蔣波，周自強，龔云峰

(1.常熟理工學(xué)院機械工程學(xué)院，江蘇常熟215500；2.江蘇省高校機電產(chǎn)品循環(huán)利用技術(shù)重點建設(shè)實驗室，江蘇常熟215500；3.江蘇華宏科技股份有限公司，江蘇無錫214423)

隨著我國汽車保有量的不斷增加，報廢汽車的拆解和回收已成為一個重要的社會問題，國家也陸續(xù)出臺了若干法律法規(guī)和相關(guān)規(guī)定。根據(jù)國家提出的建設(shè)“資源節(jié)約型”與“環(huán)境友好型”社會的戰(zhàn)略，對報廢汽車進行回收用于再制造與再利用，對汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、保障交通安全、防治環(huán)境污染、提高資源再利用率與節(jié)能降耗都具有重要意義。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

2017年全球汽車銷量為9 360萬輛，我國汽車銷量占世界銷量的30%，汽車保有量已過2億輛。隨著保有量的增加廢舊汽車的數(shù)量也會增加，如何妥善地處理好這些廢舊車輛一直是世界各國關(guān)注的問題。國外的汽車行業(yè)相比中國而言起步早，因此也更早地遇到了汽車回收處理的問題。汽車回收業(yè)務(wù)幾乎是隨著汽車產(chǎn)業(yè)興起而來，其中汽車破碎類設(shè)備60年前開始應(yīng)用，汽車破碎物分選技術(shù)則在20年前開始普及[1]1。

1.1 國外現(xiàn)狀

1)歐盟

歐盟區(qū)的汽車回收情況(從立法、監(jiān)管到實際回收情況)是全球最完善的?！禘nd-of-Life Vehicle-2000/53/EC》即《歐盟報廢車輛指令》于2003年開始正式實施，到現(xiàn)在已經(jīng)進行了7次修訂并多次進行了補充，指令規(guī)定了必須處理的材料類型和處理方式。從指令頒布以來，其相關(guān)任務(wù)的完成是按目標階段性的完成，據(jù)歐盟委員會數(shù)據(jù)中心2016年數(shù)據(jù)顯示，有81.8%的國家已經(jīng)完成指令目標(未統(tǒng)計的國家不計入總數(shù))[2]。該指令規(guī)定了新生產(chǎn)車輛材料回收率和材料再利用率，采用政府授權(quán)認證的方式進行拆解廠的規(guī)劃建設(shè)，對認證企業(yè)要求較高。因此歐盟各國汽車退役較早，部分廢舊汽車出口到東歐、西非等非歐盟國家。以德國為例，2015年德國退役汽車約300萬輛，大約200萬輛汽車作為二手車進行出口[1，3]。

2)日本

日本于2002年頒布《報廢汽車回收利用法》并在2005年正式實施。立法之前日本汽車回收的一個難點和中國類似，一些人為了逃避汽車回收時的費用將汽車遺棄或以其他方式處理。立法后對該類行為進行處罰并要求立法前的車輛回收時繳納回收費用，立法后的新車購買時即承擔(dān)再回收費用，汽車銷售店負責(zé)回收[4]。

日本每年有400萬輛左右的車輛注銷，100萬輛左右作為二手車出口到緬甸等中亞國家，300萬輛左右的車輛被拆解，被遺棄車輛每年約幾千輛[5-6]。與歐盟區(qū)不同的是，日本的汽車拆解回收目標是氯氟碳化合物、安全氣囊和車輛破碎物，只有少量的零件進行回收翻新，整車暴力拆解后直接進行破碎，再對車輛破碎物進行分選，剩余少量廢棄物被填埋。

3)美國

美國沒有針對汽車回收專門進行立法，但有較完備的環(huán)保法案對拆車行業(yè)進行制約，2007年美國汽車行業(yè)制定了《未來報廢汽車回收利用指南》，針對汽車的回收利用率和材料再利用率設(shè)定了目標。據(jù)美國車輛回收協(xié)會統(tǒng)計，美國和加拿大每年拆解回收報廢車輛約400萬輛，而美國每年的平均汽車退役數(shù)為1 260萬輛，美國汽車拆解行業(yè)2017年銷售額為320億美元，在全國各地有9 000多個拆解和回收站點，而且在沒有強制標準的情況下，美國的回收利用率和材料再利用率已達歐盟指令的目標[7]。

