報(bào)廢汽車車身破碎分選技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

吳兆仁，周自強(qiáng)，戴國(guó)洪

（1.常熟理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江蘇常熟 215500；2.蘇州市汽車綠色拆解回收利用智能裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇常熟 215500；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇徐州 221008）

報(bào)廢汽車車身破碎分選技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

吳兆仁1，3，周自強(qiáng)1，2，戴國(guó)洪1，2

（1.常熟理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江蘇常熟 215500；2.蘇州市汽車綠色拆解回收利用智能裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇常熟 215500；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇徐州 221008）

針對(duì)報(bào)廢汽車車身破碎分選的需要，分別介紹了金屬材料破碎物分選技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外在塑料和金屬破碎物分選中所使用的技術(shù)，并介紹了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展對(duì)碎片分選技術(shù)的影響.

廢舊汽車；分選；回收

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)已成為一個(gè)汽車大國(guó)，與此同時(shí)，報(bào)廢汽車的數(shù)量也在逐年增長(zhǎng)，報(bào)廢汽車帶來(lái)了一系列的問(wèn)題，解決報(bào)廢汽車所帶來(lái)的環(huán)境保護(hù)、資源回收、節(jié)能減排等問(wèn)題顯得尤為緊迫和重要.目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)報(bào)廢汽車都進(jìn)行了程度不同的粉碎處理，即將一些廢液抽取后，對(duì)車身進(jìn)行打包、粉碎，然后采用各種不同原理的分選設(shè)備、分選系統(tǒng)等對(duì)破碎物進(jìn)行分類選擇，挑選出金屬以及塑料等碎片，以便于資源的分類回收利用[1].隨著汽車報(bào)廢高峰期的到來(lái)，與此相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域在國(guó)家政策和經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的推動(dòng)下得到快速發(fā)展.破碎物分選技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展直接影響到廢舊汽車回收利用的整個(gè)過(guò)程.對(duì)廢舊汽車車身的破碎物進(jìn)行合理分選將直接影響到其回收利用的整體經(jīng)濟(jì)效益.

1 廢舊汽車的拆解回收流程

目前歐洲國(guó)家普遍采用的報(bào)廢汽車拆解回收流程如圖1所示.把能夠進(jìn)行再制造的零部件先拆卸下來(lái)，進(jìn)入再制造企業(yè)進(jìn)行加工，經(jīng)過(guò)再制造并達(dá)到技術(shù)要求后重新進(jìn)入新車制造領(lǐng)域.然后利用大型破碎機(jī)對(duì)車身進(jìn)行破碎處理，再通過(guò)磁力分選、旋流分選、重力分選等不同的分選方式對(duì)破碎物進(jìn)行分類，最終回到工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中去.國(guó)內(nèi)很多的汽車拆卸廠家目前使用的破碎物分選模式的順序是：汽車粉碎后的全部破碎物進(jìn)入風(fēng)力分級(jí)設(shè)備，之后進(jìn)入磁力分選設(shè)備，再進(jìn)入密度浮選或者渦流分選設(shè)備，最后進(jìn)入對(duì)剩余物質(zhì)進(jìn)行篩選的設(shè)備[2-3].

2 金屬材料破碎物的分選技術(shù)

金屬材料占汽車總重量的大約80%，所以金屬破碎物的分選技術(shù)是報(bào)廢汽車回收循環(huán)利用的關(guān)鍵.在這些金屬破碎物中有色金屬類的破碎物大約占3%～4.7%[4]，其余為黑色金屬，即鋼材或者鑄鐵材料.汽車零部件中使用的有色金屬材料主要是鋁、鎂、銅和少量的鋅、鉛等.有色金屬的含量雖然少，但其對(duì)材料性能有著巨大的影響.尤其現(xiàn)在的汽車制造業(yè)越來(lái)越多的采用鋁材和一些含有鎂成分的金屬材料[5].所以有色金屬材料的回收以及分選工作是十分重要的.

