米中貿易戦争とコロナウイルスによるロックダウンが市場に大混乱をもたらし、鉱業生産の見通しに大きな打撃を与えることから学ぶべき教訓は、北米がより強固な国内サプライチェーンを確立する必要があるということです。

米国は、世界中の鉱山での操業が停止したため、国境を閉鎖することでcovid-19危機に対応し、企業は生産を制限することで対応しました。

米国の希土類輸入を遮断する可能性のある中国の製造工場の閉鎖は、国が希土類のニーズを中国に依存しているという事実にスポットライトを当てました。

米国政府は、中国国外からの重要な鉱物の供給を確保するための取り組みを強化しています。 これらのイニシアチブの一環として、最近、グリーンランドとの間で、国の地質をマッピングするためのハイパースペクトル調査を実施するための覚書に署名しました。

希土類磁石の需要は、主に電気自動車、風力発電機、医療機器、スマートフォン、航空宇宙および防衛用途によって推進されています。

年間140億ドルの希土類磁石市場は、中国によって60％以上支配されており、Made in China 2025の下では、磁石を輸出するのではなく、完成品および半製品に希土類磁石を使用することが増えています。西テキサスのラウンドトップ重希土類および重要鉱物プロジェクトの資金提供および開発パートナーである希土類、および業界筋は、希土類磁石市場が2027年までにほぼ2倍になると予測しています。

USA Rare Earthは、南北アメリカで唯一の希土類磁石製造施設を建設するために必要な機器も購入しています。

米国で唯一アクティブな希土類鉱山は、カリフォルニアの峠です。 モスボール期間の後、生産が再開されましたが、現在はMPマテリアルが所有しており、MPマテリアルは中国の投資家がほぼ10分の1を所有しています。

米国地質調査所が鉱物生産に関する年次報告書を作成するとき、米国は技術的にゼロの希土類酸化物を生産しています。これは、峠から出てくるものが中国に出荷されているためです。 。

重要な鉱物の備蓄を構築する

McGroartyは、2014年に、オバマ政権が2つの希土類、テルビウムとジスプロシウムを国防備蓄に取得するための希土類リストに指定したと述べました。

「それは、米国でテルビウムとジスプロシウムの生産がなかった時点でした。 これらは、ラウンドトップにある2つの最大の希土類元素です。 その点で、非常に強力な連携があります」とMcGroarty氏は述べています。

「国防生産法（DPA）に基づいて大統領が昨年夏に下した決定…希土類のサプライチェーン全体をDPAに基づく「国防に不可欠」として指定することで、希土類空間への資金提供が可能になります。 –そしてもっと来ることがあります」と彼は言いました。

「私たちは多くの点で非常にユニークな鉱床を持っています。17の希土類のうち16があり、その多くは多くの防衛用途や製造業に言及している希土類カテゴリーにあります。 これはおそらく中国以外の世界で最大の重希土類鉱床です」とUSARareEarthのCEOであるPiniAlthausは述べています。

「また、かなりの量のリチウムがあります。2023年までに米国で2番目に大きな生産者になるため、非常に多様なプロジェクトがあります…主要なインフラストラクチャが整っています。」

USA Rare Earthは、プロジェクトで130年以上の鉱山寿命を想定していますが、PEAの経済学は最初の20年に焦点を合わせています。

Althausは、ほとんどの希土類鉱床ではまれな堆積物を堆積させることができると述べました。

「私たちの設備投資と営業費用が低い間、私たちは価格設定で中国と競争することができます」とアルトハウスは言いました。

USA Rare Earthは、2019年12月に、ラウンドトッププロジェクトの鉱石から浸出したレアアースやその他のハイテク金属や重要な鉱物を完全に分離および精製する目的で、コロラド州ウィートリッジにパイロットプラント施設を開設すると発表しました。

コロラドのパイロットプラントは、中国国外で最初の処理施設となり、ライト、ミッド、ヘビーのすべての希土類を分離することができます。

アルトハウス氏によると、工場はテキサス州に移され、そこで鉱山建設が開始されるという。

ウィートリッジプラントは、ラウンドトップからの原料を利用した、100％米国を拠点とする希土類酸化物サプライチェーンの2番目の部分です。

アルトハウス氏によると、コロラド州の施設の建設は完了しており、来週中に開業する予定です。

4月初旬、同社は、以前は日立金属アメリカがノースカロライナ州で所有および運営していたネオジム鉄ホウ素（NdFeB）永久磁石製造装置を購入したと発表しました。

USA Rare Earthは、ラウンドトッププロジェクトへの良好なアクセスを優先して、新しい磁石の操作をどこに配置するかが決定されるまで、機器を倉庫に保管します。

