Lærdómur sem draga má af viðskiptastríði Bandaríkjanna og Kína og lokun af völdum kransæðaveiru sem valda eyðileggingu á mörkuðum og bitnar harkalega á framleiðsluhorfum í námuvinnslu - er að Norður-Ameríka þarf að koma á fót öflugri innlendum aðfangakeðjum.

Bandaríkin brugðust við Covid-19 kreppunni með því að loka landamærum sínum og fyrirtæki svöruðu með því að takmarka framleiðslu, þar sem starfsemi í námum um allan heim stöðvaðist.

Lokanir á verksmiðjum í Kína sem gætu hugsanlega stöðvað innflutning á sjaldgæfum jarðefnum í Bandaríkjunum varpaði kastljósi að þeirri staðreynd að þjóðin reiðir sig á Kína vegna þarfa sjaldgæfra jarða.

Bandarísk stjórnvöld hafa aukið viðleitni til að tryggja framboð á mikilvægum steinefnum utan Kína. Sem hluti af þeim átaksverkefnum undirritaði það nýlega viljayfirlýsingu við Grænland um að gera ofurrófskönnun til að kortleggja jarðfræði landsins.

Eftirspurn eftir sjaldgæfum jörð seglum er aðallega knúin áfram af rafknúnum farartækjum, vindrafstöðvum, lækningatækjum, snjallsímum og flug- og varnarforritum.

14 milljarða dala á ári sjaldgæfa jörð segulmarkaður er meira en 60% stjórnað af Kína sem, undir Made in China 2025, notar í auknum mæli sjaldgæfa jarðar segla í fullunnum og hálfgerðum vörum, öfugt við útflutning seglanna, segir USA Rare Earth, fjármögnunar- og þróunaraðili Round Top verkefnisins um þunga sjaldgæfa jörð og mikilvægar steinefni í Vestur-Texas, og iðnaðarheimildir áætla að markaðurinn fyrir sjaldgæfa jörð segulmagnaðir muni næstum tvöfaldast árið 2027.

USA Rare Earth er einnig að kaupa nauðsynlegan búnað til að byggja eina sjaldgæfa jarðsegulframleiðslustöðina í Ameríku.

Eina virka jarðsprengjan í Bandaríkjunum er Mountain Pass í Kaliforníu. Eftir mýflugutímabil er það aftur komið í framleiðslu – en er nú í eigu MP Materials, sem er í næstum tíundu í eigu kínversks fjárfestis.

Þegar bandaríska jarðfræðistofnunin gerir ársskýrslu sína um jarðefnaframleiðslu - eru Bandaríkin tæknilega að framleiða núll sjaldgæf jarðvegsoxíð vegna þess að það sem kemur út úr fjallaskarðinu er flutt til Kína, sagði Dan McGroarty, ráðgjafaráðsmaður í Bandaríkjunum Rare Earth, við MINING.COM .

Að byggja upp mikilvægar jarðefnabirgðir

McGroarty sagði að árið 2014 hafi ríkisstjórn Obama tilnefnt tvær sjaldgæfar jarðvegi, terbium og dysprosium, til að vera á sjaldgæfum jarðvegi listanum til að afla inn í landvarnarbirgðir.

„Það var á þeim tímapunkti þar sem engin terbium- og dysprosíumframleiðsla var í Bandaríkjunum. Þetta eru tvær stærstu sjaldgæfu jarðirnar, miðað við rúmmál, sem við höfum á Round Top. Í þeim efnum er mjög sterk samstilling,“ sagði McGroarty.

„Ákvörðunin sem forsetinn tók síðasta sumar, samkvæmt lögum um varnarframleiðslu (DPA) ... að tilnefna alla aðfangakeðjuna fyrir sjaldgæfar jarðar sem „nauðsynleg fyrir landsvarnir“ samkvæmt DPA, það er það sem gerir fjármögnun í geimnum sjaldgæfa jarðar kleift. - og það er meira að koma," sagði hann.

„Við erum með mjög einstaka innstæðu að mörgu leyti – við erum með 16 af 17 sjaldgæfum jörðum, þar sem margar eru í flokkum sjaldgæfra jarðar sem tala við fjölda varnarforrita og framleiðslu. Þetta er líklega stærsta þunga sjaldgæfa jarðvegsútfellingin í heiminum utan Kína,“ sagði Pini Althaus, forstjóri USA Rare Earth.

