切削刀具的回收再利用
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刀具的回收再利用已变得前所未有的容易,它既能节约成本,又有益于保护环境。
虽然很多人都认为废品的回收再利用有利可图,但有时,运作一项回收计划的成本却可能很难收回。然而,切削刀具的回收再利用却是一种能够降低整个供应链的成本,同时对制造业和环境都有益的便利方式。而且,近年来,加工车间参与刀具回收计划也变得更加容易。

可持续发展与回收再利用

在过去20年中,可持续发展已从一个新兴概念演变为影响很多企业行为方式的价值体系。从最基本的层面来说,可持续发展包括以一种对子孙后代的创新能力和繁荣发展不会产生负面影响的方式来利用资源。与可持续发展有关的许多举措都是围绕着尽量减少浪费和增加回收再利用,以抵销资源消耗的影响。
庞大的新兴市场的快速现代化使可持续发展显得更加重要。印度和中国加起来占到全球人口的37%。随着这些国家的发展,其中产阶级的数量将迅猛增加,生活水平的提高将对几乎每个行业的产品产生巨大的需求。这种需求可能会极大地影响各种资源的价格。
切削刀具的回收再利用具有各种直接的和长远的益处。消除浪费是指降低资源消耗,帮助企业降低成本。回收再利用可以增加材料的供给。此外,与使用新的原材料(无论是通过采矿,还是其它生产方式)制造刀具相比,回收刀具再制造工艺通常所需要的能源更少,而且对环境污染也较小。这就进一步降低了成本,并减小了制造过程对环境的影响。

图1 1994-2008年美国和欧洲WO3粉料(每吨含7.93kg钨)价格变化曲线

图2 1994-2008年美国钨价变化曲线

图3 2006-2009年硬质合金价格走势

图4 2005-2008年美国硬质合金材料回收量

图5

图6

刀具的原材料

在提出刀具回收再利用的充分理由之前,首先考察一下刀具的原材料。由于具有完美结合的硬度与韧性,用硬质合金制造的刀片和其它刀具占到全球市场的75%。上世纪20年代首次开发出来的硬质合金由碳化钨和钴构成。钨是一种矿物,经过化学和加热处理,可将自然矿石变为可用形态。中国生产和消费的钨分部占到全球的79%和33%。在世界范围内,有58%的钨被用于生产硬质合金。全球大约80%的钴都来源于生产镍或铜时的副产品。它的应用范围更为广泛,虽然全球只有12%的钴用于生产耐磨合金(包括硬质合金),但用于生产切削刀具的钴在数量上仍然很大。
从历史上看,钨的价格一直保持相对稳定,但在过去6年间变化很大,从2004年到2008年,钨价翻了两番,升至每磅18美元左右。2008年8月的钨价为每磅13美元,到12月下降到每磅11美元(图1)。钴的价格波动周期更长,范围从每磅7美元到最近每磅高达40美元。2008年8月的钴价为每磅18美元左右(图2)。

刀具回收工艺

绝大多数硬质合金的回收再制造都采用两种成熟的工艺。第一种工艺是,首先将回收的废料分类并清洁,然后在真空炉内与锌混合。该工艺将废料分解,使其可被研磨成粉末,这种钨钴混合物粉料的98%都能被回收。通常,40%的粉料可用于制造新的切削刀具,其余的粉料用于制造诸如耐磨零件和采矿工具等。
另一种化学工艺可用于单独回收不同的元素。与上述加锌回收工艺相比,它需要消耗更多的能源,但回收率也更高, 100%的回收材料均可用于制造新的切削刀具。由于这种化学回收工艺设备会产生必须进行安全处理的化学副产品,因此对环境影响较大。此外,与加锌回收工艺相比,化学回收工艺的设备成本通常要贵一倍,其运行成本也略高。
刀片和其它切削刀具的回收再利用可提供显著的环境效益和经济效益。山特维克可乐满根据国际标准进行的内部计算表明,与用原材料制造刀具相比,用回收材料生产刀具可以降低75%的能源消耗,还可以减少大约40%的二氧化碳排放量。刀具回收再利用对化工产品消耗和水污染有何影响尚未进行全面研究,但在这些方面同样会产生效益已得到广泛公认。
用回收材料和原材料制造的刀具在质量上并无差别。山特维克可乐满的客户大多并不关心自己购买的刀具是用回收材料还是用原材料制造的,虽然也有一些人认为,用回收材料制造的刀具更胜一筹,因为它们对保护环境有积极作用,但也有极少数人由于对回收再制造产品存在偏见,认为这些刀具质量较差。

