报废汽车车身破碎分选技术的发展现状

吴兆仁，周自强，戴国洪

（1.常熟理工学院机械工程学院，江苏常熟 215500；2.苏州市汽车绿色拆解回收利用智能装备技术重点实验室，江苏常熟 215500；3.中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州 221008）

报废汽车车身破碎分选技术的发展现状

吴兆仁1，3，周自强1，2，戴国洪1，2

（1.常熟理工学院机械工程学院，江苏常熟 215500；2.苏州市汽车绿色拆解回收利用智能装备技术重点实验室，江苏常熟 215500；3.中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州 221008）

针对报废汽车车身破碎分选的需要，分别介绍了金属材料破碎物分选技术的发展现状、国内外在塑料和金属破碎物分选中所使用的技术，并介绍了相关技术的发展对碎片分选技术的影响.

废旧汽车；分选；回收

随着国民经济的快速发展，我国已成为一个汽车大国，与此同时，报废汽车的数量也在逐年增长，报废汽车带来了一系列的问题，解决报废汽车所带来的环境保护、资源回收、节能减排等问题显得尤为紧迫和重要.目前，国内外对报废汽车都进行了程度不同的粉碎处理，即将一些废液抽取后，对车身进行打包、粉碎，然后采用各种不同原理的分选设备、分选系统等对破碎物进行分类选择，挑选出金属以及塑料等碎片，以便于资源的分类回收利用[1].随着汽车报废高峰期的到来，与此相关的技术领域在国家政策和经济效益、社会效益的推动下得到快速发展.破碎物分选技术和设备的发展直接影响到废旧汽车回收利用的整个过程.对废旧汽车车身的破碎物进行合理分选将直接影响到其回收利用的整体经济效益.

1 废旧汽车的拆解回收流程

目前欧洲国家普遍采用的报废汽车拆解回收流程如图1所示.把能够进行再制造的零部件先拆卸下来，进入再制造企业进行加工，经过再制造并达到技术要求后重新进入新车制造领域.然后利用大型破碎机对车身进行破碎处理，再通过磁力分选、旋流分选、重力分选等不同的分选方式对破碎物进行分类，最终回到工业生产环节中去.国内很多的汽车拆卸厂家目前使用的破碎物分选模式的顺序是：汽车粉碎后的全部破碎物进入风力分级设备，之后进入磁力分选设备，再进入密度浮选或者涡流分选设备，最后进入对剩余物质进行筛选的设备[2-3].

2 金属材料破碎物的分选技术

金属材料占汽车总重量的大约80%，所以金属破碎物的分选技术是报废汽车回收循环利用的关键.在这些金属破碎物中有色金属类的破碎物大约占3%～4.7%[4]，其余为黑色金属，即钢材或者铸铁材料.汽车零部件中使用的有色金属材料主要是铝、镁、铜和少量的锌、铅等.有色金属的含量虽然少，但其对材料性能有着巨大的影响.尤其现在的汽车制造业越来越多的采用铝材和一些含有镁成分的金属材料[5].所以有色金属材料的回收以及分选工作是十分重要的.

目前对报废汽车车身破碎物中的金属部分大多是利用磁力分选技术进行的，将黑色金属从破碎物中分选出来.荷兰德尔芙特理工大学与L3通讯设备公司联合研发出一种联合电磁探测器和双能源X射线投射器的装置[6]，该装置不但能够分离出有色和黑色金属，而且在分离镁铝等性质相似的金属材质破碎物时有非常好的效果，并且能从有色金属中除去90%以上的不锈钢碎片，但该设备在分选铜和黄铜等材料时效果并不明显.美国的休轮瓦力公司目前使用一种双能X射线分选技术对金属破碎物进行筛选.此技术应用到报废汽车破碎物分选时，可以对外形尺寸大于5 mm以上的片状金属进行分选，它目前主要用于对废旧铝材的回收[7].

广州大学的研究人员将选矿技术应用到报废汽车破碎物分选上，提出了一种分离有色金属的方法——重介质分选法：利用阿基米德原理，将混合破碎物依次放入密度逐渐增大的液体中，利用金属破碎物的密度不同进行分选.但这种分选法难以将密度相近的材料分离出来，像镁和铝，之后必须使用涡流分选才能将两者分离.并且汽车中所使用的多为镁铝合金，是不同的金属系材料，经过粉碎后成为金属系混合物难以分离.

