在美国开展钨回收利用事业~确立全球回收利用系统~
住友电工独立拥有的三氧化钨(WO3)制造据点
住友电工集团于2014年开始在美国推进钨的矿石精炼和切屑回收利用事业。该事业以住友电工全资子公司Sumitomo Electric U.S.A. Holdings, Inc.(当时名为Sumitomo Electric Carbide, Inc. 以下简称“SCI公司”)与美国钨粉末生产商Buffalo Tungsten Inc.的子公司New York Tungsten, LLC合资设立的Niagara Refining LLC(以下简称“NIRE公司”)为据点开展业务,生产WO3,用于制造超硬工具等的主料。
以往是由集团内的联合材料从日本以外的国家(以中国为主)筹备WO3,再制造作为超硬工具原料的WC粉。但伴随着NIRE公司的诞生,在住友电工集团内部筹备原料也变为了现实。NIRE公司将从钨矿山采掘来的矿石以及从市场上回收来的切屑作为原料,生产WO3并运送至联合材料,用于制造WC。在美国设立WO3生产据点是多方面考虑的结果,包括回收利用事业的全球性、美国切屑量大、以及可削减水电气等运营成本。现在担任NIRE公司分析部门经理的西出雄登曾被分配至联合材料,并负责回收利用。随后,他围绕钨回收利用积累了各种综合性知识与见解,并于2019年赴NIRE公司上任。西出上任后,NIRE公司的回收利用事业发展开始加速。西出是制造部门的工序工程师,上任时负责回收利用系统。虽然当时NIRE公司推进了“用熔融盐进行溶解”的技术确立,但依然留下了众多课题。
分离杂质的过滤工序中发生的问题
“回收利用时,需将超硬工具切屑彻底粉碎,这一步难于登天。为进行溶解,需构建起严酷的高温环境。日本采用具有强氧化力的NaNO3进行溶解,但本公司注重处理的便利性和安全性,因此使用硫酸钠(Na2SO4),并采用与日本相同的工序来生成Na2WO4溶液。由于Na2WO4中残留有未溶解的杂质,因此必须通过过滤工序进行分离,可过滤工序太过耗时成了第一道关卡。计划耗时3小时,实际耗时半天至1天,生产量只达到计划的1/4。有可能是某个地方出现了‘堵塞’。”(西出)
西出将想到的因素列举出来,然后用PDCA循环逐一分析,但这些因素却多得超乎想象。除了过滤装置外,水泵、管道和罐体等各种设备机器也存在着“堵塞”。于是,西出与工程师、设备、分析和制造等各部门携手解决课题。设备部门通过重新选定水泵来实现管道和水泵无堵塞化,分析部门查明造成过滤装置堵塞的杂质、废除产生杂质的工序并开发其替代工序,工序工程师为改善工序技术,通过变更过滤工序开始时间来实现罐体无堵塞化。经过为期数月的漫长改善后,终于实现了符合计划的生产量。西出的这些举措对NIRE公司也产生了巨大冲击。几乎全体员工都参与到了课题解决的过程中,这让公司内部的凝聚力得以提升,也极大地加深了员工对回收利用事业的意识。
2022年度,着手量产设备的设计与建设
现在运行中的回收利用成套设备属于试制设备,还处于实验阶段。关于现状和对今后的展望,我们采访了NIRE公司的户田直大副社长。
“在美国开展的回收利用事业存在不少课题。首先是用熔融盐进行溶解的过程中,炉体会因为药剂而出现劣化。此外,溶于水的钨以外的杂质也会造成炉体腐蚀。而且一系列工序都是在超高温的环境下进行,一旦检测出风险,安全装置就会启动,导致频繁停运。虽然大家致力于通过各种方案或策略来解决课题,但我们希望通过更高层次的技术集成来推进改善。现在的WO3生产量为回收利用目标值的3/4左右。而且现在是实验阶段,实际生产量连3/4都不到。我们计划于2021年度内确立回收利用技术,于2022年度内推进量产设备的设计与建设,于2023年开始正式运行。如此一来,便可基于回收利用,在住友电工集团内部构建起连贯生产从超硬工具原料到成品的全球回收利用系统。我希望通过集团内协作实现生产优化,进而产生协同效应。”(户田)
兼顾稳定供应与可持续性
NIRE公司对回收利用的目标并不局限于钨。超硬工具构成成分90%左右是钨,但剩余10%左右是钴。钴是稀有金属之一,是日本国内选定的五种回收利用重点矿种中的一种。长久以来,从杂质中单独提取出钴并非易事,NIRE公司也在推进相关举措。在回收利用作业现场奋斗的西出展望未来并如是说道:
“现在NIRE公司的事业以矿石精炼事业为主。具体而言,计划今后以两大举措来提升生产量。其一,为实现现有回收利用系统无出错/无故障化,不断简化工序,构建便于作业的环境,开展设备维护活动。其二,开发全新的切屑处理技术,引进其相关设备。矿石精炼事业在纯化工序中会产生废弃物,因此对环境影响极大。与之相对,回收利用事业的优势在于环保。有助于原料稳定供应这一点自不必说,在人们重视可持续性的当下,必须推进回收利用事业。我们希望将回收利用事业打造成NIRE公司的核心事业。”(西出)