Një mësim që mund të mësohet nga lufta tregtare SHBA-Kinë dhe bllokimet e shkaktuara nga koronavirusi që shkaktojnë kërdi në tregje dhe kanë goditur fort perspektivat e prodhimit të minierave - është se Amerika e Veriut duhet të krijojë zinxhirë furnizimi vendas më të fuqishëm.

SHBA iu përgjigj krizës së Covid-19 duke mbyllur kufijtë e saj dhe kompanitë u përgjigjën duke kufizuar prodhimin, pasi operacionet në miniera në mbarë botën u ndalën.

Mbylljet e fabrikave prodhuese në Kinë, të cilat potencialisht mund të ndërpresin importet e tokave të rralla në SHBA, hodhën në qendër të vëmendjes faktin se kombi është i varur nga Kina për nevojat e saj për toka të rralla.

Qeveria amerikane ka rritur përpjekjet për të siguruar furnizimin e mineraleve kritike nga jashtë Kinës. Si pjesë e këtyre nismave, ajo nënshkroi kohët e fundit një memorandum mirëkuptimi me Grenlandën për të kryer një studim hiper-spektral për të hartuar gjeologjinë e vendit.

Kërkesa për magnete të tokës së rrallë po nxitet kryesisht nga automjetet elektrike, gjeneratorët e erës, pajisjet mjekësore, telefonat inteligjentë dhe aplikacionet e hapësirës ajrore dhe të mbrojtjes.

Tregu i magneteve për tokë të rrallë me vlerë 14 miliardë dollarë në vit është më shumë se 60% i kontrolluar nga Kina, e cila, nën Made in China 2025, po përdor gjithnjë e më shumë magnet për tokë të rrallë në produkte të gatshme dhe gjysëm të gatshme, në krahasim me eksportimin e magneteve, thotë SHBA. Rare Earth, partneri i financimit dhe zhvillimit të projektit Round Top të tokës së rëndë dhe mineraleve kritike në Teksasin Perëndimor, dhe burimet e industrisë vlerësojnë se tregu i magnetit të tokës së rrallë do të dyfishohet pothuajse deri në vitin 2027.

USA Rare Earth po blen gjithashtu pajisjet e nevojshme për të ndërtuar objektin e vetëm të prodhimit të magneteve të tokës së rrallë në Amerikë.

E vetmja minierë aktive e tokave të rralla në SHBA është Mountain Pass në Kaliforni. Pas një periudhe mute, ajo është rikthyer në prodhim – por tani është në pronësi të MP Materials, e cila pothuajse një e dhjeta zotërohet nga një investitor kinez.

Kur Shërbimi Gjeologjik i SHBA-së bën raportin e tij vjetor mbi prodhimin e mineraleve - SHBA-të po prodhojnë teknikisht zero okside të rralla të tokës, sepse ajo që del nga Mountain Pass po dërgohet në Kinë, tha për MINING.COM Dan McGroarty, anëtar i bordit këshillues për Tokën e rrallë të SHBA-së. .

Ndërtimi i një rezerve mineralesh kritike

McGroarty tha në vitin 2014, administrata e Obamës caktoi dy toka të rralla, terbium dhe dysprosium, që të ishin në listën e tokave të rralla për t'u përvetësuar në rezervat e Mbrojtjes Kombëtare.

“Kjo ishte në një pikë ku nuk kishte prodhim terbium dhe dysprosium në SHBA. Këto janë dy tokat e rralla më të mëdha, për nga vëllimi, që kemi në Round Top. Në këtë drejtim, ka një shtrirje shumë të fortë, "tha McGroarty.

“Vendimi që Presidenti mori verën e kaluar, në bazë të Aktit të Prodhimit të Mbrojtjes (DPA)...për të përcaktuar të gjithë zinxhirin e furnizimit për tokat e rralla si 'thelbësore për mbrojtjen kombëtare' nën PDSH, kjo është ajo që lejon financimin në hapësirën e tokës së rrallë. – dhe do të vijnë më shumë”, tha ai.

“Ne kemi një depozitë shumë unike në një numër aspektesh – ne kemi 16 nga 17 tokat e rralla, me shumë në kategoritë e tokave të rralla që flasin për një sërë aplikimesh mbrojtëse dhe prodhimi. Është ndoshta depozitimi më i madh i tokave të rralla të rënda në botë jashtë Kinës, "tha Pini Althaus, CEO i USA Rare Earth.

