درسی که باید از جنگ تجاری ایالات متحده و چین و قرنطینه های ناشی از ویروس کرونا که بازارها را ویران می کند و چشم انداز تولید معدن را تحت تأثیر قرار می دهد آموخت این است که آمریکای شمالی نیاز به ایجاد زنجیره های تأمین داخلی قوی تری دارد.

ایالات متحده با بستن مرزهای خود به بحران کووید-19 پاسخ داد و شرکت ها با محدود کردن تولید واکنش نشان دادند، زیرا عملیات معادن در سراسر جهان متوقف شد.

تعطیلی کارخانه‌های تولیدی در چین که به طور بالقوه می‌تواند واردات خاک‌های کمیاب آمریکا را قطع کند، این واقعیت را که کشور برای نیازهای خود به خاک‌های کمیاب به چین متکی است، در کانون توجه قرار داد.

دولت ایالات متحده تلاش ها را برای تضمین تامین مواد معدنی مهم از خارج از چین افزایش داده است. به عنوان بخشی از این ابتکارات، اخیراً یک یادداشت تفاهم با گرینلند برای انجام یک بررسی فراطیفی برای نقشه‌برداری از زمین‌شناسی کشور امضا کرد.

تقاضا برای آهنرباهای خاکی کمیاب عمدتاً توسط وسایل نقلیه الکتریکی، ژنراتورهای بادی، دستگاه‌های پزشکی، تلفن‌های هوشمند و کاربردهای هوافضا و دفاعی هدایت می‌شود.

ایالات متحده آمریکا می گوید: بازار 14 میلیارد دلاری آهنرباهای خاکی کمیاب بیش از 60 درصد توسط چین کنترل می شود که تحت ساخت چین 2025، به طور فزاینده ای از آهنرباهای خاکی کمیاب در محصولات نهایی و نیمه ساخته استفاده می کند، برخلاف صادرات آهن ربا. Rare Earth، شریک سرمایه گذاری و توسعه پروژه زمین های کمیاب سنگین Round Top و مواد معدنی حیاتی در غرب تگزاس، و منابع صنعتی تخمین می زنند که بازار آهنربای خاکی کمیاب تا سال 2027 تقریباً دو برابر خواهد شد.

USA Rare Earth نیز در حال خرید تجهیزات لازم برای ساخت تنها مرکز تولید آهنربای خاکی کمیاب در قاره آمریکا است.

تنها معدن فعال خاک‌های کمیاب در ایالات متحده، Mountain Pass در کالیفرنیا است. پس از یک دوره گلوله، دوباره به تولید بازگشت - اما اکنون متعلق به MP Materials است که تقریباً یک دهم آن متعلق به یک سرمایه‌گذار چینی است.

دن مک گروتی، عضو هیئت مشورتی زمین های کمیاب ایالات متحده، به MINING.COM گفت، زمانی که سازمان زمین شناسی ایالات متحده گزارش سالانه خود را در مورد تولید مواد معدنی ارائه می دهد - ایالات متحده از نظر فنی اکسیدهای خاکی کمیاب صفر تولید می کند زیرا آنچه از گذرگاه کوهستانی خارج می شود به چین ارسال می شود. .

ایجاد یک انبار مواد معدنی حیاتی

مک گروتی در سال 2014 گفت، دولت اوباما دو ماده خاکی کمیاب تربیوم و دیسپروزیم را در فهرست خاکی های کمیاب برای به دست آوردن در انبار دفاع ملی تعیین کرد.

«این در نقطه‌ای بود که هیچ تولید تربیوم و دیسپروزیم در ایالات متحده وجود نداشت. این دو بزرگترین، از نظر حجم، خاکی کمیاب هستند که ما در Round Top داریم. مک گروتی گفت: از این نظر، همسویی بسیار قوی وجود دارد.

تصمیمی که رئیس جمهور تابستان گذشته، تحت قانون تولید دفاعی (DPA) گرفت... برای تعیین کل زنجیره تامین خاک های کمیاب به عنوان "ضروری برای دفاع ملی" تحت DPA، این همان چیزی است که اجازه می دهد بودجه در فضای خاک های کمیاب تامین شود. او گفت - و موارد بیشتری در راه است.

