USA:n ja Kiinan välisen kauppasodan ja koronaviruksen aiheuttamien sulkemisten, jotka aiheuttavat tuhoa markkinoilla ja heikentävät kaivostuotantonäkymiä, on opittava, että Pohjois-Amerikan on perustettava vahvemmat kotimaiset toimitusketjut.

Yhdysvallat vastasi covid-19-kriisiin sulkemalla rajansa ja yritykset vastasivat rajoittamalla tuotantoa, kun kaivostoiminta maailmanlaajuisesti pysähtyi.

Kiinan tuotantolaitosten sulkemiset, jotka voisivat katkaista harvinaisten maametallien tuonnin Yhdysvaltoihin, korostivat sitä tosiasiaa, että kansakunta on riippuvainen Kiinasta harvinaisten maametallien tarpeissa.

Yhdysvaltain hallitus on tehostanut toimiaan varmistaakseen kriittisten mineraalien toimitukset Kiinan ulkopuolelta. Osana näitä aloitteita se allekirjoitti äskettäin yhteisymmärryspöytäkirjan Grönlannin kanssa hyperspektritutkimuksen suorittamisesta maan geologian kartoittamiseksi.

Harvinaisten maametallien kysyntää ohjaavat pääasiassa sähköajoneuvot, tuuligeneraattorit, lääketieteelliset laitteet, älypuhelimet sekä ilmailu- ja puolustussovellukset.

14 miljardin dollarin vuosittaiset harvinaisten maametallien magneettimarkkinat ovat yli 60 % Kiinan hallinnassa. Kiina käyttää Made in China 2025:n mukaisesti yhä enemmän harvinaisten maametallien magneetteja valmiissa ja puolivalmiissa tuotteissa sen sijaan, että se vie magneetteja, sanoo USA. Rare Earth, Round Topin raskaiden harvinaisten maametallien ja kriittisten mineraalien hankkeen rahoittaja ja kehityskumppani Länsi-Texasissa, ja teollisuuslähteet arvioivat harvinaisten maametallien magneettimarkkinoiden lähes kaksinkertaistuvan vuoteen 2027 mennessä.

USA Rare Earth ostaa myös tarvittavat laitteet Amerikan ainoan harvinaisten maametallien tuotantolaitoksen rakentamiseen.

Ainoa aktiivinen harvinaisten maametallien kaivos Yhdysvalloissa on Mountain Pass Kaliforniassa. Koipallokauden jälkeen se on taas tuotannossa – mutta nyt sen omistaa MP Materials, josta lähes kymmenesosan kiinalainen sijoittaja.

Kun US Geological Survey laatii vuosiraportin mineraalien tuotannosta – Yhdysvallat tuottaa teknisesti nollaa harvinaisten maametallien oksideja, koska Mountain Passista tuleva materiaali kuljetetaan Kiinaan, Dan McGroarty, Yhdysvaltain harvinaisten maametallien neuvottelukunnan jäsen, kertoi MINING.COM:lle. .

Kriittisen mineraalivaraston rakentaminen

McGroarty sanoi vuonna 2014, että Obaman hallinto nimesi kaksi harvinaista maametallia, terbiumin ja dysprosiumin, harvinaisten maametallien luetteloon hankittavaksi kansallisen puolustusvarastoon.

"Se oli ajankohta, jolloin terbiumia ja dysprosiumia ei tuotettu Yhdysvalloissa. Nämä ovat tilavuudeltaan kaksi suurinta harvinaista maametallia, joita meillä on Round Topissa. Tässä suhteessa on erittäin vahva linjaus”, McGroarty sanoi.

"Presidentin viime kesänä tekemä päätös puolustustuotantolain (DPA) nojalla… nimetä harvinaisten maametallien koko toimitusketju "kansallisen puolustuksen kannalta välttämättömäksi" DPA:n mukaisesti, se mahdollistaa rahoituksen harvinaisten maametallien avaruudessa. – Ja lisää on tulossa, hän sanoi.