1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

1)整體情況

根據(jù)全國汽車流通管理信息系統(tǒng)統(tǒng)計，2017年，全國689家報廢汽車回收拆解企業(yè)共回收報廢機動車174.2萬輛，同比下降3.2%。其中汽車147.2萬輛，同比下降7.6%；摩托車27萬輛，同比增長31%；截至2017年底全國獲得拆解資質(zhì)的企業(yè)數(shù)量689家，同比增長8.5%。隸屬回收網(wǎng)點則維持在2 300個左右，報廢汽車回收網(wǎng)點已覆蓋全國80%以上的縣級行政區(qū)域[8-9]。

2)回收方式

一般家用汽車重量為0.9到1.8 t之間，車輛報廢回收的價格為500元/t。在我國報廢汽車的主要責(zé)任人是個人，報廢流程一般為報廢汽車擁有者向公安機關(guān)辦理機動車報廢手續(xù)，然后自行交付給拆解公司或者由拆解公司上門托運。報廢汽車回收企業(yè)是限制準入企業(yè)，需要到商務(wù)部備案，一般每個縣級行政區(qū)最多只有一家汽車拆解公司。國內(nèi)的回收網(wǎng)點一般為報廢汽車登記點，并不承擔(dān)實際的回收任務(wù)，汽車回收的實際行為仍由拆解公司承擔(dān)。

3)回收情況

我國近10年來民用汽車擁有量、汽車注銷量以及拆解量見表1[10-12]。由表1中數(shù)據(jù)可知，我國汽車產(chǎn)業(yè)是逐年上升的，汽車注銷量和回收量基本上是逐年上升的[汽車注銷量=(當(dāng)年汽車擁有量-去年汽車擁有量)-國內(nèi)汽車銷售量]。每年汽車注銷比約3%左右，但注銷的汽車到正規(guī)拆車廠的拆除數(shù)量僅占30%左右(個別年份的注銷量和拆解量突增則是受國內(nèi)補貼政策的影響)，70%的汽車流向了個人作坊進行拆解或者二手車“黑市”。私人拆解廠與受審批和監(jiān)管的正規(guī)拆解廠相比，無需考慮環(huán)保因素和有害物處理，還可以將法律強制報廢的五大總成直接進行銷售。這種私人拆解廠無論是從回收價格還是處理成本上都對正規(guī)拆解廠形成了實際上的不正當(dāng)競爭，導(dǎo)致了不少正規(guī)汽車拆解企業(yè)“吃不飽”，急需法規(guī)對此進行約束[13]。

表1 中國近10年汽車增長和處理情況

4)政策因素

政策對汽車拆解行業(yè)影響很大，我國針對汽車拆解在2001年和2006年出臺過兩部指導(dǎo)性的法律法規(guī)，但對報廢車輛處理責(zé)任主體敘述不明確，更多的是對汽車拆解廠的技術(shù)方面的要求。雖然國務(wù)院出臺了一些通知、技術(shù)規(guī)劃，但對市場影響不大。和國外的報廢汽車回收和拆解政策相比，歐盟、日本從立法的角度明確了責(zé)任人，避免了報廢汽車的流失和遺棄，保證了大部分報廢汽車都進入正規(guī)的拆解廠；美國通過環(huán)保法的限制和高額處罰也較好地控制了報廢汽車的流向[14-17]。

5)其他現(xiàn)狀

在國內(nèi)由于政策原因報廢汽車的“五大總成”(發(fā)動機、方向機、變速器、前后橋、車架)是被禁止回收利用的，拆解后只能作為廢鐵處理，而在日本、美國等國則可以自由交易。國內(nèi)目前缺乏報廢汽車回收網(wǎng)絡(luò)和全國性的企業(yè)拆解零件管理平臺。

2 汽車拆解方式

報廢汽車拆解的一般流程為入庫統(tǒng)計檢查、預(yù)處理、汽車拆解、車殼壓縮破碎、破碎物分選、零件登記入庫等，定點式和流水線式拆解一般都按此種方式進行拆解[18]。

2.1 定點式拆解

定點式拆解目前是國內(nèi)外拆解的主要方式。該類拆解一種是暴力式拆解，預(yù)處理后將車輛通過專用設(shè)備將發(fā)動機、變速器等從車體里拉扯出來，殘余車體直接放入破碎機進行破碎、分選，這種方式主要針對殘余價值不高的報廢車輛。另一種是定點式精拆，按照拆解流程在一個或者幾個工位上完成一系列的拆解操作，車體在不同工位間的移動主要是通過叉車進行搬運。