"Ne gjithashtu kemi një sasi të konsiderueshme litium, ne do të jemi prodhuesi i dytë më i madh në SHBA deri në vitin 2023, kështu që ne kemi një projekt shumë të larmishëm ... me infrastrukturë të madhe në vend."

USA Rare Earth parashikon një jetë 130 vjeçare plus minierën në projekt, por ekonomia e PEA është e fokusuar në 20 vitet e para.

Althaus tha se ata janë në gjendje të grumbullojnë kullimin e depozitave, gjë që është e rrallë për shumicën e depozitave të tokave të rralla.

"Ndërmjet kapitalit tonë dhe opex të ulët - ne jemi në gjendje të konkurrojmë me Kinën për çmimet," tha Althaus.

USA Rare Earth njoftoi në dhjetor 2019 se po hapin një fabrikë pilot në Wheat Ridge, Kolorado me qëllim të ndarjes dhe pastrimit të plotë të tokës së rrallë dhe metaleve të tjera të teknologjisë dhe mineraleve kritike, të nxjerra nga minerali nga projekti Round Top.

Fabrika pilot në Kolorado do të jetë fabrika e parë e përpunimit jashtë Kinës me aftësinë për të ndarë gamën e plotë të tokave të rralla - dritat, mesin dhe peshën.

Althaus tha se uzina do të zhvendoset në Teksas, ku ata do të fillojnë ndërtimin e minierës.

Fabrika e Wheat Ridge është pjesa e dytë e një zinxhiri furnizimi 100% të oksideve të tokave të rralla me bazë në SHBA, duke u mbështetur në lëndën e parë nga Round Top.

Ndërtimi në objektin e Kolorados ka përfunduar dhe është planifikuar të hapet në javën e ardhshme, tha Althaus.

Në fillim të prillit, kompania njoftoi se kishte blerë pajisjen e prodhimit të magnetit të përhershëm të neodymiumit, boron (NdFeB) të zotëruar dhe operuar më parë në Karolinën e Veriut nga Hitachi Metals America.

USA Rare Earth do të magazinojë pajisjet në pritje të një vendimi se ku do të vendoset funksionimi i magnetit të ri, me prioritet aksesin e mirë në projektin Round Top.

Ushtria amerikane është ndër investitorët e mundshëm – dhe Round Top është pjesë e kërkesave.

Ka pasur dy kërkesa që kanë dalë nga Departamenti i Mbrojtjes (DOD). E para u mbyll në fund të vitit 2019 rreth përpunimit dhe është në pritje të një përgjigjeje. Më 2 mars, pati një tjetër thirrje rreth tokave të rralla të lehta.

Round Top ka qenë pjesë e një granti të DOD, pasi DOD zgjedh tokat e rralla që dëshiron të përpunohen dhe pastrohen.

USA Rare Earth njoftoi në mars emërimin e gjeneralit të ushtrisë në pension Paul J. Kern në bordin e saj të drejtorëve.

Gjenerali Kern është anëtar i Bordit të Shkencës së Mbrojtjes, i krijuar me ligj federal në 1956 për të ofruar këshilla dhe rekomandime të pavarura mbi procesin shkencor, teknik, të prodhimit, të blerjeve dhe politikat, dhe çështje të tjera me interes për Departamentin e Mbrojtjes.

USA Rare Earth synon të ketë Round Top në prodhim brenda 30 muajve, por McGroarty tha nëse ata mund të përshpejtojnë afatin kohor - do ta bëjnë.

“Vendimi që presidenti mori verën e kaluar, sipas Aktit të Prodhimit të Mbrojtjes (DPA) …për të caktuar një zinxhir të tërë furnizimi për tokat e rralla si një material urgjent nën DPA, kjo është ajo që lejon financimin në hapësirën e tokës së rrallë – dhe ka më shumë vijnë.”

“Do të ketë një ndikim të madh në ekonomi. Ne po flasim për një ndikim prej 500 miliardë deri në 1 trilion dollarë, në [për sa i përket] krijimit të vendeve të punës dhe prodhimit… gjithçka për sektorin e automjeteve elektrike,” tha Althaus.

