АҚШ-Қытай сауда соғысынан және нарықтарды күйретіп, тау-кен өндірісінің болжамына қатты әсер ететін коронавирус тудырған құлыптардан алатын сабақ - Солтүстік Америка сенімдірек ішкі жеткізу тізбегін құруы керек.

АҚШ ковид-19 дағдарысына өз шекараларын жабу арқылы жауап берді, ал компаниялар өндірісті шектеу арқылы жауап берді, өйткені бүкіл әлемдегі шахталардағы операциялар тоқтады.

АҚШ-тың сирек жерлердің импортын тоқтатуы мүмкін Қытайдағы өндірістік зауыттардың тоқтатылуы бұл елдің сирек кездесетін жер қажеттіліктері үшін Қытайға тәуелді екендігіне назар аударды.

АҚШ үкіметі маңызды пайдалы қазбаларды Қытайдан тыс жерлерден жеткізуді қамтамасыз ету бойынша күш-жігерді күшейтті. Осы бастамалардың бір бөлігі ретінде ол жақында Гренландиямен елдің геологиясын картаға түсіру үшін гипер-спектральды зерттеу жүргізу үшін өзара түсіністік туралы меморандумға қол қойды.

Сирек жер магниттеріне сұраныс негізінен электр көліктері, жел генераторлары, медициналық құрылғылар, смартфондар, аэроғарыштық және қорғаныс қолданбалары арқылы туындайды.

Жылына 14 миллиард доллар тұратын сирек жер магниттерінің нарығын Қытай 60%-дан астамын бақылайды, ол Қытайда жасалған 2025 жылға қарай магниттерді экспорттаудан гөрі дайын және жартылай фабрикаттарда сирек жер магниттерін көбірек пайдаланады, дейді АҚШ. Rare Earth, Батыс Техастағы Round Top ауыр сирек жер және маңызды минералдар жобасын қаржыландыру және дамыту серіктесі және өнеркәсіп көздері сирек жер магниті нарығы 2027 жылға қарай екі есеге жуық болады деп есептейді.

USA Rare Earth сонымен қатар Америкадағы сирек жер магниттерін шығаратын жалғыз зауыт салуға қажетті жабдықты сатып алуда.

АҚШ-тағы жалғыз белсенді сирек жер кеніші Калифорниядағы Mountain Pass болып табылады. Біраз уақыттан кейін ол өндіріске қайта оралды, бірақ қазір MP Materials компаниясына тиесілі, оның оннан бір бөлігі қытайлық инвесторға тиесілі.

АҚШ-тың Геологиялық қызметі минералдық өндіріс туралы өзінің жылдық есебін жасаған кезде – АҚШ техникалық тұрғыдан сирек жердің нөлдік оксидтерін өндіріп жатыр, өйткені Тау асуынан шығатын заттар Қытайға жөнелтіледі, деп хабарлады АҚШ-тың сирек кездесетін жер жөніндегі консультативтік кеңесінің мүшесі Дэн МакГроарти MINING.COM сайтына. .

Маңызды пайдалы қазбалар қорын құру

Макгроарти 2014 жылы Обама әкімшілігі сирек кездесетін екі элементті, тербийді және диспрозияны Ұлттық қорғаныс қорына сатып алу үшін сирек кездесетін элементтер тізіміне енгізгенін айтты.

«Бұл АҚШ-та тербиум мен диспрозия өндірісі болмаған кезде болды. Бұл ең үлкен екі сирек жердің көлемі бойынша бізде дөңгелек шыңда бар. Бұл тұрғыда өте күшті теңестіру бар », - деді МакГроарти.

«Президент өткен жазда Қорғаныс өндірісі туралы заңға (DPA) сәйкес... сирек жерді жеткізудің барлық тізбегін DPA шеңберінде «ұлттық қорғаныс үшін маңызды» деп белгілеу туралы шешімі сирек жер кеңістігін қаржыландыруға мүмкіндік береді. – және одан да көп келеді», - деді ол.

