飛機拆解與再利用研究進展

張玲

（中華全國供銷合作總社天津再生資源研究所，天津300191）

飛機拆解與再利用研究進展

張玲

（中華全國供銷合作總社天津再生資源研究所，天津300191）

隨著報廢飛機數(shù)量的日益增多，廢舊飛機處理的環(huán)境問題顯得尤為迫切。簡要評述了空中客車公司飛機使用壽命終結高級管理流程（PAMELA）項目的情況，以及廢舊飛機報廢過程中的管理體系的建立，并對我國報廢飛機拆解與再利用研究進展進行了闡述，以期為廢舊飛機的處理找到新的途徑。

飛機再利用；飛機拆解；鋁合金；鈦合金；碳纖維

據(jù)統(tǒng)計，未來10～20年，全球將有6 000～8 000架飛機退役[1]。廢舊飛機報廢后往往被放置在飛機場，由于紫外線、降雨和機體氧化等引起的降解容易造成土壤、地下水等的環(huán)境污染，同時還會占用大量土地資源，造成巨大的環(huán)境壓力。比如，英國的科茨沃爾德丘陵地區(qū)機場，以及南歐和美國的中西部大沙漠里停放著數(shù)以千計的不再使用的退役飛機，人們把這些地方稱為“飛機公墓”，嚴重影響著當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。

報廢飛機中有成百上千種可利用材料，基于回收領域經濟和技術的發(fā)展，這個數(shù)量還在不斷地增加。而未經恰當處理就把拆卸下來的零部件全部銷毀，并和各種廢金屬混雜在一起，不能有效回收各種有價值的材料等問題，使廢金屬的回收率不足50%。因此，實現(xiàn)廢舊飛機的拆解與循環(huán)再利用是我國飛機回收領域面臨的一個亟待解決的問題。

1 報廢飛機管理研究進展

1.1 飛機使用壽命終結的高級管理流程（PAMELA）

空中客車公司推出了飛機使用壽命終結的高級管理流程（PAMELA）驗證項目[2]，PAMELA的目標是對飛機開展全面的試驗，證實飛機質量的85%可以回收循環(huán)再利用；建立即將報廢飛機（ELA）的全新安全環(huán)境責任管理標準；PHMELA覆蓋了所有可控制的專用過程方面，從存放（在退役之前的階段）到拆解，到巧妙的選擇性拆除和再利用，再到材料的處理；飛機部件通過一種有效互補的關系組裝。

飛機使用壽命終結的高級管理流程（PAMELA）驗證項目獲得了一系列成果，主要研究成果包括：世界上首個到壽命飛機（ELA）相關的全尺寸驗證計劃；適合于任何種類民用飛機的通用方法；確定最佳操作規(guī)范，并將其推薦給ELA行業(yè)，將獲取的經驗教訓反饋給設計部門和供應商；證明創(chuàng)建和發(fā)展反供應鏈的必要性；證明金屬材料的回收再利用前景良好，明顯減少垃圾。

1.2 廢舊飛機報廢過程中的管理體系建立

航空業(yè)對于飛機的退役和零部件的回收利用并沒有一個公認的執(zhí)行標準，隨意的拆解或棄置那些處于非安全存放狀態(tài)的飛機將帶來一系列的風險。近年來，飛機機隊再利用協(xié)會（AFRA）成立，已經建立了BMP指南[3]。AFRA已經成為先進回收技術開發(fā)的領先者，制定了最佳管理典范（BMP）指南。BMP1.0主要圍繞飛機拆機的最佳典范和最低性能標準，分為45個不同的最佳操作典范，涵蓋了所有與拆解和回收相關的問題；BMP2.0增加了有關發(fā)動機再利用中備受關注的焦點內容，匯集了到目前為止從退役飛機上拆解發(fā)動機的最佳管理經典經驗，并對“適航件”有了明確的定義；建立了恰當表述部件過去歷史環(huán)境的細節(jié)標準，使每個再利用的零部件都有可追溯性，同時也確定了零部件不再使用的標準。

2 飛機拆解技術流程

鑒于退役飛機來源的差異，飛機在材料結構、種類、成分等方面有明顯區(qū)別。因此，拆解作業(yè)流程不會一成不變，特別是隨著拆解實踐的不斷深入和對智慧拆解、綠色拆解作業(yè)的要求，拆解工藝流程會不斷得到優(yōu)化，遵循先由整機拆成總成，由總成拆成部件，再由部件拆成零配件的原則，拆解得到部分設備直接銷售，部分設備或者零部件通過再制造后銷售，其他金屬材料、碳纖維材料等通過新技術實現(xiàn)高值利用，具體拆解流程如圖1。

