报废汽车拆解处理及资源回收技术研究进展

报废汽车拆解处理及资源回收技术研究进展

2011年1月10日，中国汽车工业协会发布的最新统计数据显示，2010年中国汽车产销双超1 800万辆，分别为 1 826.47万辆和1 806.19万辆，同比分别增长32.44%和32.37%，产销再创新高，并刷新了全球历史纪录，同时蝉联了世界第一汽车市场桂冠。业内专家分析认为，2011年我国汽车工业仍将呈现较好的发展态势，预计增幅在10%~15%之间。来自公安部交通管理局的数据，2009年底，我国的汽车保有量已达7 619.31万辆，那么按6%的理论报废率计算，每年报废的汽车要超过400万台。到2020年，我国的汽车的保有量将突破1.5

亿辆，届时报废量将超过900万辆。对于愈加严重的汽车报废问题，有人说，成为“世界最大停车场”之后，中国正变成“世界最大汽车垃圾场”。汽车产销量的持续强劲增长，保有量的迅速增加，表明中国目前的汽车产业已处在一个飞速发展的上升期。与此同时，更需要报废汽车拆解业必须与我国汽车工业的发展相适应，根据资源综合利用、环保和节能的要求，采用高技术水平的处理手段，配备先进的拆车装备，以使得废旧资源能够被充分、有效地利用。

一、报废汽车资源回收利用技术发展现状和趋势

报废汽车资源回收利用需要经过从废旧产品的回收、拆解到使其转化为新的产品或者材料的复杂过程，这一过程需要采用各种高新技术，涉及到众多学科。目前，汽车产品回收利用应用的关键技术可分为共性技术、再制造技术、再利用技术等。

共性技术包括基于结构改进和材料替代的回收利用设计技术(可拆解性设计DFD、可回收性设计DFR)、高效拆解技术等。再制造涉及面向废旧汽车零部件失效分析、检测诊断、寿命评估、质量控制等多种学科，具体包括微纳米表面工程技术、再制造信息化升级技术、质量控制技术、先进材料成形与制备一体化技术、虚拟再制造技术、先进无损检测与评价技术、再制造快速成型技术等。再利用技术包括材料分类检测技术、资源化预处理技术、产品粉碎及粒化技术、材料物理及化学分选技术、产品循环利用技术等。在美、日、欧等发达国家，都在积极研究汽车产品回收利用的高新技术，汽车产品回收利用率已基本达到85%的水平。国外汽车产品回收利用技术的发展趋势是：尽可能提高回收利用率；开发利用快速装配系统和重复使用的紧固系统及其他能使拆卸更为便利的技术及装置；开展可拆解性、可回收性设计；开发由可循环使用的材料制作的零部件及工艺；开发易于循环利用的材料；减少车辆使用中所用材料的种类；开发有效的清洁能源回收技术；开发高效拆解技术，普遍采用先破碎后分选的技术。

随着我国汽车报废量的速增，回收利用问题也得到了更多的关注，我国报废汽车回收拆解企业一直是作为劳动密集型产业存在的，整体水平低，拆解企业和再利用企业的技术和设备相当落后，报废汽车回收处理的流程还很简单，分捡水平和再利用水平落后，绝大部分企业没有专用的拆解设备，拆解手段原始，对报废汽车的拆解基本采用简单的手工作业，回收利用率低，直接后果是对资源、能源的严重浪费和环境的严重破坏。

二、报废汽车中有色金属的回收利用

现今，全世界汽车工业界已清楚地认识到，节省资源和减少对环境的污染是其迫切需要解决的两大问题。要使汽车更省油，一个重要措施就是减轻自身质量，广泛和更多地使用轻质材料。汽车重量对燃料经济性起着决定性的作用，车重每降低100kg，油耗可减少0.7L/100km。目前，在汽车上普遍使用的轻质材料主要有超轻高强度钢板、铝、镁、塑料等。在报废汽车中尽管有色金属所占比例不大，但利用价值却很高。

