報廢汽車拆解處理及資源回收技術(shù)研究進展

1、2011 年 1 月 10 日，中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示， 2010 年中國汽車產(chǎn)銷雙超 1 800萬輛，分別為 1 826.47 萬輛和 1 806.19 萬輛，同比分別增長32.44%和 32.37%，產(chǎn)銷再創(chuàng)新高，并刷新了全球歷史紀錄，同時蟬聯(lián)了世界第一汽車市場桂冠。業(yè)內(nèi)專家分析認為， 2011 年我國汽車工業(yè)仍將呈現(xiàn)較好的發(fā)展態(tài)勢，預(yù)計增幅在10%15%之間。來自公安部交通管理局的數(shù)據(jù)，2009年底，我國的汽車保有量已達7 619.31 萬輛，那么按6%的理論報廢率計算，每年報廢的汽車要超過400 萬臺。到2020 年，我國的汽車的保有量將突破1.5 億輛，屆時報廢量將超

2、過900 萬輛。對于愈加嚴重的汽車報廢問題，有人說，成為“世界最大停車場”之后，中國正變成“世界最大汽車垃圾場”。汽車產(chǎn)銷量的持續(xù)強勁增長，保有量的迅速增加，表明中國目前的汽車產(chǎn)業(yè)已處在一個飛速發(fā)展的上升期。與此同時，更需要報廢汽車拆解業(yè)必須與我國汽車工業(yè)的發(fā)展相適應(yīng)，根據(jù)資源綜合利用、環(huán)保和節(jié)能的要求，采用高技術(shù)水平的處理手段，配備先進的拆車裝備，以使得廢舊資源能夠被充分、有效地利用。一、報廢汽車資源回收利用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢報廢汽車資源回收利用需要經(jīng)過從廢舊產(chǎn)品的回收、拆解到使其轉(zhuǎn)化為新的產(chǎn)品或者材料的復(fù)雜過程，這一過程需要采用各種高新技術(shù)，涉及到眾多學(xué)科。目前，汽車產(chǎn)品回收利用應(yīng)用的關(guān)鍵

3、技術(shù)可分為共性技術(shù)、再制造技術(shù)、再利用技術(shù)等。共性技術(shù)包括基于結(jié)構(gòu)改進和材料替代的回收利用設(shè)計技術(shù)( 可拆解性設(shè)計DFD可回收性設(shè)計DFR高效拆解技術(shù)等。再制造涉及面向廢舊汽車零部件失效 分析、檢測診斷、壽命評估、質(zhì)量控制等多種學(xué)科，具體包括微納米表面工程技術(shù)、再制造信息化升級技術(shù)、質(zhì)量控制技術(shù)、先進材料成形與制備一體化技術(shù)、虛擬再制造技術(shù)、先進無損檢測與評價技術(shù)、再制造快速成型技術(shù)等。再利用技術(shù)包括材料分類檢測技術(shù)、資源化預(yù)處理技術(shù)、產(chǎn)品粉碎及?；夹g(shù)、材料物理及化學(xué)分選技術(shù)、產(chǎn)品循環(huán)利用技術(shù)等。在美、日、歐等發(fā)達國家，都在積極研究汽車產(chǎn)品回收利用的高新技術(shù)，汽車產(chǎn)品回收利用率已基本達到85

4、%的水平。國外汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)的發(fā)展趨勢是：盡可能提高回收利用率；開發(fā)利用快速裝配系統(tǒng)和重復(fù)使用的緊固系統(tǒng)及其他能使拆卸更為便利的技術(shù)及裝置；開展可拆解性、可回收性設(shè)計；開發(fā)由可循環(huán)使用的材料制作的零部件及工藝；開發(fā)易于循環(huán)利用的材料；減少車輛使用中所用材料的種類；開發(fā)有效的清潔能源回收技術(shù)；開發(fā)高效拆解技術(shù)，普遍采用先破碎后分選的技術(shù)。隨著我國汽車報廢量的速增，回收利用問題也得到了更多的關(guān)注，我國報廢汽車回收拆解企業(yè)一直是作為勞動密集型產(chǎn)業(yè)存在的，整體水平低，拆解企業(yè)和再利用企業(yè)的技術(shù)和設(shè)備相當(dāng)落后，報廢汽車回收處理的流程還很簡單，分撿水平和再利用水平落后，絕大部分企業(yè)沒有專用的拆解設(shè)備