«Бізде бірқатар аспектілер бойынша өте бірегей кен орны бар – бізде 17 сирек жердің 16-сы бар, олардың көпшілігі сирек кездесетін жер санаттарында, олар қорғаныс пен өндірісте бірқатар қолдануларға қатысты. Бұл Қытайдан тыс әлемдегі ең ірі ауыр сирек жер кен орны болуы мүмкін», - деді Пини Альтаус, АҚШ-тың Rare Earth бас директоры.

«Сондай-ақ бізде литийдің айтарлықтай мөлшері бар, біз 2023 жылға қарай АҚШ-тың 2-ші ірі өндірушісі боламыз, сондықтан бізде өте әртараптандырылған жоба бар... негізгі инфрақұрылымы бар».

АҚШ Сирек жер 130 жыл плюс шахтаның қызмет ету мерзімін жобада болжайды, бірақ PEA экономикасы алғашқы 20 жылға бағытталған.

Альтаустың айтуынша, олар сирек кездесетін жерлердің көпшілігінде сирек кездесетін кен орнын сілтілеуге қабілетті.

«Біздің капиталымыз бен апекстің төмендігі арасында біз Қытаймен баға бойынша бәсекелесе аламыз», - деді Альтаус.

USA Rare Earth компаниясы 2019 жылдың желтоқсанында Колорадо штатындағы Удай Ридж қаласында Round Top жобасынан кеннен сілтіленген сирек жерді және басқа да технологиялық металдар мен маңызды минералдарды толығымен бөлу және тазарту мақсатында пилоттық зауыт ашатынын хабарлады.

Колорадо пилоттық зауыты сирек жерлердің толық спектрін - жарықтарды, орталарды және ауыр заттарды бөлуге мүмкіндігі бар Қытайдан тыс алғашқы өңдеу қондырғысы болады.

Альтаус зауыттың Техасқа көшірілетінін, ол жерде шахта құрылысын бастайтынын айтты.

Wheat Ridge зауыты - бұл Round Top шикізатына негізделген 100% АҚШ-тағы сирек жер тотығының жеткізу тізбегінің екінші бөлігі.

Колорадодағы нысанның құрылысы аяқталды және келесі аптада ашылады, деді Альтаус.

Сәуір айының басында компания бұрын Солтүстік Каролинада Hitachi Metals America компаниясына тиесілі және басқарылатын неодим темір борын (NdFeB) тұрақты магнитті өндіруге арналған жабдықты сатып алғанын хабарлады.

USA Rare Earth компаниясы жабдықты жаңа магниттік операцияны қайда орналастыру керектігі туралы шешімді күткенше сақтайды, оның басымдығы Round Top жобасына жақсы қолжетімділік болып табылады.

АҚШ әскері ықтимал инвесторлардың бірі болып табылады - және Round Top - өтінімдердің бөлігі.

Қорғаныс министрлігінен (DOD) екі өтініш түсті. Біріншісі 2019 жылдың аяғында жабылды және жауап күтуде. Наурыздың 2-сі күні сирек кездесетін жеңіл металдар төңірегінде тағы бір өтініш болды.

Round Top DOD грантының бөлігі болды, өйткені DOD өңделетін және тазартылған сирек жерді таңдайды.

USA Rare Earth наурыз айында отставкадағы армия генералы Пол Дж. Кернді директорлар кеңесіне тағайындағанын жариялады.

Генерал Керн 1956 жылы федералды заңмен ғылыми, техникалық, өндірістік, сатып алу процесі мен саясаты және Қорғаныс министрлігіне қызығушылық тудыратын басқа да мәселелер бойынша тәуелсіз кеңестер мен ұсыныстар беру үшін құрылған Қорғаныс ғылымы кеңесінің мүшесі.

USA Rare Earth компаниясы 30 ай ішінде Round Top өндірісіне шығуды мақсат етеді, бірақ МакГроарти егер олар уақыт кестесін тездете алса, олар болады деді.

