徐笑陽(yáng) ，劉新敏 ，成 飛 ，方 慧

（1.景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息中心，江西 景德鎮(zhèn) 333001；2.江西省陶瓷知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息中心，江西 景德鎮(zhèn) 333001；3.贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000）

1 樣本檢索

鎢在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代國(guó)防中是不可代替的戰(zhàn)略性金屬，也是我國(guó)優(yōu)勢(shì)金屬。由于鎢資源稀缺，美國(guó)、俄羅斯等大國(guó)先后建立了鎢的戰(zhàn)略部署，雖然我國(guó)鎢資源儲(chǔ)量豐富，居全球首位，但經(jīng)過(guò)近60年的粗放式開采利用，鎢儲(chǔ)量已從建國(guó)時(shí)占世界儲(chǔ)量的65%下降到37.7%，鎢資源優(yōu)勢(shì)迅速減弱[1-4]。此外，鎢生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成部分鎢資源浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境造成很大污染。雖然政府及時(shí)出臺(tái)了相關(guān)政策，有效保障了鎢礦有序開采；然而，鎢的用量仍然隨社會(huì)的發(fā)展不斷增大，為彌補(bǔ)原鎢資源不足，鎢廢綜合利用的研究迫在眉睫[5-7]。

由于鎢資源的戰(zhàn)略地位及其稀缺處理，全球一些國(guó)家和政府都很重視鎢廢料的再生利用，尤其在美國(guó)、日本、以色列、瑞典、德國(guó)、俄羅斯等國(guó)表現(xiàn)突出。美國(guó)肯納金屬公司利用堿蒸煮冶煉鎢廢料制作再生鎢，伴隨產(chǎn)生的母液可循環(huán)利用，減少了銨鹽排放對(duì)環(huán)境的污染和破壞[8]；日本的新金屬公司對(duì)鎢廢料采用氧化焙燒法生成碳化鎢[9]；以色列Metek金屬工藝公司對(duì)硬質(zhì)合金廢料鹽浴分離和化學(xué)萃取制備鎢粉和碳化鎢等產(chǎn)品，該方法獨(dú)特且高效，已在美國(guó)等主要工業(yè)化國(guó)家申請(qǐng)了專利[10]；瑞典山特維克公司在奧地利收購(gòu)了Wolfram Bergbau鎢生產(chǎn)商，其業(yè)務(wù)包括碳化鎢回收工藝，生產(chǎn)操作均清潔、高效；德國(guó)斯達(dá)可公司擁有跨國(guó)的鎢廢料回收網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格低廉，并在格斯拉廠對(duì)鎢廢料進(jìn)行處理，形成的再生鎢約占整個(gè)企業(yè)鎢原料的1/3；俄羅斯擁有專業(yè)化的再生有色金屬研究所，研發(fā)了著名的含鎢廢料選冶聯(lián)合流程[11]。國(guó)內(nèi)企業(yè)也在不斷探索和研究鎢廢綜合利用的方法，如廈門鎢業(yè)開發(fā)了“氧化熔煉法”廢鎢綜合回收技術(shù)，在低品位鎢礦回收研究中開發(fā)了“射流浮選機(jī)”等[12]。

本文以中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫(kù)、科睿唯安 Derwent Innovation（DI）和 IncoPat科技創(chuàng)新情報(bào)為基礎(chǔ)，表達(dá)式為（TI=（（鎢or APT or硬質(zhì)合金））and TI=（回收 or處理））or（TI=（廢）and TI=（（鎢 or APT or硬質(zhì)合金））），檢索了截至2017年10月31日的鎢廢利用技術(shù)專利數(shù)據(jù)為樣本，并進(jìn)行人工篩選和標(biāo)引，檢索到符合要求的鎢廢綜合利用專利申請(qǐng)共計(jì)1 183件。并對(duì)鎢廢綜合利用專利的發(fā)展趨勢(shì)、技術(shù)領(lǐng)引者、技術(shù)構(gòu)成和技術(shù)需求進(jìn)行分析，可有效跟蹤全球鎢廢綜合利用技術(shù)動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)技術(shù)熱點(diǎn)和空白點(diǎn)，避免重復(fù)研究，為我國(guó)鎢廢綜合利用技術(shù)提供研究依據(jù)。