ما یک ذخایر بسیار منحصربه‌فرد از جهات مختلف داریم - ما 16 مورد از 17 خاک کمیاب را داریم که بسیاری از آنها در دسته‌های خاکی کمیاب هستند که به تعدادی از کاربردهای دفاعی و تولید صحبت می‌کنند. پینی آلتاس، مدیر عامل شرکت خاک کمیاب ایالات متحده، گفت: این احتمالاً بزرگترین ذخایر خاکی کمیاب سنگین در جهان خارج از چین است.

ما همچنین مقدار قابل توجهی لیتیوم داریم، ما تا سال 2023 دومین تولیدکننده بزرگ ایالات متحده خواهیم بود، بنابراین ما یک پروژه بسیار متنوع داریم ... با زیرساخت های بزرگ در محل.

USA Rare Earth 130 سال به اضافه عمر معدن را در این پروژه پیش بینی می کند، اما اقتصاد PEA بر 20 سال اول متمرکز است.

آلتائوس گفت که آنها می توانند کانسار را انباشته کنند، که برای بیشتر ذخایر خاکی کمیاب است.

آلتهاوس گفت: «بین سرمایه‌گذاری و بهره‌وری پایین ما – ما می‌توانیم با چین در قیمت‌گذاری رقابت کنیم.»

USA Rare Earth در دسامبر 2019 اعلام کرد که یک کارخانه آزمایشی را در Wheat Ridge، کلرادو به منظور جداسازی و خالص‌سازی کامل خاک‌های کمیاب و سایر فلزات فنی و مواد معدنی حیاتی، شسته شده از سنگ معدن از پروژه Round Top باز می‌کند.

کارخانه آزمایشی کلرادو اولین کارخانه فرآوری در خارج از چین با قابلیت جداسازی طیف کاملی از خاک‌های کمیاب - نور، مید و سنگین است.

آلتوس گفت که کارخانه به تگزاس منتقل خواهد شد و در آنجا ساخت معدن را آغاز خواهند کرد.

کارخانه Wheat Ridge دومین قطعه از زنجیره تامین اکسید خاکی کمیاب 100% مستقر در ایالات متحده است که از مواد اولیه Round Top استفاده می کند.

آلتاس گفت که ساخت و ساز تاسیسات کلرادو کامل شده است و قرار است در هفته آینده افتتاح شود.

در اوایل ماه آوریل، این شرکت اعلام کرد که تجهیزات تولید آهنربای دائمی نئودیمیم آهن بور (NdFeB) را خریداری کرده است که قبلاً متعلق به هیتاچی متالز آمریکا در کارولینای شمالی بود.

USA Rare Earth تجهیزات را در انتظار تصمیم گیری در مورد مکان عملیات آهنربای جدید با اولویت دسترسی خوب به پروژه Round Top انبار خواهد کرد.

ارتش ایالات متحده در میان سرمایه گذاران احتمالی است - و Round Top بخشی از درخواست ها است.

دو درخواست از وزارت دفاع (DOD) صادر شده است. اولین مورد اواخر سال 2019 در حول و حوش پردازش بسته شد و منتظر پاسخ است. در 2 مارس، درخواست دیگری در مورد زمین های کمیاب سبک وجود داشت.

Round Top بخشی از کمک مالی وزارت دفاع آمریکا بوده است، زیرا وزارت دفاع خاکهای کمیاب را که می خواهد پردازش و خالص شود انتخاب می کند.

USA Rare Earth در ماه مارس انتصاب ژنرال بازنشسته ارتش پل جی کرن را به عضویت هیئت مدیره خود اعلام کرد.

ژنرال کرن یکی از اعضای هیئت علوم دفاعی است که توسط قانون فدرال در سال 1956 برای ارائه مشاوره و توصیه های مستقل در مورد علمی، فنی، تولید، فرآیند و خط مشی ها، و سایر موارد مورد علاقه وزارت دفاع تأسیس شد.

USA Rare Earth قصد دارد ظرف 30 ماه Round Top را تولید کند، اما McGroarty گفت اگر بتوانند جدول زمانی را تسریع کنند، این کار را خواهند کرد.