5、，拆解手段原始，對報廢汽車的拆解基本采用簡單的手工作業(yè)，回收利用率低，直接后果是對資源、能源的嚴重浪費和環(huán)境的嚴重破壞。二、報廢汽車中有色金屬的回收利用現(xiàn)今，全世界汽車工業(yè)界已清楚地認識到，節(jié)省資源和減少對環(huán)境的污染是其迫切需要解決的兩大問題。要使汽車更省油，一個重要措施就是減輕自身質(zhì)量，廣泛和更多地使用輕質(zhì)材料。汽車重量對燃料經(jīng)濟性起著決定性的作用，車重每降低100kg,油耗可減少0.7L/100km。目前，在汽車上普遍使用的輕質(zhì)材料主要有超輕高強度鋼板、鋁、鎂、塑料等。在報廢汽車中盡管有色金屬所占比例不大，但利用價值卻很高。鋁合金是最佳的汽車輕量化用材，汽車用鋁主要是鋁合金，從鋁合金零件來

6、看，以鑄件為主（約占70%） ，變形加工件為輔（約占30%） ，主要用于活塞、氣缸體、氣缸蓋、燃油管、燃油箱、風(fēng)扇、離合器殼體等。鎂是一種最輕的結(jié)構(gòu)材料，鎂合金的強度不高但是比強度很高，因此加工性能非常好，目前鎂合金零件主要用于小汽車或賽車中的變速器、離合器殼體、操縱桿托架、大梁等，雖然鎂合金在汽車上的比例遠遠低于鋁合金，但由于其重量上的優(yōu)勢，將來在汽車材料上的應(yīng)用一定會越來越廣。另外，汽車上使用的有色金屬還有純銅、黃銅等，純銅用來制造制動管、散熱管等，銅合金則廣泛用于其他零部件，如水箱本體、水箱蓋、制動閥閥座、化油器通氣閥本體、轉(zhuǎn)向節(jié)襯套、活塞銷襯套等。但是由于銅及銅合金的比重較大，不符合汽

7、車輕量化的發(fā)展方向，因此已經(jīng)開始逐步被鋁合金取代，歐洲鋁化率已達90%以上，美國60%70%，日本也已達到25%35%。對于有色金屬的回收，一般認為，最理想的回收方法是原零件的重用，這種回收方法以人工為主，手工分解汽車，精心拆解、挑選，然后將各種材料和零部件分類放置，這樣，鋁、鎂、銅等合金零部件可按變形或鑄造合金，或者按不同合金系進行回收再生。然而目前，發(fā)達國家在回收報廢汽車中有色金屬時，已經(jīng)從回收零部件的舊模式向回收原材料的新模式，通過機械化、半自動化的方法去雜、分離，回收原材料，已較多采用切碎機切碎報廢汽車車體后再分別回收不同的原材料，主要流程如下：1. 排盡所有液態(tài)物質(zhì)后用水沖洗干凈；2

8、. 拆卸易分離的大件，如車身板、車輪、底盤等；3. 將拆卸下的大件和未拆卸的報廢汽車車體，分別進入切碎機系統(tǒng)流水線，先壓扁，然后在多刃旋轉(zhuǎn)切碎裝置上切成碎塊；4. 流水線對碎塊進一步處理，其順序是：全部碎塊通過空氣吸道，利用空氣吸力吸走輕質(zhì)塑料碎片；通過磁選機，吸走鋼和鐵碎塊；通過懸浮裝置，利用不同濃度的浮選介質(zhì)分別選走密度不同的鎂合金和鋁合金；由于鉛、鋅和銅密度大，浮選方法不太適用，利用熔點不同分別熔化分離出鉛和鋅，最終余下來的是高熔點銅。這種回收方法流程合理，成本相對不高，但對回收鋁、鎂合金來說仍有欠缺，主要是由于轎車上用的鋁、鎂合金屬于不同的合金系，既有變形合金又有鑄造合金，經(jīng)破碎和浮選

