汽車材料回收再利用報(bào)廢汽車拆解回收金屬材料利用

1、第三章 報(bào)廢汽車拆解回收金屬材料利用,,3.1 報(bào)廢汽車金屬材料回收概述,3.1.1 報(bào)廢汽車金屬材料構(gòu)成一輛報(bào)廢汽車中，金屬材料占80%左右，其中有色金屬占3%-4.7%。汽車上使用的金屬材料主要可分為黑色金屬和有色金屬。黑色金屬可分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵，碳素鋼（普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼）、合金鋼；有色金屬有鋁、鎂、銅合金、少量的鋅、鉛及軸承合金。鋁的含量最多，主要以鋁合金的形式應(yīng)用。,3.1.2 報(bào)廢汽車金屬材料回收利

2、用體系,,送拆車廠,,排除廢油,,拆卸,,分類,,,金屬回收,,修復(fù)使用,,,直接重用,,機(jī)械處理,,送鋼廠冶煉,國內(nèi)汽車回收的典型流程,國外回收廢舊生產(chǎn)線主體是破碎機(jī)，輔助設(shè)備室輸送、分選、清洗裝置。先由破碎機(jī)用錘擊方法將廢鋼鐵破碎成小塊，再經(jīng)磁選、分選、清洗，把有色金屬盒非金屬、塑料、油漆等雜物分離出去，得到的潔凈廢鋼鐵是優(yōu)質(zhì)煉鋼原料。這樣處理廢舊汽車的生產(chǎn)線在世界上已有600多條，但大多數(shù)集中在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家。,3.1.3

3、報(bào)廢汽車金屬材料的機(jī)械處理（1）剪切工序：用廢鋼剪斷機(jī)將廢鋼剪斷，以便運(yùn)輸和冶煉。（2）打包工序：用金屬打包機(jī)將駕駛室在常溫下擠壓成長方形包塊。（3）壓扁工序：用壓扁機(jī)將廢舊汽車壓扁，使之便于運(yùn)輸、剪切或粉碎。（4）粉碎工序：用粉碎機(jī)將被擠壓在一起的汽車殘骸用錘擊方式撕成適合冶煉廠冶煉的小塊。,對(duì)于金屬材料的機(jī)械處理有三種可供選擇的方案,機(jī)械處理方案一,機(jī)械處理方案二,Y81-250B 金屬液壓打包機(jī),Q91-Y系列廢鋼剪斷機(jī),

4、Q43Y-65E 鱷魚式液壓剪斷機(jī),方案三：采用廢汽車處理專用生產(chǎn)線整車處理，即送料,送料,,壓扁,,剪斷,,小型粉碎機(jī)粉碎,,風(fēng)選,,磁選,,出料或送料,,大型粉碎機(jī)粉碎,,風(fēng)選或水選,,出料,,3.1.4 報(bào)廢汽車金屬材料的回收設(shè)備世界上能加工出理想廢鋼鐵的設(shè)備室廢鋼鐵生產(chǎn)線，我國廣州鋼鐵公司于1995年從美國引進(jìn)了一條生產(chǎn)線，1996年底投入運(yùn)行。拆車技術(shù)和設(shè)備落后引起的直接后果是對(duì)資源的浪費(fèi)，目前我國報(bào)廢舊車上以材料回收的

5、零部件存在回收利用率低、效率低、回收種類少等問題。,打包機(jī)液壓機(jī)和剪切設(shè)備在我國相對(duì)來說，起步較早些，有數(shù)家生產(chǎn)這些設(shè)備的企業(yè)，其中處于主導(dǎo)地位的是宣昌機(jī)床股份有限公司，該公司從70年代初開始金屬回收機(jī)械的研究，擁有全國唯一的金屬回收機(jī)械研究所，主要產(chǎn)品有4個(gè)系列50多個(gè)規(guī)格型號(hào)。1982年后，該公司又成功開發(fā)了可將整個(gè)汽車駕駛室一次壓成合格爐料的Y81-250金屬打包液壓機(jī)和可將半個(gè)解放、東風(fēng)等車型的駕駛室壓成包塊的Y81-160型金