“Nga pikëpamja praktike, një nga arsyet pse shumë kompani kanë dalë në det të hapur, kostot e punës mënjanë, lëndët e para dhe aftësitë e përpunimit janë në Kinë,” tha Althaus. "Është një çështje e sigurisë kombëtare, një çështje ekonomike, një çështje prodhimi, krijimi i saj i vendeve të punës dhe SHBA ... po përpiqet ta kthejë atë në shtëpi."

Mulliri autogjen është një lloj i ri i pajisjeve bluarëse me funksione grimcuese dhe bluarëse. Ai përdor vetë materialin bluar si medium, përmes ndikimit të ndërsjellë dhe efektit bluarjes për të arritur grimcimin. Mulliri gjysmë autogjen duhet të shtojë një numër të vogël topash çeliku në mullirin autogjen, kapaciteti i tij përpunues mund të rritet me 10% - 30%, konsumi i energjisë për njësi produkti mund të reduktohet me 10% - 20%, por Veshja e astarit është rritur relativisht me 15%, dhe pastërtia e produktit është më e trashë. Si pjesë kyçe e mullirit gjysmë autogjen, veshjet e guaskës së trupit të cilindrit dëmtohen rëndë për shkak të goditjes së topit të çelikut të ngritur nga trau ngritës i astarit në astar në skajin tjetër gjatë funksionimit të mullirit SAG.

Në vitin 2009, dy mullinj të rinj gjysmë autogjenë me diametër 7,53 × 4,27 u ndërtuan në Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd., me një kapacitet projektimi vjetor prej 2 milion ton / grup. Në vitin 2011, një mulli i ri gjysmë autogjen me diametër 9,15 × 5,03 u ndërtua në koncentratorin Baima të Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd., me një kapacitet projektimi vjetor prej 5 milion ton. Që nga funksionimi i provës i mullirit gjysmë autogjen me diametër 9,15 × 5,03, veshjet e predhave dhe pllaka e rrjetës së mullirit shpesh thyhen, dhe shkalla e funksionimit është vetëm 55%, gjë që ndikon seriozisht në prodhimin dhe efikasitetin.

Mulliri gjysmë autogjen 9,15 m në minierën Baima të Panzhihua Iron and Steel Group ka përdorur astarin e cilindrit të prodhuar nga shumë prodhues. Jeta më e gjatë e shërbimit është më pak se 3 muaj, dhe jeta më e shkurtër është vetëm një javë, gjë që çon në efikasitet të ulët të mullirit gjysmë autogjen dhe në rritje të konsiderueshme të kostos së prodhimit. H&G Machinery Co.; Ltd  hyri thellë në vendin e mullirit gjysmë autogjen 9,15 m për hetim dhe provë të vazhdueshme. Nëpërmjet optimizimit të materialit të derdhjes, procesit të derdhjes dhe procesit të trajtimit të nxehtësisë, jeta e shërbimit të veshjeve të predhave të prodhuara në minierën Baima ka kaluar 4 muaj dhe efekti është i dukshëm.

Analiza e shkaqeve të jetëgjatësisë së shkurtër të veshjeve të predhave të mullirit SAG

Parametrat dhe struktura e mullirit gjysmë autogjen φ 9,15 × 5,03 në koncentratorin Baima. Tabela 1 është tabela e parametrave:

Analiza e dështimit të veshjeve të vjetra të mullirit SAG

Që nga vënia në punë e mullirit gjysmë autogjen φ 9,15 × 5,03 në koncentratorin Baima, shkalla e funksionimit është vetëm rreth 55% për shkak të dëmtimit të parregullt dhe zëvendësimit të veshjeve të mullirit, gjë që ndikon seriozisht në përfitimet ekonomike. Mënyra kryesore e dështimit të veshjes së guaskës është paraqitur në Fig. 1 (a). Sipas hetimit në vend, veshjet e guaskës së mullirit SAG dhe pllakat e rrjetës janë pjesët kryesore të dështimit, të cilat janë në përputhje me situatën në Fig. 2 (b). Ne përjashtojmë faktorë të tjerë, vetëm nga vetë analiza e rreshtimit, problemet kryesore janë si më poshtë:

