宋雅婷,魯力群,孫萌,王珂

(山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院，山東淄博 255049)

0 引言

20世紀(jì)60年代以來，世界各國汽車產(chǎn)業(yè)都在迅猛發(fā)展。到2020年年底，我國汽車的保有量已經(jīng)達(dá)到了3.72億輛，按照每年的報(bào)廢車輛保有量以3%～5%[1]的增速來計(jì)算，這將會(huì)是一個(gè)非常驚人的數(shù)目，而且我國汽車的數(shù)量還在不斷地攀升。在大量報(bào)廢車輛充斥的情況下，如果不能及時(shí)妥善地處理將導(dǎo)致許多不良后果，例如，大量土地被占用，報(bào)廢車輛被非法再使用或改造，大量的可再利用資源被浪費(fèi)等。這顯然不符合我國一直倡導(dǎo)的科學(xué)發(fā)展、綠色發(fā)展的理念。

在很多發(fā)達(dá)國家，如英國、德國等歐洲國家，以及日本、韓國等汽車技術(shù)相對發(fā)達(dá)的國家，他們擁有相對完善的報(bào)廢車輛拆解的標(biāo)準(zhǔn)及法律，報(bào)廢車輛零件回收處理率至少在75%[2]以上，在美國，報(bào)廢汽車零件的回收率甚至能達(dá)到95%?？胺Q全球第一部針對汽車業(yè)擬定的全面回收立法——《汽車回收法》于2005年1月1日在日本正式生效，新法規(guī)定日本消費(fèi)者在購買轎車或卡車時(shí)，必須同時(shí)預(yù)付這筆費(fèi)用，已經(jīng)擁有汽車的人則需在他們到修理廠維修車輛時(shí)繳納這筆費(fèi)用。2004年11月1日，英國對報(bào)廢車輛拆解實(shí)行了新規(guī)定，要求拆解廢料在破碎以前必須進(jìn)行分類清理。德國的汽車行業(yè)為了支持回收系統(tǒng)的運(yùn)行，決定重新設(shè)計(jì)他們的車輛，這樣可以促進(jìn)報(bào)廢車輛的回收利用。目前，我國在報(bào)廢車輛拆解領(lǐng)域還沒有一套系統(tǒng)科學(xué)的方法，也沒有完善的法律法規(guī)，需要向國外學(xué)習(xí)更健全的拆卸流程、技術(shù)。借鑒先進(jìn)國家回收技術(shù)的成熟部分，摸索出一套適合我國報(bào)廢車輛的科學(xué)回收拆解流程。

1 國外報(bào)廢汽車的拆卸

隨著各國環(huán)保政策的不斷完善以及報(bào)廢車輛大量充斥造成的資源浪費(fèi)，人們對報(bào)廢車輛的合理拆解關(guān)注度逐漸提高。拆卸是有規(guī)律地將產(chǎn)品分解成部件、零件等組件的一種系統(tǒng)方法,是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品回收的有效方法[3]。通常會(huì)認(rèn)為拆卸是組裝的逆過程。但實(shí)際上，拆卸不僅僅是組裝的逆順序，甚至機(jī)械行業(yè)中的拆解也有可能與組裝的逆過程截然不同。在不同的環(huán)境條件下，拆卸組裝的方法也會(huì)有所改變。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的拆卸方法是根據(jù)各部件的狀態(tài)以及拆卸試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)際測試后切實(shí)可行和有效的方法。

車輛零部件的種類繁多，組成材料也千差萬別，為了使車輛拆解企業(yè)達(dá)到最大利益，在拆解過程中的順序、技術(shù)應(yīng)用至關(guān)重要。而且拆解過后零部件的分類及混合材料的分類也對報(bào)廢車輛拆卸的方法、深度、序列方面具有較大影響。

1.1 國外報(bào)廢車輛拆卸流程規(guī)劃

各國針對自己的國情制定了報(bào)廢車輛拆解相關(guān)法律法規(guī)，任何報(bào)廢車輛的拆解都必須在相關(guān)法律法規(guī)的前提下進(jìn)行。日本在立法中指出車輛的回收費(fèi)用應(yīng)由車主負(fù)擔(dān)，并要求汽車生產(chǎn)廠家回收諸如氣囊構(gòu)件之類的塑料構(gòu)件以及空氣調(diào)節(jié)器中的碳氯氟化合物，從而減小對環(huán)境的污染。

在德國、美國等技術(shù)條件較好的國家，則實(shí)行免費(fèi)對報(bào)廢車輛拆解的政策，并擴(kuò)大生產(chǎn)者的責(zé)任。歐洲國家在報(bào)廢汽車拆解與回收利用方面實(shí)行的是“誰生產(chǎn)誰負(fù)責(zé)回收處理”的原則。在德國，法律要求制造商在設(shè)計(jì)汽車時(shí)，優(yōu)先采用易分類的材料和對環(huán)境危害小的材料。還規(guī)定，拆解回收的質(zhì)量必須占車總質(zhì)量的85%～95%，材料的80%～85%必須得到回收再利用。因?yàn)閺纳鷳B(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)上看，報(bào)廢車的回收率不可能達(dá)到100%[4]。由于美國對報(bào)廢車輛拆解的設(shè)施相對完善，回收部件及材料的分銷渠道廣闊，所以其回收率很高[5]。

