整车回收利用率影响因素研究

龙苏华,魏长庆,孙怀珍

(奇瑞汽车股份有限公司材料工程部，安徽芜湖 241006)

整车回收利用率影响因素研究

龙苏华,魏长庆,孙怀珍

(奇瑞汽车股份有限公司材料工程部，安徽芜湖 241006)

随着我国汽车保有量的不断增加，报废汽车数量也在逐年攀升，随之而来的报废汽车处置问题愈显突出，因此汽车行业必须积极开展报废汽车的回收利用工作并致力于提高汽车产品回收利用率的研究。通过将整车划分为不同的系统并对各系统的回收利用率及零部件进行对比研究，找出了影响整车回收利用率的关键零部件及主要影响因素。

可再利用率；可回收利用率；可回收性设计；可拆解性设计；关键零部件；影响因素

0 引言

根据中研网的相关数据，2013年我国的汽车保有量已突破1.37亿辆。按照2013年最新《机动车强制报废标准规定》，载客和载货汽车的使用年限一般为10～15年，那么2000年前后开始使用的汽车已经进入报废期，据此推算2013年我国的汽车报废量为200万辆左右，未来10年将以年均20%的速度增长。随着报废汽车数量的不断增加，以往不被人们关注的报废汽车的处置问题愈显突出，已是世界汽车行业面临和亟待解决的问题。因此积极开展汽车产品的回收利用工作并致力于提高汽车产品回收利用率的研究势在必行，也是提高汽车制造业资源利用效率、降低环境负荷、建立循环经济发展模式的重要途径。

1 国内外回收利用要求

欧盟为保护环境、提高资源利用率，于2000年率先通过法律途径颁布了报废汽车指令ELV，该指令对汽车产品中的重金属含量做了严格要求，同时提出2015年报废汽车可回收利用率不低于95%，其中可再利用率不低于85%[1]；韩国在2007年颁布了“韩国ELV”，要求自2015年1月1日之后，每辆车的实际回收利用率应达到95%以上，其中允许能量回收的部分为10%[2]；俄罗斯在2014年执行的回收利用标准要求为可回收利用率不低于85%，其中可再使用率不低于80%[3]；日本于2005年实施《汽车回收利用法》，要求2015年将可回收利用率与可再使用率分别提高到95%与80%[4]；美国在2001年制订《未来报废汽车回收利用指南》，明确了报废汽车回收利用率要在2020年达到95%[5]。

中国在2006年2月由国家三部委联合出台了《汽车产品回收利用技术政策》，政策要求在汽车材料中限制使用铅、镉、汞、六价铬等重金属，并要求分阶段实现报废汽车可再利用率与可回收利用率的目标值，到2017年，可回收利用率不低于95%，其中可再利用率不低于85%[6]。另外，为更好地保护环境、提高资源利用率，加强汽车产品有害物质及回收利用管理，我国即将颁布实施《汽车产品限制使用有害物质和可回收利用管理办法》及其相关实施细则，其中也提到2017年，可回收利用率不低于95%，其中可再利用率不低于85%。

2 回收利用计算方法

国内通用计算方法为GB/T 19515-2004《道路车辆可再利用性和可回收利用性 计算方法》[7]，国际通用方法为ISO22628:2002《Road vehicles-Recelability and recoverability-Calculation method》[8]。

2.1 计算准则

选择最差车型做为研究对象，通过CAMDS系统，自上而下，基于汽车全产业链收集材料数据表(MDS)，再通过公司内部数据管理系统进行计算。

整车的可再利用率和可回收利用率通过表1中的5个阶段计算得出，可以在每个阶段同时考虑零部件和/或材料的可再利用率和可回收利用率。按照GB/T 19515-2004，应按顺序依次确定mP、mD、mM、mTe、mTr的质量。其中，为如实计算车辆可再利用率结果，在确定mTe、mTr时首先对非金属残余物处理阶段的材料进行可再利用性判定，若可再利用则归入mTr；若不可再利用，但可回收利用，则归入mTe。材料的可回收利用性判定见表2。

表1 整车回收利用率计算阶段划分

表2 材料分类及可回收性评定原则

2.2 回收利用计算方法

依据GB/T 19515-2004，报废汽车质量mV包括三部分，即可再使用或可再利用部分(mP、mD、mM、mTr)、可进行能量回收的部分mTe以及不明残余物，可再使用率及可回收利用率(以下简称两率)计算公式如下：