1. Për shkak të përzgjedhjes jo të duhur të materialit, pllaka e astarit të cilindrit deformohet në procesin e përdorimit, gjë që rezulton në nxjerrjen e ndërsjellë të pllakës së astarit, duke rezultuar në thyerje dhe skrap;

2. Si pjesa kryesore e astarit të cilindrit, për shkak të mungesës së rezistencës ndaj konsumit, kur trashësia e astarit është rreth 30 mm, forca e përgjithshme e derdhjes zvogëlohet dhe ndikimi i topit të çelikut nuk mund të rezistohet, duke rezultuar në thyerje dhe skrapimi;

3. Defektet e cilësisë së derdhjes, të tilla si papastërtitë në çelikun e shkrirë, përmbajtja e lartë e gazit dhe struktura jo kompakte, zvogëlojnë forcën dhe qëndrueshmërinë e derdhjeve.

Dizajni i ri i materialit të veshjeve të predhave të mullirit SAG

Parimi i zgjedhjes së përbërjes kimike është që vetitë mekanike të shtresës së predhës dhe pllakës së rrjetës të plotësojnë kërkesat e mëposhtme:

1) Rezistencë e lartë ndaj konsumit. Veshja e astarit të guaskës dhe e pllakës së rrjetës është faktori kryesor që çon në uljen e jetëgjatësisë së shërbimit të astarit të guaskës, dhe rezistenca ndaj konsumit përfaqëson jetëgjatësinë e astarit të guaskës dhe pllakës së rrjetës.

2) Rezistencë e lartë ndaj ndikimit. Rezistenca ndaj goditjes është një karakteristikë që mund të rikuperojë gjendjen origjinale pas mbajtjes së menjëhershme të një force të caktuar të jashtme. Në mënyrë që astarja e guaskës dhe pllaka e rrjetës të mos plasariten gjatë goditjes së topit të çelikut.

Përbërje kimike

1) Përmbajtja e karbonit dhe C kontrollohet midis 0.4% dhe 0.6% në kushte të ndryshme konsumimi, veçanërisht në ngarkesën e ndikimit;

2) Rezultatet tregojnë se përmbajtja e Si dhe Si forcon ferritin, rrit raportin e rendimentit, zvogëlon rezistencën dhe plasticitetin dhe ka tendencën e rritjes së brishtësisë së temperit dhe përmbajtja kontrollohet midis 0.2-0.45%;

3) Përmbajtja e Mn, elementi Mn kryesisht luan rolin e forcimit të solucionit, përmirësimit të forcës, ngurtësisë dhe rezistencës ndaj konsumit, rritjes së brishtësisë së temperamentit dhe strukturës së trashë, dhe përmbajtja kontrollohet midis 0.8-2.0%;

4) Përmbajtja e kromit, elementi Cr, një element i rëndësishëm i çelikut rezistent ndaj konsumit, ka një efekt të madh forcues mbi çelikun dhe mund të përmirësojë forcën, fortësinë dhe rezistencën ndaj konsumit të çelikut, dhe përmbajtja kontrollohet midis 1.4-3.0%;

5) Përmbajtja Mo, elementi Mo është një nga elementët kryesorë të çelikut rezistent ndaj konsumit, forcimi i ferritit, rafinimi i grurit, zvogëlimi ose eliminimi i brishtësisë së temperamentit, përmirësimi i forcës dhe ngurtësisë së çelikut, përmbajtja kontrollohet midis 0.4-1.0%;

6) Përmbajtja e Ni kontrollohet brenda 0.9-2.0%,

7) Kur përmbajtja e vanadiumit është e vogël, madhësia e kokrrës rafinohet dhe qëndrueshmëria përmirësohet. Përmbajtja e vanadiumit mund të kontrollohet brenda 0.03-0.08%;

8) Rezultatet tregojnë se efekti i deoksidimit dhe përsosjes së kokrrizave të titanit është i dukshëm, dhe përmbajtja kontrollohet midis 0.03% dhe 0.08%;

9) Re mund të pastrojë çelikun e shkrirë, të rafinojë mikrostrukturën, të zvogëlojë përmbajtjen e gazit dhe elementë të tjerë të dëmshëm në çelik. Forca, plasticiteti dhe rezistenca ndaj lodhjes së çelikut të lartë mund të kontrollohet brenda 0.04-0.08%;

10) Përmbajtja e P dhe s duhet të kontrollohet nën 0.03%.