«Президент өткен жазда Қорғаныс өндірісі туралы заңға (DPA) сәйкес ... сирек жерді жеткізудің бүкіл тізбегін DPA шеңберінде шұғыл материал ретінде белгілеу туралы шешім қабылдады, бұл сирек жер кеңістігінде қаржыландыруға мүмкіндік береді - және бар. көбірек келеді».

«Экономикаға айтарлықтай әсер етеді. Біз жұмыс орындарын құру және өндіріске қатысты 500 миллиард доллардан 1 триллион долларға дейінгі әсер туралы айтып отырмыз... барлығы электромобиль секторына», - деді Альтаус.

«Тәжірибелік тұрғыдан алғанда, көптеген компаниялардың оффшорға кеткен себептерінің бірі еңбек шығындарын былай қойғанда, шикізат пен өңдеу мүмкіндіктері Қытайда», - деді Альтаус. «Бұл ұлттық қауіпсіздік мәселесі, бұл экономикалық мәселе, өндіріс мәселесі, жұмыс орындарын құру және АҚШ ... оны үйге қайтаруға тырысуда».

Автогенді диірмен - ұсақтау және ұнтақтау функциялары бар ұнтақтау жабдықтарының жаңа түрі. Ол ұсақтауға қол жеткізу үшін өзара әсер ету және ұнтақтау әсері арқылы ұнтақтау материалын орта ретінде пайдаланады. Жартылай автогенді диірмен автогенді диірменге болат шарлардың аз санын қосу керек, оның өңдеу қуатын 10% - 30% арттыруға болады, өнім бірлігіне энергия шығынын 10% - 20% азайтуға болады, бірақ лайнердің тозуы салыстырмалы түрде 15%-ға артады, ал өнімнің жұқалығы дөрекі. Жартылай автогенді диірменнің негізгі бөлігі ретінде, SAG диірменінің жұмысы кезінде лайнерді көтеру арқалығымен көтерілген болат шардың екінші шетіндегі лайнерге соғуы салдарынан цилиндр корпусының қабық төсемдері айтарлықтай зақымдалады.

2009 жылы Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd.-де диаметрі 7,53 × 4,27 екі жаңа жартылай автогенді диірмен салынды, олардың жылдық жобалық қуаттылығы 2 млн тонна/жинақ. 2011 жылы Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd компаниясының Байма кен байыту фабрикасында диаметрі 9,15 × 5,03 жаңа жартылай автогенді диірмен салынды, оның жылдық жобалық қуаттылығы 5 млн. Диаметрі 9,15 × 5,03 жартылай автогенді диірменді сынақтан өткізгеннен бері диірменнің қабықшалары мен тор тақтайшалары жиі сынып қалады, ал жұмыс жылдамдығы небәрі 55% құрайды, бұл өндіріс пен тиімділікке айтарлықтай әсер етеді.

Panzhihua Iron and Steel тобының Байма кенішіндегі 9,15 м жартылай автогенді диірмен көптеген өндірушілер шығарған цилиндр төсеніштерін пайдаланды. Ең ұзақ қызмет ету мерзімі - 3 айдан аз, ал ең қысқа - бір апта ғана, бұл жартылай автогенді диірменнің төмен тиімділігіне және өндіріс құнының айтарлықтай өсуіне әкеледі. H&G Machinery Co.; Ltd  үздіксіз зерттеу және сынау үшін 9,15 м жартылай автогенді диірмен алаңына терең кірді. Құю материалын, құю процесін және термиялық өңдеу процесін оңтайландыру арқылы Байма кенішінде шығарылатын қабықшалардың қызмет ету мерзімі 4 айдан асты және әсері айқын.

