Урок, который можно извлечь из торговой войны между США и Китаем и вызванных коронавирусами блокировок, которые наносят ущерб рынкам и серьезно сказываются на добыче полезных ископаемых, - это то, что Северной Америке необходимо создать более надежные внутренние цепочки поставок.

США отреагировали на кризис «Ковид-19», закрыв свои границы, а компании отреагировали ограничением производства, поскольку операции на шахтах по всему миру прекратились.

Закрытие производственных предприятий в Китае, которые могли бы потенциально отрезать импорт редких земель в США, пролило свет на тот факт, что страна зависит от Китая в его потребностях в редких землях.

Правительство США активизировало усилия по обеспечению поставок важнейших полезных ископаемых из-за пределов Китая. В рамках этих инициатив он недавно подписал меморандум о взаимопонимании с Гренландией для проведения гиперспектральной съемки для составления карты геологии страны.

Спрос на редкоземельные магниты обусловлен в основном электромобилями, ветрогенераторами, медицинскими приборами, смартфонами, а также авиационно-космическими и оборонными приложениями.

По данным США, рынок редкоземельных магнитов с оборотом в 14 миллиардов долларов в год более чем на 60% контролируется Китаем, который в соответствии с «Сделано в Китае в 2025 году» все чаще использует редкоземельные магниты в готовых и полуфабрикатах, а не экспортирует магниты. Rare Earth, партнер по финансированию и развитию проекта по добыче тяжелых редкоземельных и критических минералов Round Top в Западном Техасе, и, по оценкам отраслевых источников, к 2027 году рынок редкоземельных магнитов почти удвоится.

США Rare Earth также приобретает оборудование, необходимое для строительства единственного в Америке завода по производству редкоземельных магнитов.

Единственный активный рудник редких земель в США - это горный перевал в Калифорнии. После периода консервации он вернулся в производство, но теперь принадлежит MP Materials, которой почти одна десятая принадлежит китайскому инвестору.

Когда Геологическая служба США выпускает свой годовой отчет о добыче полезных ископаемых - США технически производят нулевые оксиды редкоземельных элементов, потому что то, что выходит из горного перевала, отправляется в Китай, сообщил MINING.COM член консультативного совета по редкоземельным элементам США Дэн МакГроарти. ,

Создание критического запаса полезных ископаемых

МакГроарти заявил, что в 2014 году администрация Обамы назначила два редкоземельных элемента - тербий и диспрозий, которые должны быть включены в список редкоземельных элементов для пополнения запасов национальной обороны.

«Это было в тот момент, когда в США не было производства тербия и диспрозия. Это две самые большие по объему редкоземельные элементы, которые есть у нас на вершине круга. В этом отношении очень сильное выравнивание », - сказал Макгроарти.

«Решение, принятое президентом прошлым летом в соответствии с Законом об оборонном производстве (DPA)… назначить всю цепочку поставок редкоземельных элементов в качестве« необходимого для национальной обороны »в рамках DPA, вот что позволяет финансировать пространство редких земель. - и это еще не все », - сказал он.

«У нас есть уникальное месторождение по ряду параметров - у нас есть 16 из 17 редкоземельных элементов, многие из которых относятся к категории редкоземельных элементов, которые связаны с рядом применений в области обороны и производства. Вероятно, это крупнейшее в мире месторождение тяжелых редких земель за пределами Китая », - сказал Пини Альтаус, генеральный директор США Rare Earth.

«У нас также есть значительное количество лития, к 2023 году мы станем вторым по величине производителем в США, поэтому у нас очень диверсифицированный проект… с развитой инфраструктурой».

США Rare Earth предполагают 130 лет плюс шахты на проекте, но экономика PEA ориентирована на первые 20 лет.

Althaus сказал, что они могут кучно выщелачивать месторождение, что редко для большинства месторождений редких земель.

«Между нашими капитальными затратами и низкими операционными затратами мы можем конкурировать с Китаем по ценам», - сказал Альтаус.

США Rare Earth объявили в декабре 2019 года об открытии пилотного завода в Уит Ридж, штат Колорадо, с целью полного отделения и очистки редкоземельных и других технологических металлов и критических минералов, выщелоченных из руды из проекта Round Top.

Пилотный завод в Колорадо станет первым перерабатывающим предприятием за пределами Китая, способным отделять весь спектр редкоземельных элементов - света, сред и тяжелых частиц.

Альтаус сказал, что завод будет перенесен в Техас, где они начнут строительство рудника.

Завод Wheat Ridge является вторым звеном в цепочке поставок оксида редкоземельных металлов на 100% из США, используя сырье из Round Top.

По словам Альтауса, строительство объекта в Колорадо завершено, и его открытие планируется на следующей неделе.