6、屬打包液壓機(jī)。目前該公司正在研制開發(fā)廢鋼鐵生產(chǎn)線中的主體設(shè)備破碎機(jī)，已經(jīng)做了收集國內(nèi)外資料、社會(huì)市場(chǎng)調(diào)研等工作，為開發(fā)汽車粉碎機(jī)做了可行性研究，并與法國TEAM公司簽定了廢鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)合作協(xié)議。,,3.2 報(bào)廢汽車鋼鐵的回收3.2.1 汽車鋼鐵的來源及分類汽車上鋼鐵主要可以分為鋼板、特殊鋼和鑄鐵3.2.1.1 鋼板（1）熱軋鋼板 主要用于車架等承受應(yīng)力較大的零件，如汽車的縱梁和橫梁等。它是采用雙相鋼通過控制軋制而成。,發(fā)動(dòng)機(jī)縱梁

7、,（2）冷沖壓鋼板小于等于4mm的薄鋼板，一般用來制造駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、車廂、散熱管熱爐罩等不受載荷的各種覆蓋零件；大于4mm的厚鋼板用來制造承受一定載荷的零件，如大梁、橫梁、車架、保險(xiǎn)杠等。,（3）涂鍍層鋼板涂鍍層鋼板有鍍鋅板和鍍鋁板，鍍鋅板沖壓性能、焊接性能都較好，可用作駕駛室底板、車身覆蓋件和油箱等汽車零件；鍍鋁板耐腐蝕性能和鍍層耐熱性好，主要用在消聲器、排氣管等零件。,（4）復(fù)合減震鋼板復(fù)合減震鋼板是由低成本的鋼板

8、和低質(zhì)量樹脂結(jié)合而成，其特點(diǎn)是減輕汽車質(zhì)量，降低車內(nèi)噪聲。它主要用作擋泥板、隔板、底板和頂板、油底殼、隔聲板等。,3.2.1.2 特殊鋼（1）彈簧鋼汽車上某些零件如鋼板彈簧、發(fā)動(dòng)機(jī)氣閥彈簧、懸掛彈簧、離合器膜片彈簧和波形片彈簧等，用彈簧鋼制造。,要求具有高的和穩(wěn)定的彈性極限，高的強(qiáng)度和疲勞極限，并能承受較大的沖載荷，具有足夠的塑性和韌性。,（2）齒輪鋼汽車中的變速箱齒輪、差速齒輪、后橋齒輪等在工作時(shí)承受交變彎曲力的作用，換擋

9、時(shí)又承受沖壓，輪齒的表面再帶有滑動(dòng)的滾動(dòng)摩擦中受到接觸壓力和摩擦力的作用。,具有高的疲勞極限，合適的芯部強(qiáng)度和韌性，輪齒表面耐磨性,后橋齒輪,（3）調(diào)質(zhì)鋼曲軸、凸輪軸、連桿、連桿螺栓，缸蓋螺栓、后半軸、轉(zhuǎn)向節(jié)等零件所用鋼材一般均為調(diào)質(zhì)鋼，即中碳結(jié)構(gòu)鋼或中碳低合金結(jié)構(gòu)鋼，采用調(diào)質(zhì)處理以獲得所需要的性能。,曲軸,高的強(qiáng)度、硬度，適當(dāng)?shù)捻g性,（4）非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入微量釩、鈦、鈮，通過軋制和鍛造直接冷卻，微合金元素

10、的碳化物或碳氮化物彌散析出，起到析出強(qiáng)化和細(xì)化晶粒作用。非調(diào)質(zhì)鋼在工業(yè)上的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，已成功地用來制造汽車中的曲軸、連桿、半軸、齒輪軸和軸類零件。,（5）滲碳鋼用于制造齒輪、活塞銷、凸輪軸、氣閥挺桿、拉桿、球頭銷、球碗、前橋半軸、萬向節(jié)十字軸等。,（6）不銹鋼汽車排氣閥及排氣系統(tǒng)中的排氣歧管、溢流管、退化轉(zhuǎn)化器、消聲器和尾管等采用耐熱不銹鋼制造。,（7）易切削鋼各種標(biāo)準(zhǔn)件、齒輪、轉(zhuǎn)向齒條、閥簧座、連桿、曲軸。3.2.1.