9、后，不能再進一步分離，成為不同合金的混合物，就會給接下來的重熔再生合金的化學(xué)成分和雜質(zhì)元素控制帶來非常大的困難，因此大多數(shù)情況下僅能作為重熔鑄造合金使用，降低了使用價值和廣泛性。為了解決鋁、鎂合金重熔回收后成分混雜、使用價值低的問題，在汽車設(shè)計時，對材料的選擇與開發(fā)進行很多的研究，同時，新的分離方法也在不斷被開發(fā)出來，如鋁廢料激光分離法、液化分離法等。三、廢舊部件再使用、再制造通過舊汽車零部件的再使用，可以延長零部件的使用壽命，從而節(jié)省能源。由于汽車零部件產(chǎn)品不可能達到等壽命設(shè)計，因此當(dāng)產(chǎn)品報廢時總有一部分零部件性能完好。這部分零部件經(jīng)過檢測合格后可直接使用。再使用又可分為直接、翻新和修復(fù)使用

10、等3 種方式。通過再使用使舊零部件得到重新利用，基本上不會消耗額外的能源和產(chǎn)生額外的污染，是最為理想的回收利用方式。再制造是指以產(chǎn)品全壽命周期理論為指導(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為目標(biāo)，以先進技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，進行修復(fù)、改造廢舊產(chǎn)品的一系列技術(shù)措施或工程活動的總稱。它是通過采用包括先進表面工程技術(shù)在內(nèi)的各種新技術(shù)、新工藝，將廢舊產(chǎn)品零部件作為毛坯，在基本不改變零部件的形狀和材質(zhì)的情況下，對廢舊汽車零部件產(chǎn)品實施再加工，充分挖掘廢舊產(chǎn)品中蘊含的原材料、能源、勞動付出等附加值，生成性能等同或者高于原產(chǎn)品的再制造產(chǎn)品的資源再利用方式，節(jié)能減排效果顯著。汽車零部件再制造無論從技術(shù)成熟性、經(jīng)

11、濟合理性，還是產(chǎn)業(yè)規(guī)模都具發(fā)展優(yōu)勢。例如，汽車發(fā)動機再制造與新品相比，降低成本50左右，節(jié)約能源 60、節(jié)約原材料70。據(jù)美國Argonne 國家實驗室統(tǒng)計：新制造1 臺汽車的能耗是再制造的 6 倍；新制造1 臺汽車發(fā)電機的能耗是再制造的 7 倍；新制造汽車發(fā)動機中關(guān)鍵零部件的能耗是再制造的 2 倍。四、廢汽車輪胎的綜合利用廢舊輪胎被稱為“黑色污染”，其回收和處理技術(shù)一直是世界性難題，也是環(huán)境保護的難題。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界每年有15 億條輪胎報廢，其中北美大約 4億條，西歐近2 億條，日本1 億條。在上世紀90 年代，世界各國最普遍的做法是把廢舊輪胎掩埋或堆放。以美國為例， 1992 年廢舊輪

12、胎掩埋、堆放率達63%。但隨著地價上漲，征用土地作輪胎的掩埋、堆放場地越來越困難。另一方面，廢舊輪胎大量堆積，極易引起火災(zāi)，造成第二次公害。中國現(xiàn)有利用廢舊輪胎生產(chǎn)膠粉的企業(yè)僅60 家，年產(chǎn)膠粉不足 5 萬噸，每年仍有 2 000 多萬條廢舊輪胎無人問津。如何利用廢舊橡膠制品和廢舊輪胎，是搞好資源綜合利用的重要課題，也是合理利用資源、保護環(huán)境、促進國民經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變和可持續(xù)發(fā)展的重要措施。1. 廢舊輪胎翻新處理和利用廢舊輪胎，主要有兩大途徑：一是舊輪胎翻新，二是廢輪胎的綜合利用，包括生產(chǎn)膠粉、再生膠等。翻新是利用廢舊輪胎的主要和最佳方式，就是將己經(jīng)磨損的、廢舊輪胎的外層削去，粘貼上膠料，再進

13、行硫化，重新使用。目前翻新是發(fā)達國家處理廢舊輪胎的主要方式，目前世界翻新輪胎 （ 翻胎 ） 年產(chǎn)量約 8 000 多萬條，為新胎產(chǎn)量的7%。美國年產(chǎn)輪胎2.8 億條，居世界之冠，年翻修輪胎約 3 000 萬條，是新胎產(chǎn)量的10%左右，其中，翻新轎車輪胎200萬條、輕型卡車輪胎 680 萬條、載重車輪胎2 000 萬條，飛機、工程車等其他翻新輪胎約70 萬條。美國現(xiàn)擁有輪胎翻修企業(yè)1100 多家，90%屬中小企業(yè)，設(shè)備先進，全部生產(chǎn)過程實行計算機聯(lián)網(wǎng)、自動化操作，年產(chǎn)值400 億美元。翻新輪胎業(yè)在美國的發(fā)展得益于政府的鼓勵與提倡。為了鼓勵企業(yè)利用廢舊輪胎資源，美國規(guī)定：回收商收購一條轎車廢舊輪胎

