为构建钨回收利用系统,发起挑战 ~亟待解决的课题:实现稳定供应~

为构建钨回收利用系统,发起挑战 ~亟待解决的课题:实现稳定供应~

国家层面的最重要课题:确保稀有金属

日本的能源资源和矿物资源大部分依赖进口。以钨为首的稀有金属矿山在日本无处可寻。因此,能源资源自不必说,确保矿物资源的稳定供应是国家层面的最重要课题之一。在这样的背景下,日本经济产业省于2006年制定了“新国家能源战略”。该战略提及了加强与金属矿物资源相关的回收利用。2008年制定的《资源确保方针》指出,对包括稀有金属在内的重要资源获取给予支援。次年又发布了《稀有金属确保战略》。2012年,又将钕、镝、钽、钴、钨这5个矿种选定为回收利用重点矿种。如此一来,确保稀有金属便跃升为国家层面的项目,并持续至今。
那么为什么稀有金属如此重要呢?虽然用量少,但它们是制造液晶电视、手机和汽车等产品的必要材料,从维持和强化日本制造业国际竞争力的观点来看,是不可或缺的存在。特别是从构建低碳社会的角度来说,新一代汽车、电机和蓄电池等行业对稀有金属的普及给予厚望,可以预见在这些领域中,稀有金属的全球性需求将不断扩大。从“用钨制造的超硬合金”与“用钨制造的所有产品”的比率来看,世界平均值约为61%,而日本则高达约76%*。超硬合金是指,将碳化钨(WC)和钴(Co)混合后制成的具有高硬度、高耐磨损性与高耐热性的合金。采用超硬合金制成的镶装刀片(切削工具的刃尖)及钻头等切削工具可实现高速加工,为制造加工现场带来了改革与创新。在日本国内,住友电工集团便是其领军型企业之一。在各种制造业中,超硬工具都是必不可少的存在,说其掌握了制造加工的生命线也不为过。而制造超硬工具时的必要材料,便是钨。

*出处:ITIA(International Tungsten Industry Association), 统计报告 2013

住友电工的专用回收盒和回收来的超硬切削工具
住友电工的专用回收盒和回收来的超硬切削工具
IGETALLOY切屑中心
IGETALLOY切屑中心
分拣后,等待发货至联合材料株式会社等的切屑
分拣后,等待发货至联合材料株式会社等的切屑

响应市场需求,提升切屑回收与处理能力

日本将“确保稀有金属”定位为国家层面项目,其背景在于稀有金属所处环境的变化。20世纪后半至今,以中国为首的新兴经济体兴起并迅速发展,这让世界经济机制发生了巨大变化。随着全球性生产消费活动加速与稀有金属消费扩大,部分产出国提出了激进观点,即本国资源应由本国管理和开发的“资源民族主义”。钨也处于同样的境地。中国的钨产量占世界产量的80%以上,长久以来日本从中国进口了大量的钨,但现在中国已将钨选为出口管制矿种。而且中国以外的越南和俄罗斯等国只产出少量的钨。此外,还有一个确凿的事实,那就是钨在不远的将来便会资源枯竭。

在这样的背景下,住友电工集团开始致力于钨的回收利用。这是一项充满挑战性的尝试,即通过回收利用来摆脱对进口钨的依赖性并实现稳定供应。先进材料事业本部业务部负责筹备以钨为首的切削工具用金属材料。部长冈森良充是推进钨回收利用事业的团队成员之一。

视察钨矿山也是一项重要的工作(右一为冈森)
视察钨矿山也是一项重要的工作(右一为冈森)
视察钨矿山也是一项重要的工作(右一为冈森)
先进材料事业本部 业务部长 冈森良充
先进材料事业本部 业务部长 冈森良充

“本部门的任务之一是实现稳定可靠的材料流,即从矿石或切屑中提取金属、到制成超硬工具成品的流程。我们想到的对策是确立回收利用技术,在美国设立回收利用据点(详见后文)。住友电工集团于1980年代开始推进钨回收利用事业,但当时采用的回收利用处理法,是将构成成分直接再生成原料粉末的‘锌处理法’。2011年,我们开发出了再生成三氧化钨(WO3)的新化学处理法 ,极大地促进了回收利用。现在,其回收利用处理量已与住友电工集团在日本国内销售超硬工具的重量相当。但回收切屑并非全部用于本公司产品。有的作为有价物被出口至日本以外,有的与铁屑同溶。虽无法确认准确数字,但估计日本全国产生的切屑中,约有30%回流到了本集团。首先,我们希望将该比率提升至50%左右。为此,我们必须提升回收能力和处理能力。此外,从实现稳定供应这方面来说,除了回收利用,我们也在探讨对矿山权益进行投资一事。”(冈森)

从钨矿石精炼、切屑回收利用, 到超硬工具制造的材料流
从钨矿石精炼、切屑回收利用, 到超硬工具制造的材料流

构建切屑回收系统

超硬合金切屑主要分为两大类:固体硬切屑和粉状软切屑。前者是源自使用完的工具或瑕疵品的切屑、钻头切屑和模具切屑等,后者是超硬合金材料生产商或超硬工具生产商在研削或研磨等过程中产生的粉状废渣。构建回收利用系统时,这些切屑的分拣回收是极为重要的工序。本集团从80年代开始实施回收利用,同时也开始回收切屑。本集团向使用超硬工具的客户出借“回收盒”,并定期回收用于分拣已用超硬工具等的盒子。对于其他公司的产品,我们也承接回收业务或以快递方式进行回收。回收来的超硬合金切屑被集中至IGETALLOY切屑中心后进行分拣。销售超硬工具的住友电工Tool Net株式会社负责这一系列回收作业。该公司环境与资源营业部的中尾真司部长从一开始便参与到回收作业中。

住友电工Tool Net株式会社 环境与资源营业部长 中尾真司
住友电工Tool Net株式会社 环境与资源营业部长 中尾真司

“超硬合金切屑的回收利用之所以如此重要,其原因之一在于它非常有利于环保。矿石含钨率不到1%。与之相比,超硬工具含钨率约为85%。考虑到精炼作业效率,显然从超硬工具切屑中进行提取的方式要环保得多。此外,钨的全球埋藏量约为320万吨,在不久的将来便会资源枯竭。今后,世界各国将围绕钨资源展开争夺战。从保护日本制造业的角度来说,也有必要进一步扩大钨的回收利用。除了让客户更多地使用本公司产品这一商业战略外,我们希望在加深SDGs观点等意识以及开展启发活动的过程中,展示回收利用的重要性。”(中尾)

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