11、3 鑄鐵變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體,3.2.2 汽車鋼鐵的回收利用工藝,3.3 報(bào)廢汽車鋁的回收3.3.1 汽車鋁的來源隨著汽車輕量化運(yùn)動(dòng)的不斷發(fā)展，鋁、鎂合金的用量不斷加大。鋁及其合金在汽車上的應(yīng)用對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用，車重每降低100kg，油耗可減少0.7L/100Km。鋁合金是最激昂的汽車輕量化用材。,美、德、日三國汽車用鋁量及鋁使用率,日本每輛轎車用鋁量,發(fā)達(dá)國家小汽車用鋁材，80年代每輛汽車平均為55kg,1995年每輛

12、為130kg，2000年平均每輛車達(dá)到270kg，中型車及大型車用鋁量更多，交通運(yùn)輸業(yè)用鋁為鋁產(chǎn)量的26%。而在我國，鋁材在汽車上的應(yīng)用還較少，鋁化率很低，1995年不超過7%，目前生產(chǎn)的轎車最高用鋁量約為55kg/輛，平均在48kg左右，交通運(yùn)輸業(yè)用鋁量僅為鋁產(chǎn)量的5.7%。因此，我國將加快汽車鋁化的步伐，特別是小轎車的鋁化率可能超過20%。據(jù)預(yù)測(cè)，汽車零部件的極限鋁化率可達(dá)50%左右。,福特P2000采用鋁合金骨架，鋁合金用量為33

13、3kg，達(dá)到37%。整備重量僅為906kg,是目前最輕的中型車，比傳統(tǒng)車減重40%左右，該車所采用黑色金屬僅為222kg,,車用鋁合金典型材料的性能,3.3.2 汽車鋁的回收利用必要性分析（1）現(xiàn)在的汽車其主要燃料仍然是石油產(chǎn)品，年消耗石油約占世界石油產(chǎn)量的48%，而石油的儲(chǔ)存量預(yù)計(jì)只夠開采到2100年，所以降低燃油消耗是當(dāng)前汽車制造業(yè)的主要課題，一般途徑是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率（從設(shè)計(jì)入手），減少行駛，改善傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率及減輕汽車自重等

14、，而最有效的是減輕汽車自重。,（2）汽車自重減輕，會(huì)使燃油消耗降低，從而引起廢氣排放的減少，從而顯著減少CO、CO2、NOx、HC等造成空氣污染的氣體。,（3）汽車制造業(yè)大量使用的鋼材，其抗腐蝕性能較差。（4）未來汽車的動(dòng)力源若以電池代替發(fā)動(dòng)機(jī)，由于受電池輸出功率的限制或?yàn)榱藴p少發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的浪費(fèi)，輕量化最為關(guān)鍵。,3.3.3 汽車鋁的回收利用工藝3.3.3.1 分選分選的主要目的是將報(bào)廢車輛的有價(jià)材料按金屬-非金屬、重金屬-輕

15、金屬、輕金屬材料相互混雜（鋁材和鎂材）、鋁合金和鎂合金相互混雜（合金或合金系列）進(jìn)行分離，方法主要有手工分離和機(jī)械分離兩種。手工分選是在報(bào)廢車輛拆解時(shí)將有價(jià)材料按上述四種類別分開，不過手工分選勞動(dòng)強(qiáng)度大，速度和效率都由此受到限制。,機(jī)械分選有連續(xù)自動(dòng)分選、篩選、氣流分選、液流分選、磁力分選、電力分選等，主要看報(bào)廢車輛材料的性質(zhì)、含雜質(zhì)多少、類型及數(shù)量等因素決定來用何種機(jī)械分選方法。機(jī)械分選速度快、效率高，宜于大規(guī)模生產(chǎn),氣流分選機(jī),3.