報(bào)廢車輛拆解的流程一般由環(huán)保預(yù)處理、零部件拆解、機(jī)械化破碎、機(jī)械化分選、ASR回收利用5個(gè)步驟組成，如圖1所示。從圖中可以看出具體的拆解流程內(nèi)容：環(huán)保預(yù)處理是指拆解報(bào)廢汽車中的廢油廢液、安全氣囊、動(dòng)力電池等；零部件拆解是指拆除可再制造和可再利用零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、轉(zhuǎn)向器等；機(jī)械化破碎是指對經(jīng)過拆解的機(jī)動(dòng)車進(jìn)行破碎；機(jī)械化分選需要對碎片進(jìn)行分選，分選出有色金屬、黑色金屬、非金屬等；ASR回收是指把分選出的ASR以能量的形式進(jìn)行回收，減少ASR的填埋量。

圖1 報(bào)廢車輛拆解流程圖

國外先進(jìn)國家在執(zhí)行這些步驟時(shí)，非常注重以下幾個(gè)方面，以提高車輛拆解后的回收效益:

(1)拆解流程應(yīng)因車輛類型的變化而相應(yīng)地變化；

(2)拆解成本不宜過高；

(3)對環(huán)境存在潛在威脅的材料應(yīng)謹(jǐn)慎和妥善處理。

使用這個(gè)流程模型需要關(guān)注的問題：(1)操作員是否滿意拆解結(jié)果；(2)流程圖能否給出和實(shí)際一致的結(jié)果。由于有的車輛可能存在零部件位置的不同或近期無法拆解的問題，所以在拆解前應(yīng)檢查好每一項(xiàng)。

1.2 拆卸流程實(shí)例

1.2.1 德國報(bào)廢車輛拆解流程

在德國，政府和業(yè)界一直以來都在商談一個(gè)全國性的計(jì)劃，這一計(jì)劃主題是對報(bào)廢車輛回收系統(tǒng)進(jìn)行重組和理順。由于影響這一系統(tǒng)的因素眾多，所以需全面考慮這一回收系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，車主的任務(wù)是到拆解機(jī)構(gòu)那里取得一份出售證明，這樣才可以終止車主履行交年審費(fèi)和交汽車強(qiáng)險(xiǎn)的義務(wù)。拆解機(jī)構(gòu)必須取得政府或行業(yè)的認(rèn)證，并需要完成以下任務(wù)：(1)拆卸可再用的部件；(2)分離出有價(jià)值的材料；(3)對有毒的混合部分進(jìn)行收集。汽車制造商的任務(wù)是向拆解方提供這些報(bào)廢車輛的拆卸手冊、詳細(xì)的拆解流程以及材料的組成成分。圖2是德國報(bào)廢車輛的拆解流程。

圖2 德國報(bào)廢車輛拆解流程

德國的汽車行業(yè)為了支持該系統(tǒng)的運(yùn)行，甚至決定重新設(shè)計(jì)車輛，這樣可促進(jìn)報(bào)廢車輛的回收利用，設(shè)計(jì)方向是：(1)使拆解更方便；(2)使材料能相互融合；(3)在標(biāo)簽和拆解手冊上記錄下組件的組成部分。此外，該行業(yè)在各界的支持下正在努力開發(fā)汽車復(fù)合材料的后續(xù)處理技術(shù)。拆解行業(yè)最終是發(fā)展分銷網(wǎng)絡(luò)，分銷網(wǎng)絡(luò)不僅可以向拆解公司提供支持還可以提供報(bào)廢車輛。

1.2.2 意大利報(bào)廢車輛拆解流程

圖3是意大利報(bào)廢車輛的拆解流程[6]，圖中方框表示制造功能，箭頭表示輸入、輸出、控制和機(jī)制功能。

圖3 意大利報(bào)廢車輛拆解流程

由圖可知，首先是取消汽車注冊，去除車架號(hào)；然后，操作員將車身固定到排水區(qū)域上，拆下所有規(guī)定拆卸的部件，要求回收的質(zhì)量必須占車總質(zhì)量的85%～95%，回收再利用的材料必須占所有材料的80%～85%;在此之后，進(jìn)行零部件回收、排掉液體(機(jī)油、剎車油、制冷劑等)；拆下有害材料等污染物；操作員輸入幀數(shù)；最后提升報(bào)廢車輛車架，并到辦公室登記質(zhì)量、是否需要催化、燃料類型(汽油、柴油、液化石油氣)等所有數(shù)據(jù)。通常，一個(gè)操作員可以同時(shí)對兩臺(tái)車進(jìn)行操作。在這一過程中，手動(dòng)操作部分的順序依次是：拆卸油箱、催化劑、散熱器、機(jī)油濾清器、保險(xiǎn)杠、擋風(fēng)玻璃、安全帶、電池。需要注意的是，前面提到的所有材料和液體均要進(jìn)行回收。輸入所有數(shù)據(jù)后，操作員需要回到操作間拆下輪胎，如果輪胎可以正常工作的話也將得到回收再使用。最后，剩余的部分會(huì)隨著排水道排入壓縮區(qū)進(jìn)行壓實(shí)，最終被填埋。