2 鎢廢綜合利用專利信息分析

2.1 全球鎢廢綜合利用趨勢(shì)分析

自1909年首件鎢廢專利：鎢廢提取釩、鉬、鎢及類似金屬化合物或與之相關(guān)的改進(jìn)。（公開號(hào)：GB191026777A）申請(qǐng)以來(lái)，相關(guān)技術(shù)專利陸續(xù)申請(qǐng)，共申請(qǐng)1 183件鎢廢相關(guān)專利，其中在華申請(qǐng)301件，國(guó)外申請(qǐng)882件，分別占總量的比例為25.44%和74.56%?？梢?jiàn)相關(guān)專利在華布局量較大，占全球1/4，一方面是因?yàn)閲?guó)外企業(yè)重視在華市場(chǎng)，另一方面是由于國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展需求和政府政策引導(dǎo)等因素影響，十分重視鎢廢綜合利用技術(shù)投入和研發(fā)。

但由圖1可以看出，首件鎢廢專利申請(qǐng)以來(lái)一直到20世紀(jì)50年代初，該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量不多，并非每年都有專利申請(qǐng)，且每年的專利申請(qǐng)都未超過(guò)5件，這主要是因?yàn)殒u廢綜合利用技術(shù)都較為復(fù)雜，成本投入較高，一般申請(qǐng)人不會(huì)輕易嘗試申請(qǐng)，且相關(guān)政策尚未發(fā)布，暫無(wú)強(qiáng)制要求。從20世紀(jì)50年代初期一直到20世紀(jì)90年代初期，該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展進(jìn)入進(jìn)一步的發(fā)展調(diào)整期，專利申請(qǐng)量開始快速增加，在1985年申請(qǐng)量達(dá)到這個(gè)階段的最大值，當(dāng)年申請(qǐng)量為69件，相較于前期已經(jīng)有了極大的發(fā)展，然而20世紀(jì)90年代初期受蘇聯(lián)解體和金融危機(jī)等國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響出現(xiàn)了一段時(shí)間的專利申請(qǐng)遞減時(shí)期。我國(guó)自1985年開始專利申請(qǐng)以來(lái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)和科研院所在該領(lǐng)域進(jìn)行了專利申請(qǐng)，可見(jiàn)國(guó)內(nèi)相關(guān)單位開始對(duì)鎢廢綜合利用技術(shù)的重視。然而在1985—2003年我國(guó)在該領(lǐng)域?qū)＠^少，直到2004年以后，隨著國(guó)家環(huán)保政策的不斷調(diào)整，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)對(duì)該領(lǐng)域的重視程度逐漸加強(qiáng)，專利申請(qǐng)量快速增長(zhǎng)。推動(dòng)整個(gè)鎢廢綜合利用領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)進(jìn)入快速發(fā)展期，2014年專利申請(qǐng)量達(dá)到最大，年申請(qǐng)量為68件。

圖1 全球鎢廢綜合利用專利申請(qǐng)量發(fā)展趨勢(shì)Fig.1 Development trend of patent application for tungsten waste comprehensive utilization in the world