"Meillä on erittäin ainutlaatuinen esiintymä monessa suhteessa – meillä on 16 17 harvinaisesta maametallista, joista monet kuuluvat harvinaisten maametallien luokkiin, jotka koskevat useita puolustussovelluksia ja valmistusta. Se on luultavasti maailman suurin raskas harvinaisten maametallien esiintymä Kiinan ulkopuolella, Pini Althaus, USA:n harvinaisten maametallien toimitusjohtaja, sanoi.

"Meillä on myös huomattava määrä litiumia, olemme Yhdysvaltain toiseksi suurin tuottaja vuoteen 2023 mennessä, joten meillä on hyvin monipuolinen projekti… ja meillä on suuri infrastruktuuri."

USA Rare Earth näkee hankkeessa 130 vuoden ja kaivoksen eliniän, mutta PEA:n taloustiede keskittyy ensimmäisiin 20 vuoteen.

Althaus sanoi, että he pystyvät kasaamaan esiintymän, mikä on harvinaista useimmissa harvinaisissa maametalliesiintymissä.

"Alhaisten investointien ja käyttöomaisuuden välillä pystymme kilpailemaan Kiinan kanssa hinnoittelussa", Althaus sanoi.

USA Rare Earth ilmoitti joulukuussa 2019 avaavansa pilottilaitoksen Wheat Ridgessä, Coloradossa, tarkoituksena erottaa ja puhdistaa täydellisesti harvinaisia ​​maametalleja ja muita teknisiä metalleja ja kriittisiä mineraaleja, jotka uuttuvat Round Top -projektin malmista.

Coloradon pilottitehdas on ensimmäinen käsittelylaitos Kiinan ulkopuolella, joka pystyy erottamaan kaikki harvinaiset maametallit – kevyet, keskimetallit ja raskaat maametallit.

Althaus sanoi, että tehdas siirretään Texasiin, missä he aloittavat kaivoksen rakentamisen.

Wheat Ridgen tehdas on 100-prosenttisesti Yhdysvalloissa sijaitsevan harvinaisten maametallien oksidien toimitusketjun toinen osa, joka käyttää Round Topin raaka-ainetta.

Coloradon laitoksen rakentaminen on valmis, ja sen on määrä avautua ensi viikolla, Althaus sanoi.

Huhtikuun alussa yhtiö ilmoitti ostaneensa neodyymirautaboorin (NdFeB) kestomagneettien valmistuslaitteiston, jonka Hitachi Metals America omisti ja käytti aiemmin Pohjois-Carolinassa.

USA Rare Earth varastoi laitteet odottamaan päätöstä uuden magneetin sijoittamisesta, ja ensisijaisena tavoitteena on hyvä pääsy Round Top -projektiin.

Yhdysvaltain armeija on mahdollisten sijoittajien joukossa – ja Round Top on osa tarjouspyyntöjä.

Puolustusministeriöltä (DOD) on tullut kaksi pyyntöä. Ensimmäinen suljettiin vuoden 2019 lopulla käsittelyn aikana ja odottaa vastausta. Maaliskuun 2. päivänä järjestettiin toinen pyyntö kevyiden harvinaisten maametallien ympärillä.

Round Top on ollut osa DOD-apurahaa, koska DOD poimii harvinaiset maametallit, jotka se haluaa käsitellä ja puhdistettua.

USA Rare Earth ilmoitti maaliskuussa eläkkeellä olevan armeijan kenraalin Paul J. Kernin nimittämisestä sen hallitukseen.

Kenraali Kern on puolustusalan tiedelautakunnan jäsen, joka perustettiin liittovaltion lailla vuonna 1956 antamaan riippumattomia neuvoja ja suosituksia tieteellisistä, teknisistä, valmistus-, hankintaprosesseista ja -politiikoista sekä muista puolustusministeriötä kiinnostavista asioista.

USA Rare Earthin tavoitteena on saada Round Top tuotantoon 30 kuukauden kuluessa, mutta McGroarty sanoi, että jos he voivat nopeuttaa aikajanaa, niin he tekevät.