广东地区的一些企业在有色金属破碎物分选方面多采用涡流分选技术[8-11]，原理是导体处于较高频率的交变磁场时会产生感应电流，当有色金属破碎物进入磁场时产生感应电流继而出现反向的磁场使得破碎物沿传送方向飞跃.通过调节输送带的运动速度、磁系角度以及待分选破碎物的尺寸等，可以使得具有不同密度、电阻率的有色金属破碎物得到分选.

如果只采取以上某一种分选技术难以满足报废汽车破碎物的分选要求，每一种分选技术都有其特定的优势或者只对某一种特定金属破碎物进行分选时效果才能达到最佳，所以我们可将各种技术手段联合应用，设计出综合分选效果能满足当前要求的设备或流水线.当然，适度的分选精度是设计的关键，否则必然会增加设备制造成本，必须找到分选精度和制造成本的平衡点.

图1 欧洲国家的拆解回收流程

3 非金属材料破碎物的分选技术

报废汽车在打包粉碎后得到的是含有各种材料的破碎物，除了金属还包括橡胶、塑料、陶瓷、玻璃等非金属材料，也必须要进行合理的分选处理，将其中有利用价值的部分提取出来作为再生原材料再次进入工业生产过程中.

上海交通大学的研究人员对常见的汽车塑料破碎物分离技术做了归类，主要有利用表面活性剂针对性地选出特定塑料材料的浮选分离法；利用摩擦电序分离PP、PVC等材料的静电分离法；利用风力摇床并结合静电分离的密度分离法等.

现在较为常用的塑料破碎物分选技术还有以下几类[12-14]：根据塑料种类不同而密度不同的特点，将塑料破碎物输送至放置特定溶液（如水、氯化钙溶液、饱和食盐溶液、酒精溶液等）的分选池中，利用塑料破碎物的浮沉性进行分选；利用塑料本身所具有的溶解性差异，将塑料破碎物置于不同的溶剂中进行溶解-沉淀分选.具体的操作方法是：当混合塑料破碎物放入到特定的溶剂中时，通过调节温度，使各种成分塑料选择性地溶解并分选.另外，还可以利用塑料破碎物的比重不同进行风力筛选，方法是从重力筛选室的上方投入粉碎的塑料破碎物，从横向喷入空气.

4 废旧汽车车身破碎物分选技术分析

报废汽车破碎物分选技术并不是一个全新的技术领域，目前国内没有较多的有关科研项目与当前的政策有关.欧美以及日韩等国家此项技术发展迅速是由于国家制定了鼓励和强制规定政策[15-18].加快报废汽车塑料破碎物分选技术的发展除了要有相关政策的引导和支持，还可以将一些成熟的技术引进该领域.例如，可以将当前国内在废旧塑料分选、分离技术、识别技术与报废汽车塑料破碎物技术相结合[19]，我国早已开展的废旧塑料分选技术方面有很多已经相当成熟的技术手段和分选设备，像静电分离混合塑料法、电磁分离系统、红外分选技术、应用于薄片状物体的分选技术等，都可以用于设计报废汽车破碎物分选设备；在汽车的内部设施中有很多的汽车电器，这些电器的主要组成成分也是塑料，而国内在废旧电器的塑料破碎物分选方面，技术已经发展得较为成熟.废旧家电塑料分选中的人工分选、密度分选、静电分选、浮选以及光电分选技术都已成熟[20]，将这些分离技术应用在报废汽车塑料破碎物分选中可以促进分选技术的发展.我们可以借鉴国外先进的ASR分选处理技术.伴随着发达国家陆续立法管理ASR的处理手段，这也使得ASR技术发展越来越快，更加环保、节能的处理技术会越来越多.

5 结束语

报废汽车车身的破碎分选是整个回收流程中十分重要的一个环节，从目前的应用现状来看，黑色金属的分选技术较为成熟，而有色金属的破碎分选仍然存在一些亟待解决的问题.而对于塑料、橡胶等非金属材料，其分选技术较复杂，对于报废汽车的拆解回收来说难以获得较高的投资效益比，因此，必须进一步研究开发技术方案简单且投资效益比高的分选方法.在破碎分选技术发展的过程中，应该综合相关领域的成熟技术手段、发展多种分选技术；积极借鉴国外先进的技术和设备，促进国内相关设备的研发设计.

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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

吴兆仁（1990—），男，山东费县人，中国矿业大学机械工程专业2012级硕士研究生，研究方向：绿色制造装备与技术．

戴国洪（1966—），男，江苏吴江人，教授，工学博士，研究方向：数字化制造技术与装备，E-mail：dgh@cslg.cn．