„Við erum líka með umtalsvert magn af litíum, við verðum 2. stærsti framleiðandi Bandaríkjanna árið 2023, þannig að við erum með mjög fjölbreytt verkefni... með stórum innviðum til staðar.“

USA Rare Earth sér fyrir sér 130 ára plús líftíma í verkefninu, en hagfræði PEA beinist að fyrstu 20 árin.

Althaus sagðist vera fær um að hrúga út útfellingunni, sem er sjaldgæft fyrir flestar sjaldgæfar jarðvegsútfellingar.

„Á milli þess að kostnaður okkar og rekstrarkostnaður er lágur - getum við keppt við Kína í verðlagningu,“ sagði Althaus.

USA Rare Earth tilkynnti í desember 2019 að þeir væru að opna tilraunaverksmiðju í Wheat Ridge, Colorado í þeim tilgangi að aðskilja og hreinsa að fullu sjaldgæfa jörð og aðra tæknimálma og mikilvæg steinefni, skolað úr málmgrýti frá Round Top verkefninu.

Tilraunaverksmiðjan í Colorado verður fyrsta vinnslustöðin utan Kína með getu til að aðskilja allt úrval sjaldgæfra jarðar - ljós, mið og þung.

Althaus sagði að verksmiðjan verði flutt til Texas, þar sem þeir munu hefja byggingu námu.

Wheat Ridge álverið er annað stykki af 100% birgðakeðju fyrir sjaldgæft jarðefni oxíð, sem byggir á 100% í Bandaríkjunum, sem byggir á hráefni frá Round Top.

Framkvæmdum við aðstöðuna í Colorado er lokið og áætlað er að þær opni í næstu viku, sagði Althaus.

Snemma í apríl tilkynnti fyrirtækið að það hefði keypt neodymium iron boron (NdFeB) framleiðslubúnað fyrir varanlega segul sem áður var í eigu og starfrækt í Norður-Karólínu af Hitachi Metals America.

USA Rare Earth mun geyma búnaðinn á meðan ákvörðun er tekin um hvar eigi að staðsetja nýja segulaðgerðina, þar sem forgangsverkefni er gott aðgengi að Round Top verkefninu.

Bandaríski herinn er meðal mögulegra fjárfesta - og Round Top er hluti af beiðninum.

Það hafa verið tvær beiðnir sem hafa borist frá varnarmálaráðuneytinu (DOD). Sá fyrsti lokaði síðla árs 2019 í kringum vinnslu og bíður svars. Þann 2. mars var önnur leit í kringum ljósar sjaldgæfar jarðir.

Round Top hefur verið hluti af DOD styrk, þar sem DOD velur sjaldgæfu jarðirnar sem það vill vinna og hreinsa.

USA Rare Earth tilkynnti í mars um skipun Paul J. Kern hershöfðingja á eftirlaunum í stjórn þess.

Kern hershöfðingi er meðlimur varnarmálaráðsins, stofnað með alríkislögum árið 1956 til að veita óháða ráðgjöf og ráðleggingar um vísindaleg, tæknileg, framleiðslu, kaupferli og stefnur og önnur mál sem varða varnarmálaráðuneytið.

USA Rare Earth stefnir að því að vera með Round Top í framleiðslu innan 30 mánaða, en McGroarty sagði að ef þeir gætu flýtt fyrir tímalínunni - þá munu þeir gera það.

„Ákvörðunin sem forsetinn tók síðastliðið sumar, samkvæmt lögum um varnarframleiðslu (DPA) … að tilnefna heila aðfangakeðju fyrir sjaldgæfar jarðar sem brýnt efni samkvæmt DPA, það er það sem leyfir fjármögnun í geimnum sjaldgæfu jarðar – og það er meira að koma."

„Það mun hafa veruleg áhrif á efnahagslífið. Við erum að tala um 500 milljarða til 1 trilljón dollara áhrif, í [skilmála] atvinnusköpun og framleiðslu...allt til rafbílageirans,“ sagði Althaus.

„Frá hagnýtu sjónarhorni er ein af ástæðunum fyrir því að mörg fyrirtæki hafa farið út á land, launakostnaður til hliðar, hráefnið og vinnslugetan er í Kína,“ sagði Althaus. „Þetta er þjóðaröryggismál, það er efnahagslegt mál, framleiðsluvandamál, atvinnusköpun þess og Bandaríkin … eru að reyna að koma því aftur heim.

