中國鎢行業廢鎢利用率有多少?一般鎢行業內專家、分析師們都認為中國的利用率很低,與國外的廢鎢利用率相比有不小的差距。現在廣泛採用的表述是:我國再生鎢產業起步較晚,對廢鎢的回收利用相對較低,只有鎢供應量的10%,而國外先進國家廢鎢利用率一般都在30%以上。我國鎢二次資源回收面也相對比較窄,主要集中在硬質合金和化工催化劑方面,再利用領域主要集中在合金和鎢酸鈉領域。
本文根據筆者收集的資料來具體作為我國鎢行業廢鎢利用率探討依據。
一、廢鎢的消費過程及用量
我國廢鎢主要用於以下幾個環節,一是鎢冶煉廢渣、廢催化劑、鎢製品加工磨削料等為原料,加工成粗鎢酸鈉,用於生產仲鎢酸銨(APT)和精製鎢酸鈉;二是鎢製品加工磨削料、廢鎢合金,用於生產鎢鐵;三是廢硬質合金經多種形式回收製成電解碳化鎢或重新冶煉生成APT,其中電解碳化鎢用於生產低端硬質合金產品;四是廢鎢合金製品直接投料,生產含鎢特鋼。
1.第1個環節
粗鎢酸鈉生產已經在我國形成比較集中的市場,主要集中在江蘇薑堰、湖南安化、江西贛州、福建龍岩等地,還有一些生產企業散佈在江蘇、湖南、江西、浙江、河北等省區。上述地區的部分企業可以直接生產精製鎢酸鈉,主要用於染料、顏料、催化劑等化工行業;其餘都用於生產APT。
近年來,由於鎢酸鈉進口量增加(見表1),國內產量減少,致使河北、福建、浙江、江西等地的鎢酸鈉生產企業停產。據瞭解,目前國內精製鎢酸鈉的產量約600多噸,相當消費鎢精礦約700t(1t鎢酸鈉相當於消耗1.1t鎢精礦,本文計算的資料四捨五入到10位元,以下同)。
2016年,採用粗鎢酸鈉為原料生產的APT約2100t。相當於消費鎢精礦3000t(1tAPT消耗1.43t鎢精礦)。因此,該環節廢鎢利用量相當鎢精礦3700t。
2.第2個環節
鎢鐵通過爐外法(鋁熱法)、電爐結塊法、電爐取鐵法生產,爐外法和電爐結塊法可以使用廢鎢為原料來生產鎢鐵。鋁熱法可以用廢硬質合金分離鈷後的再生碳化鎢以及其他廢鎢為原料,利用碳和鋁燃燒的熱能使鎢和鐵生成鎢鐵。現在,電爐結塊法甚至取鐵法都可以投入廢鎢來生產鎢鐵。近年來國內用廢鎢生產的鎢鐵產量見表2(1t鎢鐵消耗鎢精礦1.45t)。
3.第3個環節
廢合金的利用是廢鎢利用中最大的一個環節,早在20世紀70年代我國就出現很多企業利用廢鎢生產硬質合金產品,如徐州硬質合金廠、太原硬質合金廠、貴陽烏當硬質合金廠、保定粉末冶金廠、襄樊硬質合金廠等,中國最大的硬質合金企業株洲硬質合金集團有限公司也很早就開始利用廢鎢生產硬質合金產品,其子公司長江硬質合金工具有限公司的前身——株洲硬質合金工具廠在20世紀70年代後期就已經開始利用廢鎢生產硬質合金產品。
目前,我國硬質合金大型企業如株洲硬質合金集團有限公司、廈門金鷺特種合金有限公司、自貢硬質合金有限責任公司等,都採用先進的廢鎢回收技術,補充生產所需的鎢、鈷原料。
廢合金處理利用比較集中的地區是河北、山東、浙江、福建等地。20世紀70年代,河北省任丘市、山東省臨朐市也集中出現了一些小型廢鎢利用的生產企業。1985年後,在河北省邢臺市的清河縣、南宮縣,衡水市的故城縣陸續建成一些小型廢鎢利用企業。目前,在任丘、清河、南宮、故城已經形成了我國最大的廢鎢利用企業群。山東省目前除臨朐外,濟南、陽穀等地,也分佈著眾多廢鎢利用企業;另外,黑龍江的牡丹江、江蘇的丹陽、浙江的溫州和台州、福建的莆田等地都分佈著廢鎢利用的硬質合金生產企業。在很多主要應用原生鎢為原料的硬質合金企業中,也會根據所生產的硬質合金產品的技術要求加入回收的廢鎢料,用以降低生產成本。廢鎢利用量的統計非常難,企業遍佈全國,且大部分都是小型企業,甚至家庭作坊。但筆者經過長期調查,可以得出比較接近實際的全國硬質合金企業數及生產能力,所以可以通過計算來確定廢鎢利用量。
