Mācība, kas jāgūst no ASV un Ķīnas tirdzniecības kara un koronavīrusa izraisītās bloķēšanas, kas rada postījumus tirgos un smagi ietekmē ieguves rūpniecības perspektīvas, ir tāda, ka Ziemeļamerikā ir jāizveido stingrākas vietējās piegādes ķēdes.

ASV reaģēja uz Covid-19 krīzi, slēdzot savas robežas, un uzņēmumi reaģēja, ierobežojot ražošanu, jo visā pasaulē tika apturēta darbība raktuvēs.

Ražotņu slēgšana Ķīnā, kas varētu pārtraukt ASV retzemju metālu importu, akcentēja faktu, ka valsts ir atkarīga no Ķīnas retzemju metālu vajadzībām.

ASV valdība ir pastiprinājusi centienus, lai nodrošinātu kritisko derīgo izrakteņu piegādi no ārpus Ķīnas. Kā daļu no šīm iniciatīvām tā nesen parakstīja saprašanās memorandu ar Grenlandi, lai veiktu hiperspektrālo aptauju, lai kartētu valsts ģeoloģiju.

Pieprasījumu pēc retzemju magnētiem galvenokārt nosaka elektriskie transportlīdzekļi, vēja ģeneratori, medicīnas ierīces, viedtālruņi, kā arī kosmosa un aizsardzības lietojumprogrammas.

Retzemju magnētu tirgu par 14 miljardiem dolāru gadā vairāk nekā 60% kontrolē Ķīna, kas saskaņā ar Ražots Ķīnā 2025. gadā arvien vairāk izmanto retzemju magnētus gatavos un pusfabrikātos, nevis magnētus eksportē, saka ASV. Rare Earth, Round Top smago retzemju un kritisko minerālu projekta finansēšanas un attīstības partneris Rietumteksasā, un nozares avoti lēš, ka retzemju magnētu tirgus līdz 2027. gadam gandrīz dubultosies.

ASV Rare Earth arī iegādājas aprīkojumu, kas nepieciešams, lai izveidotu vienīgo retzemju magnētu ražotni Amerikā.

Vienīgās aktīvās retzemju metālu raktuves ASV ir Kalnu pāreja Kalifornijā. Pēc naftalīna perioda tas atkal tiek ražots, taču tagad tas pieder MP Materials, kura gandrīz desmitā daļa pieder Ķīnas investoram.

Kad ASV Ģeoloģijas dienests sagatavo savu ikgadējo ziņojumu par minerālu ražošanu – ASV tehniski neražo retzemju oksīdus, jo tas, kas nāk no Kalnu pārejas, tiek nosūtīts uz Ķīnu, MINING.COM pastāstīja ASV retzemju zemes padomdevējas padomes loceklis Dens Makgrārtijs. .

Būtisku minerālu krājumu veidošana

Makgrārtijs sacīja, ka 2014. gadā Obamas administrācija iecēla divus retzemju metālus, terbiju un disproziju, kā retzemju metālu sarakstu, lai tos iegūtu Nacionālās aizsardzības krājumos.

"Tas bija brīdī, kad ASV nebija terbija un disprozija ražošanas. Tie ir divi pēc tilpuma lielākie retzemju metāli, kas mums ir Round Top. Šajā ziņā ir ļoti spēcīga saskaņošana, ”sacīja Makgroartijs.

“Lēmums, ko prezidents pieņēma pagājušajā vasarā saskaņā ar Aizsardzības ražošanas likumu (DPA)… noteikt visu retzemju metālu piegādes ķēdi par “būtisku valsts aizsardzībai” saskaņā ar DPA, tas ir tas, kas ļauj finansēt retzemju metālu kosmosu. – un nāks vēl vairāk,” viņš teica.

“Mums ir ļoti unikāla atradne vairākos aspektos — mums ir 16 no 17 retzemju metāliem, no kuriem daudzas pieder retzemju metālu kategorijām, kas attiecas uz vairākiem aizsardzības pielietojumiem un ražošanu. Tā, iespējams, ir lielākā smago retzemju metālu atradne pasaulē ārpus Ķīnas,” sacīja Pini Althaus, ASV retzemju zemes izpilddirektors.