Sjálfvirk mylla er ný tegund af mölunarbúnaði með bæði mulningar- og mölunaraðgerðir. Það notar malaefnið sjálft sem miðil, í gegnum gagnkvæm áhrif og mala áhrif til að ná söndun. Hálf-sjálfvirka myllan á að bæta litlum fjölda stálkúlna í sjálfgena mylluna, vinnslugetu hennar má auka um 10% – 30%, orkunotkun á hverja vörueiningu má minnka um 10% – 20%, en slit á fóðri eykst tiltölulega um 15% og fínleiki vörunnar er grófari. Sem lykilhluti hálf-sjálfrænu mylunnar, eru skelfóðringar strokka líkamans alvarlega skemmdar vegna höggs stálkúlunnar sem lyftistöngin lyftir á fóðrið í hinum endanum meðan á SAG-myllunni stendur.

Árið 2009 voru tvær nýjar hálfsjálfvirkar myllur með þvermál 7,53 × 4,27 byggðar í Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd., með árlegri hönnunargetu upp á 2 milljónir tonna/sett. Árið 2011 var ný hálfsjálfvirk mylla með þvermál 9,15 × 5,03 byggð í Baima þykkni Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd., með árlegri hönnunargetu upp á 5 milljónir tonna. Frá því að tilraunarekstur hálf-sjálfvirku myllunnar með þvermál 9,15 × 5,03, brotna oft skelfóðringar og ristplata myllunnar og rekstrarhlutfallið er aðeins 55%, sem hefur alvarleg áhrif á framleiðslu og skilvirkni.

9,15 m hálf-sjálfræna myllan í Baima námu Panzhihua Iron and Steel Group hefur notað strokkafóðrið sem framleitt er af mörgum framleiðendum. Lengsti endingartíminn er innan við 3 mánuðir og stysti líftíminn er aðeins ein vika, sem leiðir til lítillar skilvirkni hálfsjálfvirku myllunnar og stóraukins framleiðslukostnaðar. H&G Machinery Co.; Ltd  fór djúpt inn á staðinn þar sem 9,15 m hálfsjálfgena myllu var til stöðugrar rannsóknar og prófunar. Með hagræðingu á steypuefni, steypuferli og hitameðferðarferli hefur endingartími skelfóðranna sem framleiddar eru í Baima námunni farið yfir 4 mánuði og áhrifin eru augljós.

Orsakagreining á stuttum líftíma SAG myllufóðringum

Færibreytur og uppbygging φ 9,15 × 5,03 hálf-sjálfræna mylla í Baima þykkni. Tafla 1 er færibreytutaflan:

Bilunargreining á gömlu SAG myllufóðringunum

Frá því að φ 9,15 × 5,03 hálf-sjálfvirka mylla var tekin í notkun í Baima þykkni, er rekstrarhlutfallið aðeins um 55% vegna óreglulegra skemmda og endurnýjunar á myllufóðringum, sem hefur alvarleg áhrif á efnahagslegan ávinning. Aðalbilunarhamur skelfóðrunar er sýndur á mynd 1 (a). Samkvæmt vettvangsathuguninni eru SAG-skelfóðrurnar og grindarplöturnar helstu bilunarhlutar sem eru í samræmi við aðstæður á mynd 2 (b). Við útilokum aðra þætti, aðeins frá greiningunni sjálfri eru helstu vandamálin sem hér segir:

1. Vegna óviðeigandi efnisvals, afmyndast fóðurplata strokksins í notkunarferlinu, sem leiðir til gagnkvæmrar útpressunar á fóðurplötunni, sem leiðir til beinbrota og rusl;

2. Sem lykilhluti strokkafóðrunnar, vegna skorts á slitþoli, þegar þykkt fóðurs er um 30 mm, minnkar heildarstyrkur steypu, og ekki er hægt að standast högg á stálkúlunni, sem leiðir til beinbrota og úreldingu;

3. Gæðagalla í steypu, svo sem óhreinindi í bráðnu stáli, hátt gasinnihald og ósamþjöppuð uppbygging, draga úr styrk og seigleika steypu.

Ný efnishönnun á SAG myllufóðringum

Meginreglan um val á efnasamsetningu er að láta vélræna eiginleika skelfóðrunnar og ristplötunnar uppfylla eftirfarandi kröfur:

1) Mikil slitþol. Slit skelfóðurs og ristplötu er aðalþátturinn sem leiðir til minnkunar á endingartíma skelfóðurs og slitþolið táknar endingartíma skelfóðurs og ristplötu.