2.2 鎢廢綜合利用技術(shù)領(lǐng)引者分析

圖2為全球鎢廢綜合利用專利申請(qǐng)總量前十申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)趨勢(shì)圖，其中中國(guó)申請(qǐng)人5家，分別是中南大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、江西鎢業(yè)控股集團(tuán)有限公司、中國(guó)華電工程（集團(tuán)）有限公司、自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司；美國(guó)申請(qǐng)人3家，分別是美國(guó)電信公司、聯(lián)合碳化物公司、AMAX公司；英國(guó)申請(qǐng)人1家，因特洛克斯化工有限公司；日本申請(qǐng)人1家，三菱金屬株式會(huì)社。由圖2可知，中國(guó)申請(qǐng)人除自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司外，其他申請(qǐng)人都是在2008年以后開始加速鎢廢綜合利用專利的申請(qǐng)布局，近幾年專利申請(qǐng)活躍度較高。而美國(guó)和英國(guó)申請(qǐng)人在20世紀(jì)90年代初，就進(jìn)行了大量的布局，但是此后布局量急劇減少，可見(jiàn)美國(guó)相關(guān)研究人員在此領(lǐng)域的研究重心轉(zhuǎn)移。而日本申請(qǐng)人在此領(lǐng)域的布局與中國(guó)類似，之前已經(jīng)有所布局，但是一段時(shí)間出現(xiàn)了技術(shù)停滯，直到2008年以后，相關(guān)技術(shù)取得突破，專利申請(qǐng)量持續(xù)增加。

由于鎢廢綜合利用領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的特殊性，對(duì)近十年全球鎢廢利用領(lǐng)域申請(qǐng)量排名前十的申請(qǐng)人進(jìn)行重點(diǎn)分析。如圖3所示為近十年全球該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量排名前十申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)趨勢(shì)圖，由圖3可知，其中中國(guó)申請(qǐng)人8家，分別為：江西鎢業(yè)控股集團(tuán)有限公司、中南大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、中國(guó)華電工程（集團(tuán)）有限公司、崇義章源鎢業(yè)股份有限公司、贛州亞泰鎢業(yè)有限公司、廈門鎢業(yè)股份有限公司、自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司。韓國(guó)申請(qǐng)人1家，韓國(guó)陶瓷工程技術(shù)研究所；日本申請(qǐng)人1家，三菱金屬株式會(huì)社。與全球鎢廢利用專利申請(qǐng)總量前十的申請(qǐng)人相比，前十申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，只有江西鎢業(yè)控股集團(tuán)有限公司、中南大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司和三菱金屬株式會(huì)社保持在榜，其他申請(qǐng)人已經(jīng)跌出前十。其中，中國(guó)申請(qǐng)人整體活躍度較高，只有自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司近幾年在該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)有所下降，而日本三菱金屬株式會(huì)社在該領(lǐng)域保持著專利申請(qǐng)，技術(shù)儲(chǔ)備雄厚，值得相關(guān)企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)借鑒和學(xué)習(xí)，韓國(guó)也是近幾年不斷加大在該領(lǐng)域的研發(fā)投入，技術(shù)發(fā)展較快，其中韓國(guó)陶瓷工程技術(shù)研究所就是其中的代表，也是值得關(guān)注研究。

圖2 專利申請(qǐng)總量前十申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)趨勢(shì)Fig.2 Patent application trend of the top 10 applicants

圖3 2007—2016年專利申請(qǐng)量排名前十申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)趨勢(shì)Fig.3 Patent application trend of the Top 10 applicants from 2007 to 2016

2.3 鎢廢綜合利用技術(shù)構(gòu)成分析

由圖4可知，鎢廢綜合利用技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)主要集中在廢鎢回收金屬，廢水、廢氣處理和鎢廢再利用以及其他研究4個(gè)方面，所占總申請(qǐng)量的比例分別為：48.88%、12.35%、18.40%和 20.37%，可見(jiàn)前面3個(gè)方向?yàn)楝F(xiàn)階段的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。其中，廢鎢回收金屬方向是研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，可細(xì)分為：廢料回收裝置、含鎢合金回收鎢、硬質(zhì)合金回收鎢、廢催化劑回收鎢和廢鎢礦回收鎢，分別在該技術(shù)方向所占的比例為：13.67%、23.06%、16.62%、20.11%和26.54%；其次為鎢廢再利用方向，可細(xì)分為：制備仲鎢酸銨（APT）等、制備硬質(zhì)合金、制備鎢粉等中間產(chǎn)品、制備涂層、制備鎢催化劑和其他應(yīng)用，分別在該技術(shù)方向所占的比例為：35.00%、32.14%、20.00%、1.43%、1.43%和10.00%；廢水、廢氣處理也是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，其中主要分為兩分支分別為：方法和裝置系統(tǒng)，所占比例分別為68.93%和31.07%。