刀具回收计划

刀具回收计划的一个例子是山特维克可乐满1996年发起的“可乐满刀具回收概念(CRC)”。在最初几年中,该计划取得了一定成功。2002年,山特维克可乐满的母公司山特维克集团制定了关注其组织核心价值观的企业文化计划。除了其它观念以外,该计划还包括对“公平竞争”的承诺,即必须遵循一些原则,如保持道德高标准,以及对企业行为对环境的影响承担责任。这一举措为CRC计划注入了新的活力。
山特维克可乐满成立了一个全球工作团队来管理CRC计划。该团队为每个地区市场的刀具材料回收确定了地区目标和价格水平,确保该计划的运行符合所在国家的相关法规,管理各种宣传活动,建立有效回收刀具所需的庞大逆向物流网络。
作为山特维克集团的一部分,CRC已经建立了三个地区性回收工厂。2007年,在印度马哈拉施特拉邦建立了回收工厂(采用加锌回收工艺)。山特维克旗下的Wolfram Bergau公司在澳大利亚运营一家采用化学回收工艺的工厂。在美国,山特维克可乐满在宾夕法尼亚州一家工厂签约提供化学回收工艺。一般来说,北美和南美地区回收的刀具由宾夕法尼亚的工厂处理,而欧洲或亚洲地区的刀具回收则由当地的工厂处理。
迄今为止,实施CRC计划的最大挑战是建立收集废弃刀具所需的物流网络。已有的供应链都是专门为新刀具交货而建立的,可在24小时内将刀具发送至全球各地。从时间的角度来看,维持如此高的物流标准成本不菲,但它能使制造商免于停工。
在为回收再利用而收集废弃刀具时,保持如此高的物流速度得不偿失。因此,CRC建立了一些全球集中点,收集并以航运方式一次集中发送4万磅回收的刀具,而不是利用通过航空运输且发货量较小的现有供应链。
除了时间要求不同以外,CRC供应链还必须适应不同国家的监管法规。在加拿大和美国,用过的刀具在法律上被认定为产品,而在欧洲和一些亚洲国家,用过的刀具被归类为废弃物,因此,对其进行处理时,必须遵循各国千差万别的、严格的监管法规。为了符合这些多样化的监管要求,每位山特维克可乐满的区域经理都必须服从、了解和遵守当地的法律法规。当大多数类似的回收计划都只关注一些最大的市场时,CRC计划则为山特维克可乐满开展业务的每个国家都提供刀具回收服务。
CRC计划面临的其它挑战还包括调节分散的回收刀具累积率。基于各种因素(从生产零件的种类到整个经济的健康状况),每一个参与该计划的企业回收刀具的数量都会有很大波动。另一个挑战是对需要回收的刀具材料进行分类和检测,因为对于制造商来说,偶尔将钢铁或陶瓷物件混入硬质合金回收材料中是常有的事。为解决这一问题,每个国家的收集点都要对入库的回收材料进行目测检查,同时用各种自动分拣设备将有用与无用的材料分离开来。
在山特维克可乐满的业务运营中,CRC是作为一个盈亏相抵的部分来运作的。换句话说,该企业在刀具回收再利用方面希望努力达到盈亏平衡点,而不是借此盈利。该计划的目标是,在山特维克可乐满销售的硬质合金刀具中,达到50%的回收率。这一目标已在2008年实现,但由于当时的经济状况要求山特维克可乐满及其用户将关注重点放在其它领域,因此2009年的回收率下滑至43%。2010年,CRC计划的回收率预计将略低于50%(图4)。

如何参与刀具回收计划

考虑到企业在日常运营中需要面对的复杂性和各种挑战,参与CRC计划的手续已尽可能简便。制造商将自己希望参与该计划的意愿告知山特维克可乐满后,就会收到不同种类的收集容器。容量为10磅的黄色小桶用于放置在每台机床旁。根据制造商刀具使用量的大小,可将黄色小桶中收集的刀片倒入容量为44磅的胶合板箱或容量为500磅的大桶中。收集容器装满后,可以通过电话获得报价和航运授权号码,然后发货,在山特维克可乐满收货后2-3周,制造商就能收到这些回收刀具材料的支票。
CRC刀具回收计划并非制造商的唯一选择。例如,位于宾夕法尼亚州拉特罗布市的肯纳金属公司也提供同样方便并具有相同效益的刀具回收计划。很多制造商甚至会发现,本地的废品收购站也在回收硬质合金产品。任何通过回收刀具来寻求自身利益和保护环境的加工车间,都应该寻求一个具有很高透明度,并为该行业和可持续发展提供了有力保证的合作伙伴。
本文作者:周荣(译) 张宪(校)
原载:《工具展望》2010年第2期
上载于:2012-12-3 20:27:12

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