14、補助 1.9 美元，收購一條載重車廢舊輪胎補助 2.3 美元。歐共體規(guī)定2000 年產(chǎn)生的廢舊輪胎中必須有25%得到翻新。傳統(tǒng)的輪胎翻新方式是將混合膠粘在經(jīng)磨銼的輪胎胎體上，然后放入固定尺寸的鋼質(zhì)模型內(nèi)，經(jīng)過溫度高達150以上硫化的加工方法，俗稱“熱翻新”，或熱硫化法。該法目前仍是中國翻胎業(yè)的主導(dǎo)工藝，但在美國、法國、日本等發(fā)達國家己逐漸被淘汰。隨著高科技工藝的發(fā)展以及新一代輪胎的面世，人們對翻新輪胎的要求提高，一種新型的、被稱為“預(yù)硫化翻新”，俗稱“冷翻新”的輪胎翻新技術(shù)己經(jīng)在發(fā)達國家成功應(yīng)用，且被帶入中國。它由意大利馬朗貢尼（Marangonp）集團研發(fā)并于1973 年投放市場?！邦A(yù)硫化翻

15、新”技術(shù)則是將預(yù)先經(jīng)過高溫硫化而成的花紋胎面膠粘在經(jīng)過磨銼的輪胎胎體上，然后安裝在充氣輪輛；套上具有伸縮性的耐熱膠套，置入溫度在100以上的硫化室內(nèi)進一步硫化翻新，這項技術(shù)可確保輪胎更耐用，提高每條輪胎的翻新次數(shù)，使輪胎的行駛里程更長，平衡性更好，使用也更加安全。2. 廢車胎制膠粉通過機械方式將廢舊輪胎粉碎后得到的粉末狀物質(zhì)就是膠粉，其生產(chǎn)工藝有常溫粉碎法、低溫冷凍粉碎法、水沖擊法等。與再生膠相比，膠粉無須脫硫，所以生產(chǎn)過程耗費能源較少，工藝較再生膠簡單得多，減低污染環(huán)境，而且膠粉性能優(yōu)異，用途極其廣泛。通過生產(chǎn)膠粉來回收廢舊輪胎是集環(huán)保與資源再利用于一體的很有前途的方式，這也是發(fā)達國家摒棄再

16、生膠生產(chǎn)，將廢舊輪胎利用重點由再生膠轉(zhuǎn)向膠粉和開辟其它利用領(lǐng)域的根源。膠粉有許多重要用途，譬如摻入膠料中可代替部分生膠，降低產(chǎn)品成本，活化膠粉或改性膠粉可用來制造各種橡膠制品；與瀝青或水泥混合，用于公路建設(shè)和房屋建筑；與塑料并用可制作防水卷材、農(nóng)用節(jié)水滲灌管、消音板和地板、水管和油管、包裝材料、框架、周轉(zhuǎn)箱、浴缸、水箱；制作涂料、油漆和粘合劑，生產(chǎn)活性炭。3. 熱能利用廢舊輪胎是一種高熱值材料，每公斤的發(fā)熱量比木材高69%，比煙煤高10%，比焦炭高4%。以廢舊輪胎當(dāng)作燃料使用，一是直接燃燒回收熱能，此法雖然簡單，但會造成大氣污染，不宜提倡；二是將廢舊輪胎破碎，然后按一定比例與各種可燃廢舊物混合

17、，配制成固體垃圾燃料（RDF）,供高爐噴吹代替煤、油和焦炭作燒水泥的燃料或代替煤以及火力發(fā)電用。同時，該法還有副產(chǎn)品炭黑生成，經(jīng)活化后可作為補強劑再次用于橡膠制品生產(chǎn)。在綜合利用中，熱能利用是目前能夠最大量消耗廢舊輪胎的唯一途徑，不僅方便、簡潔、而且設(shè)備投資最少。4. 再生膠通過化學(xué)方法，使廢舊輪胎橡膠脫硫，得到再生橡膠是綜合利用廢舊輪胎最古老的方法。目前采用的再生膠生產(chǎn)技術(shù)有動態(tài)脫硫法（ 恩格爾科法） 、常溫再生法、低溫再生法（TCR法）、低溫相轉(zhuǎn)移催化脫硫法、微波再生法、輻射再生法和壓出再生法。由于再生膠的生產(chǎn)嚴重污染環(huán)境，國外己經(jīng)淘汰，而中國再生膠仍是利用廢輪胎的主要方法。不少企業(yè)還處于

