Somo la kujifunza kutokana na vita vya kibiashara vya Marekani na Uchina na kufuli kwa sababu ya coronavirus na kusababisha uharibifu kwenye soko na kuathiri sana mitazamo ya uzalishaji wa madini - ni kwamba Amerika Kaskazini inahitaji kuanzisha minyororo ya ugavi wa ndani yenye nguvu zaidi.

Merika ilijibu mzozo wa Covid-19 kwa kufunga mipaka yake na kampuni zilijibu kwa kupunguza uzalishaji, kwani shughuli kwenye migodi ulimwenguni kote zilisimama.

Kuzimwa kwa mitambo ya utengenezaji nchini Uchina ambayo inaweza kuzuia uagizaji wa ardhi adimu ya Marekani iliangazia ukweli kwamba taifa hilo linaitegemea China kwa mahitaji yake adimu ya ardhi.

Serikali ya Marekani imeongeza juhudi za kuhakikisha usambazaji wa madini muhimu kutoka nje ya China. Kama sehemu ya mipango hiyo, hivi majuzi ilitia saini mkataba wa maelewano na Greenland kufanya uchunguzi wa hali ya juu wa ramani ya jiolojia ya nchi.

Mahitaji ya sumaku adimu za ardhini yanaendeshwa hasa na magari ya umeme, jenereta za upepo, vifaa vya matibabu, simu mahiri, angani na programu za ulinzi.

Soko la sumaku adimu la dunia la dola bilioni 14 kwa mwaka linadhibitiwa zaidi ya 60% na Uchina ambayo, chini ya Made in China 2025, inazidi kutumia sumaku adimu katika bidhaa zilizokamilika na zilizomalizika, kinyume na usafirishaji wa sumaku, inasema USA. Rare Earth, mshirika wa ufadhili na maendeleo wa mradi wa Round Top adimu na madini muhimu katika Texas Magharibi, na vyanzo vya tasnia vinakadiria soko la sumaku adimu la ardhi litakaribia mara mbili ifikapo 2027.

USA Rare Earth pia inanunua vifaa vinavyohitajika ili kujenga kituo pekee cha kuzalisha sumaku adimu katika bara la Amerika.

Mgodi pekee wa ardhi adimu unaotumika Marekani ni Mountain Pass huko California. Baada ya kipindi cha nondo, imerejea katika uzalishaji - lakini sasa inamilikiwa na MP Materials, ambayo karibu ya kumi inayomilikiwa na mwekezaji wa China.

Wakati Utafiti wa Jiolojia wa Marekani unapotoa ripoti yake ya kila mwaka kuhusu uzalishaji wa madini - Marekani inazalisha kiufundi oksidi sifuri adimu kwa sababu kile kinachotoka kwenye Mountain Pass kinasafirishwa hadi China, Dan McGroarty, mjumbe wa bodi ya ushauri ya Marekani ya Rare Earth, aliiambia MINING.COM .

Kujenga hifadhi muhimu ya madini

McGroarty alisema mwaka wa 2014, utawala wa Obama uliteua ardhi mbili adimu, terbium na dysprosium, kuwa kwenye orodha ya ardhi adimu kwa ajili ya kununuliwa katika hifadhi ya Ulinzi wa Kitaifa.

"Hiyo ilikuwa wakati ambapo hakukuwa na uzalishaji wa terbium na dysprosium huko Merika. Hizo ndizo dunia mbili kubwa zaidi, kwa ujazo, nadra ambazo tunazo kwenye Round Top. Kwa hali hiyo, kuna mshikamano mkali sana,” McGroarty alisema.

"Uamuzi ambao Rais alifanya msimu uliopita wa kiangazi, chini ya Sheria ya Uzalishaji wa Ulinzi (DPA) ... kuteua mnyororo mzima wa usambazaji wa ardhi adimu kama 'muhimu kwa ulinzi wa kitaifa' chini ya DPA, hiyo ndiyo inaruhusu ufadhili katika nafasi ya ardhi adimu. - na kuna mengi zaidi yanakuja," alisema.

"Tuna amana ya kipekee sana katika mambo kadhaa - tuna ardhi 16 kati ya 17 adimu, na nyingi katika kategoria za ardhi adimu ambazo zinazungumza na idadi ya maombi ya ulinzi, na utengenezaji. Pengine ni amana kubwa zaidi ya ardhi adimu zaidi duniani nje ya Uchina,” Pini Althaus, Mkurugenzi Mtendaji wa USA Rare Earth alisema.