目前對(duì)報(bào)廢汽車車身破碎物中的金屬部分大多是利用磁力分選技術(shù)進(jìn)行的，將黑色金屬?gòu)钠扑槲镏蟹诌x出來(lái).荷蘭德?tīng)栜教乩砉ご髮W(xué)與L3通訊設(shè)備公司聯(lián)合研發(fā)出一種聯(lián)合電磁探測(cè)器和雙能源X射線投射器的裝置[6]，該裝置不但能夠分離出有色和黑色金屬，而且在分離鎂鋁等性質(zhì)相似的金屬材質(zhì)破碎物時(shí)有非常好的效果，并且能從有色金屬中除去90%以上的不銹鋼碎片，但該設(shè)備在分選銅和黃銅等材料時(shí)效果并不明顯.美國(guó)的休輪瓦力公司目前使用一種雙能X射線分選技術(shù)對(duì)金屬破碎物進(jìn)行篩選.此技術(shù)應(yīng)用到報(bào)廢汽車破碎物分選時(shí)，可以對(duì)外形尺寸大于5 mm以上的片狀金屬進(jìn)行分選，它目前主要用于對(duì)廢舊鋁材的回收[7].

廣州大學(xué)的研究人員將選礦技術(shù)應(yīng)用到報(bào)廢汽車破碎物分選上，提出了一種分離有色金屬的方法——重介質(zhì)分選法：利用阿基米德原理，將混合破碎物依次放入密度逐漸增大的液體中，利用金屬破碎物的密度不同進(jìn)行分選.但這種分選法難以將密度相近的材料分離出來(lái)，像鎂和鋁，之后必須使用渦流分選才能將兩者分離.并且汽車中所使用的多為鎂鋁合金，是不同的金屬系材料，經(jīng)過(guò)粉碎后成為金屬系混合物難以分離.

廣東地區(qū)的一些企業(yè)在有色金屬破碎物分選方面多采用渦流分選技術(shù)[8-11]，原理是導(dǎo)體處于較高頻率的交變磁場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)有色金屬破碎物進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流繼而出現(xiàn)反向的磁場(chǎng)使得破碎物沿傳送方向飛躍.通過(guò)調(diào)節(jié)輸送帶的運(yùn)動(dòng)速度、磁系角度以及待分選破碎物的尺寸等，可以使得具有不同密度、電阻率的有色金屬破碎物得到分選.

如果只采取以上某一種分選技術(shù)難以滿足報(bào)廢汽車破碎物的分選要求，每一種分選技術(shù)都有其特定的優(yōu)勢(shì)或者只對(duì)某一種特定金屬破碎物進(jìn)行分選時(shí)效果才能達(dá)到最佳，所以我們可將各種技術(shù)手段聯(lián)合應(yīng)用，設(shè)計(jì)出綜合分選效果能滿足當(dāng)前要求的設(shè)備或流水線.當(dāng)然，適度的分選精度是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，否則必然會(huì)增加設(shè)備制造成本，必須找到分選精度和制造成本的平衡點(diǎn).

圖1 歐洲國(guó)家的拆解回收流程

3 非金屬材料破碎物的分選技術(shù)

報(bào)廢汽車在打包粉碎后得到的是含有各種材料的破碎物，除了金屬還包括橡膠、塑料、陶瓷、玻璃等非金屬材料，也必須要進(jìn)行合理的分選處理，將其中有利用價(jià)值的部分提取出來(lái)作為再生原材料再次進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中.

上海交通大學(xué)的研究人員對(duì)常見(jiàn)的汽車塑料破碎物分離技術(shù)做了歸類，主要有利用表面活性劑針對(duì)性地選出特定塑料材料的浮選分離法；利用摩擦電序分離PP、PVC等材料的靜電分離法；利用風(fēng)力搖床并結(jié)合靜電分離的密度分離法等.

現(xiàn)在較為常用的塑料破碎物分選技術(shù)還有以下幾類[12-14]：根據(jù)塑料種類不同而密度不同的特點(diǎn)，將塑料破碎物輸送至放置特定溶液（如水、氯化鈣溶液、飽和食鹽溶液、酒精溶液等）的分選池中，利用塑料破碎物的浮沉性進(jìn)行分選；利用塑料本身所具有的溶解性差異，將塑料破碎物置于不同的溶劑中進(jìn)行溶解-沉淀分選.具體的操作方法是：當(dāng)混合塑料破碎物放入到特定的溶劑中時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度，使各種成分塑料選擇性地溶解并分選.另外，還可以利用塑料破碎物的比重不同進(jìn)行風(fēng)力篩選，方法是從重力篩選室的上方投入粉碎的塑料破碎物，從橫向噴入空氣.

