從日本10th Highly-Functional Materials Week國際展看先進材料發展趨勢(三)

 

刊登日期:2020/1/22
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張志祥、陳哲陽/工研院材化所
循環經濟下金屬材料回收與生質材料相關議題
1. Development of Advanced Materials and the Recycling
本專題由三菱材料(Mitsubishi Materials)公司Osamu Iida進行演講。三菱集團(Mitsubishi Group)可追溯於1870年於煤炭和礦產開採投資開始,1952年三菱金屬礦業公司(Mitsubishi Metal Mining Company)從集團中成立,1954年集團又成立三菱水泥公司(Mitsubishi Cement Corp),這兩家公司於1990年合併成為現今的三菱材料公司(Mitsubishi Materials Corporation)。Mitsubishi Materials集團2018年的總營收達1,599.5 billion日圓,員工人數28,426人。該公司主要產品包括Copper & Copper Alloy (Processed cooer, Strips)、Electric Materials & Components (Advanced Materials and Silicon)、Aluminum、Metalworking Solutions、Metal (Smelting Copper, Au, Ag, Pb, Sn, H2SO4)、Cement、Environment & Energy等,如圖一所示。其中Metal佔總營收34%,其次分別為Advanced Products 33%、Cement 12%、Metalworking Solutions 9%。
 
圖一、Mitsubishi Materials公司主要產品
圖一、Mitsubishi Materials公司主要產品
 
三菱材料公司除了持續開發新的產品外,也致力於循環產業的耕耘,因為日本本身是一個資源缺乏的國家,許多金屬原物料需從國外進口,例如84%的白金(Pt)從南非進口、76%的鎢(W)來自中國、51%和48%鎳礦分別來自法屬New Caledonia及菲律賓、45%的鉛礦與20%的鋅礦來自澳洲、78%的鉬礦(Mo)及銅(Cu)礦來自於南美智利,如圖二所示。
 
城市礦山回收(Urban mine recycling)是三菱材料主要業務之一,例如電子廢料回收(E-scrap recycling)能夠有效地回收金和銀等高價值資源,變成該公司金屬冶煉核心業務的一部分,同時能有效分離和處理有害物質。目前該公司在金屬回收來源的業務包括E-Scrap、ASR (Automotive or Automobile Shredder Residue)、Home Electronics、Cement、Tungsten Carbide、Used Aluminum Beverage Cans、Pt-Battery等,其中E-Scrap和ASR的回收產能世界第一,而鋰電池(LIB)材料的回收還在開發中,如表一所示。
 
表一、Mitsubishi Materials在金屬回收產業的Capacity
表一、Mitsubishi Materials在金屬回收產業的Capacity
 
 
為了強化公司在材料資源回收的能量,Mitsubishi Materials整合內部各單位從上游Mineral Resources、中游Materials及下游Processed Products的技術,藉此讓各項業務都能因此創造出價值。例如:(1)該水泥(Cement)部門的回收:是透過水泥廠高達1,450℃的燃燒製程設備,可針對工業廢水及其他難以處理的廢棄進行有效利用而不會產生廢料。除使用建築污泥(Construction Sludge)、煤灰(Coal Ash)、銅冶煉產生的銅渣副產品(Copper Slag Byproducts)和石膏(Gypsum)等物質作為原料之外,還將塑料、輪胎和木材等材料用作熱能,將其重新變成水泥。(2)在金屬部門的回收:是將各種收集的廢料,包括來自二手家電或報廢車輛等來源的碎屑(Shredder Dust)和廢電池,透過公司本身的冶煉技術(Smelting)於冶煉廠(Smelters)和精煉廠(Refineries)進行回收。此外,也將水泥廠的副產品熟料粉塵(Clinker Dust)與鈣成分結合作為冶煉的輔助原料,使用後,熟料粉塵轉化為銅渣,然後在該公司的水泥廠被循環再回原料中使用,如圖三所示。
 
三、Mitsubishi Materials建立內部運行的一套冶煉和水泥回收聯合系統
圖三、Mitsubishi Materials建立內部運行的一套冶煉和水泥回收聯合系統
 
在稀有金屬回收方面,PGM (Platinum Group Metals)是在銅精礦中發現的稀有金屬,Mitsubishi Materials從該公司直島冶煉廠(Naoshima Smelter & Refinery)獲得的PGM Intermediate Materials進行提煉,以生產金屬和化合物等產品,如圖四所示。此外,Pt和Pd是車用和電子產品的關鍵材料,該公司在倫敦Pt和Pd市場(LPPM)上註冊自有品牌,以提供市場保證,並於2012年9月成功獲得認證。
圖四、Mitsubishi Materials從銅精礦中提煉PGM稀有金屬
圖四、Mitsubishi Materials從銅精礦中提煉PGM稀有金屬
 
日本政府為了展現對循環經濟的重視與落實,特別啟動“Tokyo 2020 Medal Project”,將2020東京奧運的獎牌以100%回收電子廢料來打造,花費兩年時間共收到78,895噸的電子設備,其中包括621萬台手機,最終從中提取出32 公斤的黃金、3,500公斤的銀和2,200公斤的青銅,用於製作金、銀、銅獎牌,如圖五所示。
 
圖五、2020東京奧運的獎牌100%以回收電子廢料來打造
圖五、2020東京奧運的獎牌100%以回收電子廢料來打造
 
Osamu Iida除介紹公司的金屬回收技術能量外,也介紹該公司在Advanced Material Products的發展,包括---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
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