"Presidentin viime kesänä tekemä päätös Defence Production Actin (DPA) nojalla … nimetä harvinaisten maametallien koko toimitusketju DPA:n mukaiseksi kiireelliseksi materiaaliksi, se mahdollistaa rahoituksen harvinaisten maametallien avaruudessa – ja on olemassa lisää tulossa."

"Sillä tulee olemaan merkittävä vaikutus talouteen. Puhumme 500–1 biljoonan dollarin vaikutuksesta työpaikkojen luomisen ja valmistuksen osalta…kaiken sähköajoneuvojen alalla”, Althaus sanoi.

"Käytännön näkökulmasta yksi syy siihen, miksi monet yritykset ovat siirtyneet offshore-alueelle, työvoimakustannukset sivuun, raaka-aineet ja jalostuskapasiteetti ovat Kiinassa", Althaus sanoi. "Se on kansallinen turvallisuuskysymys, se on taloudellinen kysymys, tuotantokysymys, sen työpaikkojen luominen, ja Yhdysvallat… yrittää tuoda sen takaisin kotiin."

Autogeeninen mylly on uudenlainen jauhatuslaitteisto, jossa on sekä murskaus- että jauhatustoimintoja. Se käyttää itse jauhatusmateriaalia väliaineena keskinäisen iskun ja hiontavaikutuksen kautta hienonnuksen saavuttamiseksi. Puoliautogeenisen myllyn on tarkoitus lisätä pieni määrä teräskuulia autogeeniseen myllyyn, sen prosessointikapasiteettia voidaan lisätä 10 % – 30 %, energiankulutusta tuoteyksikköä kohti voidaan vähentää 10 % – 20 %, mutta vuorauksen kuluminen lisääntyy suhteellisesti 15 % ja tuotteen hienous on karkeampaa. Puoliautogeenisen myllyn keskeisenä osana sylinterin rungon vaippavaipat vaurioituvat vakavasti vuorauksen nostopalkin nostaman teräspallon törmäyksestä toisessa päässä olevaan vuoraukseen SAG-myllyn käytön aikana.

Vuonna 2009 Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd.:hen rakennettiin kaksi uutta puoliautogeenista myllyä, joiden halkaisija on 7,53 × 4,27 ja joiden vuotuinen suunnittelukapasiteetti on 2 miljoonaa tonnia/sarja. Vuonna 2011 Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd:n Baiman rikastamolle rakennettiin uusi puoliautogeeninen mylly, jonka halkaisija on 9,15 × 5,03 ja jonka vuosikapasiteetti on 5 miljoonaa tonnia. Halkaisijaltaan 9,15 × 5,03 puoliautogeenisen myllyn koekäytön jälkeen myllyn kuorivaipat ja ristikkolevy rikkoutuvat usein, ja toimintanopeus on vain 55%, mikä vaikuttaa vakavasti tuotantoon ja tehokkuuteen.

Panzhihua Iron and Steel Groupin Baiman kaivoksen 9,15 metrin puoliautogeeninen mylly on käyttänyt useiden valmistajien valmistamaa sylinterivaippaa. Pisin käyttöikä on alle 3 kuukautta ja lyhin vain yksi viikko, mikä johtaa puoliautogeenisen tehtaan alhaiseen hyötysuhteeseen ja huomattavasti kohonneisiin tuotantokustannuksiin. H&G Machinery Co.; Ltd  meni syvälle 9,15 m:n puoliautogeenisen myllyn alueelle jatkuvaa tutkimusta ja testausta varten. Valumateriaalin, valuprosessin ja lämpökäsittelyprosessin optimoinnin ansiosta Baiman kaivoksella valmistettujen kuorivuorausten käyttöikä on ylittänyt 4 kuukautta, ja vaikutus on ilmeinen.