Cause analysis of short life of SAG mill shell liners

Байма байыту фабрикасындағы φ 9,15×5,03 жартылай автогенді диірменнің параметрлері мен құрылымы. 1-кесте параметрлер кестесі:

Ескі SAG диірмен қаптамаларының істен шығуын талдау

Байма байыту фабрикасында φ 9,15 × 5,03 жартылай автогенді диірмен іске қосылғаннан бері диірмен төсеніштерінің ретсіз зақымдалуы мен ауыстырылуына байланысты жұмыс қарқыны небәрі 55% құрайды, бұл экономикалық пайдаға айтарлықтай әсер етеді. Қабық лайнерінің негізгі істен шығу режимі 1 (а) суретте көрсетілген. Оқиға орнында жүргізілген тексеруге сәйкес, SAG диірменінің қабықшалары мен тор тақтайшалары 2 (b) суретіндегі жағдайға сәйкес келетін негізгі бұзылу бөліктері болып табылады. Біз басқа факторларды алып тастаймыз, тек лайнердің өзін талдаудан негізгі мәселелер келесідей:

1. Материалды дұрыс таңдамау салдарынан цилиндрдің төсеу пластинасы пайдалану процесінде деформацияланады, бұл лайнерлік пластинаның өзара экструзиясына әкеледі, нәтижесінде сыну және сынықтар пайда болады;

2. Цилиндр қаптамасының негізгі бөлігі ретінде, тозуға төзімділіктің болмауына байланысты, төсемнің қалыңдығы шамамен 30 мм болғанда, құйманың жалпы беріктігі төмендейді, ал болат шардың соққысына төтеп бере алмайды, нәтижесінде сыну және қырып тастау;

3. Балқытылған болаттағы қоспалар, жоғары газ мөлшері және ықшам емес құрылым сияқты құйма сапасының ақаулары құймалардың беріктігі мен қаттылығын төмендетеді.

SAG диірмен қаптамаларының жаңа материалды дизайны

Химиялық құрамды таңдау принципі қабық төсемі мен тор пластинасының механикалық қасиеттерін келесі талаптарға сай ету болып табылады:

1) Тозуға төзімділігі жоғары. Қабық төсемі мен тор пластинасының тозуы қабық төсемінің қызмет ету мерзімінің қысқаруына әкелетін негізгі фактор болып табылады, ал тозуға төзімділік қабық төсемі мен тор пластинасының қызмет ету мерзімін білдіреді.

2) Соққыға төзімділігі жоғары. Соққыға төзімділік - белгілі бір сыртқы күшке бірден түскеннен кейін бастапқы күйін қалпына келтіруге болатын сипаттама. Болат шардың соғуы кезінде қабықтың төсеніші мен тор тақтасы жарылып кетпеуі үшін.

Химиялық құрамы

1) Көміртек пен С мазмұны әртүрлі тозу жағдайларында, әсіресе соққы жүктемесінде 0,4% және 0,6% аралығында бақыланады;

2) Нәтижелер Si және Si құрамындағы ферритті нығайтады, шығымдылық коэффициентін арттырады, қаттылық пен пластикалықты төмендетеді және төзімділік сынғыштығын арттыру тенденциясына ие және мазмұны 0,2-0,45% арасында бақыланады;

3) Mn мазмұны, Mn элементі негізінен ерітіндіні күшейту, беріктік, қаттылық пен тозуға төзімділікті арттыру, төзімділік сынғыштығы мен дөрекі құрылымды арттыру рөлін атқарады және мазмұны 0,8-2,0% арасында бақыланады;

4) Хром құрамы, Cr элементі, тозуға төзімді болаттың маңызды элементі, болатқа үлкен күшейтетін әсер етеді және болаттың беріктігін, қаттылығын және тозуға төзімділігін жақсарта алады, ал мазмұны 1,4-3,0% арасында бақыланады;

5) Мо мазмұны, Мо элементі тозуға төзімді болаттың негізгі элементтерінің бірі, ферритті күшейтетін, дәнді тазартатын, температуралық сынғыштығын төмендететін немесе жойатын, болаттың беріктігі мен қаттылығын жақсартатын, құрамы 0,4-1,0% аралығында бақыланады;

6) Ni мазмұны 0,9-2,0% шегінде бақыланады,

7) Құрамында ванадий аз болса, түйіршік мөлшері тазартылып, қаттылығы жақсарады. Ванадийдің құрамын 0,03-0,08% шегінде бақылауға болады;

8) Нәтижелер титанның тотықсыздану және дәнді тазарту әсері айқын және оның құрамы 0,03% және 0,08% аралығында бақыланатынын көрсетеді;

9) Re балқытылған болатты тазартады, микроқұрылымды тазартады, газ құрамын және болаттағы басқа зиянды элементтерді азайтады. Жоғары болаттың беріктігі, пластикасы және шаршауға төзімділігі 0,04-0,08% шегінде бақылауға болады;

10) P және s мазмұнын 0,03% төмен бақылау керек.