تصمیمی که رئیس جمهور تابستان گذشته گرفت، تحت قانون تولید دفاعی (DPA) ... برای تعیین یک زنجیره تامین کامل برای خاک های کمیاب به عنوان یک ماده فوری تحت DPA، این چیزی است که اجازه می دهد بودجه در فضای خاک های کمیاب تامین شود - و وجود دارد. بیشتر در راه است.»

تاثیر قابل توجهی بر اقتصاد خواهد داشت. ما در مورد تأثیر 500 تا 1 تریلیون دلاری در [از نظر] ایجاد شغل و تولید ... همه چیز برای بخش خودروهای الکتریکی صحبت می کنیم.

آلتاس گفت: «از نقطه نظر عملی، یکی از دلایلی که بسیاری از شرکت‌ها به خارج از کشور رفته‌اند، صرف نظر از هزینه‌های نیروی کار، مواد خام و قابلیت‌های پردازش در چین است. این یک مسئله امنیت ملی است، یک مسئله اقتصادی، یک مسئله تولیدی، ایجاد شغل، و ایالات متحده ... در تلاش است تا آن را به خانه بازگرداند.»

آسیاب خودکار نوع جدیدی از تجهیزات سنگ زنی با عملکرد خرد کردن و سنگ زنی است. از مواد آسیاب به عنوان واسطه استفاده می کند. آسیاب نیمه خودزا برای افزودن تعداد کمی توپ فولادی به آسیاب خودزا است، ظرفیت پردازش آن را می توان 10٪ - 30٪ افزایش داد، مصرف انرژی در هر واحد محصول را می توان 10٪ - 20٪ کاهش داد، اما سایش لاینر نسبتاً 15٪ افزایش یافته است و ظرافت محصول درشت تر است. به عنوان یک بخش کلیدی آسیاب نیمه خودزا، آسترهای پوسته بدنه سیلندر به دلیل برخورد توپ فولادی بلند شده توسط تیر بالابر آستر بر روی آستر در انتهای دیگر در حین کار آسیاب آسیب جدی می بینند.

در سال 2009، دو آسیاب نیمه خودکار جدید با قطر 7.53 × 4.27 در Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd. با ظرفیت طراحی سالانه 2 میلیون تن در مجموعه ساخته شد. در سال 2011، یک آسیاب نیمه خودکار جدید با قطر 9.15 × 5.03 در متمرکز کننده بایما شرکت آهن و فولاد Panzhihua با ظرفیت طراحی سالانه 5 میلیون تن ساخته شد. از آنجایی که عملیات آزمایشی آسیاب نیمه خودکار با قطر 9.15 × 5.03، آسترهای پوسته و صفحه شبکه آسیاب اغلب می شکند و نرخ بهره برداری تنها 55٪ است که به طور جدی بر تولید و کارایی تأثیر می گذارد.

آسیاب نیمه خودکار 9.15 متری در معدن بایما گروه آهن و فولاد پانژیهوا از آستر سیلندر تولید شده توسط بسیاری از سازندگان استفاده کرده است. طولانی ترین عمر مفید کمتر از 3 ماه و کوتاه ترین عمر آن تنها یک هفته است که منجر به راندمان پایین آسیاب نیمه خودکار و افزایش شدید هزینه تولید می شود. H&G Machinery Co.; Ltd  برای بررسی و آزمایش مستمر وارد سایت آسیاب نیمه خودبخود 9.15 متری شد. از طریق بهینه سازی مواد ریخته گری، فرآیند ریخته گری و فرآیند عملیات حرارتی، طول عمر آسترهای پوسته تولید شده در معدن بایما از 4 ماه فراتر رفته است و تأثیر آن مشهود است.

