報廢汽車車身破碎分選技術的發展現狀

吳兆仁，周自強，戴國洪

（1.常熟理工學院機械工程學院，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重點實驗室，江蘇常熟 215500；3.中國礦業大學機電工程學院，江蘇徐州 221008）

報廢汽車車身破碎分選技術的發展現狀

吳兆仁1，3，周自強1，2，戴國洪1，2

（1.常熟理工學院機械工程學院，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重點實驗室，江蘇常熟 215500；3.中國礦業大學機電工程學院，江蘇徐州 221008）

針對報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的發展現狀、國內外在塑料和金屬破碎物分選中所使用的技術，并介紹了相關技術的發展對碎片分選技術的影響.

廢舊汽車；分選；回收

隨著國民經濟的快速發展，我國已成為一個汽車大國，與此同時，報廢汽車的數量也在逐年增長，報廢汽車帶來了一系列的問題，解決報廢汽車所帶來的環境保護、資源回收、節能減排等問題顯得尤為緊迫和重要.目前，國內外對報廢汽車都進行了程度不同的粉碎處理，即將一些廢液抽取后，對車身進行打包、粉碎，然后采用各種不同原理的分選設備、分選系統等對破碎物進行分類選擇，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].隨著汽車報廢高峰期的到來，與此相關的技術領域在國家政策和經濟效益、社會效益的推動下得到快速發展.破碎物分選技術和設備的發展直接影響到廢舊汽車回收利用的整個過程.對廢舊汽車車身的破碎物進行合理分選將直接影響到其回收利用的整體經濟效益.

1 廢舊汽車的拆解回收流程

目前歐洲國家普遍采用的報廢汽車拆解回收流程如圖1所示.把能夠進行再制造的零部件先拆卸下來，進入再制造企業進行加工，經過再制造并達到技術要求后重新進入新車制造領域.然后利用大型破碎機對車身進行破碎處理，再通過磁力分選、旋流分選、重力分選等不同的分選方式對破碎物進行分類，最終回到工業生產環節中去.國內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入風力分級設備，之后進入磁力分選設備，再進入密度浮選或者渦流分選設備，最后進入對剩余物質進行篩選的設備[2-3].

2 金屬材料破碎物的分選技術

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是報廢汽車回收循環利用的關鍵.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，但其對材料性能有著巨大的影響.尤其現在的汽車制造業越來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.

目前對報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進行的，將黑色金屬從破碎物中分選出來.荷蘭德爾芙特理工大學與L3通訊設備公司聯合研發出一種聯合電磁探測器和雙能源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相似的金屬材質破碎物時有非常好的效果，并且能從有色金屬中除去90%以上的不銹鋼碎片，但該設備在分選銅和黃銅等材料時效果并不明顯.美國的休輪瓦力公司目前使用一種雙能X射線分選技術對金屬破碎物進行篩選.此技術應用到報廢汽車破碎物分選時，可以對外形尺寸大于5 mm以上的片狀金屬進行分選，它目前主要用于對廢舊鋁材的回收[7].

廣州大學的研究人員將選礦技術應用到報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行分選.但這種分選法難以將密度相近的材料分離出來，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，經過粉碎后成為金屬系混合物難以分離.

廣東地區的一些企業在有色金屬破碎物分選方面多采用渦流分選技術[8-11]，原理是導體處于較高頻率的交變磁場時會產生感應電流，當有色金屬破碎物進入磁場時產生感應電流繼而出現反向的磁場使得破碎物沿傳送方向飛躍.通過調節輸送帶的運動速度、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難以滿足報廢汽車破碎物的分選要求，每一種分選技術都有其特定的優勢或者只對某一種特定金屬破碎物進行分選時效果才能達到最佳，所以我們可將各種技術手段聯合應用，設計出綜合分選效果能滿足當前要求的設備或流水線.當然，適度的分選精度是設計的關鍵，否則必然會增加設備制造成本，必須找到分選精度和制造成本的平衡點.

圖1 歐洲國家的拆解回收流程

3 非金屬材料破碎物的分選技術

報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，也必須要進行合理的分選處理，將其中有利用價值的部分提取出來作為再生原材料再次進入工業生產過程中.

上海交通大學的研究人員對常見的汽車塑料破碎物分離技術做了歸類，主要有利用表面活性劑針對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；利用風力搖床并結合靜電分離的密度分離法等.

現在較為常用的塑料破碎物分選技術還有以下幾類[12-14]：根據塑料種類不同而密度不同的特點，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行溶解-沉淀分選.具體的操作方法是：當混合塑料破碎物放入到特定的溶劑中時，通過調節溫度，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行風力篩選，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分析

報廢汽車破碎物分選技術并不是一個全新的技術領域，目前國內沒有較多的有關科研項目與當前的政策有關.歐美以及日韓等國家此項技術發展迅速是由于國家制定了鼓勵和強制規定政策[15-18].加快報廢汽車塑料破碎物分選技術的發展除了要有相關政策的引導和支持，還可以將一些成熟的技術引進該領域.例如，可以將當前國內在廢舊塑料分選、分離技術、識別技術與報廢汽車塑料破碎物技術相結合[19]，我國早已開展的廢舊塑料分選技術方面有很多已經相當成熟的技術手段和分選設備，像靜電分離混合塑料法、電磁分離系統、紅外分選技術、應用于薄片狀物體的分選技術等，都可以用于設計報廢汽車破碎物分選設備；在汽車的內部設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，而國內在廢舊電器的塑料破碎物分選方面，技術已經發展得較為成熟.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都已成熟[20]，將這些分離技術應用在報廢汽車塑料破碎物分選中可以促進分選技術的發展.我們可以借鑒國外先進的ASR分選處理技術.伴隨著發達國家陸續立法管理ASR的處理手段，這也使得ASR技術發展越來越快，更加環保、節能的處理技術會越來越多.

5 結束語

報廢汽車車身的破碎分選是整個回收流程中十分重要的一個環節，從目前的應用現狀來看，黑色金屬的分選技術較為成熟，而有色金屬的破碎分選仍然存在一些亟待解決的問題.而對于塑料、橡膠等非金屬材料，其分選技術較復雜，對于報廢汽車的拆解回收來說難以獲得較高的投資效益比，因此，必須進一步研究開發技術方案簡單且投資效益比高的分選方法.在破碎分選技術發展的過程中，應該綜合相關領域的成熟技術手段、發展多種分選技術；積極借鑒國外先進的技術和設備，促進國內相關設備的研發設計.

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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，山東費縣人，中國礦業大學機械工程專業2012級碩士研究生，研究方向：綠色制造裝備與技術．

戴國洪（1966—），男，江蘇吳江人，教授，工學博士，研究方向：數字化制造技術與裝備，E-mail：dgh@cslg.cn．