เซอร์เมตสามารถใช้แทนคาร์ไบด์ซีเมนต์ในการเจาะหินในงานเหมืองแร่ได้หรือไม่?
เซอร์เมตสามารถใช้แทนคาร์ไบด์ซีเมนต์ในการเจาะหินในงานเหมืองแร่ได้หรือไม่?
นับตั้งแต่ปี 2025 ราคาคาร์ไบด์ซีเมนต์สำหรับการทำเหมืองแร่ได้พุ่งสูงขึ้นอย่างมากเนื่องจากโควตาการทำเหมืองแร่ทังสเตนที่เข้มงวดขึ้นและการควบคุมการส่งออก ผงทังสเตนคาร์ไบด์มีราคาสูงถึงประมาณ 2,400 หยวนต่อกิโลกรัม ซึ่งเพิ่มแรงกดดันด้านต้นทุนตลอดห่วงโซ่อุปทานของเครื่องมือเจาะหิน
นี่ทำให้เกิดคำถามสำคัญขึ้นมาว่า เซรามิกผสมโลหะ (cermets) สามารถใช้แทนคาร์ไบด์ซีเมนต์ (cemented carbide) ในงานเจาะเหมืองแร่ได้หรือไม่?
วัตถุดิบและต้นทุน
การทำเหมืองแร่คาร์ไบด์ซีเมนต์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) และโคบอลต์ (Co) ทำให้ต้องพึ่งพาแหล่งทรัพยากรทังสเตนที่มีราคาแพงเป็นอย่างมาก
เซรามิกโลหะ (Cermets) ผลิตจากไทเทเนียมคาร์บอนไนไตรด์ (Ti(C,N)) หรืออะลูมินา (Al₂O₃) และไม่ใช้ทังสเตน ทำให้ไม่ได้รับผลกระทบโดยตรงจากราคาทังสเตนที่เพิ่มสูงขึ้น
จากข้อมูลตลาด ณ เดือนมีนาคม 2569 พบว่า ไทเทเนียมคาร์บอนไนไตรด์เกรดอุตสาหกรรมขนาด 300 เมช มีราคาประมาณ 535 หยวนต่อกิโลกรัม ซึ่งต่ำกว่าราคาผงทังสเตนคาร์ไบด์ที่ประมาณ 2,400 หยวนต่อกิโลกรัมอย่างมาก ดังนั้น เซรามิกโลหะผสมจึงมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนวัตถุดิบอย่างชัดเจน
ความแข็งและความทนทานต่อการแตกหัก
โดยทั่วไปแล้ว เหล็กกล้าคาร์ไบด์ที่ใช้ในการทำเหมืองแร่จะมีค่าความแข็งประมาณ 88.0–90.8 HRA และค่าความเหนียวแตกหักประมาณ 10–15 MPa·m¹ᐟ² คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มีความต้านทานต่อแรงกระแทกสูง และสามารถทนต่อแรงกระแทกจากการเจาะหินที่มีความถี่สูงได้
เซรามิกโลหะผสมอาจมีความแข็งสูงกว่าเล็กน้อย ประมาณ 90.0–92.0 HRA แต่ความเหนียวในการแตกหักจะต่ำกว่า ประมาณ 5–10 MPa·m¹ᐟ² เมื่อถูกกระแทกซ้ำๆ จะมีโอกาสแตกหักหรือบิ่นได้ง่ายกว่า
วงเงินการเปลี่ยนทดแทนปัจจุบัน
แม้ว่าเซรามิกโลหะผสมจะมีต้นทุนวัตถุดิบที่ต่ำกว่า แต่ในปัจจุบันยังไม่สามารถทดแทนคาร์ไบด์ซีเมนต์ได้ในทุกสภาวะการเจาะหินในอุตสาหกรรมเหมืองแร่
ความทนทานที่ต่ำกว่าของวัสดุเหล่านี้เป็นข้อจำกัดสำคัญในการเจาะกระแทกที่มีแรงกระแทกสูงและความถี่สูง รวมถึงการใช้งานกับอุปกรณ์กำลังสูง ในปัจจุบัน วัสดุเซรามิกผสมโลหะ (cermets) อาจถูกพิจารณาใช้ได้เฉพาะในงานที่จำกัด เช่น การเจาะหินที่มีความแข็งมาก และสภาวะการทำงานที่มีแรงกระแทกต่ำเท่านั้น
การเลือกวัสดุไม่ควรพิจารณาเพียงแค่ความแข็งและราคาเท่านั้น แต่ควรพิจารณาถึงแรงกระแทก พฤติกรรมเมื่อเกิดความล้า การกัดกร่อนของหิน การออกแบบดอกสว่าน และความเสี่ยงต่อความเสียหายด้วย
การพัฒนาในอนาคต
ความก้าวหน้าในการปรับปรุงเซรามิกโลหะผสม เทคโนโลยีเพิ่มความแข็งแรง และการผลิตวัสดุคอมโพสิต อาจช่วยปรับปรุงความต้านทานแรงกระแทกและความเหนียวในการแตกหักได้
หากการปรับปรุงทางเทคนิคเหล่านี้ประสบความสำเร็จและได้รับการตรวจสอบผ่านการใช้งานภาคสนามในระยะยาว เซรามิกผสมโลหะอาจขยายการใช้งานในงานเจาะหินเหมืองแร่ได้ อย่างไรก็ตาม การทดแทนคาร์ไบด์ซีเมนต์ในวงกว้างจะขึ้นอยู่กับการปรับปรุงประสิทธิภาพที่วัดได้ การตรวจสอบความถูกต้องในภาคสนาม และต้นทุนตลอดอายุการใช้งานทั้งหมด