بررسی علل عمر کوتاه آسترهای پوسته آسیاب SAG

پارامترها و ساختار آسیاب نیمه خودزا 9.15 × 5.03 در متمرکز کننده بایما. جدول 1 جدول پارامترها است:

تجزیه و تحلیل خرابی آسترهای پوسته آسیاب قدیمی SAG

از زمان راه اندازی آسیاب نیمه خودزا 9.15 × 5.03 در تغلیظ بایما، نرخ بهره برداری تنها حدود 55 درصد به دلیل آسیب نامنظم و جایگزینی آستر آسیاب است که به طور جدی بر منافع اقتصادی تأثیر می گذارد. حالت شکست اصلی آستر پوسته در شکل 1 (الف) نشان داده شده است. با توجه به بررسی در محل، آسترهای پوسته آسیاب SAG و صفحه مشبک قطعات اصلی شکست هستند که با وضعیت شکل 2 (ب) مطابقت دارند. ما عوامل دیگر را حذف می کنیم، فقط از تحلیل خود لاینر، مشکلات اصلی به شرح زیر است:

1. به دلیل انتخاب نادرست مواد، صفحه آستر سیلندر در فرآیند استفاده تغییر شکل می دهد که منجر به اکستروژن متقابل صفحه آستر و در نتیجه شکستگی و ضایعات می شود.

2. به عنوان بخش کلیدی آستر سیلندر، به دلیل عدم مقاومت در برابر سایش، زمانی که ضخامت آستر حدود 30 میلی متر است، استحکام کلی ریخته گری کاهش می یابد و در برابر ضربه توپ فولادی نمی توان مقاومت کرد و منجر به شکستگی و شکستگی می شود. قراضه کردن

3. عیوب کیفیت ریخته گری، مانند ناخالصی در فولاد مذاب، محتوای گاز بالا و ساختار غیر فشرده، استحکام و چقرمگی ریخته گری را کاهش می دهد.

طراحی مواد جدید آسترهای پوسته آسیاب SAG

اصل انتخاب ترکیب شیمیایی این است که خواص مکانیکی آستر پوسته و صفحه شبکه مطابق با الزامات زیر باشد:

1) مقاومت در برابر سایش بالا. سایش پوسته و صفحه توری عامل اصلی کاهش طول عمر آستر پوسته است و مقاومت در برابر سایش نشان دهنده طول عمر آستر پوسته و صفحه توری است.

2) چقرمگی ضربه بالا. چقرمگی ضربه مشخصه ای است که می تواند پس از تحمل نیروی خارجی خاص فورا حالت اولیه را بازیابی کند. به طوری که آستر پوسته و صفحه شبکه در هنگام ضربه توپ فولادی ترک نخورد.

ترکیب شیمیایی

1) محتوای کربن و C بین 0.4٪ و 0.6٪ تحت شرایط مختلف سایش، به ویژه بار ضربه کنترل می شود.

2) نتایج نشان می دهد که محتوای Si و Si باعث تقویت فریت، افزایش نسبت تسلیم، کاهش چقرمگی و پلاستیسیته و تمایل به افزایش شکنندگی مزاج می شود و محتوای آن بین 0.2-0.45٪ کنترل می شود.

3) محتوای منگنز، عنصر منگنز عمدتاً نقش تقویت محلول، بهبود استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش، افزایش شکنندگی و ساختار درشت را ایفا می کند و محتوا بین 0.8-2.0٪ کنترل می شود.

4) محتوای کروم، عنصر کروم، عنصر مهم فولاد مقاوم در برابر سایش، اثر تقویت کننده زیادی روی فولاد دارد و می تواند استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش فولاد را بهبود بخشد و محتوای آن بین 1.4-3.0٪ کنترل می شود.

5) محتوای Mo، عنصر Mo یکی از عناصر اصلی فولاد مقاوم در برابر سایش، تقویت فریت، پالایش دانه، کاهش یا از بین بردن شکنندگی مزاج، بهبود استحکام و سختی فولاد است، محتوا بین 0.4-1.0٪ کنترل می شود.

6) محتوای Ni در 0.9-2.0٪ کنترل می شود.

7) هنگامی که محتوای وانادیوم کوچک است، اندازه دانه تصفیه شده و چقرمگی بهبود می یابد. محتوای وانادیوم را می توان در 0.03-0.08٪ کنترل کرد.

8) نتایج نشان می دهد که اثر اکسید زدایی و پالایش دانه تیتانیوم آشکار است و محتوای آن بین 0.03٪ و 0.08٪ کنترل می شود.

