報廢汽車材料的組成及再生技術(shù)現(xiàn)狀

關(guān)鍵詞：報廢汽車；材料；再生技術(shù)

中圖分類號：U466 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

2023年，歐盟對于汽車產(chǎn)品的全生命周期環(huán)境責(zé)任、經(jīng)濟(jì)責(zé)任等，制定了一系列規(guī)定，要求報廢汽車在進(jìn)行回收之后，促使其中的金屬、鋼鐵、玻璃及橡膠等材料得到再次處理。通過科學(xué)化處理后，這些材料達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)才能進(jìn)行再利用，從而降低廢棄物對環(huán)境的污染和破壞，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

1 報廢汽車再生回收利用的背景及研究意義

如今，我國的資源再生回收利用市場已經(jīng)越來越龐大。在2022年，社會環(huán)?？偼顿Y已達(dá)到17萬億元，其中再生資源行業(yè)投資則達(dá)到了1.7 萬億元，占比超過10%。尤其是汽車報廢能源再生行業(yè)，更是具有相當(dāng)大的發(fā)展前景。

汽車在報廢之后，會產(chǎn)生大量的廢舊零件和材料，這些材料包括了廢舊鋼鐵、塑料、金屬、玻璃和橡膠等，如果不進(jìn)行科學(xué)處理就會帶來一定的危害。比如焚燒和掩埋會污染土地，造成大氣污染，所以需要對這些汽車材料進(jìn)行回收再利用[1]。而且，通過開展對報廢汽車再生回收利用的研究，不但能解決報廢材料對環(huán)境的影響，也能節(jié)約更多的資源，所以要加強(qiáng)對技術(shù)的研發(fā)，并且開發(fā)出更加完善的再生回收流程和技術(shù)體系，從而促進(jìn)我國再生資源行業(yè)的發(fā)展，改善我國汽車行業(yè)在回收再利用方面的不足，提升整體競爭力，這就是開展研究的意義。

2 我國報廢汽車材料的回收現(xiàn)狀

2.1 回收拆解數(shù)量逐漸增多

近幾年，我國報廢汽車的回收拆解數(shù)量越來越多。2017—2023年，報廢汽車的回收數(shù)量產(chǎn)生了一些波動，2018 年報廢汽車回收數(shù)量超過了230 萬輛，比起2017 年增長了15% 左右。在2023 年1 月，我國月報廢汽車回收數(shù)量達(dá)到了12.5萬輛，因此產(chǎn)生了較大的材料回收利用需求，市場規(guī)模也越來越大。

2.2 拆解存在一定的損耗

我國報廢汽車回收拆解能獲得的材料，包括廢鋼鐵、有色金屬以及塑料、橡膠等。在每噸廢舊材料中，大約能回收70% 的廢鋼鐵、6% 的有色金屬、7% 的塑料、4% 的橡膠以及1.5% 的玻璃。進(jìn)行拆解時，也會形成5% 左右的拆解損耗、4% 左右的其他廢棄物（皮革、海綿、木制品和廢舊電路板等）[2]。

2.3 有較高的經(jīng)濟(jì)價值

汽車報廢之后，要對其進(jìn)行拆解，獲取其中可利用的材料。這些材料不但存量大，而且零件可再制造應(yīng)用，屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)上游原材料來源的重要支柱，具有一定的經(jīng)濟(jì)價值。除去少量的損耗，基本上可以進(jìn)行回收利用，而且在回收利用的過程中，不但節(jié)約了資源和成本，也創(chuàng)造了一些經(jīng)濟(jì)效益。

3 報廢汽車材料的組成

在報廢汽車的材料中，包含金屬、塑料、橡膠及玻璃等。金屬材料在報廢汽車材料中是占比較多的一種，包括了鑄鐵、碳鋼、鋁合金、銅、鎂及鋅等。金屬材料中也包括了鋁合金，其一般用于發(fā)動機(jī)零件、殼體零件和底盤零件的制造，例如發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、保險杠和車輪等。還有比鋁輕15% 的金屬材料鎂，其一般用于汽車的車身與底盤零件，例如儀表盤骨架和橫梁、轉(zhuǎn)向盤支架等。

每輛汽車的塑料用量占汽車質(zhì)量的10% 左右（表1），平均為75.00 ～ 100.00 kg/ 輛，因此塑料也屬于報廢汽車材料組成的重要部分。其包括了聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯和聚乙烯，主要用于汽車內(nèi)外飾件以及結(jié)構(gòu)功能件，例如保險杠、車輪罩、翼子板及進(jìn)氣管等[3]。

橡膠作為汽車不可缺少的零部件材料，也可以回收再利用。車用橡膠包括了丁腈、丁苯等不同的類型，一輛汽車需要用到的橡膠配件約為450 個，總質(zhì)量占整車的5% 左右，一般為80.00 kg/ 輛，載重汽車更是超過了145.00 kg/ 輛。橡膠材料在汽車中的應(yīng)用非常多，包括輪胎、膠管、膠帶、密封條和裝飾材料等，其對于汽車行走、制動安全、減振靜音以及密封防塵起著非常重要的作用。