"Mums ir arī ievērojams litija daudzums, mēs būsim 2. lielākais ASV ražotājs līdz 2023. gadam, tāpēc mums ir ļoti daudzveidīgs projekts... ar lielu infrastruktūru."

ASV Rare Earth projektā paredz 130 gadus plus raktuves, taču PEA ekonomika ir vērsta uz pirmajiem 20 gadiem.

Althaus teica, ka viņi spēj izskalot iegulas, kas ir retums lielākajai daļai retzemju atradņu.

"Kad mūsu kapitāls ir zems, mēs varam konkurēt ar Ķīnu cenu ziņā," sacīja Althaus.

ASV retzemju uzņēmums 2019. gada decembrī paziņoja, ka atklās izmēģinājuma rūpnīcu Kvītridžā, Kolorādo, lai pilnībā atdalītu un attīrītu retzemju un citus tehnoloģiskos metālus un kritiskos minerālus, kas izskaloti no Round Top projekta rūdas.

Kolorādo izmēģinājuma rūpnīca būs pirmā apstrādes iekārta ārpus Ķīnas ar iespēju atdalīt visu retzemju metālu klāstu – vieglos, vidējos un smagos.

Althaus teica, ka rūpnīca tiks pārvietota uz Teksasu, kur viņi sāks raktuvju celtniecību.

Wheat Ridge rūpnīca ir otrā daļa no 100% ASV bāzētās retzemju oksīdu piegādes ķēdes, kuras pamatā ir Round Top izejvielas.

Kolorādo objekta būvniecība ir pabeigta, un to plānots atvērt nākamajā nedēļā, sacīja Althaus.

Aprīļa sākumā uzņēmums paziņoja, ka ir iegādājies neodīma dzelzs bora (NdFeB) pastāvīgo magnētu ražošanas iekārtas, kas iepriekš piederēja un ko Ziemeļkarolīnā pārvalda Hitachi Metals America.

ASV Rare Earth noliks aprīkojumu noliktavā, kamēr tiks pieņemts lēmums par jaunā magnēta darbības vietu, un prioritāte ir laba piekļuve Round Top projektam.

ASV militārpersonas ir viens no iespējamiem investoriem, un Round Top ir daļa no lūgumiem.

Ir bijuši divi lūgumi no Aizsardzības ministrijas (DOD). Pirmā tika slēgta 2019. gada beigās, apstrādājot, un tiek gaidīta atbilde. 2. martā notika vēl viens aicinājums ap vieglajām retzemju metāliem.

Round Top ir daļa no DOD dotācijas, jo DOD izvēlas retzemju metālus, kurus tā vēlas apstrādāt un attīrīt.

ASV Rare Earth martā paziņoja par atvaļinātā armijas ģenerāļa Pola Dž. Kerna iecelšanu tās direktoru padomē.

Ģenerālis Kerns ir Aizsardzības zinātnes padomes loceklis, kas izveidota ar federālo likumu 1956. gadā, lai sniegtu neatkarīgas konsultācijas un ieteikumus par zinātnisku, tehnisku, ražošanas, iegādes procesu un politiku, kā arī citiem jautājumiem, kas interesē Aizsardzības departamentu.

ASV Rare Earth mērķis ir Round Top ražošanā 30 mēnešu laikā, taču Makgrārtijs sacīja, ka, ja viņi var paātrināt laika grafiku, tas tiks darīts.

“Lēmums, ko prezidents pieņēma pagājušajā vasarā saskaņā ar Aizsardzības ražošanas likumu (DPA) … noteikt visu retzemju metālu piegādes ķēdi kā steidzamu materiālu saskaņā ar DPA, tas ir tas, kas ļauj finansēt retzemju metālu kosmosu. vairāk nāks. ”

“Tam būs būtiska ietekme uz ekonomiku. Mēs runājam par ietekmi no 500 līdz 1 triljonam USD attiecībā uz darba vietu radīšanu un ražošanu… visu, kas attiecas uz elektrisko transportlīdzekļu sektoru,” sacīja Althaus.