"Pia tuna kiasi kikubwa cha lithiamu, tutakuwa mzalishaji wa 2 kwa ukubwa wa Marekani ifikapo 2023, kwa hiyo tuna mradi wa aina mbalimbali ... na miundombinu kubwa mahali."

USA Rare Earth inatazamia maisha ya miaka 130 pamoja na mgodi kwenye mradi huo, lakini uchumi wa PEA unazingatia miaka 20 ya kwanza.

Althaus alisema wanaweza kurundika amana ya leach, ambayo ni nadra kwa amana nyingi za ardhi adimu.

"Kati ya capex yetu na opex kuwa chini - tunaweza kushindana na China juu ya bei," Althaus alisema.

USA Rare Earth ilitangaza mnamo Desemba 2019 kuwa wanafungua kituo cha majaribio huko Wheat Ridge, Colorado kwa madhumuni ya kutenganisha kikamilifu na kusafisha ardhi adimu na madini mengine ya kiteknolojia na madini muhimu, yaliyotolewa kutoka kwa madini kutoka kwa mradi wa Round Top.

Kiwanda cha majaribio cha Colorado kitakuwa kituo cha kwanza cha usindikaji nje ya Uchina chenye uwezo wa kutenganisha safu kamili ya ardhi adimu - taa, kati na nzito.

Althaus alisema kiwanda hicho kitahamishiwa Texas, ambapo wataanza ujenzi wa mgodi.

Kiwanda cha Wheat Ridge ni kipande cha pili cha mnyororo wa ugavi wa oksidi adimu wa ardhi wenye 100% wenye msingi wa Marekani, ukitumia malisho kutoka Round Top.

Ujenzi kwenye kituo cha Colorado umekamilika, na unatarajiwa kufunguliwa wiki ijayo, Althaus alisema.

Mapema mwezi wa Aprili, kampuni ilitangaza kwamba imenunua vifaa vya kutengeneza sumaku vya kudumu vya neodymium iron boroni (NdFeB) vilivyokuwa vinamilikiwa na kuendeshwa huko North Carolina na Hitachi Metals America.

USA Rare Earth itahifadhi vifaa hivyo ikisubiri uamuzi kuhusu mahali pa kupata operesheni mpya ya sumaku, kipaumbele kikiwa ni ufikiaji mzuri wa mradi wa Round Top.

Jeshi la Marekani ni miongoni mwa wawekezaji wanaowezekana - na Round Top ni sehemu ya maombi.

Kumekuwa na maombi mawili ambayo yametoka kwa Idara ya Ulinzi (DOD). Ya kwanza ilifungwa mwishoni mwa 2019 karibu na usindikaji na inasubiri jibu. Mnamo Machi 2, kulikuwa na ombi lingine karibu na ardhi nyepesi na adimu.

Round Top imekuwa sehemu ya ruzuku ya DOD, kwani DOD huchagua ardhi adimu inayotaka kuchakatwa na kusafishwa.

Marekani Rare Earth ilitangaza mwezi Machi kumteua Jenerali mstaafu wa Jeshi Paul J. Kern kwenye bodi yake ya wakurugenzi.

Jenerali Kern ni mjumbe wa Bodi ya Sayansi ya Ulinzi, iliyoanzishwa na sheria ya shirikisho mnamo 1956 ili kutoa ushauri na mapendekezo huru juu ya sayansi, kiufundi, utengenezaji, mchakato wa ununuzi na sera, na mambo mengine ya kupendeza kwa Idara ya Ulinzi.

USA Rare Earth inalenga kuwa na Round Top katika uzalishaji ndani ya miezi 30, lakini McGroarty alisema ikiwa wanaweza kuharakisha rekodi ya matukio - watafanya hivyo.

"Uamuzi ambao rais alifanya msimu uliopita wa kiangazi, chini ya Sheria ya Uzalishaji wa Ulinzi (DPA) ... kuteua mnyororo mzima wa usambazaji wa ardhi adimu kama nyenzo ya dharura chini ya DPA, hiyo ndiyo inaruhusu ufadhili katika nafasi ya ardhi adimu - na kuna zaidi zinakuja.”