3 影响整车两率的因素研究

为找出影响整车两率值的关键因素，文中将整车分解为电器、内外饰、车身、底盘、变速箱、发动机6个系统并按照上述方法分别计算各系统的两率，将计算结果与标准要求做比较，把两率低于标准要求的系统视为影响整车两率的高风险系统，再对此系统进行分析，找出影响系统两率值的高风险零部件或者主要影响因素，以便在后期的新车型设计开发过程中规避这些因素或者对关键零部件/材料进行设计优化。

在计算两率时，质量标注原则：mP主要包括电池、所有油液(燃油、发动机油、变速箱油、助力转向液、冷却液、制动液、空调制冷剂、风窗玻璃清洗液等)、轮胎、机油滤清器、催化转化器；mD主要是易于拆解零部件且其组成材料具有已被验证的回收利用技术；mP、mD阶段没有考虑到的所有金属材料都是mM；在mP、mD、mM确定后剩余的非金属残余物中，材料具有已验证的回收利用技术且质量大于100 g的塑料件或者质量大于200 g的橡胶件，根据相关标准要求，这类件都做了明确的材料标识，便于材料分类及回收，且易于拆分，标注为mTr；另外在这些残余物中还有一部分质量比较小或不易分离但可以进行能量回收的标注为mTe；mP、mD、mM、mTe、mTr确定后，剩余的其他材料列为不可回收部分，主要是油漆、胶类(如密封胶、点焊胶、折边胶、隔震胶等)、陶瓷、沥青板、刹车片及除PCB线路板外的电子元器件。根据上述计算方法，某车型各系统级整车两率计算结果对比见图1。

从图1可以看到：某整车的可再利用率及可回收利用率均满足要求，分别是88.5%、95.1%，均高于标准要求的85%、95%。但是为了更好地优化各系统零部件设计及材料选择，进而提高整车的回收利用率、实现资源的循环再利用，文中对每个系统的两率进行分解研究：从图1可知：车身、发动机、变速箱及底盘的两率都高于标准要求值，而电器及内外饰的两率值都远低于标准要求，两率值分别是60.96%和75.63%、63.49%和89.9%。

在计算过程中，发现电器系统中不易回收的零部件/材料主要是一些电子元件如纽扣电池、二极管、一些很小的PCB线路板、电机、灯泡及一些不明材料等，这些件不易回收的主要原因是零部件太小，不易拆分，且这些电子元件里面还有过量的铅，对回收处理都是有影响的。另外，通过对电器系统零部件的拆分可知，零部件内部结构复杂，各单一零部件非常小且多以焊接或者粘结方式连接；在用材方面，材料使用种类较多且大部分零部件没有材料标识，这些因素都不利于两率的提高。内外饰系统中不可回收的主要是沥青板、吸音垫(含玻璃纤维且不可分离)及一些电子黑匣子件，这些都直接影响到两率值。另外，通过拆解内外饰件发现：外饰件比较容易拆解且材料都易于回收，而一些内饰件结构比较复杂且用材种类较多，内部连接以焊接和粘结为主，不易拆分，直接影响到可再使用率的高低。针对电器及内外饰系统零部件的这些特点，可以通过优化零部件结构及连接方式的途径来提高两率值。比如：在设计过程中采用模块化设计，把一些比较小的、功能相似的零部件集成，设计成结构相对简单、易于拆分的模块，尽量减少零部件直接的连接，例如前端模块设计已经成功运用在我司的某款车上；在材料的选择上，在满足性能要求的前提下尽量选择环保工艺与材料，例如电器件上的无铅化焊接工艺在某公司的车型中已经体现，含汞的灯具及仪表板显示荧光管目前均被替代，如仪表板显示荧光管已被液晶显示屏取代，含汞的灯具已被卤素或者氙气灯取代等。这些材料与工艺的改善对提高两率值有很大的贡献，与该款类似的车经过改善后两率值都有很大的提高。

车身系统主要是金属件，占整个车身系统总质量的95%以上，塑料及橡胶件较少且质量小，在计算时多以mTe的形式标注，不易于回收的零部件/材料主要是油漆、胶类(点焊胶、密封胶、隔震胶、折边胶等)、隔音胶块(在空腔内，无法分离)，这类材料占的比重较少， 所以车身系统的两率值比较高。底盘系统、变速箱及发动机也是以金属为主，占整个系统质量的90%左右，非金属材料主要是橡胶材料及少量的塑料，这部分材料质量都不大，在计算时多以mTe的形式标注，不易回收的部分主要是刹车片、一些电子黑匣子及其他少量不明材料，这部分比重也很少，所以这几个系统的两率值也较高，都在90%以上。但是这部分的有害物质超标风险较高，主要是防蚀涂层中的六价铬，所以在后期设计开发过程中应考虑选择免喷涂材料或者选择环保材料及环保工艺，目前该公司已经开始切