以2016年為例,中國鎢業協會硬質合金分會統計的50家企業的產量為23116t,這50家的生產能力為35240t,產能利用率為65.61%。據筆者調查統計,全國至少有硬質合金企業600餘家,生產能力為75000t。統計企業數為全國企業的8.3%,統計企業的產能占全國產能的47%。尚有至少39760t產能沒參與統計,假設參與統計的企業產能利用率小於統計企業的64.43%,以50%來計算,沒參與統計的企業產量至少為19880t,因此,全國產量至少為43000t。
原鎢為原料生產的硬質合金數可以按如下方法計算:
2016年全國34家企業生產碳化鎢41600t,扣除純出口碳化鎢(包括混合料折算的碳化鎢)6060t,生產硬面材料消耗量890t,生產碳化鎢銀觸點等其他產品消耗量200t,用於生產硬質合金的碳化鎢34440t,可生產硬質合金37130t。碳化鎢生產硬質合金鎢金屬量實收率為0.975,碳化鎢的鎢金屬量為0.94,硬質合金按平均0.85。因此,用廢鎢生產硬質合金的量:43000-37130=5870t。
相當於消耗鎢精礦10600t〔(每噸硬質合金乘以0.975計算出碳化鎢;碳化鎢除以0.94折算成鎢粉量乘1.4478;即每噸鎢粉所需APT量,再計算每噸APT所需消耗鎢精礦量(1:1.43)〕。
另外,湖北省荊門德威格林美鎢資源迴圈利用有限公司用廢合金分解鎢、鈷等元素後生產的APT在2016年達到1420t,相當於消耗鎢精礦2030t。
4.第4個環節
含鎢特殊鋼生產是第2大鎢消費領域,在冶煉過程中,除了應用鎢鐵、白鎢精礦為原料外,更多的是應用廢鎢,主要是回收的廢鎢鉬材料。
以2016年為例,我國參與統計的5家特鋼企業生產高速工具鋼產量為88638t,考慮沒有參加統計的企業尚有10多家,測算全國產量約為11萬t,按含鎢量0.07計算,消費7700t鎢金屬量。加上其他含鎢特殊鋼,如模具鋼、合金結構鋼、合金彈簧鋼等中的含鎢鋼種,消費鎢金屬量合計約為10000t,折合鎢鐵1.33萬t(每噸鎢鐵含鎢量0.75%)。
2016年我國生產鎢鐵8170t,出口2350t,國內消費5820t,加上白鎢精礦直接投料約2000t,相當於1730t鎢鐵(1t鎢鐵消耗鎢精礦1.45t),合計7550t。不足部分,全部是廢鎢。因此,廢鎢用量相當於13300-7550=5750t鎢鐵,折成鎢精礦量為8340t。
綜上,以上4個環節消費的廢鎢(相當於鎢精礦量)為第1個環節3700t、第2個環節3630t、第3個環節12630t、第4個環節8340t,合計28300t。
二、鎢精礦全部消費量中廢鎢消費占比
先計算出生產過程中消費的全部鎢精礦量。鎢精礦全部消費量指國內生產APT、鎢鐵、鎢酸所需要的全部鎢精礦量。
1.APT生產消費鎢精礦
以2016年為例,全國36家APT冶煉企業生產APT總量為9.92萬t,扣除廢鎢生產的APT,原鎢生產的APT為9.56萬t,消費鎢精礦13.69萬t。
2.鎢鐵生產消費鎢精礦
全國13家鎢鐵生產企業2016年產量0.817萬t,扣除廢鎢生產的鎢鐵,原鎢生產的鎢鐵為0.57萬t,消費鎢精礦0.82萬t。
3.鎢酸生產消費鎢精礦
2016年鎢酸產量約為0.05萬t,消費鎢精礦0.08萬t;特鋼直接投料白鎢精礦0.2萬t,合計消費鎢精礦14.79萬t,廢鎢消費相當於鎢精礦2.83萬t。合計消費相當鎢精礦量17.62萬t,廢鎢量占比為16.06%。
三、國內鎢產品消費占比
國內廢鎢消費是指扣除出口量後的消費量。由於生產鎢製品的APT、鎢鐵、鎢酸、氧化鎢、鎢粉、碳化鎢等鎢冶煉產品以及硬質合金、鎢合金材料、含鎢特鋼等鎢的加工製成品中,相當一部分用於出口。因此,扣除出口部分,實際國內消費中廢鎢占比就會發生變化,以下分析國內消費中廢鎢的利用率。
國內鎢消費主要在硬質合金、硬面材料、碳化鎢其他用途、含鎢特殊鋼、鎢合金材料和鎢化工等領域。
1.硬質合金
硬質合金是鎢的最大的應用方向,稱為“工業的牙齒”。硬質合金產品主要包括刀刃具、量具、礦山鑽具、微型鑽頭等機械加工工具;釺片、球齒、嵌入鑽頭等礦用合金;模具、氣缸襯裡、密封件、軸承和噴嘴等耐磨件等。