Сонымен, жаңа дизайндағы SAG диірмен қаптамаларының химиялық құрамы:

Құю технологиясы

Құю технологиясының негізгі нүктелері

1. Көмірқышқылды натрий силикатының өздігінен қататын құмы қалыптау құмының ылғалдылығын қатаң бақылау үшін қолданылады;
2. Спирт негізіндегі таза циркон ұнтағы қолданылады, ал жарамдылық мерзімі өтіп кеткен өнімдерді қолдануға болмайды;
3. Тұтас қатты үлгіні жасау үшін көбікті пайдалана отырып, әрбір құйма филе дәл өлшемді және ақылға қонымды құрылымды талап ететін денеге шығарылуы керек;
4. Қалыптау процесінде деформацияны қатаң бақылау керек, ал оператор құмды біркелкі қою керек, ал құмды қалып жеткілікті жинақы және біркелкі болуы керек, сонымен бірге нақты үлгінің деформациясын болдырмау керек;
5. Қалыпты түрлендіру процесінде құмды қалыптың өлшемдік дәлдігін қамтамасыз ету үшін өлшемді қатаң түрде тексеру керек;
6. Құмды қалып қорапты жаппас бұрын кептірілуі керек;
7. Қабырғасының қалыңдығы біркелкі болмас үшін әрбір өзек өлшемін тексеріңіз.

Кастинг процесі

Құю температурасы құймалардың ішкі құрылымына әсер ететін негізгі фактор болып табылады. Егер құю ​​температурасы тым жоғары болса, балқытылған болаттың қызып кеткен қызуы үлкен, құйма шөгуінің кеуектілігін және өрескел құрылымын шығаруға оңай; егер құю ​​температурасы тым төмен болса, сұйық болаттың қызып кеткен қызуы аз, ал құю жеткіліксіз. Құю температурасы 1510 ℃ және 1520 ℃ арасында бақыланады, бұл жақсы микроқұрылымды және толық толтыруды қамтамасыз етеді. Тиісті құю жылдамдығы ықшам құрылымның кілті болып табылады және көтергіштегі шөгу қуысының болмауы. Құю жылдамдығы салқындатқыш су құбырының жағдайына жақын болған кезде «алдымен баяу, содан кейін жылдам, содан кейін баяу» принципі сақталуы керек. Яғни баяу құйып бастау керек. Балқытылған болат құйма корпусына түскенде, балқытылған болат көтергішке тез көтерілуі үшін құю жылдамдығы артады, содан кейін құю баяу жүреді. Балқытылған болат көтергіш биіктігінің 2/3 бөлігіне енген кезде көтергіш құю аяқталғанға дейін құюды толтыру үшін қолданылады.

Термиялық өңдеу

Орташа және төмен көміртекті құрылымдық болаттарды дұрыс легирлеу перлиттік түрленуді айтарлықтай кешіктіреді және бейниттік түрленуді ерекшелей алады, осылайша бейнит басым құрылымды аустениттеуден кейін бейнитті болат деп аталатын үздіксіз салқындату жылдамдығының үлкен диапазонында алуға болады. Бейнитті болат төмен салқындату жылдамдығымен жоғары кешенді қасиеттерді ала алады, осылайша термиялық өңдеу процесін жеңілдетеді және деформацияны азайтады.

Изотермиялық өңдеу

Шойын және болат металлургиясы саласында бейнитті болат материалдарын изотермиялық өңдеу арқылы алу үлкен жетістік болып табылады, бұл суперболат және наноболат материалдарын дамыту бағыттарының бірі болып табылады. Дегенмен, аутемперациялау процесі мен жабдықтары күрделі, энергияны тұтыну үлкен, өнімнің өзіндік құны жоғары, ортаны ластайтын орта, ұзақ өндірістік цикл және т.б.