2) Mikil höggþol. Höggseigja er eiginleiki sem getur endurheimt upprunalegt ástand eftir að hafa borið ákveðinn ytri kraft samstundis. Svo að skelfóðrið og ristplatan sprunga ekki við högg stálkúlunnar.

Efnasamsetning

1) Innihald kolefnis og C er stjórnað á milli 0,4% og 0,6% við mismunandi slitskilyrði, sérstaklega höggálagið;

2) Niðurstöðurnar sýna að innihald Si og Si styrkir ferrít, eykur afraksturshlutfallið, dregur úr seigleika og mýkt og hefur tilhneigingu til að auka stökkleika í skapi, og innihaldið er stjórnað á milli 0,2-0,45%;

3) Mn innihald, Mn frumefni gegnir aðallega hlutverki að styrkja lausn, bæta styrk, hörku og slitþol, auka skapbrot og grófa uppbyggingu og innihaldinu er stjórnað á milli 0,8-2,0%;

4) Króminnihald, Cr frumefni, mikilvægur þáttur í slitþolnu stáli, hefur mikil styrkjandi áhrif á stálið og getur bætt styrk, hörku og slitþol stálsins og innihaldinu er stjórnað á milli 1,4-3,0%;

5) Mo innihald, Mo frumefni er einn af meginþáttum slitþolins stáls, styrkir ferrít, hreinsar korn, dregur úr eða útrýmir skapbrjósku, bætir styrk og hörku stáls, innihaldið er stjórnað á milli 0,4-1,0%;

6) Innihald Ni er stjórnað innan 0,9-2,0%,

7) Þegar innihald vanadíns er lítið er kornastærðin hreinsuð og seigjan bætt. Hægt er að stjórna innihaldi vanadíns innan 0,03-0,08%;

8) Niðurstöðurnar sýna að afoxun og kornhreinsunaráhrif títan eru augljós og innihaldið er stjórnað á milli 0,03% og 0,08%;

9) Re getur hreinsað bráðið stál, betrumbætt örbyggingu, dregið úr gasinnihaldi og öðrum skaðlegum þáttum í stáli. Hægt er að stjórna styrkleika, mýkt og þreytuþol hástáls innan 0,04-0,08%;

10) Innihald P og s ætti að vera stjórnað undir 0,03%.

Þannig að efnasamsetning nýju hönnunar SAG myllufóðringanna er:

Steyputækni

Lykilatriði steyputækni

1. Koldíoxíð natríumsílíkat sjálfherðandi sandur er notaður til að hafa strangt eftirlit með rakainnihaldi mótunarsands;
2. Nota skal hreint zirkon dufthúð sem byggir á áfengi og ekki skal nota útrunna vörur;
3. Með því að nota froðu til að búa til allt sýnishornið í föstu formi verður hvert steypuflök að koma út á líkamann, sem krefst nákvæmrar stærðar og sanngjarnrar uppbyggingu;
4. Í mótunarferlinu ætti aflöguninni að vera stranglega stjórnað og rekstraraðilinn ætti að setja sand jafnt og sandmótið ætti að vera nógu þétt og jafnt og á sama tíma ætti að forðast aflögun raunverulegs sýnis;
5. Í því ferli að breyta mold ætti að athuga stærðina stranglega til að tryggja víddarnákvæmni sandmóts;
6. Sandmótið verður að þurrka áður en kassanum er lokað;
7. Athugaðu stærð hvers kjarna til að forðast ójafna veggþykkt.

Steypuferli

Helluhiti er aðalþátturinn sem hefur áhrif á innri uppbyggingu steypu. Ef helluhitastigið er of hátt, er ofhitinn hiti bráðins stáls stór, steypan er auðvelt að framleiða rýrnunarglöp og grófa uppbyggingu; ef helluhitastigið er of lágt er ofhitinn hiti fljótandi stáls lítill og hellingurinn er ekki nægjanlegur. Helluhitastiginu er stjórnað á milli 1510 ℃ og 1520 ℃, sem getur tryggt góða örbyggingu og fullkomna fyllingu. Réttur hellahraði er lykillinn að þéttri uppbyggingu og ekkert rýrnunarhol í riserinu. Þegar hellihraði er nálægt stöðu kælivatnspípunnar skal fylgja meginreglunni „hægt fyrst, síðan hratt og síðan hægt“. Það er að byrja hægt og rólega. Þegar bráðið stál fer inn í steypuhlutann er helluhraðinn aukinn til að láta bráðna stálið rísa hratt upp í riserinn og þá er hellingurinn hægur. Þegar bráðið stál fer inn í 2/3 af riserhæðinni er riserinn notaður til að fylla upp áhellinguna þar til steypunni lýkur.