Cause analysis of short life of SAG-myllyjen vaipan vuorauksiin

φ 9,15 × 5,03 puoliautogeenisen myllyn parametrit ja rakenne Baima-rikastamolla. Taulukko 1 on parametritaulukko:

Vanhojen SAG-tehtaan vaippareunojen vikaanalyysi

Baiman rikastamolla φ 9,15 × 5,03 puoliautogeenisen myllyn käyttöönoton jälkeen toimintanopeus on vain noin 55 % johtuen epäsäännöllisestä vauriosta ja myllyn vuorausten vaihdosta, mikä vaikuttaa vakavasti taloudellisiin hyötyihin. Kuorivuorauksen päävikatila on esitetty kuvassa 1 (a). Paikan päällä tehdyn selvityksen mukaan SAG-myllyjen vaipat ja ristikkolevy ovat päävikaosat, jotka vastaavat kuvan 2 (b) tilannetta. Jätämme pois muut tekijät vain itse vuorauksen analyysistä, tärkeimmät ongelmat ovat seuraavat:

1. Väärän materiaalin valinnan vuoksi sylinterin vuorauslevy vääntyy käytön aikana, mikä johtaa vuorauslevyn keskinäiseen pursotukseen, mikä johtaa murtumaan ja romuun;

2. Sylinterin vuorauksen avainosana kulumiskestävyyden puutteen vuoksi, kun vuorauksen paksuus on noin 30 mm, valun kokonaislujuus laskee, eikä teräspallon iskua voida vastustaa, mikä johtaa murtumaan ja romuttaminen;

3. Valulaadun viat, kuten sulan teräksen epäpuhtaudet, korkea kaasupitoisuus ja epätiivis rakenne, heikentävät valukappaleiden lujuutta ja sitkeyttä.

Uusi materiaalisuunnittelu SAG-myllyjen vaipan vuorauksiin

Kemiallisen koostumuksen valinnan periaate on saada vaipan vuorauksen ja ristikkolevyn mekaaniset ominaisuudet täyttämään seuraavat vaatimukset:

1) Korkea kulutuskestävyys. Vaipan vuorauksen ja ristikkolevyn kuluminen on pääasiallinen vaippavuorauksen käyttöiän lyhenemiseen johtava tekijä, ja kulutuskestävyys edustaa vaipan vuorauksen ja ristikkolevyn käyttöikää.

2) Suuri iskunkestävyys. Iskusitkeys on ominaisuus, joka voi välittömästi palauttaa alkuperäisen tilan tietyn ulkoisen voiman vaikutuksesta. Jotta kuoren vuoraus ja ristikkolevy eivät halkeile teräspallon törmäyksen aikana.

Kemiallinen koostumus

1) Hiilen ja C:n pitoisuutta säädetään välillä 0,4-0,6 % erilaisissa kulumisolosuhteissa, erityisesti iskukuormituksessa;

2) Tulokset osoittavat, että Si- ja Si-pitoisuus vahvistaa ferriittiä, lisää tuottosuhdetta, vähentää sitkeyttä ja plastisuutta ja niillä on taipumus lisätä temper-haurautta, ja pitoisuutta säädetään välillä 0,2-0,45 %;

3) Mn-pitoisuus, Mn-elementti toimii pääasiassa liuoksen vahvistajana, lujuuden, kovuuden ja kulutuskestävyyden parantajana, pitoisuuden haurauden lisäämisessä ja rakenteen karkeuttajana, ja pitoisuutta säädetään välillä 0,8-2,0 %;

4) Kromipitoisuus, Cr-elementti, tärkeä kulutuskestävän teräksen elementti, jolla on suuri lujittava vaikutus teräkseen ja se voi parantaa teräksen lujuutta, kovuutta ja kulutuskestävyyttä, ja pitoisuutta säädetään välillä 1,4-3,0%;

5) Mo-pitoisuus, Mo-elementti on yksi kulutusta kestävän teräksen pääelementeistä, joka vahvistaa ferriittiä, jalostaa rakeita, vähentää tai eliminoi haurautta, parantaa teräksen lujuutta ja kovuutta, pitoisuutta säädetään välillä 0,4-1,0%;

6) Ni-pitoisuutta säädetään 0,9-2,0 %:n sisällä

7) Kun vanadiinipitoisuus on pieni, raekoko jalostuu ja sitkeys paranee. Vanadiinipitoisuutta voidaan säätää välillä 0,03-0,08 %;

