua- ja terasemetallurgia vallas saada isotermilisel töötlemisel bainiitterasest materjale, mis on üks superteras- ja nanoterasmaterjalide arendamise suundi. Kuid kärpimisprotsess ja seadmed on keerulised, energiatarbimine on suur, toote hind on kõrge, summutav keskmise saaste keskkond, pikk tootmistsükkel ja nii edasi

Õhkjahutusravi

Isotermilise töötluse puuduste ületamiseks valmistati peale valamist õhkjahutusega omalaadne bainiitteras. Kuid suurema hulga bainiidi saamiseks tuleb lisada vaske, molübdeeni, niklit ja muid väärissulameid, millel pole mitte ainult kõrge hind, vaid ka nõrk tugevus.

Kontrollitud jahutustöötlus

Kontrollitud jahutus oli algselt kontseptsioon terase kontrollitud valtsimise protsessis. Viimastel aastatel on see arenenud tõhusaks ja energiasäästlikuks kuumtöötlusmeetodiks. Kuumtöötlemise käigus saab kontrollitud jahutamisega saavutada kavandatud mikrostruktuuri ja parandada terase omadusi. Terase kontrollitud valtsimise ja jahutamise uuringud näitavad, et kontrollitud jahutamine võib soodustada tugeva ja sitke madala süsinikusisaldusega bainiidi teket, kui terase keemiline koostis on sobiv. Tavaliselt kasutatavate kontrollitud jahutuse meetodite hulka kuuluvad survejoa jahutus, laminaarne jahutus, vesikardina jahutus, pihustusjahutus, pihustusjahutus, plaadi turbulentsjahutus, vesi-õhk pihustusjahutus ja otsejahutus jne. Tavaliselt kasutatakse 8 tüüpi kontrolljahutusmeetodeid. .

Kuumtöötluse töötlemise meetod

Vastavalt ettevõtte seadmete olekule ja tegelikele tingimustele võtame kasutusele pideva jahutamise kuumtöötlusmeetodi. Spetsiifiline protsess on küttetemperatuuri tõstmine AC3 + (50–100) kraadi võrra vastavalt teatud kuumutuskiirusele ja jahutamise kiirendamine, kasutades meie ettevõtte välja töötatud vesi-õhkpihustusjahutusseadet, et materjal oleks õhkjahutusega ja ise karastunud. See võib saada täieliku ja homogeense bainiidi struktuuri, saavutada suurepärase jõudluse, mis on ilmselgelt parem kui samad tooted, ja kõrvaldada teist tüüpi tujude rabedus.

Tulemused

• Metallograafiline struktuur: 6,5 klassi Terade suurus
• HRC 45-50
• Meie ettevõtte toodetud suure poolautogeense veski kesta vooderdust on kasutatud ligi 3,5 aastat Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd. Baima kaevanduses Φ 9,15 m poolautogeenses veski kasutusiga on rohkem kui 4 kuud ja pikim kasutusiga on 7 kuud. Kasutusea pikenemisega vähenevad ühiku lihvimiskulud oluliselt, voodriplaadi vahetamise sagedus väheneb oluliselt, tootmise efektiivsus paraneb märkimisväärselt ja kasu on ilmne.
• Materjalivalik on suure poolautogeense veski veski vooderdiste kasutusea parandamise võti ning teraseklasside legeerimine on tõhus viis kulumiskindluse parandamiseks.
• Suure tugevuse ja kõrge sitkusega bainiidi struktuur tagab poolautogeense veski kesta vooderdise kasutusea pikenemise.
• Valamisprotsess ja kuumtöötlusprotsess sobivad suurepäraselt valustruktuuri tiheduse tagamiseks, mis võib tõhusalt parandada poolautogeense veski kesta vooderdise kasutusiga.

Nick Sun       [email protected]