Vasesulamite seas "elastsuse kuningas" - berülliumi vasesulam
Berüllium on tundlik metall, mis teeb maailma suurtele sõjajõududele suurt muret. Pärast enam kui 50 aastat kestnud iseseisvat arengut on minu kodumaa berülliumitööstus moodustanud põhimõtteliselt tervikliku tööstussüsteemi. Berülliumitööstuses kasutatakse metallist berülliumi kõige vähem, kuid see on kõige olulisem. Sellel on peamised rakendused riigikaitse, lennunduse ja strateegilise tuumaenergia valdkonnas. See on riigi julgeolekuga seotud strateegiline ja kriitiline ressurss; sellel on suurim kasutus ja turuosa. Suurim kogus on berülliumi vasesulam, mida kasutatakse laialdaselt tööstusvaldkondades. USA kehtestab Hiinast pärit puhta berülliumi ja berülliumi-vasesulamite embargo. Berülliumi vasesulam on värviliste metallide sulamist elastne materjal, millel on suurepärased kõikehõlmavad omadused. Seda nimetatakse "elastsuse kuningaks" ja sellel on kõrge tugevus, kõrge kõvadus, korrosioonikindlus, kõrge elektrijuhtivus, kõrge soojusjuhtivus, väsimuskindlus, korrosioonikindlus ja elastsus. Sellel on suurepärased omadused, nagu väike hüsterees, mittemagnetiline ja löögi ajal ei teki sädemeid. Seetõttu on berülliumi peamine kasutusala berülliumi vasesulam. Hinnanguliselt on 65% turul olevast berülliumist berülliumi vasesulami kujul.
1. Ülevaade välismaisest berülliumitööstusest
Praegu on ainult Ameerika Ühendriikides, Kasahstanis ja Hiinas täielikud berülliumi tööstuslikud tööstuslikud süsteemid tööstuslikus mastaabis alates berülliumimaagi kaevandamisest, kaevandamise metallurgiast kuni berülliumi metalli ja sulamite töötlemiseni. USA berülliumitööstuse mastaabid on maailma suurimad, esindades maailma berülliumi tootmistehnoloogia taset. Sellel on maailma berülliumitööstuses absoluutne eelis ning see on juhtival ja domineerival positsioonil. Ameerika Ühendriigid kontrollivad ülemaailmset berülliumitööstuse kaubandust, tarnides berülliumi toorainet, pooltöödeldud materjale ja lõpptooteid paljudele berülliumitoodete tootjatele maailmas, sealhulgas Ameerika Ühendriikides ja välismaal. Jaapan on piiratud berülliumimaagi ressursside puudumise tõttu ja tal ei ole täielikku tööstusahela võimekust. Sellel on aga sekundaarses töötlemises arenenud tehnoloogia ja see mängib ülemaailmses berülliumitööstuses olulist rolli.
American Materion Corporation (endine Brush Wellman) on ainus terviklik integreeritud tootja maailmas, kes suudab toota kõiki berülliumi tooteid. Seal on kaks peamist tütarettevõtet. Üks tütarettevõte toodab tööstusvaldkonnas berülliumi sulamit, berülliumi vasesulamist plaate, ribasid, juhtmeid, torusid, vardaid jne; teine keskendub ülitäpsetele rakendustele, nagu riigikaitse, ja selle tootmine hõlmab tuumapuhtusastme, konstruktsiooniklassi ja instrumendiklassi. ja optilise kvaliteediga berülliumi materjalid, samuti kõrge väärtusega berüllium-alumiiniumi sulamid, mida kasutatakse kosmosetööstuses. Nippon NGK Corporation on maailma suuruselt teine berülliumi vasetootja, varem tuntud kui NGK Metal Corporation. See alustas berülliumi vasesulami tootmist 1958. aastal ja on Nippon Insulator Co., Ltd. (Nippon Gaishi) 100% omanduses olev tütarettevõte. 1986. aastal ostis Nippon Insulator Co., Ltd. American Cabot Company berülliumvase divisjoni ja muutis selle nime NGK Corporationiks, luues nii olukorra, et konkureerida berülliumvase valdkonnas ettevõttega American Material Company. Gengko Metals on maailma suurim berülliumoksiidi importija (peamised impordiallikad on Ameerika Ühendriikide Materioon Corporation ja Kasahstani Urba Metallurgical Plant). NGK praegune aastane tootmisvõimsus on hinnanguliselt üle 6,000 tonni berülliumvaske. Ulba metallurgiatehas oli ainuke berülliumi sulatamise ja töötlemise tehas endises Nõukogude Liidus ning kuulub nüüd Kasahstanile. Enne Nõukogude Liidu kokkuvarisemist oli berülliumi tootmine Ulba metallurgiatehases väga konfidentsiaalne ja sellest teati vähe. Aastal 2000 sai Urba Metallurgical Plant 25 miljoni USA dollari suuruse investeeringu Ameerika ettevõttelt Materion. Materjal rahastas Urba metallurgiatehase esimesel kahel aastal berülliumi tootmist, uuendas seadmeid ja pakkus vastutasuks mõningaid uusi tehnoloogiaid. Urba Metallurgical Plant tarnib Materioni eranditult berülliumi tooteid, sealhulgas peamiselt metallist berülliumi valuplokke ja berülliumi vase põhisulamit (saadaval kuni 2012. aastani). 2005. aastal viis Urba Metallurgiatehas selle viieaastase investeerimisplaani lõpule. Urba metallurgiatehase aastane tootmisvõimsus on 170-190 tonni berülliumitooteid ja berülliumi vase peasulami aastane tootmisvõimsus on 3,000 tonni. Toodete aastane tootmisvõimsus ulatub 1000 tonnini. Urba Metallurgical Plant investeeris ja asutas Hiinas Shanghais 100% omanduses oleva tütarettevõtte: Urba Metallurgical Products (Shanghai) Co., Ltd., mis vastutab ettevõtte berülliumitoodete impordi, ekspordi, reekspordi ja müügi eest aastal. Hiina, Ida-Aasia, Kagu-Aasia ja teised piirkonnad. Pärast aastatepikkust arendustööd on Wuzhong Metallurgical Products (Shanghai) Co., Ltd.-st saanud üks tähtsamaid berülliumi vasesulamite tarnijaid Hiinas, Ida-Aasias ja Kagu-Aasias. Mandri-Hiinas hõivas see haripunktis enam kui 70% turuosast.