"No praktiskā viedokļa viens no iemesliem, kāpēc daudzi uzņēmumi ir pārcēlušies uz ārzonām, neskaitot darbaspēka izmaksas, izejvielas un pārstrādes iespējas atrodas Ķīnā," sacīja Althaus. "Tas ir nacionālās drošības jautājums, tas ir ekonomisks jautājums, ražošanas jautājums, darba vietu radīšana, un ASV … cenšas to atgriezt mājās."

Autogēnās dzirnavas ir jauna veida malšanas iekārtas ar gan drupināšanas, gan malšanas funkcijām. Tas izmanto pašu slīpēšanas materiālu kā līdzekli, izmantojot savstarpēju triecienu un slīpēšanas efektu, lai panāktu sasmalcināšanu. Pusautogēno dzirnavu mērķis ir pievienot autogēnajai dzirnavai nelielu skaitu tērauda lodīšu, tās apstrādes jaudu var palielināt par 10% – 30%, enerģijas patēriņu uz vienu produkta vienību var samazināt par 10% – 20%, bet starpliku nodilums ir salīdzinoši palielināts par 15%, un izstrādājuma smalkums ir rupjāks. Kā galvenā daļēji autogēno dzirnavu daļa, cilindra korpusa apvalka čaulas ir nopietni bojātas, jo SAG dzirnavu darbības laikā ar oderes pacelšanas sijas pacelto tērauda lodīšu triecienu uz starpliku otrā galā.

2009. gadā uzņēmumā Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd. tika uzbūvētas divas jaunas pusautogēnās dzirnavas ar diametru 7,53 × 4,27 ar ikgadējo projektēto jaudu 2 miljoni tonnu/komplektā. 2011. gadā SIA Panzhihua Iron and Steel Co., Baima koncentratorā tika uzbūvētas jaunas pusautogēnās dzirnavas ar diametru 9,15 × 5,03 ar ikgadējo projektēto jaudu 5 miljoni tonnu. Kopš daļēji autogēno dzirnavu ar diametru 9,15 × 5,03 izmēģinājuma darbības, dzirnavu apvalka starplikas un režģa plāksne bieži saplīst, un darbības ātrums ir tikai 55%, kas nopietni ietekmē ražošanu un efektivitāti.

Panzhihua Iron and Steel Group 9,15 m pusautogēnās dzirnavas Baima raktuvēs izmantoja daudzu ražotāju ražoto cilindru starpliku. Garākais kalpošanas laiks ir mazāks par 3 mēnešiem, un īsākais kalpošanas laiks ir tikai viena nedēļa, kas izraisa zemu pusautogēno dzirnavu efektivitāti un ievērojami palielinātas ražošanas izmaksas. H&G Machinery Co.; Ltd  devās dziļi 9,15 m pusautogēno dzirnavu vietā, lai veiktu nepārtrauktu izmeklēšanu un testēšanu. Optimizējot liešanas materiālu, liešanas procesu un termiskās apstrādes procesu, Baima raktuvēs ražoto čaumalu oderējumu kalpošanas laiks ir pārsniedzis 4 mēnešus, un efekts ir acīmredzams.