9) Re می تواند فولاد مذاب را تصفیه کند، ریزساختار را تصفیه کند، محتوای گاز و سایر عناصر مضر در فولاد را کاهش دهد. استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خستگی فولاد بالا را می توان در 0.04-0.08٪ کنترل کرد.

10) محتوای P و s باید زیر 0.03٪ کنترل شود.

بنابراین ترکیب شیمیایی آسترهای پوسته آسیاب طرح جدید SAG عبارتند از:

فناوری ریخته گری

نکات کلیدی تکنولوژی ریخته گری

1. دی اکسید کربن سدیم سیلیکات ماسه خود سخت شونده برای کنترل دقیق رطوبت شن و ماسه قالب گیری استفاده می شود.
2. باید از پوشش پودر زیرکون خالص مبتنی بر الکل استفاده شود و از محصولات تاریخ مصرف گذشته استفاده نشود.
3. با استفاده از فوم برای ساختن کل نمونه جامد، هر فیله ریخته گری باید روی بدنه بیرون آورده شود که به اندازه دقیق و ساختار معقول نیاز دارد.
4. در فرآیند قالب گیری، تغییر شکل باید به شدت کنترل شود و اپراتور باید ماسه را به طور یکنواخت قرار دهد و قالب ماسه باید به اندازه کافی فشرده و یکنواخت باشد و در عین حال از تغییر شکل نمونه واقعی جلوگیری شود.
5. در فرآیند اصلاح قالب، اندازه باید به شدت بررسی شود تا از دقت ابعادی قالب ماسه اطمینان حاصل شود.
6. قالب ماسه باید قبل از بستن جعبه خشک شود.
7. اندازه هر هسته را بررسی کنید تا از ضخامت ناهموار دیوار جلوگیری کنید.

فرآیند ریخته گری

دمای ریخته گری عامل اصلی موثر بر ساختار داخلی ریخته گری است. اگر دمای ریختن بیش از حد بالا باشد، گرمای بیش از حد فولاد مذاب زیاد است، ریخته گری آسان است برای تولید تخلخل انقباض و ساختار درشت. اگر دمای ریختن خیلی کم باشد، گرمای بیش از حد گرم شده فولاد مایع کم است و ریختن کافی نیست. دمای ریختن بین 1510 ℃ تا 1520 ℃ کنترل می شود، که می تواند ریزساختار خوب و پر شدن کامل را تضمین کند. سرعت ریختن مناسب کلید ساختار فشرده و عدم وجود حفره انقباض در رایزر است. هنگامی که سرعت ریختن نزدیک به موقعیت لوله آب خنک کننده است، باید از اصل "اول آهسته، سپس سریع و سپس کند" پیروی شود. یعنی به آرامی شروع به ریختن کنید. هنگامی که فولاد مذاب وارد بدنه ریخته‌گری می‌شود، سرعت ریختن افزایش می‌یابد تا فولاد مذاب به سرعت بالا برود و سپس ریختن آهسته است. هنگامی که فولاد مذاب وارد 2/3 ارتفاع رایزر می شود، از رایزر برای جبران ریختن تا پایان ریختن استفاده می شود.

حرارت درمانی

آلیاژسازی مناسب فولادهای سازه‌ای متوسط ​​و کم کربن می‌تواند تبدیل پرلیت را به‌طور قابل‌توجهی به تأخیر بیاندازد و تبدیل بینیت را برجسته کند، به طوری که ساختار غالب بینیتی را می‌توان در محدوده وسیعی از سرعت خنک‌سازی مداوم پس از آستنیته به دست آورد که به آن فولاد بینیتی می‌گویند. فولاد بینیتی می تواند خواص جامع بالاتری را با سرعت خنک کنندگی کمتر به دست آورد، بنابراین فرآیند عملیات حرارتی را ساده کرده و تغییر شکل را کاهش می دهد.