如湖南萬容科技公司設(shè)計的定點式汽車拆解線，核心設(shè)備為報廢汽車升降翻轉(zhuǎn)一體機，有一站式和兩站式兩種方式，區(qū)別在于一站式需要承擔(dān)預(yù)處理和拆解兩種工作。預(yù)處理工作包括氟利昂提取、廢油液收集和安全氣囊引爆等工作。從安全和環(huán)保要求的角度考慮，兩站式更合理一些，但一站式成本更低，兩站式工位間的移動通過叉車進行搬運。日本的一些汽車拆解廠即采用此類拆解方式，但工位數(shù)有時會達到3個或4個，工位數(shù)一般由產(chǎn)線規(guī)模決定。圖1為澳大利亞墨爾本某拆車廠的定點式拆解現(xiàn)場圖[19]。

圖1 暴力式定點式拆解

2.2 流水線式拆解

流水線式拆解是比較新穎的拆解方式，國內(nèi)外都有該類型的拆解線，但相比定點式拆解目前國外應(yīng)用較少，其面對的是大批量的具有高利用價值的車輛。流水線式拆解的優(yōu)點在于大批量，按一定的工作節(jié)拍對報廢汽車進行拆解，拆解工作主要依靠工人操作專用工具完成。其按工作方式分地面式、懸掛式、地空混合式；按布線形狀分有直線型、U型、O型。

2.2.1 地面式拆解線

地面式拆解線的運輸方式有地拖鏈、鏈板機和地軌式3種。地拖鏈和鏈板機式拆解線一般為直線型布線，需要提前開挖地坑以便機器整體放入坑內(nèi)，拆解線運輸帶和地面平齊。地軌式拆解線是在地面開挖兩條細鋼槽供平板車移動，可以通過設(shè)置轉(zhuǎn)運站點進行角度切換從而實現(xiàn)產(chǎn)線的非直線型布局，轉(zhuǎn)送原理和火車換道類似。

大中型拆解廠都可采用此類地面式拆解線(年拆解3～5萬臺為中型，工位數(shù)10～15個；年拆解5～10萬臺為大型，工位數(shù)20位左右)。大型的拆解線工位一般有20個左右，考慮到車輛長度和安全拆解距離，工位間隔一般為6 m左右，廠地占用較大。但地面式拆解線相對懸掛式具有成本低、穩(wěn)定性好的優(yōu)點，國內(nèi)外汽車拆解線一般以此類居多。圖2為某廠設(shè)計的地面式拆解線示意圖。采用此方式時，在入庫前會對報廢汽車進行車輛情況檢查及預(yù)處理，對報廢汽車進行調(diào)度排序后進入拆解線進行拆解。

圖2 地面式拆解線示意圖

2.2.2 懸掛式拆解線

懸掛式拆解線設(shè)計結(jié)構(gòu)和移動模式與懸掛鏈流水線類似，通過升降機將車輛放置在移載吊具上并上升至半空中進行搬運和拆解。其優(yōu)點是對汽車底部拆解方便，整體布線方式較為靈活，可以布置成U型或者O型以提高空間利用率，無需在地面開挖溝槽。但整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，目前國內(nèi)采用該方案的拆解企業(yè)較少，圖3為銅陵天奇藍天公司研發(fā)的報廢汽車拆解懸掛線。

2.2.3 地空混合式拆解線

地空混合式拆解線是前兩者結(jié)合的產(chǎn)物，出于節(jié)約空間和降低成本的角度考慮，采用該方式可將拆解線設(shè)計成U型，在一般工位采用地軌式拆解線，在中間采用懸掛鏈進行車輛的中轉(zhuǎn)運輸，對汽車的發(fā)動機、底盤等拆解仍通過舉升機和翻轉(zhuǎn)機進行。但也有的混合拆解線是在拆解線后端設(shè)置懸掛鏈對車輛底部進行拆解，以替代舉升機和翻轉(zhuǎn)機的功能[20]，圖4為上海華東拆車公司地空混合拆解線布局示意圖[18]3。

圖3 汽車懸掛式拆解線

圖4 地空混合拆解線布局圖

3 車輛破碎物處理

報廢汽車拆解的最后一步就是車輛破碎，有的國家會去除部分零件(發(fā)動機、變速箱)后直接到這一步，而破碎后的破碎物處理是一個世界性問題，盡管車輛可以通過拆解和破碎分選進行部分回收，但剩下的汽車破碎殘余物若處理不當(dāng)極易對環(huán)境造成污染。