米軍は投資家候補の1つであり、ラウンドトップは勧誘の一部です。

国防総省（DOD）から出された2つの勧誘がありました。 最初は処理の前後で2019年後半に閉鎖され、応答を待っています。 3月2日、軽い希土類の周りで別の勧誘がありました。

ラウンドトップは、国防総省が処理および精製したい希土類を選択するため、国防総省の助成金の一部となっています。

USA Rare Earthは、3月に、退役した陸軍大将Paul J.Kernを取締役会に任命したことを発表しました。

カーン将軍は、1956年に連邦法によって設立された防衛科学委員会のメンバーであり、科学、技術、製造、買収のプロセスとポリシー、および国防総省に関心のあるその他の事項に関する独立したアドバイスと推奨事項を提供しています。

USA Rare Earthは、30か月以内にラウンドトップの生産を目指していますが、McGroartyは、タイムラインを早めることができれば、そうするだろうと述べました。

「昨年夏、国防生産法（DPA）に基づいて大統領が下した決定は、希土類のサプライチェーン全体をDPAに基づく緊急の資料として指定することであり、これにより希土類分野での資金調達が可能になります。もっと来る。」

「経済に大きな影響があります。 私たちは、雇用の創出と製造において、5,000億ドルから1兆ドルの影響について話し合っています…すべて、電気自動車セクターに影響を及ぼします」とAlthaus氏は述べています。

「実際的な観点から、多くの企業が海外に進出した理由の1つは、人件費は別として、原材料と処理能力は中国にある」とアルトハウス氏は述べた。 「それは国家安全保障の問題であり、経済の問題であり、製造の問題であり、雇用の創出であり、米国はそれを家に持ち帰ろうとしています。」

自生ミルは、粉砕と粉砕の両方の機能を備えた新しいタイプの粉砕装置です。 粉砕材料自体を媒体として、相互衝撃と粉砕効果により粉砕を実現します。 半自生ミルは、自生ミルに少数の鋼球を追加することであり、その処理能力は10％〜30％増加し、単位製品あたりのエネルギー消費量は10％〜20％削減できますが、ライナーの摩耗は比較的15％増加し、製品の細かさは粗くなります。 半自生ミルの重要な部分として、SAGミルの運転中にライナーリフトビームによって持ち上げられた鋼球がもう一方の端のライナーに衝突するため、シリンダー本体のシェルライナーが深刻な損傷を受けます。

2009年には、攀鋼集団鉄鋼株式会社に直径7.53×4.27の2つの新しい半自生ミルが建設され、年間設計能力は200万トン/セットでした。 2011年、攀鋼集団鉄鋼のバイマ精鉱所に直径9.15×5.03の新しい半自生ミルが建設され、年間設計能力は500万トンでした。 直径9.15×5.03の半自生ミルを試運転しているため、シェルライナーやグリッドプレートが破損することが多く、稼働率は55％と生産効率に大きな影響を与えています。

Panzhihua Iron and SteelGroupのBaima鉱山にある9.15mの半自生ミルは、多くのメーカーが製造したシリンダーライナーを使用しています。 最長の耐用年数は3ヶ月未満、最短の寿命はわずか1週間であるため、半自生ミルの効率が低下し、製造コストが大幅に増加します。H＆G Machinery Co。; Ltd は、継続的な調査とテストのために、9.15mの半自生工場の敷地に深く入り込みました。 鋳造材料、鋳造工程、熱処理工程の最適化により、バイマ鉱山で製造されたシェルライナーの耐用年数は4ヶ月を超え、その効果は明ら​​かです。

Cause analysis of short life of SAG mill shell liners

バイマコンセントレーターのφ9.15×5.03半自生ミルのパラメーターと構造。 表1は、パラメーター表です。

古いSAGミルシェルライナーの故障解析

バイマコンセントレーターでのφ9.15×5.03半自生ミルの試運転以来、不規則な損傷とミルライナーの交換により稼働率は約55％にとどまり、経済的利益に深刻な影響を及ぼしています。 シェルライナーの主な故障モードを図1（a）に示します。 現地調査によると、SAGミルシェルライナーと格子板が主な故障部品であり、図2（b）の状況と一致している。 ライナー自体の分析からのみ、他の要因を除外します。主な問題は次のとおりです。