Cause analysis of short life of SAG dzirnavu apvalku čaulu bojājumu analīze

φ 9,15 × 5,03 pusautogēno dzirnavu parametri un struktūra Baima koncentratorā. 1. tabula ir parametru tabula:

Veco SAG dzirnavu apvalku čaulu bojājumu analīze

Kopš φ 9,15 × 5,03 pusautogēno dzirnavu nodošanas ekspluatācijā Baima koncentratorā darbības ātrums ir tikai aptuveni 55% neregulāru bojājumu un dzirnavu starpliku nomaiņas dēļ, kas nopietni ietekmē ekonomiskos ieguvumus. Korpusa starplikas galvenais bojājuma režīms ir parādīts 1. (a) attēlā. Saskaņā ar uz vietas veikto izmeklēšanu SAG dzirnavu apvalka uzlikas un režģa plāksne ir galvenās bojājuma daļas, kas atbilst situācijai 2. (b) attēlā. Mēs izslēdzam citus faktorus, tikai no paša lainera analīzes galvenās problēmas ir šādas:

1. Nepareizas materiāla izvēles dēļ balona oderējuma plāksne lietošanas procesā deformējas, kā rezultātā notiek oderējuma plāksnes savstarpēja ekstrūzija, kā rezultātā rodas lūzums un lūžņi;

2. Tā kā cilindra čaulas galvenā daļa nodilumizturības trūkuma dēļ, kad čaulas biezums ir aptuveni 30 mm, lējuma kopējā izturība samazinās, un nevar pretoties tērauda lodītes triecienam, kā rezultātā rodas lūzums un sagriešana metāllūžņos;

3. Lējumu kvalitātes defekti, piemēram, piemaisījumi izkausētā tēraudā, augsts gāzes saturs un nekompakta struktūra, samazina lējumu izturību un stingrību.

Jauns SAG dzirnavu čaulas ieliktņu materiāla dizains

Ķīmiskā sastāva izvēles princips ir panākt, lai apvalka un režģa plāksnes mehāniskās īpašības atbilstu šādām prasībām:

1) Augsta nodilumizturība. Korpusa oderējuma un režģa plāksnes nodilums ir galvenais faktors, kas samazina apvalka starplikas kalpošanas laiku, un nodilumizturība atspoguļo apvalka starplikas un režģa plāksnes kalpošanas laiku.

2) Augsta triecienizturība. Triecienizturība ir īpašība, kas var atgūt sākotnējo stāvokli pēc noteikta ārēja spēka tūlītējas iedarbības. Lai tērauda lodītes trieciena laikā neplaisātu apvalka čaula un režģa plāksne.

Ķīmiskais sastāvs

1) Oglekļa un C saturs tiek kontrolēts no 0,4% līdz 0,6% dažādos nodiluma apstākļos, īpaši trieciena slodzes apstākļos;

2) Rezultāti liecina, ka Si un Si saturs stiprina ferītu, palielina izplūdes koeficientu, samazina stingrību un plastiskumu, un tam ir tendence palielināties trauslumam, un saturs tiek kontrolēts no 0,2 līdz 0,45%;

3) Mn saturs, Mn elements galvenokārt spēlē šķīduma stiprināšanas lomu, uzlabo izturību, cietību un nodilumizturību, palielina trauslumu un rupjo struktūru, un saturs tiek kontrolēts no 0,8 līdz 2,0%;

4) hroma saturs, Cr elements, svarīgs nodilumizturīga tērauda elements, lieliski stiprina tēraudu un var uzlabot tērauda izturību, cietību un nodilumizturību, un saturs tiek kontrolēts no 1,4 līdz 3,0%;

5) Mo saturs, Mo elements ir viens no galvenajiem nodilumizturīgā tērauda elementiem, kas stiprina ferītu, attīra graudus, samazina vai novērš rūdījuma trauslumu, uzlabo tērauda izturību un cietību, saturs tiek kontrolēts no 0,4 līdz 1,0%;

6) Ni saturs tiek kontrolēts 0,9-2,0% robežās.

7) Ja vanādija saturs ir mazs, tiek uzlabots graudu izmērs un uzlabota stingrība. Vanādija saturu var kontrolēt 0,03-0,08% robežās;

8) Rezultāti liecina, ka titāna deoksidācijas un graudu rafinēšanas efekts ir acīmredzams, un saturs tiek kontrolēts no 0,03% līdz 0,08%;

9) Re var attīrīt izkausētu tēraudu, uzlabot mikrostruktūru, samazināt gāzes saturu un citus kaitīgus elementus tēraudā. Augstas kvalitātes tērauda izturību, plastiskumu un noguruma izturību var kontrolēt 0,04–0,08% robežās;

10) P un s saturs jākontrolē zem 0,03%.