8) Tulokset osoittavat, että titaanin hapettumis- ja rakeita parantava vaikutus ovat ilmeisiä ja pitoisuutta säädetään välillä 0,03 % - 0,08 %;

9) Re voi puhdistaa sulaa terästä, jalostaa mikrorakennetta, vähentää kaasupitoisuutta ja muita teräksen haitallisia osia. Korkean teräksen lujuutta, plastisuutta ja väsymiskestävyyttä voidaan säätää välillä 0,04-0,08 %;

10) P:n ja s:n pitoisuus tulisi säätää alle 0,03 %:n.

Joten uuden muotoilun SAG-myllykuorivuorausten kemiallinen koostumus on:

Valutekniikka

Valutekniikan pääkohdat

1. Hiilidioksidinatriumsilikaattia itsekovettuvaa hiekkaa käytetään tiukasti muovaushiekan kosteuspitoisuuden säätelyyn;
2. Alkoholipohjaista puhdasta zirkonijauhemaalausta tulee käyttää, eikä vanhentuneita tuotteita saa käyttää;
3. Käyttämällä vaahtoa koko kiinteän näytteen valmistamiseen, jokainen valufile on tuotava ulos rungosta, mikä vaatii tarkan koon ja kohtuullisen rakenteen;
4. Muovausprosessissa muodonmuutosta on valvottava tiukasti, ja käyttäjän tulee laittaa hiekkaa tasaisesti, ja hiekkamuotin tulee olla riittävän tiivis ja tasainen, ja samalla todellisen näytteen muodonmuutoksia tulee välttää;
5. Muotin muokkausprosessissa koko on tarkastettava tiukasti hiekkamuotin mittatarkkuuden varmistamiseksi;
6. Hiekkamuotit on kuivattava ennen laatikon sulkemista;
7. Tarkista jokaisen ytimen koko välttääksesi epätasaisen seinämän paksuuden.

Valuprosessi

Valulämpötila on tärkein tekijä, joka vaikuttaa valukappaleiden sisäiseen rakenteeseen. Jos valulämpötila on liian korkea, sulan teräksen ylikuumentunut lämpö on suuri, valussa on helppo tuottaa kutistumishuokoisuutta ja karkeaa rakennetta; jos kaatolämpötila on liian alhainen, nestemäisen teräksen ylikuumentunut lämpö on pieni, eikä kaato ole riittävä. Kaatolämpötilaa säädetään välillä 1510 ℃ - 1520 ℃, mikä voi varmistaa hyvän mikrorakenteen ja täydellisen täytön. Oikea kaatonopeus on avain kompaktiin rakenteeseen, eikä nousuputkessa ole kutistumisonteloa. Kun kaatonopeus on lähellä jäähdytysvesiputken asentoa, tulee noudattaa periaatetta "ensin hidas, sitten nopea ja sitten hidas". Eli alkaa valumaan hitaasti. Kun sula teräs tulee valukappaleeseen, kaatonopeutta nostetaan, jotta sula teräs nousee nopeasti nousuputkeen, minkä jälkeen kaataminen on hidasta. Kun sula teräs tulee 2/3 nousuputken korkeuteen, käytetään nousuputkea kaatamisen täydentämiseen valun loppuun asti.

Lämpökäsittely

Keski- ja vähähiilisten rakenneterästen asianmukainen seostus voi viivästyttää merkittävästi perliittimuutosta ja korostaa bainiittimuutosta niin, että bainiittien hallitsema rakenne voidaan saavuttaa laajalla jatkuvalla jäähdytysnopeudella austenitisoinnin jälkeen, jota kutsutaan bainiittiteräkseksi. Bainiittinen teräs voi saada paremmat kokonaisominaisuudet pienemmällä jäähdytysnopeudella, mikä yksinkertaistaa lämpökäsittelyprosessia ja vähentää muodonmuutoksia.