1.材料の選択が不適切なため、シリンダーのライナープレートは使用中に変形し、ライナープレートが相互に押し出され、破損やスクラップが発生します。

2.シリンダーライナーの重要な部分であるため、耐摩耗性が不足しているため、ライナーの厚さが約30 mmになると、鋳造物の全体的な強度が低下し、鋼球の衝撃に耐えられなくなり、破壊やスクラップ;

3.溶鋼中の不純物、高ガス含有量、非コンパクト構造などの鋳造品質の欠陥は、鋳造の強度と靭性を低下させます。

SAGミルシェルライナーの新素材デザイン

化学組成の選択の原則は、シェルライナーとグリッドプレートの機械的特性が次の要件を満たすようにすることです。

1）高い耐摩耗性。 シェルライナーとグリッドプレートの耐用年数の低下につながる主な要因はシェルライナーとグリッドプレートの摩耗であり、耐摩耗性はシェルライナーとグリッドプレートの耐用年数を表しています。

2）耐衝撃性が高い。 衝撃靭性は、一定の外力を瞬時に受けた後、元の状態に戻すことができる特性です。 鋼球の衝撃時にシェルライナーとグリッドプレートにひびが入らないようにします。

化学組成

1）炭素とCの含有量は、さまざまな摩耗条件、特に衝撃荷重の下で0.4％から0.6％の間に制御されます。

2）結果は、SiとSiの含有量がフェライトを強化し、降伏比を増加させ、靭性と可塑性を低下させ、焼戻し脆性を増加させる傾向があり、含有量が0.2〜0.45％に制御されることを示しています。

3）Mn含有量、Mn元素は主に溶液強化、強度、硬度、耐摩耗性の向上、焼戻し脆性および粗大化構造の増加の役割を果たし、含有量は0.8〜2.0％に制御されます。

4）耐摩耗鋼の重要な元素であるクロム含有量は、鋼に大きな強化効果をもたらし、鋼の強度、硬度、耐摩耗性を向上させることができ、含有量は1.4〜3.0％に制御されます。

5）Mo含有量、Mo元素は、耐摩耗性鋼の主要元素の1つであり、フェライトの強化、結晶粒の微細化、焼戻し脆性の低減または排除、鋼の強度と硬度の向上、含有量は0.4〜1.0％に制御されます。

6）Niの含有量は0.9〜2.0％の範囲内で管理されています。

7）バナジウムの含有量が少ないと、結晶粒径が細かくなり、靭性が向上します。 バナジウムの含有量は0.03〜0.08％以内に制御できます。

8）結果は、チタンの脱酸および結晶粒微細化効果が明らかであり、含有量が0.03％から0.08％の間に制御されていることを示しています。

9）Reは、溶鋼の精製、微細構造の改良、ガス含有量の削減、および鋼中の他の有害元素を削減できます。 高鋼の強度、可塑性、耐疲労性は0.04〜0.08％以内に制御できます。

10）Pとsの含有量は0.03％未満に制御する必要があります。

したがって、新しい設計のSAGミルシェルライナーの化学組成は次のとおりです。

鋳造技術

鋳造技術のポイント

1. 炭酸ナトリウムケイ酸ナトリウム自己硬化砂は、鋳物砂の含水率を厳密に制御するために使用されます。
2. アルコールベースの純粋なジルコン粉体塗装を使用し、期限切れの製品は使用しないでください。
3. フォームを使用して固体サンプル全体を作成するには、各鋳造フィレットを本体に引き出す必要があり、正確なサイズと合理的な構造が必要です。
4. 成形工程では、変形を厳密に制御し、オペレーターが砂を均等に配置し、砂型を十分にコンパクトで均一にすると同時に、実際のサンプルの変形を回避する必要があります。
5. 型修正の過程で、砂型の寸法精度を確保するためにサイズを厳密にチェックする必要があります。
6. ボックスを閉じる前に、砂型を乾燥させる必要があります。
7. 壁の厚さが不均一にならないように、各コアのサイズを確認してください。