2 可回收材料分類

2.1 回收零部件分類

零部件拆解過后需要分類，以便更好地儲(chǔ)存和查找。例如在德國，各零部件均分門別類地存放，完好的部件送到汽車修理廠作為備用，回收的材料進(jìn)行再生處理;在美國，對尚有價(jià)值的部件進(jìn)行整修和翻新后送到修車廠再次使用。

回收零部件分類主要有以下兩種方法：

(1)根據(jù)部件特征分類的方法[7]，如表1所示，目的是解決資源枯竭和環(huán)境問題。特殊的材料應(yīng)進(jìn)行特殊處理:“L”是指對人類有危險(xiǎn)、傷害的材料，如石油、多氯聯(lián)苯等受到政府或環(huán)境聯(lián)盟控制的材料;“W”是指催化劑中使用的貴重金屬——鉑等，本身是稀缺資源，而且也具有很高回收價(jià)值的材料;“R”則是指其他部分。

表1 根據(jù)部件特征分類

(2)根據(jù)回收再利用的方法分類[7],如表2所示。一般來說，A類是指通過簡單的清洗后能再利用的部件或零部件；B類是指像冷凝器或半導(dǎo)體組成的計(jì)算機(jī)主板部分等，這些材料回收后經(jīng)整理和粉碎處理可以再生;C類是指由一種材料組成的部件，這種部件可以直接處理，無須再拆解;D類是指不能被回收的部分。

表2 根據(jù)回收再利用分類

2.2 混合材料分類

混合材料的回收是指從粉碎機(jī)破碎后的混合粉粒中提取出有用材料及珍貴材料，如鉑、鋅等。歐盟《報(bào)廢車輛法規(guī)》對報(bào)廢車輛回收和再生以及最終填埋的塑料數(shù)量都有嚴(yán)格的要求。在美國，可回收材料的回收方式各不相同，例如，廢舊輪胎會(huì)被粉碎成顆粒摻入瀝青中或被做成新輪胎使用[8]。再例如，報(bào)廢車架會(huì)經(jīng)過擠壓、壓碎、磁分離的程序把鋼分離出來。

混合材料的排序或分離是汽車回收的基礎(chǔ)。在低成本的前提下，要達(dá)到分選的目標(biāo)，切碎、人工分揀是最常用的方式，甚至是必不可少的。但人工操作的主要問題是，幾乎所有的進(jìn)程只能采用人工完成，或者至少需要人的參與。有用部件的分選應(yīng)該采取分揀的方法進(jìn)行回收再利用，這一過程只能由人來完成，無法用機(jī)器替代?；旌喜牧戏鬯楹?，有色金屬的部分混合料可以由磁鐵自動(dòng)分離。而對于鋁這樣的有色金屬，則是在摻有重介質(zhì)的浮沉系統(tǒng)中分離出來。部分金屬也可利用熱熔技術(shù)熔化分離。但非鐵金屬的進(jìn)一步分離只能由人工完成。

3 結(jié)論

通過對國外報(bào)廢車拆解流程尤其是對德國、意大利的報(bào)廢車輛拆解流程進(jìn)行研究分析得知，國外對報(bào)廢車輛拆解的流程大致相同且明確清晰，同時(shí)國外非常注重對零部件的回收再利用，零部件、材料的分類，以及對有害物質(zhì)的處理。汽車回收問題不是一個(gè)單純的汽車工業(yè)問題。汽車回收需要依靠政府、汽車制造商和供應(yīng)商、汽車消費(fèi)者、報(bào)廢車回收站以及原材料供應(yīng)商協(xié)同合作完成，且每個(gè)機(jī)構(gòu)都有自己明確的任務(wù)分工。建立報(bào)廢車輛供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)是報(bào)廢車回收拆解進(jìn)入主動(dòng)階段的前提[9]。在回收過程中，合理的拆卸流程非常重要，零部件、材料的有效回收也同樣重要。

目前，在報(bào)廢車輛拆解過程中有待進(jìn)一步研究的方面有：汽車制造商設(shè)計(jì)汽車時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用易分類的材料和對環(huán)境危害小的材料；對混合材料分選技術(shù)進(jìn)一步研究以改善靠手工分選的狀態(tài)；提高重復(fù)使用零部件的比例以及報(bào)廢車輛的回收率。政府部門需要做的是建立回收網(wǎng)絡(luò)的檢索章程及對拆解過程進(jìn)行監(jiān)控。