"Kutakuwa na athari kubwa kwa uchumi. Tunazungumza kuhusu athari za dola bilioni 500 hadi trilioni 1, katika [masharti ya] uundaji wa nafasi za kazi na utengenezaji…kila kitu kwa sekta ya magari ya umeme,” alisema Althaus.

"Kwa mtazamo wa vitendo, moja ya sababu za kampuni nyingi kwenda nje ya nchi, gharama za wafanyikazi kando, malighafi na uwezo wa usindikaji uko Uchina," Althaus alisema. "Ni suala la usalama wa taifa, suala la kiuchumi, suala la utengenezaji, uundaji wake wa kazi, na Amerika ... inajaribu kurudisha nyumbani."

Kinu kinachojiendesha ni aina mpya ya vifaa vya kusaga vilivyo na kazi za kusaga na kusaga. Inatumia nyenzo yenyewe ya kusaga kama njia ya kati, kupitia athari ya pande zote na athari ya kusaga ili kufikia comminution. Kinu cha nusu-autogenous ni kuongeza idadi ndogo ya mipira ya chuma kwenye kinu cha asili, uwezo wake wa usindikaji unaweza kuongezeka kwa 10% - 30%, matumizi ya nishati kwa kila kitengo cha bidhaa inaweza kupunguzwa kwa 10% - 20%, lakini kuvaa kwa mjengo huongezeka kwa 15%, na uzuri wa bidhaa ni mbaya zaidi. Kama sehemu muhimu ya kinu kinachojiendesha cha nusu-otomatiki, kamba za ganda za mwili wa silinda zimeharibiwa vibaya kwa sababu ya athari ya mpira wa chuma ulioinuliwa na boriti ya kuinua ya mjengo kwenye mwisho mwingine wakati wa operesheni ya kinu ya SAG.

Mnamo 2009, vinu viwili vipya vya nusu-autogenous na kipenyo cha 7.53 × 4.27 vilijengwa huko Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd., na uwezo wa kubuni wa kila mwaka wa tani milioni 2 / seti. Mnamo mwaka wa 2011, kinu kipya cha nusu-autogenous na kipenyo cha 9.15 × 5.03 kilijengwa huko Baima concentrator ya Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd., na uwezo wa kubuni wa kila mwaka wa tani milioni 5. Kwa kuwa operesheni ya majaribio ya kinu ya nusu-autogenous yenye kipenyo cha 9.15 × 5.03, vifuniko vya shell na sahani ya gridi ya kinu mara nyingi huvunjika, na kiwango cha operesheni ni 55% tu, ambayo inathiri sana uzalishaji na ufanisi.

Kinu chenye urefu wa m 9.15 katika mgodi wa Baima wa Panzhihua Iron and Steel Group kimetumia mjengo wa silinda unaozalishwa na watengenezaji wengi. Uhai wa huduma ya muda mrefu ni chini ya miezi 3, na maisha mafupi ni wiki moja tu, ambayo inasababisha ufanisi mdogo wa kinu cha nusu-autogenous na kuongezeka kwa gharama kubwa ya uzalishaji. H&G Machinery Co.; Ltd  iliingia ndani kabisa ya tovuti ya kinu cha 9.15 m semi autogenous kwa uchunguzi na majaribio endelevu. Kupitia uboreshaji wa nyenzo za kutupa, mchakato wa kutupa, na mchakato wa matibabu ya joto, maisha ya huduma ya kamba za shell zinazozalishwa katika mgodi wa Baima zimezidi miezi 4, na athari ni dhahiri.

Uchanganuzi wa sababu ya maisha mafupi ya laini za ganda la kinu la SAG

Vigezo na muundo wa φ 9.15 × 5.03 nusu-autogenous kinu katika Baima concentrator. Jedwali la 1 ni jedwali la parameta:

Uchanganuzi wa kutofaulu kwa ganda la zamani la kinu la SAG

Tangu kuanzishwa kwa φ 9.15 × 5.03 nusu-autogenous kinu katika Baima concentrator, kiwango cha uendeshaji ni karibu 55% tu kutokana na uharibifu usio wa kawaida na uingizwaji wa liner za kinu, ambayo huathiri sana faida za kiuchumi. Hali kuu ya kushindwa kwa mstari wa shell inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1 (a). Kwa mujibu wa uchunguzi wa tovuti, vifuniko vya shell vya SAG na sahani ya kimiani ni sehemu kuu za kushindwa, ambazo zinapatana na hali katika Mchoro 2 (b). Tunatenga mambo mengine, tu kutoka kwa uchambuzi wa mjengo yenyewe, shida kuu ni kama ifuatavyo.