Hitameðferð

Rétt blöndun á meðalstáli og lágkolefnisbyggingarstáli getur tafið verulega umbreytingu perlíts og varpa ljósi á bainítumbreytinguna þannig að hægt sé að fá bainít yfirráða uppbyggingu á stóru sviði samfelldra kælingarhraða eftir austenitization, sem er kallað bainítstál. Bainitic stál getur fengið meiri alhliða eiginleika með lægri kælihraða og einfaldar þannig hitameðhöndlunarferlið og dregur úr aflögun.

Jafnhitameðferð

Það er frábært afrek á sviði málmvinnslu járns og stáls að fá bainít stálefni með jafnhitameðferð, sem er ein af leiðunum til að þróa ofurstál og nanó stál efni. Hins vegar er austemprunarferli og búnaður flókið, orkunotkun er mikil, vörukostnaður er hár, slökknar á miðlungs mengun umhverfi, langur framleiðsluferill og svo framvegis

Loftkælingarmeðferð

Til að vinna bug á göllum jafnhitameðferðar var eins konar bainitistál útbúið með loftkælingu eftir steypu. Hins vegar, til þess að fá meira bainít, þarf að bæta kopar, mólýbdeni, nikkeli og öðrum dýrmætum málmblöndur við, sem hefur ekki aðeins mikinn kostnað heldur einnig lélega seiglu.

Stýrð kælimeðferð

Stýrð kæling var upphaflega hugtak í ferli stálstýrðrar veltings. Á undanförnum árum hefur það þróast í skilvirka og orkusparandi hitameðferðaraðferð. Við hitameðferð er hægt að fá hönnuð örbyggingu og bæta eiginleika stáls með stýrðri kælingu. Rannsóknir á stýrðri veltingu og kælingu stáls sýna að stýrð kæling getur stuðlað að myndun sterks og sterks lágkolefnis bainíts þegar efnasamsetning stáls hentar. Algengar aðferðir við stýrða kælingu eru meðal annars þrýstiþotakæling, lagskipt kæling, vatnsgardínukæling, úðunarkæling, úðakæling, óróleg kæling á plötum, vatns-loftúðakælingu og bein slökkvun osfrv. 8 tegundir af stjórnkælingaraðferðum eru almennt notaðar .

Hitameðferð vinnsluaðferð

Samkvæmt búnaðarstöðu fyrirtækisins og raunverulegum aðstæðum, tökum við upp samfellda kælingu hitameðferðaraðferð. Sértæka ferlið er að hækka hitunarhitastigið um AC3 + (50 ~ 100) celsíus í samræmi við ákveðinn hitunarhraða og flýta fyrir kælingunni með því að nota vatns-loftúða kælibúnaðinn sem þróaður er af fyrirtækinu okkar þannig að efnið sé loftkælt og sjálf hert. Það getur fengið fullkomna og einsleita bainítbyggingu, náð framúrskarandi frammistöðu, augljóslega betri en sömu vörur og útrýmt öðrum tegundum skapstökks.

Niðurstöðurnar

• Málmfræðileg uppbygging: 6,5 gæða Kornastærð
• HRC 45-50
• Skelfóðrið stóru hálf-sjálfrænu verksmiðjunnar sem framleitt er af fyrirtækinu okkar hefur verið notað í næstum 3,5 ár á Φ 9,15 m hálf-sjálfvirku myllunni í Baima námu Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd., endingartíminn er meira en 4 mánuðir og lengsti endingartími er 7 mánuðir. Með aukinni endingartíma minnkar malakostnaður eininga til muna, tíðni þess að skipta um fóðurplötu minnkar verulega, framleiðsluhagkvæmni er verulega bætt og ávinningurinn er augljós.
• Efnisvalið er lykillinn að því að bæta endingartíma myllufóðringanna í stóru hálf-sjálfvirku myllunni og málmblöndur stálflokka er áhrifarík leið til að bæta slitþol.
• Bainítbyggingin með miklum styrk og mikilli hörku er tryggingin fyrir því að bæta endingartíma skelfóðrunnar í hálfsjálfvirku myllunni.
• Steypuferlið og hitameðhöndlunarferlið eru fullkomin til að tryggja að steypubyggingin sé þétt, sem getur í raun bætt endingartíma hálf-sjálfseigna mylluhúðarinnar.

Nick Sun       [email protected]