В начале апреля компания объявила, что приобрела оборудование для производства постоянных магнитов из неодима, железа и бора (NdFeB), которое ранее принадлежало Hitachi Metals America и эксплуатировалось в Северной Каролине.

USA Rare Earth будет складировать оборудование в ожидании решения о том, где разместить новый магнит, при этом приоритетным будет хороший доступ к проекту Round Top.

Американские военные являются одними из возможных инвесторов - и Round Top является частью ходатайств.

Было два ходатайства, которые пришли из Министерства обороны (DOD). Первое закрыто в конце 2019 года вокруг обработки и ждет ответа. 2 марта было еще одно предложение вокруг легких редких земель.

Round Top был частью гранта DOD, так как DOD выбирает редкие земли, которые он хочет обработать и очистить.

США Rare Earth объявили в марте о назначении отставного генерала армии Пола Дж. Керна в свой совет директоров.

Генерал Керн является членом Совета по оборонным наукам, созданного федеральным законом в 1956 году для предоставления независимых советов и рекомендаций по научным, техническим, производственным процессам и процессам приобретения, а также по другим вопросам, представляющим интерес для Министерства обороны.

США Rare Earth намерены запустить Round Top в течение 30 месяцев, но Макгроарти сказал, что если они смогут ускорить сроки - они это сделают.

«Решение, принятое президентом прошлым летом в соответствии с Законом об оборонном производстве (DPA)… назначить всю цепочку поставок редкоземельных элементов в качестве неотложного материала в рамках DPA, вот что позволяет финансировать в космосе редких земель - и есть больше впереди. »

«Будет существенное влияние на экономику. Мы говорим о воздействии от 500 млрд до 1 трлн долларов, с точки зрения [создания] рабочих мест и производства ... всего для сектора электромобилей », - сказал Альтхаус.

«С практической точки зрения, одна из причин, по которой многие компании ушли в офшор, не считая затрат на рабочую силу, сырья и производственных мощностей в Китае», - сказал Альтхаус. «Это проблема национальной безопасности, это экономическая проблема, проблема производства, создание рабочих мест, и США ... пытаются вернуть это домой».

Мельница самоизмельчения — это новый тип помольного оборудования с функциями как дробления, так и измельчения. Он использует сам измельчающий материал в качестве среды за счет взаимного воздействия и эффекта измельчения для достижения измельчения. Мельница полусамоизмельчения заключается в добавлении небольшого количества стальных шаров в мельницу самоизмельчения, ее производительность может быть увеличена на 10–30 %, потребление энергии на единицу продукции может быть снижено на 10–20 %, но износ футеровки увеличивается на 15%, а крупность продукта увеличивается. Являясь ключевой частью мельницы полусамоизмельчения, гильзы корпуса цилиндра серьезно повреждены из-за удара стального шарика, поднятого траверсой подъема гильзы, о гильзу на другом конце во время работы мельницы полусамоизмельчения.

В 2009 году в Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd. были построены две новые мельницы полусамоизмельчения диаметром 7,53×4,27 с годовой проектной мощностью 2 млн т/комплект. В 2011 году на обогатительной фабрике Байма компании Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd. была построена новая мельница полусамоизмельчения диаметром 9,15×5,03 проектной мощностью 5 млн тонн в год. С момента опытной эксплуатации мельницы полусамоизмельчения диаметром 9,15×5,03 футеровка и решетчатая пластина мельницы часто ломаются, а производительность составляет всего 55%, что серьезно влияет на производительность и эффективность.

В 9,15-метровой мельнице полусамоизмельчения на руднике Байма компании Panzhihua Iron and Steel Group используются гильзы цилиндров, выпускаемые многими производителями. Максимальный срок службы составляет менее 3 месяцев, а самый короткий срок службы составляет всего одну неделю, что приводит к низкой эффективности мельницы полусамоизмельчения и значительному увеличению себестоимости продукции. Компания H&G Machinery; Ltd  углубилась в 9,15-метровую мельницу полусамоизмельчения для непрерывного исследования и испытаний. Благодаря оптимизации литейного материала, процесса литья и процесса термообработки срок службы гильз, произведенных на руднике Байма, превысил 4 месяца, и эффект очевиден.