Isoterminen käsittely

Rauta- ja teräsmetallurgian alalla on suuri saavutus saada bainiittiteräsmateriaaleja isotermisellä käsittelyllä, mikä on yksi superteräs- ja nanoteräsmateriaalien kehittämisen suunnasta. Austering-prosessi ja -laitteet ovat kuitenkin monimutkaisia, energiankulutus on suuri, tuotteen kustannukset korkeat, ympäristö saastuttava keskitasoa, pitkä tuotantosykli ja niin edelleen

Ilmanjäähdytyskäsittely

Isotermisen käsittelyn puutteiden voittamiseksi valmistettiin eräänlainen bainiittiteräs ilmajäähdytyksellä valun jälkeen. Jotta bainiittia saadaan lisää, on kuitenkin lisättävä kuparia, molybdeeniä, nikkeliä ja muita arvokkaita seoksia, joilla ei ole vain korkeat kustannukset, vaan myös huono sitkeys.

Hallittu jäähdytyskäsittely

Ohjattu jäähdytys oli alun perin käsite teräksen ohjatun valssauksen prosessissa. Viime vuosina siitä on kehittynyt tehokas ja energiaa säästävä lämpökäsittelymenetelmä. Lämpökäsittelyn aikana voidaan saavuttaa suunniteltu mikrorakenne ja parantaa teräksen ominaisuuksia ohjatulla jäähdytyksellä. Teräksen hallitun valssauksen ja jäähdytyksen tutkimus osoittaa, että hallittu jäähdytys voi edistää vahvan ja sitkeän vähähiilisen bainiitin muodostumista, kun teräksen kemiallinen koostumus on sopiva. Yleisesti käytettyjä ohjatun jäähdytyksen menetelmiä ovat painesuihkujäähdytys, laminaarijäähdytys, vesiverhojäähdytys, sumutusjäähdytys, suihkujäähdytys, levypyörteinen jäähdytys, vesi-ilma-suihkujäähdytys ja suorasammutus jne. Yleisesti käytetään 8 erilaista ohjausjäähdytysmenetelmää. .

Lämpökäsittelyn käsittelymenetelmä

Yrityksen laitetilan ja todellisten olosuhteiden mukaan käytämme jatkuvaa jäähdytyslämpökäsittelymenetelmää. Erityinen prosessi on nostaa lämmityslämpötilaa AC3 + (50 ~ 100) astetta tietyn lämmitysnopeuden mukaan ja nopeuttaa jäähdytystä käyttämällä yrityksemme kehittämää vesi-ilma-suihkujäähdytyslaitetta siten, että materiaali ilmajäähdytetään ja itse kovettunut. Se voi saada täydellisen ja homogeenisen bainiittirakenteen, saavuttaa erinomaisen suorituskyvyn, selvästi parempia kuin samat tuotteet, ja poistaa toisen tyyppisen haurauden.

Tulokset

• Metallografinen rakenne: 6,5 astetta Raekoko
• HRC 45-50
• Yrityksemme valmistaman suuren puoliautogeenisen tehtaan kuorivuorausta on käytetty lähes 3,5 vuotta Φ 9,15 m puoliautogeenisella tehtaalla Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd:n Baiman kaivoksella. käyttöikä on yli 4 kuukautta ja pisin käyttöikä on 7 kuukautta. Käyttöiän pidentyessä yksikköhiontakustannukset pienenevät huomattavasti, vuorauslevyn vaihtotiheys vähenee huomattavasti, tuotannon tehokkuus paranee merkittävästi ja hyöty on ilmeinen.
• Materiaalivalinnalla on avainasemassa suuren puoliautogeenisen tehtaan valssien käyttöiän pidentämisessä, ja teräslaatujen seostus on tehokas tapa parantaa kulutuskestävyyttä.
• Korkean lujuuden ja sitkeyden omaava bainiittirakenne takaa puoliautogeenisen myllyn kuorivuorauksen käyttöiän pidentämisen.
• Valuprosessi ja lämpökäsittely ovat täydellisiä varmistamaan, että valurakenne on tiheä, mikä voi tehokkaasti parantaa puoliautogeenisen myllyn kuorivuorauksen käyttöikää.

Nick Sun       [email protected]