報(bào)廢汽車拆解處理及資源回收技術(shù)研究進(jìn)展(DOC)

1、報(bào)廢汽車拆解處理及資源回收技術(shù)研究進(jìn)展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(jì)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(jì)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(rèn)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(jì)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(dá) 7 619.31 萬輛，那么按 6%的理論報(bào)廢率計(jì)算，每年報(bào)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

2、 億輛，屆時報(bào)廢量將超過 900 萬輛。 對于愈加嚴(yán)重的汽車報(bào)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?yán)鴪觥?。汽車產(chǎn)銷量的持續(xù)強(qiáng)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(bào)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(jìn)的拆車裝備，以使得廢舊資源能夠被充分、 有效地利用。一、報(bào)廢汽車資源回收利用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 報(bào)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

3、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(jìn)和材料替代的回收利用設(shè)計(jì)技術(shù) ( 可拆解性設(shè)計(jì)DFD可回收性設(shè)計(jì)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(jìn)材料成形與制備一體化技術(shù)、虛擬再 制造技術(shù)、先進(jìn)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(dá)國家，都在積極研

4、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(dá)到 85%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(jì)；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(bào)廢量的速增， 回收利用問題也得到了更多的關(guān)注， 我國報(bào)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(bào)廢

5、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，拆解手段原始，對報(bào)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(yán)重 浪費(fèi)和環(huán)境的嚴(yán)重破壞。二、報(bào)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(rèn)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(jì)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(qiáng)度鋼板、鋁、鎂、塑料等。在報(bào)廢汽車中盡管有

6、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 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(qiáng)度不高但是比強(qiáng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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

7、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(dá) 90%以上，美國 60%70%，日本也已達(dá)到 25%35%。對于有色金屬的回收， 一般認(rèn)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(jìn)行回收再生。然而目前，發(fā)達(dá)國家在回收報(bào)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(jī)械化

8、、 半自動化的方法去雜、 分離， 回收原材料，已較多采用切碎機(jī)切碎報(bào)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. 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(bào)廢汽車車體，分別進(jìn)入切碎機(jī)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(jìn)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(jī)，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(diǎn)不同分別熔化分離出鉛和鋅，最終

9、余下來的是高熔點(diǎn) 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)破碎和浮選后，不能再進(jìn)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(jì)時，對材料的選擇與開發(fā)進(jìn)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

10、， 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(dá)到等壽命設(shè)計(jì)，因此當(dāng)產(chǎn)品報(bào)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(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，進(jìn)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(jìn)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

11、件的形狀和材質(zhì)的情況下， 對廢舊汽車零部件產(chǎn)品實(shí)施再加工，充分挖掘廢舊產(chǎn)品中蘊(yùn)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)濟(jì)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(jī)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(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)： 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(jī)的能耗是再制造的 7 倍；新制造汽 車發(fā)動機(jī)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”，

12、其回收和處理技術(shù)一直是世界性難題， 也是環(huán)境保護(hù)的難題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界每年有15 億條輪胎報(bào)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(jì) 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 年廢舊輪胎掩埋、堆放率達(dá) 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

13、護(hù)環(huán)境、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)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(jìn)行硫化，重新使用。目前翻新是發(fā)達(dá)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

14、條，飛機(jī)、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(jìn)，全部生 產(chǎn)過程實(shí)行計(jì)算機(jī)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補(bǔ)助 1.9 美元，收購一條載重車廢舊輪胎補(bǔ)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(dá) 150C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)

15、的主導(dǎo)工藝，但在美國、法國、日本等發(fā)達(dá)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(dá)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(tuán)研發(fā)并于 1973 年投放市場?！邦A(yù)硫化翻新”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100C以上的硫化室內(nèi)進(jìn)一步硫化翻新，這項(xiàng)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.

16、廢車胎制膠粉通過機(jī)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(fèi)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(dá)國家摒棄再生膠生產(chǎn)，將廢舊輪胎利用重點(diǎn)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

17、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，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(bǔ)強(qiáng)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

18、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(yán)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?xì)怏w、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

19、合后使用， 也可以用作橡膠加工軟化劑；所得的可燃?xì)怏w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(qiáng)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(shí)際操作起來卻比較困難。這是因?yàn)檫@些材料的回收一般都是采用手工 拆卸，因此成本過高；還有因?yàn)榛厥者^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(jìn)行材料回 收的基礎(chǔ)設(shè)施還不夠，造成回收工作難

20、以進(jìn)行。近年來，隨著人們?nèi)找孀非蠛蛷?qiáng)調(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(diǎn)是以塑料代鋼，減輕汽 車自重，主要部件有保險(xiǎn)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(hù)板等；功能與結(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(bào)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(jìn)的國家，對

21、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(jìn)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(dá)國家政府的高度重視，促進(jìn)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(shí)際利用率預(yù)計(jì)到 2015 年可達(dá)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(diǎn)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(jī)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，