换六价铬等非环保工艺的使用。但是从轻量化的角度考虑，金属材料使用太多不易于轻量化，所以后期设计过程中，在保证性能及两率值的前提下，尽量选择轻量化材料。

4 总结

通过上述分析，电器系统与内外饰系统零部件为影响整车两率的高风险零部件，而零部件用材与零部件之间的连接方式为主要影响因素，所以为有效提高整车两率值，在后期的开发设计过程中应主要从这两方面考虑。

可回收性设计主要考虑零部件用材，应从以下几点着手：

(1)选择环保材料，避免选用可能危害环境及人类健康的材料；

(2)选择可回收性好的材料，减少PVC及不易降解材料的使用；

(3)最小化使用涂镀层，尽量选择免喷涂材料；

(4)同一零部件总成尤其是难以拆解的零部件总成中，尽量选择相同非金属材料或兼容性好的材料；

(5)积极采用环保新工艺、新技术和新材料。

可拆解性设计主要考虑零部件的结构及其之间的连接方式，要点如下：

(1)零部件的模块化设计。模块化是实现零部件快速拆解的有效途径。

(2)拆解工作量的最小化。设计零部件时尽可能采用简单的结构和外形，组成产品的零件材料种类尽可能少，降低产品维护、拆解回收的技能要求，使产品中的有毒有害材料易于分类和处理。

(3)易操作原则。在设计零部件时，应充分考虑到零部件的拆卸路线、方向、先后顺序以及拆卸工具的可达性，避免设计成必须采用特殊工具才可以拆卸的零部件，同时要考虑方便废液排空。

(4)易分离原则。为便于分离，尽可能多地采用标准紧固件连接，可以在拆解阶段选用标准化的拆解设备和工具，利于快速拆解，减少焊接、铆接、胶粘接等不可拆卸或者不易拆卸的连接形式。

【1】 End-of-Life Vehicle (ELV 2000/53/EC).

【2】 新浪汽车网.韩国报废汽车回收利用法规实施效果初现[EB/OL].[2013-09-11].http://auto.sina.com.cn/news/2013-09-11/13431221873.shtml.

【3】 百度文库.俄罗斯汽车认证法规及市场准入最新情况[EB/OL].http://wenku.baidu.com/link?url=t2T0VjAbXPHk1tEM0o8f8orqAbDT34Xs0mAGDq4fxylFsla1RENJhrWgPmq6P7-DddA8UzLHD7ZlOKj7mETvpjJl1V8bv7tZJZYnSGsbIf_.

【4】 侯华亮.日本报废汽车回收利用体系及特点分析[J].轻型汽车技术,2006(12):66-67.

【5】 李名林.美国报废汽车回收利用体系探索[J].汽车工业研究,2007(2):45-48.

【6】 汽车产品回收利用技术政策[S]，2006.

【7】 全国汽车标准化技术委员会.GB/T 19515-2004 道路车辆可再利用性和可回收利用性 计算方法[S].北京：中国标准出版社，2004.

【8】 ISO 22628:2002 Road vehicles-Recelability and recoverability-Calculation method[S].

Study on the Effective Factors about the Vehicle Recycling

LONG Suhua,WEI Changqing,SUN Huaizhen

(Materials Engineering Department,Chery Automobile Co.,Ltd.,Wuhu Anhui 241006,China)

With the increase of vehicle holdings in China,the number of end-of-life vehicles is also increasing year by year and the disposal of them is becoming more prominent.Therefore auto industry must actively carry out the recycling work of end-of-life vehicle and devote to the research of improving the recoverability rate of automobile products.The key parts and main factors were found out through the contrast researches of the parts and recoverability rate of different systems which the vehicle was divided into.

Recyclability rate; Recoverability rate; Design for recoverability; Design for dismantlability; Key part; Effective factors

2014-11-26

龙苏华(1978—)，女，工学硕士，工程师，目前主要从事报废汽车回收利用及环保法规研究。E-mail:longsuhua@mychery.com。