圖1

（1）退役飛機進入拆解場地存放后，首先執(zhí)行安全存放規(guī)程：對目標進行清潔處理，消除污染，然后排空航空油料等易燃物品，同時實行驗收、登記，建立相應檔案資料。本工序產出航空油料及整機。

（2）執(zhí)行重要設備與零部件的拆除，包括：發(fā)動機、輔助動力裝置、起落架、航電設備等。通過相應的檢測評定，進行等級標注。本工序產出可直接銷售的產品、可再制造產品與可回收利用產品。

（3）智慧拆解與升級利用工序。對機體進行最終排液作業(yè)，通過現(xiàn)場快速材質判定，先拆除有害材料，然后對機體進行完全拆解并將拆解下來的材料進行分類存放，最后再分別進行深度加工利用。本工序產出各類鋁合金、鈦、高溫合金、不銹鋼等合金材料及各種非金屬材料等，本工序產出價值取決于拆解的精細程度與分類、分離的完美程度。

3 報廢飛機再利用研究進展

3.1 飛機部件中鈦合金的回收再利用研究進展

在鈦及鈦合金加工材料投入工業(yè)化生產的同時，我國就開始了鈦殘廢料的回收利用工作，并由國內殘廢料回收技術處于領先地位的寶鈦集團（原寶雞有色金屬加工廠）起草了關于鈦及鈦合金廢料的標準（GB/ T29027-2007），并頒布施行[4]。廢舊鈦合金主要的利用方式是熔融再制造碳合金,但是目前我國鈦合金廢料的回收利用平均占鑄錠生產的10%左右，浪費資源嚴重。廢舊鈦合金再利用對建設循環(huán)經濟、節(jié)約型社會具有重大意義。

目前我國鈦合金廢料的回收利用存在的主要問題有[5]：（1）無統(tǒng)一的廢料標準；（2）廢料的收集僅限于少數(shù)主要鈦材生產企業(yè)；（3）收集過程缺乏規(guī)范的控制程序；（4）受到回收方式和熔煉設備的限制；（5）殘廢料的利用絕大多數(shù)僅限于本企業(yè)，自給自足，極少出現(xiàn)殘廢料的交易，即基本無市場貿易。

3.2 廢舊飛機部件中鋁合金的回收再利用研究進展

目前，國外經濟發(fā)達國家技術先進、經濟實力和環(huán)保意識強及標準要求高等，技術相對先進成熟。我國對廢鋁合金的規(guī)模化回收處理通常采用直接加入火焰爐或感應爐內重熔的方式，此種回收處理工藝有一定的問題，如金屬燒損大（一般不小于7%～8%)；重熔能耗高（一般不小于650 kW·h/t鋁（中頻感應爐））；環(huán)境污染較重（SO2，NOx，HCl，二惡烷/呋喃氣體及粉塵無序排放）；員工勞動強度大，作業(yè)條件惡劣等[6-7]。

目前，我國對廢鋁合金回收的處理設備主要有雙室熔化爐、廢鋁合金加料機、EMP電磁泵系統(tǒng)、煙氣收集處理系統(tǒng)等，能有效回收廢鋁合金。廢鋁合金回收處理工藝主要有：對廢鋁合金進行科學有序的分類管理；優(yōu)化廢鋁合金回收處理工藝，采用雙室式熔化爐電磁泵鋁液循環(huán)等一系列新技術，并進行集成融合，收效顯著，使廢鋁合金回收處理工藝達到世界先進水平。

3.3 飛機上復合材料中碳纖維的再利用研究進展

傳統(tǒng)處理碳纖維廢棄物的主要方法是掩埋和焚燒，這些方法不僅造成資源的極大浪費，而且存在很大的弊端：掩埋會破壞耕地，焚燒會帶來大量煙塵和有毒氣體等。目前，全球碳纖維廢棄物的回收方法主要有3種[8]：物理回收、化學回收和能量回收。化學回收是利用化學改性或分解的方法使廢棄物成為可以回收利用的其他物質，與物理回收相比，該方法回收利用熱固性復合材料有較大的難度，且費用較高，但是回收利用的效果較好。其中化學回收方法主要包括氧化流化床法、超臨界流體法和熱解法等。熱解法是在無氧的情況下利用高溫（不燃燒）將廢棄物變成一種或多種可回收物質的方法。雖然利用該方法回收碳纖維制品難度較大，費用也較高，但回收利用的效果較好，并且適用于被污染的碳纖維廢棄物。