Tātad jaunā dizaina SAG dzirnavu apvalku ķīmiskais sastāvs ir:

Liešanas tehnoloģija

Liešanas tehnoloģijas galvenie punkti

1. Oglekļa dioksīda nātrija silikāta pašsacietējošas smiltis tiek izmantotas, lai stingri kontrolētu formēšanas smilšu mitruma saturu;
2. Izmanto tīra cirkona pulvera pārklājumu uz spirta bāzes un nedrīkst izmantot produktus, kuriem beidzies derīguma termiņš;
3. Izmantojot putas, lai izveidotu visu cieto paraugu, katra liešanas fileja ir jāizvelk uz korpusa, pieprasot precīzu izmēru un saprātīgu struktūru;
4. Formēšanas procesā deformācija ir stingri jākontrolē, operatoram vienmērīgi jāievieto smiltis, un smilšu veidnei jābūt pietiekami kompaktai un vienmērīgai, un tajā pašā laikā jāizvairās no īstā parauga deformācijas;
5. Pelējuma modifikācijas procesā izmērs ir stingri jāpārbauda, ​​lai nodrošinātu smilšu veidnes izmēru precizitāti;
6. Pirms kastes aizvēršanas smilšu veidne ir jāizžāvē;
7. Pārbaudiet katra serdeņa izmēru, lai izvairītos no nevienmērīga sienas biezuma.

Liešanas process

Liešanas temperatūra ir galvenais faktors, kas ietekmē lējumu iekšējo struktūru. Ja liešanas temperatūra ir pārāk augsta, izkausētā tērauda pārkarsētais siltums ir liels, lējumam ir viegli radīt saraušanās porainību un rupju struktūru; ja liešanas temperatūra ir pārāk zema, šķidrā tērauda pārkarsētais siltums ir mazs, un ieliešana nav pietiekama. Ieliešanas temperatūra tiek kontrolēta no 1510 ℃ līdz 1520 ℃, kas var nodrošināt labu mikrostruktūru un pilnīgu pildījumu. Pareizs liešanas ātrums ir atslēga uz kompakto struktūru un bez saraušanās dobuma stāvvadā. Kad ieliešanas ātrums ir tuvu dzesēšanas ūdens caurules stāvoklim, jāievēro princips “vispirms lēni, tad ātri un tad lēni”. Tas nozīmē, ka jāsāk lēnām liet. Kad izkausētais tērauds nonāk liešanas korpusā, ieliešanas ātrums tiek palielināts, lai kausētais tērauds ātri paceltos uz stāvvadu, un pēc tam liešana notiek lēni. Kad izkausētais tērauds nonāk 2/3 no stāvvada augstuma, stāvvadu izmanto, lai papildinātu ieliešanu līdz ieliešanas beigām.

Termiskā apstrāde

Pareiza vidēja un zema oglekļa strukturālo tēraudu sakausēšana var ievērojami aizkavēt perlīta transformāciju un izcelt bainīta transformāciju, lai struktūru, kurā dominē bainīts, var iegūt lielā nepārtrauktas dzesēšanas ātruma diapazonā pēc austenitizācijas, ko sauc par bainīta tēraudu. Bainīta tērauds var iegūt augstākas visaptverošas īpašības ar mazāku dzesēšanas ātrumu, tādējādi vienkāršojot termiskās apstrādes procesu un samazinot deformāciju.

Izotermiskā apstrāde

Lielisks sasniegums dzelzs un tērauda metalurģijas jomā ir bainīta tērauda materiālu iegūšana ar izotermisku apstrādi, kas ir viens no supertērauda un nano tērauda materiālu izstrādes virzieniem. Tomēr taupīšanas process un aprīkojums ir sarežģīti, enerģijas patēriņš ir liels, produkta izmaksas ir augstas, dzēš vidēju piesārņojumu, ilgs ražošanas cikls un tā tālāk.