以上計算的硬質合金產量43000t,其中廢鎢生產的硬質合金5870t。用APT加工生產的硬質合金量為37130t,由於APT生產量中,廢鎢生產的APT為3600t,占全年產量的3.63%,因此按比例,37130t原鎢生產的硬質合金中,同樣還有1350t是由廢鎢生產的APT為原料生產的。
因此硬質合金產量中,廢鎢生產的硬質合金6020t,原鎢生產的硬質合金36980t。硬質合金出口量約占產量的20%,則國內硬質合金產品中鎢金屬量消費量、鎢精礦消費量均為80%。按相同比例計算原鎢、廢鎢國內消費量見表3所示。
2.硬面材料
硬面材料,包括鑄造碳化鎢、結晶鎢粉、單晶碳化鎢、焊條等。用氧化鎢、鎢粉和碳化鎢為原料生產的產品。用於強化工件表面的強度,增強工件的耐磨耐蝕性。2016年硬面材料及材料消費量見表4。
3.碳化鎢的其他用途
碳化鎢還用於其他方面,比如碳化鎢球、銀碳化鎢、銅碳化鎢觸頭等。碳化鎢球廣泛應用於水錶、流量儀錶、制筆等領域,也可用於製作獵槍子彈;銀碳化鎢、銅碳化鎢用於電工觸頭。這裡的用量約200t,同樣廢鎢生產的按3.63%比例為10t。碳化鎢的其他用途國內消費量見表5。
4.含鎢特鋼
含鎢特鋼主要是高速工具鋼,用於製作各種刀具。另外在模具鋼、合金結構鋼、合金工具鋼中也有一些鋼種含有鎢金屬量。
2016年,國內含鎢特鋼合計消費鎢金屬量10000t,其中用廢鎢直接投料相當5750t鎢鐵,即4310t鎢金屬量。鎢鐵中,有2500t是用廢鎢生產的,考慮廢鎢生產的鎢鐵基本都在國內消費,相當於鎢金屬量1880t。
合計含鎢特鋼生產中,消費廢鎢折金屬量6190t,原鎢消費鎢金屬量3810t。含鎢特鋼出口量約10%,國內消費90%。含鎢特鋼國內消費量見表6。
5.鎢的合金材料
鎢的合金材料包括高比重合金,電工合金、鎢電極、鎢銅、鎢條杆、鎢絲以及各種鎢的異型件。廣泛用於航太航空、軍事核工、電工電器、醫療器械、通訊照明等工業中。
2016年鎢粉產量5.93萬t,生產碳化鎢4.05萬t,出口1100t,用於生產鎢合金材料的鎢粉量為1.89萬t,同樣按3.63%的比例,用廢鎢生產的鎢粉量為0.07萬t。鎢合金材料出口平均按40%,國內消費60%。鎢的合金材料國內消費量見表7。
6.鎢化工
鎢化工產品主要是偏鎢酸銨、鎢酸和精鎢酸鈉,主要用於工業催化劑、染料顏料、潤滑劑、食品添加劑等。
2016年生產偏鎢酸銨2990t,出口1120t,國內消費1870t,同理,按3.63%比例,用廢鎢生產的偏鎢酸銨70t。
2016年精鎢酸鈉600多t,由於鎢酸鈉是純進口,因此,這600多噸均為廢鎢加工而成,國內消費還要加上純進口430t。鎢酸基本上用原鎢生產,產量480t,出口220t(海關資料),國內消費260t。鎢化工國內消費量見表8。
根據硬質合金、硬面材料、碳化鎢其他用途、含鎢特鋼、鎢合金材料、鎢化工等鎢產品系列所分析的結果,合計國內鎢金屬量消費為50720t鎢,其中廢鎢金屬量消費為11320t鎢,國內廢鎢金屬量消費利用率為22.32%;合計國內消費鎢精礦107960t,其中廢鎢相當鎢精礦消費量為22920t,廢鎢利用率為21.23%。國內鎢金屬量、鎢精礦合計消費量見表9。
四、結語
作為國內鎢供應一個重要補充,廢鎢(折算鎢精礦)供應量占總的鎢原料供應量的16.06%;扣除出口,國內鎢金屬量消費中,廢鎢消費占22.32%,鎢精礦原料消費中,廢鎢消費占21.23%。
因此,我國廢鎢利用率雖然尚未達到專家所稱國外利用率(高達30%),但也並非僅僅為10%。而且,利用的時間也還是比較早,分佈也比較廣。回收面比較廣,再利用不僅在合金和鎢酸鈉,還大量應用於含鎢特鋼、APT、鎢鐵等產品的生產過程中。
由於我國是鎢精礦生產大國,在鎢精礦產量較大、供應量比較充足,供大於求的市場局面下,廢鎢利用量率會低一點;當鎢的需求增長較大,市場處於鎢精礦供不應求的局面時,廢鎢利用率就會提高,所以,我國廢鎢利用率應該是一個動態資料。
[作者:祝修盛]