各技術(shù)分支的發(fā)展趨勢(shì)，如圖5所示。由圖5可知，含鎢合金回收鎢和廢鎢礦回收鎢兩個(gè)技術(shù)一直是研究重點(diǎn)，自鎢廢利用技術(shù)專利申請(qǐng)以來(lái)，一直保持著穩(wěn)定的發(fā)展，是各申請(qǐng)人研究的熱點(diǎn)。而鎢廢回收金屬其他分支開始時(shí)間較晚，但是都保持了較為平穩(wěn)的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。鎢廢再利用技術(shù)由于技術(shù)難度較大，其開始時(shí)間較晚，直到20世紀(jì)70年代初期才開始出現(xiàn)。但是近幾年由于鎢礦的不斷消耗，鎢廢再利用技術(shù)將會(huì)繼續(xù)保持較高的研發(fā)熱度和速度，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)應(yīng)該加大該領(lǐng)域的關(guān)注力度和研究力度。鎢廢綜合利用技術(shù)中的廢水、廢氣處理技術(shù)直到20世紀(jì)60年代末才出現(xiàn)，其中處理方法的出現(xiàn)時(shí)間較早，而相關(guān)設(shè)備的研發(fā)相對(duì)而言較晚，但近幾年已經(jīng)保持了同步的發(fā)展態(tài)勢(shì)，是該領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。

圖5 各技術(shù)分支發(fā)展趨勢(shì)Fig.5 Development trend of each branch of technology

2.4 鎢廢綜合利用技術(shù)發(fā)展需求分析

圖6為鎢廢綜合利用技術(shù)需求趨勢(shì)圖，相關(guān)研究人員主要追求的是如何提高環(huán)境效益、增加經(jīng)濟(jì)效益、簡(jiǎn)化工藝流程、提高處理效率、提高回收率和優(yōu)化結(jié)構(gòu)。自相關(guān)專利開始申請(qǐng)以來(lái)，如何提高環(huán)保效益是研發(fā)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，比較而言，其他需求發(fā)展較為緩慢。然而，從20世紀(jì)70年代后期對(duì)其他發(fā)展需求也開始不斷加強(qiáng)，除裝備方面的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，其他方面發(fā)展趨勢(shì)幾乎保持一致，特別是2008年以后，各技術(shù)需求快速發(fā)展，優(yōu)化結(jié)構(gòu)也快速發(fā)展，可見(jiàn)相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)逐漸成為大家關(guān)注的重點(diǎn)。

圖6 技術(shù)發(fā)展需求趨勢(shì)Fig.6 Demand trend of technical development

2.5 鎢廢綜合利用技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)及空白點(diǎn)

由圖7可知，如何提高環(huán)保效益、提高回收率和增加經(jīng)濟(jì)效益是各技術(shù)發(fā)展不斷所追求的，如何簡(jiǎn)化工藝流程則是廢水、廢氣處理方法、廢鎢礦回收鎢、廢催化劑回收鎢以及制備硬質(zhì)合金等技術(shù)分支的研發(fā)重點(diǎn)。對(duì)于處理效率的提高主要是廢鎢回收金屬技術(shù)分支所追求的，而優(yōu)化結(jié)構(gòu)可以在一定程度上顯示出各技術(shù)分支對(duì)于裝置設(shè)備研發(fā)的重視程度。同時(shí)，由圖7可見(jiàn)，在鎢廢再利用方面的制備涂層和制備鎢催化劑方面由于技術(shù)難度和經(jīng)濟(jì)因素等，研究較為困難，但是專利壁壘較小，可作為部分企業(yè)的技術(shù)突破點(diǎn)。

圖7 鎢廢綜合利用技術(shù)功效矩陣圖Fig.7 Technical efficiency matrix diagram for comprehensive utilization of tungsten waste