Gaisa dzesēšanas apstrāde

Lai novērstu izotermiskās apstrādes trūkumus, pēc liešanas ar gaisa dzesēšanu tika sagatavots sava veida beinīta tērauds. Taču, lai iegūtu vairāk bainīta, jāpievieno varš, molibdēns, niķelis un citi vērtīgi sakausējumi, kam ir ne tikai augstas izmaksas, bet arī vāja izturība.

Kontrolēta dzesēšanas apstrāde

Kontrolēta dzesēšana sākotnēji bija koncepcija tērauda kontrolētas velmēšanas procesā. Pēdējos gados tā ir attīstījusies par efektīvu un enerģiju taupošu termiskās apstrādes metodi. Termiskās apstrādes laikā var iegūt projektēto mikrostruktūru un uzlabot tērauda īpašības ar kontrolētu dzesēšanu. Pētījumi par kontrolētu tērauda velmēšanu un dzesēšanu liecina, ka kontrolēta dzesēšana var veicināt spēcīga un izturīga zema oglekļa satura bainīta veidošanos, ja tērauda ķīmiskais sastāvs ir piemērots. Parasti izmantotās kontrolētās dzesēšanas metodes ietver spiediena strūklas dzesēšanu, lamināro dzesēšanu, ūdens aizkaru dzesēšanu, atomizācijas dzesēšanu, smidzināšanas dzesēšanu, plākšņu turbulento dzesēšanu, ūdens-gaisa dzesēšanu un tiešo dzesēšanu utt. Parasti tiek izmantotas 8 vadības dzesēšanas metodes. .

Termiskās apstrādes apstrādes metode

Atbilstoši uzņēmuma aprīkojuma statusam un faktiskajiem apstākļiem mēs izmantojam nepārtrauktas dzesēšanas termiskās apstrādes metodi. Īpašais process ir paaugstināt sildīšanas temperatūru par AC3 + (50 ~ 100) grādiem pēc noteikta sildīšanas ātruma un paātrināt dzesēšanu, izmantojot mūsu uzņēmuma izstrādāto ūdens-gaisa dzesēšanas ierīci, lai materiāls tiktu atdzesēts ar gaisu un pašrūdīts. Tas var iegūt pilnīgu un viendabīgu bainīta struktūru, sasniegt izcilu veiktspēju, kas acīmredzami pārsniedz tos pašus produktus, un novērst otro veidu trauslumu.

Rezultāti

• Metallogrāfiskā struktūra: 6,5 pakāpes Graudu izmērs
• HRC 45-50
• Mūsu uzņēmuma ražoto lielo pusautogēno dzirnavu apvalks ir izmantots gandrīz 3,5 gadus Φ 9,15 m pusautogēnajās dzirnavās Baima raktuvēs, SIA Panzhihua Iron and Steel Group Co., kalpošanas laiks ir vairāk nekā 4 mēneši, un ilgākais kalpošanas laiks ir 7 mēneši. Palielinoties kalpošanas laikam, vienības slīpēšanas izmaksas ir ievērojami samazinātas, oderes plāksnes nomaiņas biežums ir ievērojami samazināts, ražošanas efektivitāte ir ievērojami uzlabota un ieguvums ir acīmredzams.
• Materiālu izvēle ir galvenais, lai uzlabotu lielo pusautogēno dzirnavu dzirnavu starpliku kalpošanas laiku, un tērauda marku leģēšana ir efektīvs veids, kā uzlabot nodilumizturību.
• Beinīta struktūra ar augstu izturību un augstu stingrību ir garantija pusautogēno dzirnavu apvalka kalpošanas laika uzlabošanai.
• Liešanas process un termiskās apstrādes process ir lieliski piemēroti, lai nodrošinātu, ka liešanas struktūra ir blīva, kas var efektīvi uzlabot pusautogēnās dzirnavu apvalka čaulas kalpošanas laiku.

Nick Sun       [email protected]