鋳造プロセス

注湯温度は、鋳物の内部構造に影響を与える主な要因です。 注湯温度が高すぎると、溶鋼の過熱熱が大きくなり、鋳造により収縮気孔率と粗大構造が生じやすくなります。 注湯温度が低すぎると、溶鋼の過熱熱が小さくなり、注湯が不十分になります。 注湯温度は1510℃から1520℃に制御されており、良好な微細構造と完全な充填が保証されます。 適切な注入速度は、コンパクトな構造の鍵であり、ライザーに収縮キャビティがありません。 注湯速度が冷却水管の位置に近い場合は、「最初に遅く、次に速く、次に遅く」の原則に従う必要があります。 それはゆっくりと注ぎ始めることです。 溶鋼が鋳造体に入ると、流し込み速度を上げて溶鋼をライザーまで急速に上昇させ、その後、流し込みを遅くします。 溶鋼がライザー高さの2/3に入ると、ライザーを使用して注入が終了するまで注入を補います。

熱処理

中炭素および低炭素構造用鋼の適切な合金化は、パーライト変態を大幅に遅らせ、ベイナイト変態を強調することができるため、ベイナイト鋼と呼ばれるオーステナイト化後、ベイナイト優勢構造を広範囲の連続冷却速度で得ることができます。 ベイナイト鋼は、より低い冷却速度でより包括的な特性を得ることができるため、熱処理プロセスが簡素化され、変形が減少します。

等温処理

スーパースチールおよびナノスチール材料の開発の方向性の1つである等温処理によってベイナイト鋼材料を得ることが、鉄鋼冶金の分野で大きな成果です。 しかし、オーステンパのプロセスと設備は複雑で、エネルギー消費量が多く、製品コストが高く、中程度の汚染環境を抑制し、生産サイクルが長いなどです。

空冷処理

等温処理の欠点を克服するために、鋳造後に空冷することによって一種のベイナイト鋼を調製した。 しかし、より多くのベイナイトを得るためには、銅、モリブデン、ニッケル、その他の貴重な合金を追加する必要があります。これは、コストが高いだけでなく、靭性も劣ります。

制御された冷却処理

制御冷却は、もともと鋼制御圧延のプロセスにおける概念でした。 近年、効率的で省エネな熱処理方法に発展しました。 熱処理中に、設計された微細構造を得ることができ、制御された冷却によって鋼の特性を改善することができます。 鋼の制御された圧延と冷却に関する研究は、鋼の化学組成が適切である場合、制御された冷却が強くて丈夫な低炭素ベイナイトの形成を促進できることを示しています。 制御冷却の一般的な方法には、圧力ジェット冷却、層流冷却、ウォーターカーテン冷却、噴霧冷却、スプレー冷却、プレート乱流冷却、水-空気スプレー冷却、直接急冷などがあります。8種類の制御冷却方法が一般的に使用されます。 。

熱処理加工方法

同社の設備状況や実情に応じて、連続冷却熱処理方式を採用しています。 具体的な工程は、一定の加熱速度に応じてAC3 +（50〜100）℃上昇させ、当社開発の水-空気噴霧冷却装置を用いて冷却を加速し、材料を空冷し、自己硬化。 それは完全で均質なベイナイト構造を得ることができ、優れた性能を達成し、明らかに同じ製品よりも優れており、第2のタイプの焼戻し脆性を排除します。

結果

• 金属組織：6.5グレード結晶粒度
• HRC 45-50
• 当社が製造する大型半自生ミルのシェルライナーは、攀枝花鉄鋼集団有限公司のバイマ鉱山にあるΦ9.15m半自生ミルで約3。5年間使用されています。 4ヶ月、最長の耐用年数は7ヶ月です。 耐用年数の延長により、単位研削コストが大幅に削減され、ライニングプレートの交換頻度が大幅に削減され、生産効率が大幅に向上し、メリットが明らかになります。
• 材料の選択は、大型半自生ミルのミルライナーの耐用年数を改善するための鍵であり、鋼種の合金化は、耐摩耗性を改善するための効果的な方法です。
• 高強度と高靭性を備えたベイナイト構造は、半自生ミルのシェルライナーの耐用年数を改善することを保証します。
• 鋳造プロセスと熱処理プロセスは、鋳造構造が緻密であることを保証するのに最適であり、半自生ミルシェルライナーの耐用年数を効果的に改善することができます。

Nick Sun       [email protected]