3.4 飛機部件的再制造研究進展

再制造技術是目前表面物理工程的先進技術，該技術可以提高材料的各項物理指標，使廢舊材料達到新產品的要求，進行循環(huán)使用，再制造技術在制造業(yè)得到廣泛的應用[9]。通過軍用航空再制造發(fā)動機與軍用航空發(fā)動機關于全壽命費用的對比，可以得出再制造發(fā)動機可以有效降低全壽命費用的論點，采用再制造技術處理后的到壽的航空發(fā)動機，可以節(jié)約大量不可再生的寶貴資源，也可以節(jié)省大量的生產時間[10]。

在我國承擔的航空維修，具有保持、恢復航空裝備完好技術狀態(tài)，改善、提高航空裝備性能，使有損傷、故障或使用到規(guī)定時限的航空裝備恢復到規(guī)定技術狀態(tài)的技術水平。同時自主創(chuàng)新具有國際先進水平的軍用航空發(fā)動機再制造技術體系。“空軍航空發(fā)動機再制造技術應用研發(fā)中心”在5719工廠正式掛牌成立，并按公司化模式正式開始運行。這標志著再制造技術促進中國航空產業(yè)發(fā)展，為節(jié)約資源、節(jié)能減排、發(fā)展低碳經濟開辟新途徑，給中國生態(tài)文明建設提供科技動力[11]。

4 結論

報廢飛機拆解是一項系統(tǒng)而復雜的工程，飛機回收再利用更是涉及多方面學科的一門綜合技術。結合航空公司和回收企業(yè)需求，凝練技術方向，組織創(chuàng)新為保障，進一步優(yōu)化報廢飛機拆解與回收再利用的相關技術與管理，為國內飛機拆解與回收再利用提供技術支撐，為報廢飛機處理找到新的途徑。正確了解飛機各個部件的有效成分和對環(huán)境產生的影響，才能最大限度地降低對環(huán)境的影響并加以利用，才能滿足全社會的期望，并創(chuàng)造出最大的價值。

[1]李·安·泰格梅爾.飛機再利用[J].航空維修與工程，2006(6):14-15.

[2] Oiivier Malavallon.PAMELA-Life[R].Environmental Affairs of Airbus，2008.

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[5]黃永光.我國鈦廢料回收利用現(xiàn)狀鈦[J].工業(yè)進展，2007，24(1)：1-3.

[6] 劉少宇.廢鋁合金回收處理及再利用技術[J].有色金屬加工，2011，40(4):1-5.

[7]Subodh K Das，J.Gilbert Kaufman.RECYCLING ALUMINUM AEROSPACE ALLOYS[J].The Minerals，Metal society，2007: 1 161-1 165.

[8]張東致，萬怡灶，羅紅林，等.碳纖維復合材料的回收與再利用現(xiàn)狀[J].中國塑料，2013，27(2)：1-6.

[9]儲偉俊.再制造技術是實現(xiàn)資源再生的一種有效保證[J].再生資源研究，2001(2):27-28.

[10]顧明星，王瑛，王莉莉.軍用航空再制造發(fā)動機全壽命費用分析[J].機械設計與制造，2009(10):102-103.

[11]張向陽，陳忠.空軍航空發(fā)動機再制造技術應用研發(fā)中心掛牌成立[J].表面工程，2013(3)：18-19.

Advances in research on dismantlement and reutilization of aircraft

ZHANG Ling
（All China Federation of Supply and Marketing Cooperatives Tianjin Recyclable Resource Institute,Tianjin 300191,China）

The environmental problem seems to be especially urgent with the increasing of scrapped aircraft.This article described the process for advanced management of end-of life of aircraft and the establishment of management system in the process of scrapped the aircraft.The paper stated the research progress about the recycling and dismantling of the scrapped aircraft in our country,looking forward to find a new approach to deal with the scrapped aircraft.

aircraft recycling;aircraft dismantling;aluminiumalloy;titanium alloy;carbonfiber

X783

A

1674-0912（2014）11-0025-03

2014-08-25）

張玲（1980-），女，天津人，碩士，主要研究方向：固體廢物資源化技術研究。