Ауаны салқындатумен өңдеу

Изотермиялық өңдеудің кемшіліктерін жою үшін құйылғаннан кейін ауамен салқындату арқылы бейнитті болаттың бір түрі дайындалды. Бірақ бейнитті көбірек алу үшін мыс, молибден, никель және басқа да бағалы қорытпаларды қосу керек, олардың құны жоғары ғана емес, сонымен қатар беріктігі нашар.

Бақыланатын салқындату өңдеу

Бақыланатын салқындату бастапқыда болат басқарылатын илемдеу процесіндегі тұжырымдама болды. Соңғы жылдары ол тиімді және энергияны үнемдейтін термиялық өңдеу әдісіне айналды. Термиялық өңдеу кезінде жобаланған микроқұрылымды алуға болады және басқарылатын салқындату арқылы болаттың қасиеттерін жақсартуға болады. Болатты бақыланатын илемдеу және салқындату бойынша зерттеулер басқарылатын салқындату болаттың химиялық құрамы қолайлы болған кезде күшті және қатты төмен көміртекті бейниттің пайда болуына ықпал ететінін көрсетеді. Басқарылатын салқындатудың жиі қолданылатын әдістеріне қысымды ағынды салқындату, ламинарлы салқындату, су перделерімен салқындату, атомизациялық салқындату, бүріккіш салқындату, пластинадағы турбулентті салқындату, су-ауа бүріккішпен салқындату және тікелей сөндіру және т.б. жатады. Басқару салқындату әдістерінің 8 түрі әдетте қолданылады. .

Термиялық өңдеуді өңдеу әдісі

Компанияның жабдық күйі мен нақты жағдайларына сәйкес біз үздіксіз салқындату термиялық өңдеу әдісін қабылдаймыз. Арнайы процесс - белгілі бір қыздыру жылдамдығына сәйкес қыздыру температурасын AC3 + (50 ~ 100) градусқа арттыру және материал ауамен салқындатылатын және біздің компания әзірлеген су-ауа бүріккіш салқындату құрылғысын пайдалану арқылы салқындатуды жеделдету. өздігінен шыңдалған. Ол толық және біртекті бейнит құрылымын ала алады, тамаша өнімділікке қол жеткізе алады, дәл сол өнімдерден жоғары болады және температикалық сынғыштықтың екінші түрлерін жояды.

Нәтижелері

• Металлографиялық құрылымы: 6,5 сорт Дән мөлшері
• HRC 45-50
• Біздің компания шығарған ірі жартылай автогенді диірменнің қабықшасы Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd. компаниясының Байма кенішіндегі Φ 9,15 м жартылай автогенді диірменде шамамен 3,5 жыл бойы қолданылған. 4 ай, ал ең ұзақ қызмет мерзімі - 7 ай. Қызмет ету мерзімінің ұзаруымен бірлік ұнтақтау құны айтарлықтай төмендейді, төсеу тақтасын ауыстыру жиілігі айтарлықтай азаяды, өндіріс тиімділігі айтарлықтай жақсарады және пайдасы айқын.
• Материалды таңдау ірі жартылай автогенді диірменнің диірмен қаптамаларының қызмет ету мерзімін жақсартудың кілті болып табылады, ал болат маркаларын легирлеу тозуға төзімділікті арттырудың тиімді әдісі болып табылады.
• Жоғары беріктігі мен жоғары беріктігі бар бейнит құрылымы жартылай автогенді диірменнің қабықшасының қызмет ету мерзімін жақсартудың кепілі болып табылады.
• Құю процесі және термиялық өңдеу процесі құйма құрылымының тығыз болуын қамтамасыз ету үшін тамаша, бұл жартылай автогенді диірмен қаптамасының қызмет ету мерзімін тиімді жақсарта алады.

Nick Sun       [email protected]