18、技術(shù)水平低、二次污染重的作坊式生產(chǎn)階段，膠粉產(chǎn)品也未形成規(guī)模。5. 熱分解熱分解就是用高溫加熱廢舊輪胎，促使其分解成油、可燃氣體、碳粉。熱分解所得的油與商業(yè)燃油特性相近，可用于直接燃燒或與石抽提取的燃油混合后使用，也可以用作橡膠加工軟化劑；所得的可燃氣體主要由氫和甲烷等組成，可作燃料使用，也可以就地燃燒供熱分解過程的需要；所得的碳粉可代替炭黑使用，或經(jīng)處理后制成特種吸附劑。這種吸附劑對水中污物，尤其是水銀等有毒金屬有極強的濾清作用。五、廢汽車玻璃的回收再利用汽車廢玻璃的回收和再利用同汽車上其他非金屬材料一樣，雖然在技術(shù)上是可行的，但實際操作起來卻比較困難。這是因為這些材料的回收一般都是采用手工

19、拆卸，因此成本過高；還有因為回收過程中容易混入其他雜質(zhì)，造成回收材料的純度不夠，不僅增加了回收的難度，而且影響了再利用的效果; 再就是現(xiàn)有進行材料回收的基礎(chǔ)設(shè)施還不夠，造成回收工作難以進行。近年來，隨著人們?nèi)找孀非蠛蛷娬{(diào)汽車的主動安全性和美觀，車用玻璃的材料也在不斷地變化。為此，回收的難度也在不斷地加大。六、廢汽車塑料的回收再利用從現(xiàn)代汽車使用的材料看，無論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件，還是功能與結(jié)構(gòu)件，到處都可以看到塑料制件的影子。外裝飾件的應(yīng)用特點是以塑料代鋼，減輕汽車自重，主要部件有保險桿、擋泥板、車輪罩、導(dǎo)流板等；內(nèi)裝飾件的主要部件有儀表板、車門內(nèi)板、副儀表板、雜物箱蓋、座椅、后護板等；功能與

20、結(jié)構(gòu)件主要有油箱、散熱器水室、空氣過濾器罩、風(fēng)扇葉片等。報廢汽車的塑料最理想的出路是再利用，然而其回收處理工藝卻十分復(fù)雜，即使在一些回收處理技術(shù)較先進的國家，對塑料件的回收和再生利用也尚在研究開發(fā)之中。目前，國外仍主要是采用燃燒利用熱能的方式來處理汽車廢舊塑料件，并通過一定的清潔裝置，將不能利用的廢氣和廢渣進行清潔處理。但日本及歐洲各國在幾年前已分別提出了對汽車廢舊塑料的利用要求，并規(guī)定了具體的年限。由于汽車工業(yè)發(fā)達國家政府的高度重視，促進了包括塑料和橡膠在內(nèi)的廢舊材料的回收利用，汽車廢塑料制品的實際利用率預(yù)計到 2015 年可達到95%。目前，汽車廢舊塑料的回收、再生與利用技術(shù)，在國外己成為一個熱點并逐步形成為一種新興的產(chǎn)業(yè)。七、廢汽車黑色金屬材料的回收再利用黑色金屬材料，按是否含有合金元素來分，鋼又可分為碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。合金鋼有合金結(jié)構(gòu)鋼和特殊鋼之分。根據(jù)鋼材在汽車的應(yīng)用部位和加工成型方法，可把汽車用鋼分為特殊鋼和鋼板兩大類。特殊鋼是指具有特殊用途的鋼，汽車發(fā)動機和傳動系統(tǒng)的許多零件均使用特殊鋼制造，如彈簧鋼、齒輪鋼、調(diào)質(zhì)鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、不銹鋼、易切削鋼、滲碳鋼、氮化鋼等。鋼板在汽車制造中占有很重要的地位，載