1. Kutokana na uteuzi usiofaa wa nyenzo, sahani ya mstari wa silinda huharibika katika mchakato wa matumizi, ambayo inasababisha extrusion ya pamoja ya sahani ya mjengo, na kusababisha fracture na chakavu;

2. Kama sehemu muhimu ya mjengo wa silinda, kwa sababu ya ukosefu wa upinzani wa kuvaa, wakati unene wa mjengo ni karibu 30 mm, nguvu ya jumla ya kutupwa hupungua, na athari ya mpira wa chuma haiwezi kupinga, na kusababisha kuvunjika na kuvunjika. kufuta;

3. Kasoro za ubora wa utupaji, kama vile uchafu katika chuma kilichoyeyushwa, maudhui ya juu ya gesi na muundo usio na kompakt, hupunguza uimara na uimara wa utupaji.

Muundo mpya wa nyenzo za lini za kinu za SAG

Kanuni ya uteuzi wa utungaji wa kemikali ni kufanya sifa za mitambo ya mjengo wa shell na sahani ya gridi kukidhi mahitaji yafuatayo:

1) upinzani wa juu wa kuvaa. Uvaaji wa safu ya ganda na sahani ya gridi ndio sababu kuu inayosababisha kupungua kwa maisha ya huduma ya mjengo wa ganda, na upinzani wa kuvaa unawakilisha maisha ya huduma ya safu ya ganda na sahani ya gridi ya taifa.

2) Ugumu wa athari kubwa. Ugumu wa athari ni tabia ambayo inaweza kurejesha hali ya asili baada ya kubeba nguvu fulani ya nje mara moja. Ili mjengo wa shell na sahani ya gridi ya taifa haitapasuka wakati wa athari ya mpira wa chuma.

Muundo wa Kemikali

1) Maudhui ya kaboni na C yanadhibitiwa kati ya 0.4% na 0.6% chini ya hali tofauti za kuvaa, hasa mzigo wa athari;

2) Matokeo yanaonyesha kuwa maudhui ya Si na Si huimarisha ferrite, kuongeza uwiano wa mavuno, kupunguza ugumu na plastiki, na kuwa na tabia ya kuongezeka kwa hasira, na maudhui yanadhibitiwa kati ya 0.2-0.45%;

3) maudhui ya Mn, kipengele cha Mn hasa kina jukumu la kuimarisha ufumbuzi, kuboresha nguvu, ugumu na upinzani wa kuvaa, kuongeza kasi ya hasira na muundo wa coarsening, na maudhui yanadhibitiwa kati ya 0.8-2.0%;

4) Maudhui ya Chromium, kipengele cha Cr, kipengele muhimu cha chuma kisichovaa, kina athari kubwa ya kuimarisha chuma na inaweza kuboresha nguvu, ugumu na upinzani wa kuvaa kwa chuma, na maudhui yanadhibitiwa kati ya 1.4-3.0%;

5) Mo maudhui, kipengele cha Mo ni moja ya vipengele kuu vya chuma cha kuvaa, kuimarisha ferrite, kusafisha nafaka, kupunguza au kuondoa hasira ya hasira, kuboresha nguvu na ugumu wa chuma, maudhui yanadhibitiwa kati ya 0.4-1.0%;

6) Yaliyomo kwenye Ni yanadhibitiwa ndani ya 0.9-2.0%,

7) Wakati maudhui ya vanadium ni ndogo, ukubwa wa nafaka husafishwa na ugumu unaboreshwa. Maudhui ya vanadium yanaweza kudhibitiwa ndani ya 0.03-0.08%;

8) Matokeo yanaonyesha kuwa uondoaji oksidi na athari ya uboreshaji wa nafaka ya titani ni dhahiri, na yaliyomo yanadhibitiwa kati ya 0.03% na 0.08%;

9) Re inaweza kusafisha chuma kilichoyeyushwa, kuboresha muundo mdogo, kupunguza maudhui ya gesi na vipengele vingine hatari katika chuma. Nguvu, plastiki na upinzani wa uchovu wa chuma cha juu inaweza kudhibitiwa ndani ya 0.04-0.08%;

10) Maudhui ya P na s yanapaswa kudhibitiwa chini ya 0.03%.