Pra, përbërja kimike e veshjeve të predhave të mullirit të dizajnit të ri SAG janë:

Teknologjia e derdhjes

Pikat kryesore të teknologjisë së derdhjes

1. Rëra vetë-forcuese e dioksidit të karbonit silikat natriumi përdoret për të kontrolluar rreptësisht përmbajtjen e lagështisë së rërës së derdhur;
2. Duhet të përdoret veshja e pastër e zirkonit me bazë alkooli dhe nuk do të përdoren produkte të skaduara;
3. Duke përdorur shkumë për të bërë të gjithë kampionin e ngurtë, çdo fileto e derdhjes duhet të nxirret jashtë në trup, duke kërkuar madhësinë e saktë dhe strukturën e arsyeshme;
4. Në procesin e formimit, deformimi duhet të kontrollohet rreptësisht, dhe operatori duhet të vendosë rërë në mënyrë të barabartë, dhe kallëpi i rërës duhet të jetë mjaft kompakt dhe i barabartë, dhe në të njëjtën kohë, duhet të shmanget deformimi i mostrës reale;
5. Në procesin e modifikimit të mykut, madhësia duhet të kontrollohet rreptësisht për të siguruar saktësinë dimensionale të mykut të rërës;
6. Forma e rërës duhet të thahet para mbylljes së kutisë;
7. Kontrolloni madhësinë e çdo bërthame për të shmangur trashësinë e pabarabartë të murit.

Procesi i derdhjes

Temperatura e derdhjes është faktori kryesor që ndikon në strukturën e brendshme të derdhjeve. Nëse temperatura e derdhjes është shumë e lartë, nxehtësia e mbinxehur e çelikut të shkrirë është e madhe, derdhja është e lehtë për të prodhuar porozitet tkurrje dhe strukturë të trashë; nëse temperatura e derdhjes është shumë e ulët, nxehtësia e mbinxehur e çelikut të lëngshëm është e vogël dhe derdhja nuk është e mjaftueshme. Temperatura e derdhjes kontrollohet midis 1510 ℃ dhe 1520 ℃, e cila mund të sigurojë mikrostrukturë të mirë dhe mbushje të plotë. Shpejtësia e duhur e derdhjes është çelësi i strukturës kompakte dhe pa zgavër tkurrjeje në ngritës. Kur shpejtësia e derdhjes është afër pozicionit të tubit të ujit ftohës, duhet të ndiqet parimi "së pari i ngadalshëm, pastaj i shpejtë dhe më pas i ngadalshëm". Kjo do të thotë të fillojë të derdhet ngadalë. Kur çeliku i shkrirë hyn në trupin e derdhjes, shpejtësia e derdhjes rritet për ta bërë çelikun e shkrirë të ngrihet me shpejtësi në ngritës, dhe më pas derdhja është e ngadaltë. Kur çeliku i shkrirë hyn në 2/3 e lartësisë së ngritësit, ngritësi përdoret për të plotësuar derdhjen deri në fund të derdhjes.

Trajtimit të ngrohjes

Lidhja e duhur e çeliqeve strukturore me karbon të mesëm dhe të ulët mund të vonojë ndjeshëm transformimin e perlitit dhe të nxjerrë në pah transformimin e bainitit në mënyrë që struktura e dominuar nga bainiti të mund të merret në një gamë të madhe të shkallës së ftohjes së vazhdueshme pas austenitizimit, që quhet çelik bainitik. Çeliku bainitik mund të marrë veti më të larta gjithëpërfshirëse me një shkallë më të ulët ftohjeje, duke thjeshtuar kështu procesin e trajtimit termik dhe duke reduktuar deformimin.

Trajtimi izotermik

Është një arritje e madhe në fushën e metalurgjisë së hekurit dhe çelikut, përftimi i materialeve të çelikut bainit me trajtim izotermik, i cili është një nga drejtimet e zhvillimit të materialeve superçeliku dhe nanoçeliku. Sidoqoftë, procesi dhe pajisjet e austemperimit janë komplekse, konsumi i energjisë është i madh, kostoja e produktit është e lartë, shuarja e mjedisit të ndotjes mesatare, cikli i gjatë prodhimi etj.