Анализ причин короткого срока службы футеровки корпуса мельницы полусамоизмельчения

Параметры и конструкция мельницы полусамоизмельчения φ 9,15×5,03 на Байминской обогатительной фабрике. Таблица 1 представляет собой таблицу параметров:

Анализ отказов футеровки старой мельницы ПСИ

С момента ввода в эксплуатацию полуавтогенной мельницы φ 9,15 × 5,03 на обогатительной фабрике Baima производительность составляет всего около 55% из-за нерегулярного повреждения и замены мельничных футеровок, что серьезно влияет на экономические выгоды. Основной режим разрушения футеровки показан на рис. 1 (а). По данным исследования на месте, футеровка обечайки мельницы ПСИ и решетчатая пластина являются основными неисправными частями, что соответствует ситуации на рис. 2 (b). Остальные факторы исключаем, только из анализа самого лайнера, основные проблемы следующие:

1. Из-за неправильного подбора материала гильза цилиндра в процессе эксплуатации деформируется, что приводит к взаимному выдавливанию гильзы, что приводит к ее разрушению и браку;

2. В качестве ключевой части гильзы цилиндра из-за отсутствия износостойкости, когда толщина гильзы составляет около 30 мм, общая прочность отливки снижается, и удар стального шарика не может противостоять удару, что приводит к разрушению и слом;

3. Дефекты качества отливок, такие как примеси в расплавленной стали, высокое содержание газа и неплотная структура, снижают прочность и ударную вязкость отливок.

Новый материал корпуса футеровки мельницы полусамоизмельчения

Принцип подбора химического состава заключается в том, чтобы механические свойства футеровки и решетчатой ​​пластины удовлетворяли следующим требованиям:

1) Высокая износостойкость. Износ футеровки и решетчатой ​​пластины является основным фактором, который приводит к сокращению срока службы футеровки, а износостойкость представляет собой срок службы футеровки и решетчатой ​​пластины.

2) Высокая ударная вязкость. Ударная вязкость - это характеристика, которая может мгновенно восстановить исходное состояние после воздействия определенной внешней силы. Так что вкладыш корпуса и решетчатая пластина не треснут во время удара стального шарика.

Химический состав

1) Содержание углерода и углерода регулируется в пределах от 0,4% до 0,6% при различных условиях износа, особенно при ударной нагрузке;

2) Результаты показывают, что содержание Si и Si упрочняет феррит, увеличивает коэффициент текучести, снижает ударную вязкость и пластичность и имеет тенденцию к увеличению отпускной хрупкости, а содержание контролируется в пределах 0,2-0,45%;

3) Содержание Mn, элемент Mn в основном играет роль упрочнения раствора, повышения прочности, твердости и износостойкости, повышения отпускной хрупкости и огрубления структуры, а содержание контролируется в пределах 0,8-2,0%;

4) Содержание хрома, элемента Cr, важного элемента износостойкой стали, оказывает сильное упрочняющее действие на сталь и может улучшить прочность, твердость и износостойкость стали, а содержание контролируется в пределах 1,4-3,0%;

5) Содержание Mo, элемент Mo является одним из основных элементов износостойкой стали, укрепляет феррит, измельчает зерно, снижает или устраняет отпускную хрупкость, повышает прочность и твердость стали, содержание контролируется в пределах 0,4-1,0%;

6) Содержание Ni контролируют в пределах 0,9-2,0%,

7) Когда содержание ванадия невелико, размер зерна уменьшается, а ударная вязкость улучшается. Содержание ванадия можно регулировать в пределах 0,03-0,08%;

8) Результаты показывают, что эффект раскисления и измельчения зерна титана очевиден, а содержание регулируется в пределах от 0,03% до 0,08%;

9) Re может очищать расплавленную сталь, улучшать микроструктуру, снижать содержание газа и другие вредные элементы в стали. Прочность, пластичность и сопротивление усталости высокопрочной стали можно регулировать в пределах 0,04-0,08%;

10) Содержание P и s должно контролироваться ниже 0,03%.

Таким образом, химический состав футеровки мельницы ПСИ новой конструкции:

Технология литья

Ключевые моменты технологии литья

1. Самозатвердевающий песок из двуокиси углерода и силиката натрия используется для строгого контроля влажности формовочного песка;
2. Следует использовать порошковое покрытие из чистого циркона на спиртовой основе, а продукты с истекшим сроком годности не должны использоваться;
3. Используя пену для изготовления всего твердого образца, каждое литье должно быть выведено на корпус, что требует точного размера и разумной структуры;
4. В процессе формования деформация должна строго контролироваться, и оператор должен равномерно насыпать песок, а песчаная форма должна быть достаточно компактной и ровной, и в то же время следует избегать деформации реального образца;
5. В процессе модификации формы необходимо строго проверять размер, чтобы обеспечить точность размеров песчаной формы;
6. Песчаная форма должна быть высушена перед закрытием коробки;
7. Проверьте размер каждой сердцевины, чтобы избежать неравномерной толщины стенок.