درمان ایزوترمال

دستیابی به مواد فولاد بینیت با عملیات همدما که یکی از مسیرهای توسعه مواد فوق فولاد و نانو فولاد است، دستاورد بزرگی در زمینه متالورژی آهن و فولاد است. با این حال، فرآیند austempering و تجهیزات پیچیده هستند، مصرف انرژی زیاد است، هزینه محصول بالا است، محیط زیست آلودگی متوسط ​​را خاموش می کند، چرخه تولید طولانی و غیره

درمان خنک کننده هوا

برای رفع نواقص تیمار همدما، نوعی فولاد بینیتی پس از ریخته‌گری با هوای خنک تهیه شد. اما برای بدست آوردن بینیت بیشتر باید مس، مولیبدن، نیکل و سایر آلیاژهای گرانبها را اضافه کرد که نه تنها هزینه بالایی دارد بلکه چقرمگی ضعیفی نیز دارد.

درمان خنک کننده کنترل شده

خنک سازی کنترل شده در ابتدا مفهومی در فرآیند نورد کنترل شده فولاد بود. در سال های اخیر، این روش به یک روش عملیات حرارتی کارآمد و کم مصرف تبدیل شده است. در طی عملیات حرارتی، می توان ریزساختار طراحی شده را به دست آورد و با خنک سازی کنترل شده، خواص فولاد را بهبود بخشید. تحقیقات در مورد نورد و خنک‌سازی کنترل‌شده فولاد نشان می‌دهد که خنک‌سازی کنترل‌شده می‌تواند تشکیل بینیت کم کربن قوی و سخت را در زمانی که ترکیب شیمیایی فولاد مناسب باشد، تقویت کند. روش‌های متداول خنک‌سازی کنترل‌شده شامل خنک‌سازی با جت تحت فشار، خنک‌سازی آرام، خنک‌سازی پرده‌ای آبی، خنک‌سازی اتمیزه‌سازی، خنک‌سازی اسپری، خنک‌کننده آشفته صفحه، خنک‌سازی اسپری آب-هوا و کوئنچ مستقیم و غیره است. 8 نوع روش خنک‌کننده کنترلی معمولا استفاده می‌شود. .

روش پردازش حرارتی

با توجه به وضعیت تجهیزات شرکت و شرایط واقعی، ما یک روش عملیات حرارتی خنک کننده مداوم را اتخاذ می کنیم. فرآیند خاص افزایش دمای گرمایش AC3 + (50 ~ 100) درجه سانتیگراد با توجه به نرخ گرمایش معین و تسریع خنک سازی با استفاده از دستگاه خنک کننده اسپری آب-هوا که توسط شرکت ما ساخته شده است به طوری که مواد با هوا خنک شوند و خنک شوند. خود سخت شده این می تواند ساختار بینیت کامل و همگن را به دست آورد، به عملکرد عالی، آشکارا برتر از محصولات مشابه دست یابد، و نوع دوم شکنندگی مزاج را از بین ببرد.

نتایج

• ساختار متالوگرافی: اندازه دانه 6.5 درجه
• HRC 45-50
• آستر پوسته آسیاب بزرگ نیمه خودزا تولید شده توسط شرکت ما برای نزدیک به 3.5 سال در آسیاب نیمه خود زای Φ 9.15 متری در معدن بایما از Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd. استفاده شده است. عمر مفید آن بیش از 4 ماه و طولانی ترین عمر سرویس 7 ماه است. با افزایش طول عمر، هزینه سنگ زنی واحد تا حد زیادی کاهش می یابد، فرکانس تعویض صفحه آستر بسیار کاهش می یابد، راندمان تولید به طور قابل توجهی بهبود می یابد و سود آشکار است.
• انتخاب مواد کلیدی برای بهبود طول عمر آستر آسیاب آسیاب بزرگ نیمه خودزا است و آلیاژسازی گریدهای فولادی روشی موثر برای بهبود مقاومت در برابر سایش است.
• ساختار بینیت با استحکام بالا و چقرمگی بالا ضامن بهبود طول عمر آستر پوسته آسیاب نیمه خودزا می باشد.
• فرآیند ریخته‌گری و فرآیند عملیات حرارتی برای اطمینان از متراکم بودن ساختار ریخته‌گری عالی است، که می‌تواند به طور موثری عمر مفید آستر نیمه‌خودکار پوسته آسیاب را بهبود بخشد.

Nick Sun       [email protected]