16、3.3.2 分級(jí)分級(jí)按新廢料、舊廢料、金屬屑、金屬碎屑或浮渣四個(gè)類別進(jìn)行。新廢料一般無須再進(jìn)行預(yù)處理即可直接作為初級(jí)原料進(jìn)入熔煉爐，熔煉回收率通常不小于97%。 舊廢料須進(jìn)行預(yù)處理，即經(jīng)過分選、磁選、浮選- 沉降-分級(jí)等，必要時(shí)還須進(jìn)行渦流分選或強(qiáng)磁場(chǎng)分選，然后進(jìn)入熔煉工序。金屬屑、金屬碎屑或浮渣多數(shù)情況下也須經(jīng)破碎、分選等預(yù)處理才能進(jìn)入熔煉工序。金屬含量過低的殘?jiān)鼊t退出清除。,3.3.3.3 熔煉報(bào)廢車輛含鋁廢料經(jīng)分級(jí)預(yù)處理

17、以后即被送往熔煉工序?？刂茽t內(nèi)氣氛的燃?xì)饧八s物對(duì)金屬熔煉的還原至關(guān)重要；選擇合適的熔煉、精煉工藝及全程控制決定著再生鋁的質(zhì)量及熔煉回收率。在這里金屬屑鹽渣粉塵等都會(huì)對(duì)熔煉產(chǎn)生影響。有些廢料中含有夾雜物或者表面黏附著涂層或雜質(zhì)，通常須在多室爐中進(jìn)行焙燒，然后送入精煉爐中精煉。,1.配料根據(jù)廢鋁料的配制及質(zhì)量狀況，按照再生產(chǎn)品的技術(shù)要求，選用推算出各種濾料的用量，配料應(yīng)考慮到金屬的氧化燒損程度。,2.在生成變形鋁合金變形鋁合金經(jīng)

18、壓力加工成型材，用廢舊鋁合金可生產(chǎn)的變形鋁合金有3003、3105、3004、3005、5050等。,3.再生鑄造鋁合金廢舊鋁料中只有一小部分再生成變形鋁合金，約1/4再生成煉鋼用的脫氧劑。而大部分再生成鑄造用的鋁合金，主要是壓鑄用的鋁合金。,（1）熔煉設(shè)備及熱能：熔煉廢舊鋁料設(shè)備多為火焰反射爐，還有拱式火焰爐，燃料用煙煤、柴油、燃?xì)饣蛱烊粴?。另外也可采用多工頻感應(yīng)電爐。,（2）中間合金的配制。在鋁合金中，一般為多元合金，常含有硅、銅

19、、鎂、錳，有的含鈦、鉻、稀土等。一般將熔點(diǎn)較高或易氧化燒損的金屬配制成熔點(diǎn)較低的中間金屬使用，可使金屬成分比較均勻，避免熔體過熱而增加燒損及吸氣量。配制的中間合金為Al-10%Mn， Al-10%Mg， Al-50%Cu， Al-5%Ti， Al-5%Cr， Al-10%RE。紫銅可直接入爐，電解銅塊最好配制成1:1的中間合金。,（3）鑄造鋁合金的熔煉。由于汽車對(duì)壓住鋁合金需求量的不斷增加，采用其廢舊鋁料再生成壓鑄鋁合金Y112、Y1