汽車玻璃主要分為夾層和鋼化兩種，其中夾層指的是超過兩層的玻璃材料，在玻璃之間有一層PVC 膠片，所以非常安全。一旦玻璃破裂，PVB 膠片會促使玻璃碎片粘在一起，避免散亂的玻璃渣掉落下來傷到人，而且容易收集處理。而鋼化玻璃區(qū)別于普通玻璃具有一定的特殊性，具有較高的強(qiáng)度，如果受到外力的沖擊，玻璃不會散成碎片，而是成為顆粒，從而避免產(chǎn)生危險后果。汽車前風(fēng)擋玻璃中較多使用夾層玻璃，鋼化玻璃則通常被用于后擋風(fēng)玻璃。

4 報廢汽車的再生技術(shù)現(xiàn)狀分析

4.1 報廢汽車金屬材料的再生技術(shù)

對于金屬材料回收，要先排出廢舊油液，再開展分解。

（1）對于分解獲得的金屬材料，對其進(jìn)行回收。在這個過程中，要先進(jìn)行剪切、打包、壓扁、粉碎，完成機(jī)械處理之后送往鋼材廠冶煉。用廢鋼剪斷機(jī)將廢鋼鐵進(jìn)行剪斷，從而方便運輸和冶煉。

（2）打包又被稱為壓塊，通過金屬打包設(shè)備，將駕駛室擠壓成長方形的塊狀物體，促使容積縮小， 從而方便運送和裝卸，更好地進(jìn)行裝卸、冶煉。并通過破碎機(jī)進(jìn)行破碎，促使水噴淋裝置對其進(jìn)行清洗，對擠壓的汽車材料進(jìn)行錘擊。形成小塊之后，再對其進(jìn)行分揀。

（3）之后還要完成磁選的工作，對各種廢物的磁性進(jìn)行檢測，在不均勻的磁場中進(jìn)行選擇，找出能回收利用的鋼材。固體廢物被放進(jìn)磁選設(shè)備，磁性物體在不均勻磁場的影響下，形成磁化作用，被吸入到圓筒中，跟隨圓筒排出到料端[4]。磁選設(shè)備中的第二出料口，通過輸送皮帶機(jī)和風(fēng)選設(shè)備的進(jìn)料口進(jìn)行連接。非磁性顆粒因為受到磁場的影響不大，所以留在廢舊材料中。

（4）最后是重力分選，促使物料進(jìn)入介質(zhì)中，顆粒密度不同會影響運動的速度，所以要根據(jù)各種密度選擇不同的技術(shù)。例如，重介質(zhì)分選適用于介質(zhì)很重的材料，風(fēng)力分選適用于介質(zhì)較輕的材料。篩選出來的物料被送入到有色金屬分選的裝置中，挑出其中的銅和鋁。通過輸送皮帶機(jī)送到第二物料收集箱，并存儲在其中，實現(xiàn)對廢舊金屬的再回收利用。

4.2 報廢汽車塑料材料的再生技術(shù)

報廢汽車的塑料材料，要先通過外觀鑒別、密度鑒別、燃燒鑒別以及熱分析鑒別等一系列的鑒別方法進(jìn)行分類，了解塑料的類型，再對塑料進(jìn)行分離處理。例如，針對少量的塑料材料可以采用人工分離的方法，挑出其中的金屬與橡膠等材料，再將熱塑性和熱固性的物質(zhì)分開，找出其中的聚苯乙烯、聚氯乙烯和有機(jī)玻璃等材料。

為了對大量廢舊塑料進(jìn)行篩選，要采用磁性分離滾筒、交叉帶式分離等一系列的設(shè)備，進(jìn)行磁選分離，剔除材料的雜質(zhì)。另外，還有風(fēng)力分離的技術(shù)，利用風(fēng)力對密度和體積相似的塑料進(jìn)行篩選，從而找出密度有差異的塑料材料；還可以采用靜電分離技術(shù)，根據(jù)材料的帶電特性來分離廢舊塑料。之后的回收順序，先進(jìn)行無害化處理，去除電池和車輪、分離鉛平衡載荷，以及含汞的部件等；再拆除破碎的大件，例如線路板、門和空調(diào)等；再拆解可利用的部件和熱塑性塑料件，以及其他的塑料件。

找出塑料材料之后，要對其進(jìn)行科學(xué)化、環(huán)保處理，填埋和焚燒對環(huán)境的污染和破壞非常大，因此這樣的方式不能使用，對于沒有拆解的車體進(jìn)行壓碎，對已破碎混合物進(jìn)行物理分選處理，然后再進(jìn)行回收利用。