Kwa hivyo muundo wa kemikali wa muundo mpya wa ganda la kinu la SAG ni:

Teknolojia ya Kutuma

Mambo muhimu ya teknolojia ya kutupwa

1. Mchanga wa silicate ya kaboni ya dioksidi ya kaboni hutumiwa kudhibiti madhubuti unyevu wa mchanga wa ukingo;
2. Mipako ya poda ya zikoni yenye msingi wa pombe itatumika, na bidhaa zilizoisha muda wake hazitatumika;
3. Kutumia povu kutengeneza sampuli nzima dhabiti, kila fillet ya kutupwa lazima iletwe kwenye mwili, inayohitaji saizi sahihi na muundo unaofaa;
4. Katika mchakato wa ukingo, deformation inapaswa kudhibitiwa madhubuti, na operator anapaswa kuweka mchanga sawasawa, na mold ya mchanga inapaswa kuwa compact ya kutosha na hata, na wakati huo huo, deformation ya sampuli halisi inapaswa kuepukwa;
5. Katika mchakato wa urekebishaji wa mold, ukubwa unapaswa kuangaliwa kwa uangalifu ili kuhakikisha usahihi wa dimensional ya mold ya mchanga;
6. Mchanga wa mchanga lazima ukauka kabla ya kufunga sanduku;
7. Angalia ukubwa wa kila msingi ili kuepuka unene wa ukuta usio na usawa.

Mchakato wa kutuma

Kumwaga joto ni jambo kuu linaloathiri muundo wa ndani wa castings. Ikiwa hali ya joto ya kumwaga ni ya juu sana, joto la overheated la chuma kilichoyeyuka ni kubwa, akitoa ni rahisi kuzalisha porosity shrinkage na muundo coarse; ikiwa joto la kumwaga ni la chini sana, joto la joto la chuma kioevu ni ndogo, na kumwaga haitoshi. Joto la kumwaga hudhibitiwa kati ya 1510 ℃ na 1520 ℃, ambayo inaweza kuhakikisha muundo mdogo mzuri na kujaza kamili. Kasi sahihi ya kumwaga ni ufunguo wa muundo wa compact na hakuna cavity shrinkage katika riser. Wakati kasi ya kumwaga iko karibu na nafasi ya bomba la maji baridi, kanuni ya "polepole kwanza, kisha haraka, na kisha polepole" itafuatiwa. Yaani kuanza kumwaga taratibu. Wakati chuma kilichoyeyuka kinapoingia kwenye mwili wa kutupwa, kasi ya kumwaga huongezeka ili kufanya chuma kilichoyeyushwa kupanda kwa kiinua haraka, na kisha kumwaga ni polepole. Wakati chuma kilichoyeyuka kinapoingia 2/3 ya urefu wa kiinuo, kiinua kinatumika kutengeneza kumwaga hadi mwisho wa kumwaga.

Matibabu ya joto

Uwekaji sahihi wa vyuma vya miundo ya kaboni ya kati na ya chini unaweza kuchelewesha kwa kiasi kikubwa mabadiliko ya pearlite na kuangazia mabadiliko ya bainite ili muundo unaotawaliwa na bainite uweze kupatikana katika kiwango kikubwa cha upoezaji unaoendelea baada ya kuongeza kasi, ambayo huitwa chuma cha baini. Chuma cha bainitic kinaweza kupata sifa za kina zaidi kwa kiwango cha chini cha kupoeza, na hivyo kurahisisha mchakato wa matibabu ya joto na kupunguza deformation.

Matibabu ya isothermal

Ni mafanikio makubwa katika uwanja wa madini ya chuma na chuma kupata nyenzo bainite za chuma kwa matibabu ya isothermal, ambayo ni moja ya mwelekeo wa kutengeneza vifaa vya chuma bora na nano. Walakini, mchakato wa ukali na vifaa ni ngumu, matumizi ya nishati ni kubwa, gharama ya bidhaa ni kubwa, kuzima mazingira ya uchafuzi wa kati, mzunguko mrefu wa uzalishaji na kadhalika.