铝合金是最佳的汽车轻量化用材，汽车用铝主要是铝合金，从铝合金零件来看，以铸件为主（约占70%），变形加工件为辅（约占30%），主要用于活塞、气缸体、气缸盖、燃油管、燃油箱、风扇、离合器壳体等。镁是一种最轻的结构材料，镁合金的强度不高但是比强度很高，因此加工性能非常好，目前镁合金零件主要用于小汽车或赛车中的变速器、离合器壳体、操纵杆托架、大梁等，虽然镁合金在汽车上的比例远远低于铝合金，但由于其重量上的优势，将来在汽车材料上的应用一定会越来越广。另外，汽车上使用的有色金属还有纯铜、黄铜等，纯铜用来制造制动管、散热管等，铜合金则广泛用于其他零部件，如水箱本体、水箱盖、制动阀阀座、化油器通气阀本体、转向节衬套、活塞销衬套等。但是由于铜及铜合金的比重较大，不符合汽车轻量化的发展方向，因此已经开始逐步被铝合金取代，欧洲铝化率已达90%以上，美国60%~70%，日本也已达到25%~35%。

对于有色金属的回收，一般认为，最理想的回收方法是原零件的重用，这种回收方法以人工为主，手工分解汽车，精心拆解、挑选，然后将各种材料和零部件分类放置，这样，铝、镁、铜等合金零部件可按变形或铸造合金，或者按不同合金系进行回收再生。然而目前，发达国家在回收报废汽车中有色金属时，已经从回收零部件的旧模式向回收原材料的新模式，通过机械化、半自动化的方法去杂、分离，回收原材料，已较多采用切碎机切碎报废汽车车体后再分别回收不同的原材料，主要流程如下：

1.排尽所有液态物质后用水冲洗干净；

2.拆卸易分离的大件，如车身板、车轮、底盘等；

3.将拆卸下的大件和未拆卸的报废汽车车体，分别进入切碎机系统流水线，先压扁，然后在多刃旋转切碎装置上切成碎块；

4.流水线对碎块进一步处理，其顺序是：全部碎块通过空气吸道，利用空气吸力吸走轻质塑料碎片；通过磁选机，吸走钢和铁碎块；通过悬浮装置，利用不同浓度的浮选介质分别选走密度不同的镁合金和铝合金；由于铅、锌和铜密度大，浮选方法不太适用，利用熔点不同分别熔化分离出铅和锌，最终余下来的是高熔点铜。

这种回收方法流程合理，成本相对不高，但对回收铝、镁合金来说仍有欠缺，主要是由于轿车上用的铝、镁合金属于不同的合金系，既有变形合金又有铸造合金，经破碎和浮选后，不能再进一步分离，成为不同合金的混合物，就会给接下来的重熔再生合金的化学成分和杂质元素控制带来非常大的困难，因此大多数情况下仅能作为重熔铸造合金使用，降低了使用价值和广泛性。为了解决铝、镁合金重熔回收后成分混杂、使用价值低的问题，在汽车设计时，对材料的选择与开发进行很多的研究，同时，新的分离方法也在不断被开发出来，如铝废料激光分离法、液化分离法等。

三、废旧部件再使用、再制造

通过旧汽车零部件的再使用，可以延长零部件的使用寿命，从而节省能源。由于汽车零部件产品不可能达到等寿命设计，因此当产品报废时总有一部分零部件性能完好。这部分零部件经过检测合格后可直接使用。再使用又可分为直接、翻新和修复使用等3种方式。通过再使用使旧零部件得到重新利用，基本上不会消耗额外的能源和产生额外的污染，是最为理想的回收利用方式。

再制造是指以产品全寿命周期理论为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术和产业化生产为手段，进行修复、改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。它是通过采用包括先进表面工程技术在内的各种新技术、新工艺，将废旧产品零部件作为毛坯，在基本不改变零部件的形状和材质的情况下，对废旧汽车零部件产品实施再加工，充分挖掘废旧产品中蕴含的原材料、能源、劳动付出等附加值，生成性能等同或者高于原产品的再制造产品的资源再利用方式，节能减排效果显著。汽车零部件再制造无论从技术成熟性、经济合理性，还是产业规模都具发展优势。例如，汽车发动机再制造与新品相比，降低成本50％左右，节约能源60％、节约原材料70％。据美国Argonne国家实验室统计：新制造1台汽车的能耗是再制造的6倍；新制造1台汽车发电机的能耗是再制造的7倍；新制造汽车发动机中关键零部件的能耗是再制造的2倍。