由圖8可見(jiàn)，各國(guó)對(duì)于技術(shù)分支的研究關(guān)注程度也不盡相同，我國(guó)對(duì)于各技術(shù)的研究較為全面，這主要是因?yàn)槲覈?guó)豐富的鎢礦資源，有眾多企業(yè)進(jìn)行著生產(chǎn)研發(fā)。而美國(guó)主要關(guān)注的是廢催化劑回收鎢、廢鎢礦回收鎢以及含鎢合金回收鎢；日本主要側(cè)重于廢水、廢氣處理技術(shù)的研發(fā)，國(guó)內(nèi)科研單位可加強(qiáng)對(duì)日本企業(yè)在該領(lǐng)域研究的關(guān)注力度；韓國(guó)側(cè)重于硬質(zhì)合金回收鎢和制備鎢粉等中間產(chǎn)品；英國(guó)較為注重廢鎢礦回收鎢和含鎢合金回收鎢；俄羅斯和德國(guó)在含鎢合金回收鎢方面有著一定的研究實(shí)力；澳大利亞在廢催化劑回收鎢方面的研究重視程度較高；烏克蘭和法國(guó)則是在廢鎢礦回收鎢和含鎢合金回收鎢方面有一定的研究。同時(shí)，各國(guó)也存在很多技術(shù)研發(fā)空白點(diǎn)，這應(yīng)是我國(guó)在該領(lǐng)域技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)彎道超車的重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)。

圖8 專利申請(qǐng)量前十申請(qǐng)國(guó)技術(shù)關(guān)注分布Fig.8 Distribution of technical concerns in the first ten applicant countries

3 結(jié)論

本文基于專利信息分析對(duì)全球鎢廢綜合利用進(jìn)行了分析，得出主要結(jié)論有：

（1）國(guó)外從1909年開始有鎢廢回收專利申請(qǐng)，在20世紀(jì)60年代到80年代鎢廢綜合利用研究得到突破。中國(guó)從1985年開始第一項(xiàng)鎢廢利用開始申請(qǐng)之后，經(jīng)過(guò)一段初步探索及國(guó)家政策的推動(dòng)，從2004年開始在該領(lǐng)域得到快速發(fā)展，專利申請(qǐng)逐漸快速增多。

（2）中國(guó)、美國(guó)和日本申請(qǐng)人在該領(lǐng)域申請(qǐng)量占據(jù)前十，其中美國(guó)申請(qǐng)人均在2000年以后技術(shù)轉(zhuǎn)型，未有鎢廢專利申請(qǐng)。在2007—2016年的申請(qǐng)人排名中，中國(guó)申請(qǐng)人占8家，韓國(guó)和日本各1家，這些申請(qǐng)人是鎢廢利用技術(shù)的領(lǐng)引者。

（3）鎢廢綜合利用領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)主要集中在廢鎢回收金屬，廢水、廢氣處理和鎢廢再利用等方面，其中廢鎢回收金屬和廢水、廢氣處理一直是研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，鎢廢再利用由于難度較大，發(fā)展較慢，尤其是廢鎢再制備涂層和催化劑。

（4）鎢廢綜合利用最終的需求主要體現(xiàn)在提高環(huán)境效益，之后則關(guān)注增加經(jīng)濟(jì)效益、簡(jiǎn)化工藝流程、提高處理效率、提高回收率和優(yōu)化結(jié)構(gòu)等。

（5）提高環(huán)保效益、提高回收率和增加經(jīng)濟(jì)效益是鎢廢研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，鎢廢再利用方面的制備涂層和制備鎢催化劑方面是研究空白點(diǎn)，專利壁壘小，可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破；另外，各國(guó)在研究鎢廢利用技術(shù)側(cè)重點(diǎn)不盡相同，如中國(guó)各技術(shù)的研究較為全面；美國(guó)主要關(guān)注的是廢催化劑回收鎢、廢鎢礦回收鎢以及含鎢合金回收鎢；日本主要側(cè)重于廢水、廢氣處理技術(shù)的研發(fā)；韓國(guó)側(cè)重于硬質(zhì)合金回收鎢和制備鎢粉等中間產(chǎn)品等。