20、08等式完全可行的，而含鐵、鋅、鉛等雜質(zhì)過高的廢鋁料，只能再生成鋁錠作煉鋼脫氧用。,配料,,先加鋁錠或厚實(shí)的大塊料,,加熱升溫,加薄片碎屑或鋁屑,,加熔劑,,加硅加銅,升溫至800-850℃,,鋁錳中間合金鋁鎂中間合金,,取樣進(jìn)行化學(xué)分析,,澆注,（4）煉鋼用的雜鋁錠的再生：從混合爐渣中回收出來的鋁料中鐵硅含量較高，有的廢舊鋁料的鐵含量超過10%，鋅含量超過2%，有的被氧化銹蝕嚴(yán)重，將這些料用來熔化成煉鋼脫氧用的雜鋁錠。,（5）

21、爐渣會(huì)再生成硫酸鋁式或堿式AlCl3:爐渣灰中還含有一定量的金屬鋁及Al2O3，經(jīng)濕法浸過、過濾、濃縮、蒸發(fā)后再生成化工產(chǎn)品，可用于渾水澄清、配制滅火藥劑、造紙工業(yè)工膠劑及印染工業(yè)的媒染劑等。,3.3.4 汽車鋁合金后回收的新工藝鋁合金液化分離裝置,鋁渣灰生產(chǎn)硫酸鋁的工藝流程示意圖,3.4 報(bào)廢汽車其他金屬材料的回收3.4.1 汽車鎂的回收3.4.1.1 汽車鎂的來源和分類鎂的密度為1.74g/cm3，只有鋁的2/3，是一種最輕

22、的結(jié)構(gòu)材料。鎂合金強(qiáng)度不高但比強(qiáng)度很高，加工性能好。由于鎂合金比鋁合金便宜，其發(fā)展趨勢(shì)是將取代鋁合金壓鑄件。今后的課題是積極開展防止鎂合金溶液的易燃化合鎂屑的再生利用。,汽車工業(yè)能采用鎂壓鑄件的場(chǎng)合大致可分為兩大類：一類是以鎂取代原先以其他材料用作壓鑄件的領(lǐng)域；另一類是直至目前還在采用焊接鋼結(jié)構(gòu)或鋁材料的場(chǎng)合。最常見的是鎂壓鑄件替換鋅壓鑄件。例如點(diǎn)火裝置外殼、變速箱外殼、進(jìn)氣歧管等。,很多轎車鑄件開始采用鎂合金，以適應(yīng)汽車輕量化的要

23、求。這些鎂合金鑄件包括：離合器外殼、發(fā)動(dòng)機(jī)罩殼、變速箱外殼、發(fā)動(dòng)機(jī)罩殼、方向盤、座椅支架、儀表盤框架、車門內(nèi)板、輪輞、轉(zhuǎn)向支架、剎車支架、氣門支架等。,1.非承重鎂合金鑄件汽車工業(yè)用非承重鎂合金壓鑄件主要有變速箱、閥/凸輪蓋、離合器箱、進(jìn)氣歧管及油盤等。,2.承重鎂合金鑄件承重鎂合金件一般用AM50和AM60合金，其主要應(yīng)用在輪轂、方向盤、車梁、座椅、油箱及剎車系統(tǒng)上。,3.4.1.2 汽車鎂的回收工藝廢舊鎂合金的再生工藝流程與

24、鋁合金類似，首先進(jìn)行重熔，然后進(jìn)行熔體凈化和鑄造。但因?yàn)殒V合金極易燃燒，所以廢料的重熔再生工序要復(fù)雜得多。下面介紹兩種有代表性的鎂合金廢料重熔方法。（1 ）加拿大Norsk Hyd公司采用的鹽爐熔化法。鹽爐既是熔煉爐又是靜置爐，不采用熔劑保護(hù)，而是在惰性氣體下熔煉和精煉。,（2）雙爐法。歐洲幾家鎂壓鑄公司用雙爐系統(tǒng)重熔再生鎂廢料，一個(gè)爐子是熔煉爐，另一個(gè)是精煉/鑄造爐，用導(dǎo)管將熔體低壓轉(zhuǎn)注，最終直接將熔體注入壓鑄機(jī)，鑄出鑄件。,3.