2. Ülevaade Hiina berülliumitööstusest
Pärast aastakümnete pikkust arengut on Hiina berülliumitööstus moodustanud tervikliku tööstussüsteemi maagi kaevandamisest, kaevandamisest ja metallurgiast kuni berülliumi metalli ja sulamite töötlemiseni. Peamised turutooted, mida praegu berülliumitööstuse ketis turustatakse, on järgmised: berülliumi ühendid, metallist berüllium, berülliumi sulamid, berülliumoksiidkeraamika ja metallist berülliumil põhinevad komposiitmaterjalid. Suuremate ettevõtete hulka kuuluvad riigiettevõtted nagu Oriental Tantalum ja Minmetals Beryllium, aga ka väiksemad eraettevõtted. 2018. aastal tootis Hiina 50 tonni puhast berülliumi. Ameerika Ühendriigid keelasid Hiinas metallist berülliumi ja berülliumi vase peasulami. Metallist berüllium on tööstusahelas kõige vähem kasutatud, kuid kõige olulisem. Metallist berülliumi kasutatakse peamiselt riigikaitse, lennunduse ja strateegiliste ressursside valdkonnas. Kõige kriitilisem riigikaitse rakendus on strateegilistes tuumarakettides. Lisaks sisaldab see ka satelliidi raami osi ja konstruktsiooniosi, satelliitpeegleid, raketiotsikuid, güroskoope ning navigatsiooni- ja relvajuhtimiskomponente, elektroonilisi pakendeid, andmesidesüsteeme ja suure võimsusega laserpeegleid; kasutatakse ka tuumapuhastusega metallist berülliumi Uurimis-/eksperimentaalsed tuumalõhustumise ja termotuumasünteesi reaktorid. Tööstusahelas kasutatakse kõige rohkem berülliumi vasesulam. Statistika järgi kasutatakse berülliumi vase põhisulami tootmiseks üle 80% berülliumhüdroksiidist (berülliumi sisaldus 4%). Põhisulamit lahjendatakse puhta vasega, et saada berülliumi-vasesulameid erinevate komponentidega berülliumisisaldusega 0,1–2%, sealhulgas erinevat tüüpi berülliumi-vasesulamist profiilid (vardad, ribad, plaadid, juhtmed ja torud). Viimistlusettevõtted Neid profiile kasutatakse olmeelektroonikas ja muudes tööstusvaldkondades kasutatavate komponentide töötlemiseks. Berülliumi-vasesulami tootmine jaguneb üldiselt kaheks: üles- ja allavoolu. Ülesvoolu toimub maagi kaevandamine, kaevandamine ja sulatamine berülliumi sisaldavasse berülliumi-vase põhisulamisse (berülliumi sisaldus on üldiselt 4%); allavoolu kasutatakse lisandina berülliumi-vasesulami põhisulamit, lisades vaske Edasi sulatatakse ja töödeldakse berülliumi vasesulamist profiilideks (torud, ribad, vardad, traadid, plaadid jne). Iga legeeritud toode jaotatakse kehva jõudluse tõttu erinevatesse klassidesse.
3. Kokkuvõte
Berüllium-vasesulamite turul on tootmisvõimsus koondunud vähestesse ettevõtetesse, kusjuures Ameerika Ühendriigid on domineerival positsioonil. Berülliumi vasesulami tootmise tehniline lävi on suhteliselt kõrge ja kogu tööstus on suhteliselt kontsentreeritud. Igal alajaotatud kaubamärgil või kategoorias on vaid mõni tarnija või üks supertootja. Ressursside nappuse ja tehnoloogilise juhtpositsiooni tõttu on Ameerika Ühendriikide Materion juhtpositsioonil. Tugevad võimalused on ka Jaapani NGK-l ja Kasahstani Urbajini metallurgiatehasel. Kodumaised ettevõtted on üldiselt maha jäänud. Berülliumi vasesulamite profiilide turul on kodumaised tooted koondunud keskmise ja madala hinnaga toodetele ning keskmise ja kõrgeima hinnaga turul on suur asendusnõudlus ja hinnaruum. Olgu tegemist berülliumi vasesulamist või berülliumi vasesulamist profiilidega, on kodumaised ettevõtted alles järele jõudmas. Nende tooted on peamiselt keskmise ja madala hinnaga ning sageli on hind poole või isegi madalam kui Ameerika ja Jaapani toodetel. Põhjust piirab endiselt sulatustehnoloogia ja -protsessi stabiilsus. Ühest küljest tähendab see, et kui kodumaised tootmis- ja tootmiskulud on madalad, siis teatud berülliumvasesulatustehnoloogia valdamisel või integreerimisel eeldatakse, et toode jõuab hinnaeelisega keskklassi turule. Kõrge puhtusastmega berüllium (99,99%) ja berüllium-vasesulam on peamised toorained, mille eksportimise USA-s Hiinasse keelab.