Matibabu ya baridi ya hewa

Ili kuondokana na mapungufu ya matibabu ya isothermal, aina ya chuma ya bainitic iliandaliwa na baridi ya hewa baada ya kutupwa. Hata hivyo, ili kupata bainite zaidi, shaba, molybdenum, nickel na aloi nyingine za thamani lazima ziongezwe, ambayo sio tu ina gharama kubwa lakini pia ina ugumu mbaya.

Matibabu ya baridi iliyodhibitiwa

Upoezaji unaodhibitiwa hapo awali ulikuwa ni dhana katika mchakato wa uviringishaji unaodhibitiwa na chuma. Katika miaka ya hivi karibuni, imeendelea kuwa njia ya matibabu ya joto yenye ufanisi na ya kuokoa nishati. Wakati wa matibabu ya joto, microstructure iliyoundwa inaweza kupatikana na mali ya chuma inaweza kuboreshwa kwa kudhibiti baridi. Utafiti kuhusu uviringishaji na ubaridi wa chuma unaodhibitiwa unaonyesha kuwa upoaji unaodhibitiwa unaweza kukuza uundaji wa bainite kali na ngumu ya kaboni ya chini wakati muundo wa kemikali wa chuma unafaa. Mbinu zinazotumiwa kwa kawaida za upoaji unaodhibitiwa ni pamoja na kupoeza kwa jet ya shinikizo, kupoeza lamina, kupoeza kwa pazia la maji, kupoeza kwa atomization, kupoeza kwa dawa, kupoeza kwa msukosuko kwenye sahani, kupoeza kwa mnyunyizio wa maji na kuzima moja kwa moja, n.k. Aina 8 za mbinu za kudhibiti kupoeza hutumiwa kwa kawaida. .

Njia ya usindikaji wa joto

Kulingana na hali ya vifaa vya kampuni na hali halisi, tunapitisha mbinu ya matibabu ya joto ya baridi. Mchakato mahususi ni kuongeza joto la kupokanzwa kwa AC3 + (50~100) centigrade kulingana na kiwango fulani cha kupokanzwa na kuharakisha upoaji kwa kutumia kifaa cha kupoeza cha mnyunyizio wa hewa ya maji kilichotengenezwa na kampuni yetu ili nyenzo zipoe hewa na. ubinafsi mgumu. Inaweza kupata muundo kamili na wa usawa wa bainite, kufikia utendaji bora, kwa wazi bora kuliko bidhaa sawa, na kuondoa aina za pili za hasira.

Matokeo

• Muundo wa metallografia: 6.5 daraja Ukubwa wa nafaka
• HRC 45-50
• Mjengo wa ganda la kinu kikubwa cha nusu-auto unaozalishwa na kampuni yetu umetumika kwa karibu miaka 3.5 kwenye kinu cha Φ 9.15 m katika mgodi wa Baima wa Panzhihua Iron and Steel Group Co., Ltd. maisha ya huduma ni zaidi ya Miezi 4, na maisha marefu zaidi ya huduma ni miezi 7. Pamoja na ongezeko la maisha ya huduma, gharama ya kusaga kitengo imepunguzwa sana, mzunguko wa kuchukua nafasi ya sahani ya bitana hupunguzwa sana, ufanisi wa uzalishaji umeboreshwa kwa kiasi kikubwa na faida ni dhahiri.
• Uchaguzi wa nyenzo ni ufunguo wa kuboresha maisha ya huduma ya kinu kikubwa cha kinu cha nusu-autogenous, na aloi ya darasa la chuma ni njia bora ya kuboresha upinzani wa kuvaa.
• Muundo wa bainite wenye nguvu ya juu na ugumu wa juu ni dhamana ya kuboresha maisha ya huduma ya mstari wa shell wa kinu cha nusu-autogenous.
• Mchakato wa kutupa na mchakato wa matibabu ya joto ni kamili ili kuhakikisha kwamba muundo wa akitoa ni mnene, ambayo inaweza kuboresha kwa ufanisi maisha ya huduma ya mjengo wa shell ya nusu-autogenous.

Nick Sun       [email protected]