利用分為兩種。第一是直接再次利用，通過機(jī)械對廢舊塑料進(jìn)行篩選、清洗以及破碎之后，再次加工；第二是改性再生，通過物理和化學(xué)原理，改變廢舊塑料的力學(xué)性能，處理了廢舊塑料之后，獲得燃料油、燃料氣。例如通過化學(xué)方法對廢舊塑料進(jìn)行分解之后，能獲得化工原料。這種方法是通過剪斷聚合物的長鏈，恢復(fù)原來的性質(zhì)，促使裂解出的原料能被生產(chǎn)出新的塑料產(chǎn)品。

此外，還可以采用能量回收的技術(shù)，對廢舊聚苯乙烯泡沫塑料進(jìn)行處理之后，將碎片埋入土壤中，可以促使土壤維持良好的保水性、排水性。而且這些填料還可以和水泥混合，形成輕質(zhì)混凝土，還可以加入黏合劑制作成墊子，不但能發(fā)揮出塑料再利用的作用，而且也能保護(hù)生態(tài)環(huán)境[5]。

4.3 報廢汽車橡膠材料的再生技術(shù)

橡膠的一般處理方法是對其進(jìn)行焚燒、填埋，但這樣做容易對環(huán)境產(chǎn)生破壞和影響，所以一般將廢舊橡膠剪裁之后再進(jìn)行利用。例如，可以應(yīng)用在碼頭、船舶的護(hù)舷中，放進(jìn)海底將其作為漁樵、緩沖帶。對于廢舊輪胎，也可以拆下來后對缺陷進(jìn)行修補(bǔ)，再貼覆胎面膠，最后再硫化處理，促使橡膠可以再次得到利用。

收集的廢舊硫化橡膠，被粉碎和加熱之后，還要再次進(jìn)行處理，促使橡膠更加具有彈性、可塑性，并且能再次進(jìn)行硫化，其流程如圖1 所示。

通過生產(chǎn)硫化橡膠粉，制作出新的橡膠制品，用于道路、建筑行業(yè)，這樣的技術(shù)不但環(huán)保安全，而且可以實現(xiàn)資源的再生。

此外，也可以采用常溫粉碎法，廢舊橡膠在低溫催化之后，通過機(jī)械進(jìn)行粉碎，從而得到更小的膠粉。將液氮（制冷劑）直接輸入到粉碎機(jī)中，從而縮短預(yù)冷的時間。最后還有熱分解的技術(shù)，通過路易斯酸熔融鹽巖作為催化劑，提高反應(yīng)的速度，從而對輪胎進(jìn)行分解和利用，這種技術(shù)不但適用于橡膠輪胎的回收利用，也適用于其他高分子材料。

4.4 報廢汽車玻璃材料的再生技術(shù)

玻璃也屬于汽車中必不可少的一部分，其分為夾層玻璃、鋼化玻璃兩種，來自于汽車的駕駛室、反射鏡等。玻璃的回收再利用包括了直接利用、轉(zhuǎn)型利用。

所謂直接利用，指的是對拆下來的汽車玻璃進(jìn)行檢查，合格之后將其用于生產(chǎn)各種不同產(chǎn)品的原材料，具體流程如圖2 所示，而轉(zhuǎn)型利用則指的是將回收的玻璃直接加工為原料進(jìn)行利用。

然后再進(jìn)入后續(xù)破碎的環(huán)節(jié)，采用錘式破碎機(jī)。第一步進(jìn)行初步破碎，將玻璃破碎成不超過50 mm 的粗料；再進(jìn)入磁選環(huán)節(jié)，剔除玻璃中摻雜的金屬物質(zhì)；經(jīng)過清洗之后，進(jìn)行二次破碎，促使玻璃粒徑不超過7 mm，然后對其進(jìn)行熔融，制作出新的玻璃?；蛘咴谒椴Ａе刑砑犹糠?，再加入一部分化工原料，經(jīng)過燒結(jié)之后制作出能代替礦棉的玻璃材料。也可以將玻璃和塑料作為添加料，添加到混凝土、瀝青中，從而用于建筑施工。而對于夾層玻璃的再生，則可以將其加熱至中間聚合物軟化的溫度，促使玻璃與高聚物進(jìn)行分離，再進(jìn)行利用[6]。

5 結(jié)束語

綜上所述，在如今的時代背景下，汽車材料的回收再利用已經(jīng)成為了提升產(chǎn)業(yè)國際競爭力的重要途徑。為了提高材料的利用率，必須要根據(jù)材料的特性，加強(qiáng)對再生技術(shù)的研究和開發(fā)，促圖1 橡膠再生技術(shù)的流程使報廢汽車的材料得到更好地利用，實現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的共同發(fā)展。

作者簡介：李俊，本科，工程師，研究方向為汽車及零部件生產(chǎn)制造，廢舊物資回收加工及再利用。