4 廢舊汽車車身破碎物分選技術(shù)分析

報(bào)廢汽車破碎物分選技術(shù)并不是一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有較多的有關(guān)科研項(xiàng)目與當(dāng)前的政策有關(guān).歐美以及日韓等國(guó)家此項(xiàng)技術(shù)發(fā)展迅速是由于國(guó)家制定了鼓勵(lì)和強(qiáng)制規(guī)定政策[15-18].加快報(bào)廢汽車塑料破碎物分選技術(shù)的發(fā)展除了要有相關(guān)政策的引導(dǎo)和支持，還可以將一些成熟的技術(shù)引進(jìn)該領(lǐng)域.例如，可以將當(dāng)前國(guó)內(nèi)在廢舊塑料分選、分離技術(shù)、識(shí)別技術(shù)與報(bào)廢汽車塑料破碎物技術(shù)相結(jié)合[19]，我國(guó)早已開(kāi)展的廢舊塑料分選技術(shù)方面有很多已經(jīng)相當(dāng)成熟的技術(shù)手段和分選設(shè)備，像靜電分離混合塑料法、電磁分離系統(tǒng)、紅外分選技術(shù)、應(yīng)用于薄片狀物體的分選技術(shù)等，都可以用于設(shè)計(jì)報(bào)廢汽車破碎物分選設(shè)備；在汽車的內(nèi)部設(shè)施中有很多的汽車電器，這些電器的主要組成成分也是塑料，而國(guó)內(nèi)在廢舊電器的塑料破碎物分選方面，技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟.廢舊家電塑料分選中的人工分選、密度分選、靜電分選、浮選以及光電分選技術(shù)都已成熟[20]，將這些分離技術(shù)應(yīng)用在報(bào)廢汽車塑料破碎物分選中可以促進(jìn)分選技術(shù)的發(fā)展.我們可以借鑒國(guó)外先進(jìn)的ASR分選處理技術(shù).伴隨著發(fā)達(dá)國(guó)家陸續(xù)立法管理ASR的處理手段，這也使得ASR技術(shù)發(fā)展越來(lái)越快，更加環(huán)保、節(jié)能的處理技術(shù)會(huì)越來(lái)越多.

5 結(jié)束語(yǔ)

報(bào)廢汽車車身的破碎分選是整個(gè)回收流程中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，從目前的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，黑色金屬的分選技術(shù)較為成熟，而有色金屬的破碎分選仍然存在一些亟待解決的問(wèn)題.而對(duì)于塑料、橡膠等非金屬材料，其分選技術(shù)較復(fù)雜，對(duì)于報(bào)廢汽車的拆解回收來(lái)說(shuō)難以獲得較高的投資效益比，因此，必須進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)技術(shù)方案簡(jiǎn)單且投資效益比高的分選方法.在破碎分選技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，應(yīng)該綜合相關(guān)領(lǐng)域的成熟技術(shù)手段、發(fā)展多種分選技術(shù)；積極借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，促進(jìn)國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì).

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A Review of Shredding and Sorting Technology for End-of-Life Vehicle Body Shell

WU Zhao-ren1,3,ZHOU Zi-qiang1,2,DAI Guo-hong1,2
(1.School of Mechanical Engineering,Changshu Institute of Technology,Changshu 215500,China; 2.Suzhou Key Laboratory of Intelligent Equipment for ELV Recycling Technology,Changshu 215500,China; 3.School of Mechatronic Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China)

In this paper,the basic process of ELV recycling is introduced.With the aim of shredding and sorting ELV body shell,the current research on the sorting technology of metal scraps and,the technologies used in sorting metal and plastic scraps are analyzed.The characteristics of these technologies are also discussed for recycling ELV.Lastly,some advice on the development in this field is presented in the paper.

end-of-life vehicle;sorting;recycling

X76

A

1008-2794（2012）10-0015-03

2012-08-22

吳兆仁（1990—），男，山東費(fèi)縣人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)2012級(jí)碩士研究生，研究方向：綠色制造裝備與技術(shù)．

戴國(guó)洪（1966—），男，江蘇吳江人，教授，工學(xué)博士，研究方向：數(shù)字化制造技術(shù)與裝備，E-mail：dgh@cslg.cn．