Процесс литья

Температура заливки является основным фактором, влияющим на внутреннюю структуру отливок. Если температура заливки слишком высока, тепло перегрева расплавленной стали велико, отливка легко дает усадочную пористость и грубую структуру; если температура разливки слишком низкая, теплота перегрева жидкой стали мала, и разливка недостаточна. Температура заливки регулируется в диапазоне от 1510 ℃ до 1520 ℃, что обеспечивает хорошую микроструктуру и полное заполнение. Правильная скорость заливки – залог компактной конструкции и отсутствия усадочной полости в стояке. Когда скорость заливки близка к положению трубы охлаждающей воды, следует соблюдать принцип «сначала медленно, затем быстро, а затем медленно». То есть начать медленно лить. Когда расплавленная сталь поступает в литейное тело, скорость разливки увеличивается, чтобы расплавленная сталь быстро поднималась к стояку, а затем разливка замедляется. При входе расплавленной стали на 2/3 высоты стояка стояк используется для доливки до окончания заливки.

Термическая обработка

Надлежащее легирование средне- и низкоуглеродистых конструкционных сталей может значительно замедлить перлитное превращение и выделить бейнитное превращение, так что структура с преобладанием бейнита может быть получена в широком диапазоне скоростей непрерывного охлаждения после аустенитизации, которая называется бейнитной сталью. Бейнитная сталь может получить более высокие комплексные свойства при более низкой скорости охлаждения, что упрощает процесс термообработки и снижает деформацию.

Изотермическая обработка

Большим достижением в области черной металлургии является получение материалов из бейнитной стали путем изотермической обработки, что является одним из направлений разработки материалов из суперсталей и наносталей. Тем не менее, процесс и оборудование для аустенизации сложны, потребление энергии велико, стоимость продукта высока, среда закалки средней степени загрязнения, длительный производственный цикл и т. Д.

Воздушное охлаждение

Чтобы преодолеть недостатки изотермической обработки, бейнитная сталь была приготовлена ​​путем воздушного охлаждения после разливки. Однако для получения большего количества бейнита необходимо добавлять медь, молибден, никель и другие драгоценные сплавы, которые не только имеют высокую стоимость, но и обладают плохой ударной вязкостью.

Контролируемое охлаждение

Контролируемое охлаждение изначально было концепцией процесса контролируемой прокатки стали. В последние годы он превратился в эффективный и энергосберегающий метод термообработки. При термообработке можно получить заданную микроструктуру и улучшить свойства стали за счет контролируемого охлаждения. Исследования по контролируемой прокатке и охлаждению стали показывают, что контролируемое охлаждение может способствовать образованию прочного и вязкого низкоуглеродистого бейнита, когда химический состав стали подходит. Обычно используемые методы контролируемого охлаждения включают охлаждение струей под давлением, ламинарное охлаждение, охлаждение водяной завесой, охлаждение распылением, охлаждение распылением, турбулентное охлаждение плиты, охлаждение распылением воды и воздуха, прямую закалку и т. Д. Обычно используются 8 видов методов управления охлаждением. .

Метод термообработки

В соответствии с состоянием оборудования компании и фактическими условиями, мы используем метод непрерывной термообработки с охлаждением. Конкретный процесс заключается в повышении температуры нагрева на AC3 + (50 ~ 100) по Цельсию в соответствии с определенной скоростью нагрева и ускорении охлаждения с помощью разработанного нашей компанией устройства охлаждения распылением воды и воздуха, чтобы материал охлаждался воздухом и самозатвердевший. Он может получить полную и однородную бейнитную структуру, достичь превосходных характеристик, явно превосходящих те же продукты, и устранить второй тип отпускной хрупкости.

Результаты, достижения

• Металлографическая структура: размер зерна класса 6,5.
• 45-50 HRc
• Футеровка большой мельницы полусамоизмельчения, производимая нашей компанией, уже почти 3,5 года используется на мельнице полусамоизмельчения Φ 9,15 м на руднике Байма компании Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd. срок службы составляет более 4 месяца, а максимальный срок службы 7 месяцев. С увеличением срока службы стоимость шлифования единицы значительно снижается, частота замены футеровочной пластины значительно снижается, эффективность производства значительно повышается, и выгода очевидна.
• Выбор материала является ключом к увеличению срока службы футеровки крупной мельницы полусамоизмельчения, а легирование марок стали является эффективным способом повышения износостойкости.
• Структура бейнита с высокой прочностью и ударной вязкостью является гарантией увеличения срока службы футеровки корпуса мельницы полусамоизмельчения.
• Процесс литья и процесс термообработки идеально подходят для обеспечения плотной структуры литья, что может эффективно увеличить срок службы футеровки корпуса мельницы полусамоизмельчения.

Nick Sun       [email protected]