Trajtimi i ftohjes së ajrit

Për të kapërcyer mangësitë e trajtimit izotermik, u përgatit një lloj çeliku bainitik me ftohje me ajër pas derdhjes. Megjithatë, për të marrë më shumë bainit, duhet të shtohen bakër, molibden, nikel dhe lidhje të tjera të çmuara, të cilat jo vetëm kanë një kosto të lartë, por kanë edhe rezistencë të dobët.

Trajtim i kontrolluar i ftohjes

Ftohja e kontrolluar ishte fillimisht një koncept në procesin e rrotullimit të kontrolluar nga çeliku. Vitet e fundit, ajo është zhvilluar në një metodë trajtimi termik efikas dhe që kursen energji. Gjatë trajtimit termik, mikrostruktura e projektuar mund të merret dhe vetitë e çelikut mund të përmirësohen me ftohje të kontrolluar. Hulumtimi mbi rrotullimin dhe ftohjen e kontrolluar të çelikut tregon se ftohja e kontrolluar mund të nxisë formimin e bainitit të fortë dhe të fortë me karbon të ulët kur përbërja kimike e çelikut është e përshtatshme. Metodat e përdorura zakonisht të ftohjes së kontrolluar përfshijnë ftohjen me presion, ftohjen laminare, ftohjen e perdes së ujit, ftohjen e atomizimit, ftohjen me spërkatje, ftohjen turbulente të pllakave, ftohjen me spërkatje ujë-ajër dhe shuarjen e drejtpërdrejtë, etj. Përdoren zakonisht 8 lloje të metodave të ftohjes së kontrollit .

Metoda e përpunimit të trajtimit të nxehtësisë

Sipas statusit të pajisjeve të kompanisë dhe kushteve aktuale, ne miratojmë një metodë të vazhdueshme të trajtimit të ngrohjes me ftohje. Procesi specifik është rritja e temperaturës së ngrohjes me AC3 + (50~100) gradë sipas një norme të caktuar ngrohjeje dhe përshpejtimi i ftohjes duke përdorur pajisjen ftohëse me spërkatje ujë-ajër të zhvilluar nga kompania jonë në mënyrë që materiali të ftohet me ajër dhe vetë ngurtësuar. Mund të marrë strukturë të plotë dhe homogjene të bainitit, të arrijë performancë të shkëlqyeshme, dukshëm më të lartë se të njëjtat produkte dhe të eliminojë llojet e dyta të brishtësisë së temperamentit.

Rezultatet

• Struktura metalografike: 6.5 grade Madhësia e kokrrizave
• HRC 45-50
• Astarja e mullirit të madh gjysmë autogjen të prodhuar nga kompania jonë është përdorur për gati 3,5 vjet në mullirin gjysmë autogjen Φ 9,15 m në minierën Baima të Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd. jeta e shërbimit është më shumë se 4 muaj, dhe jeta më e gjatë e shërbimit është 7 muaj. Me rritjen e jetëgjatësisë së shërbimit, kostoja e bluarjes së njësisë zvogëlohet shumë, frekuenca e zëvendësimit të pllakës së rreshtimit zvogëlohet shumë, efikasiteti i prodhimit përmirësohet ndjeshëm dhe përfitimi është i dukshëm.
• Përzgjedhja e materialit është çelësi për të përmirësuar jetëgjatësinë e veshjeve të mullirit të mullirit të madh gjysmë autogjen, dhe aliazhi i klasave të çelikut është një mënyrë efektive për të përmirësuar rezistencën ndaj konsumit.
• Struktura e bainitit me forcë të lartë dhe rezistencë të lartë është garancia për të përmirësuar jetën e shërbimit të astarit të guaskës së mullirit gjysmë autogjen.
• Procesi i derdhjes dhe procesi i trajtimit të nxehtësisë janë të përsosura për të siguruar që struktura e derdhjes të jetë e dendur, gjë që mund të përmirësojë në mënyrë efektive jetën e shërbimit të veshjes gjysmë-autogjene të guaskës së mullirit.

Nick Sun       [email protected]