3.1 車輛破碎流程

車輛破碎一般是將拆解后的汽車進行破碎，也有部分國家會對整車進行清洗后整車破碎。車輛破碎的一般步驟是將汽車經(jīng)過打包機壓縮后送至錘式粉碎機內(nèi)粉碎成長條狀碎片，經(jīng)過旋風(fēng)分離器將輕質(zhì)非金屬部分分離，再通過密度分選對其進一步分離，黑色金屬通過磁力分離器進行分離，有色金屬通過渦流分選進行分離，剩余的材料被送到其他分離系統(tǒng)。汽車破碎及金屬分選工藝路線圖如圖5所示。

3.2 汽車材料組成及汽車殘余破碎物組成

汽車的金屬材料比重一般為75%，此外是一些高強度塑料、橡膠等，當(dāng)前報廢汽車回收主要是對金屬的回收(雖然一些塑料的價格遠高于鐵的價格，但其分離成本和技術(shù)難度較高)。

圖5 汽車破碎及金屬分選工藝路線

汽車破碎后的產(chǎn)物即ASR(automobile shredder residue)，各國對其定義不一樣，比如日本對其定義為整車破碎物。國際上一般將汽車拆解、破碎分選后的剩余產(chǎn)物定義為ASR，歐洲委員會發(fā)布的91-689-CEE將其定義為危險廢物，具有高熱值和灰分含量的特點，并且還含有難以分離的重金屬和細顆粒[20],ASR內(nèi)雖然仍含有大量金屬，但分布不均且各類物質(zhì)緊密混合難以分離，而且一般被泡沫、粘合劑等污染，所以分離成本極高，一般無法分離[21]。

由于各個公司的拆解、分選能力不同，破碎殘余物的組成成分也不同，表2為對張家港華仁報廢汽車拆解破碎線破碎物分選后的ASR的組成成分[22]，可見其成分比較復(fù)雜。

表2 ASR組成 %

3.3 ASR的處理

ASR的組成成分和形態(tài)一般比較復(fù)雜，如何妥善地處理ASR是一個世界性的問題。經(jīng)過分選后的ASR處理方法主要有ASR填埋、ASR焚燒。

ASR填埋的方法成本相對較低，處理方法也比較簡單，但土地面積占用大且長期污染性大，估計在ASR填埋的100年內(nèi)，ASR中約3%的碳會降解，其中70%以甲烷形式排放，30%以二氧化碳形式排放，雨水滲透會將重金屬(砷、鎘、鉻、銅、汞、鎳、鉛、鋅)浸出到地下和地表水中[23]。

ASR焚燒一般是在流化床燃燒室里進行，在其燃燒過程中會產(chǎn)生類二英多氯聯(lián)苯等強致癌物質(zhì)，其燃燒后的灰燼產(chǎn)物中含有持久性有機污染物和重金屬[24]。歐盟標準中的回收利用率和再利用率的10%的差別就是能量回收。

日本最初出于成本角度考慮采用填埋的方法對ASR進行處理，后來由于對土地面積和利用率目標的設(shè)定采用了焚燒的方式；澳大利亞由于土地面積較大仍主要采用填埋的方式對ASR進行處理；歐洲大部分國家采用焚燒的方式對ASR進行處理；中國出于成本角度則主要采用填埋的方法對ASR進行處理。

通過對人類健康、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、資源消耗等因素的比較，ASR焚燒相比填埋是目前較優(yōu)的一種處理方法，其燃燒氣體中的有害物質(zhì)可以通過技術(shù)手段消除，土地占用面積小，和填埋相比對土地的長期影響較小。但該方法仍有很多缺點，急需一種更好的解決辦法[25]。目前對ASR的其他研究還有ASR材料利用。主要通過將ASR研磨成細小顆粒和瀝青、水泥混合作為粘合劑或者骨料進行利用，研究表明在瀝青中加入ASR可以減少瀝青的氧化，增加彈性，從而防止瀝青疲勞開裂[26-27]，但該方法由于成本較高目前主要在實驗室中進行試驗并未推廣應(yīng)用。

4 結(jié)論

可以預(yù)見報廢汽車拆解行業(yè)未來將會是一個重要的行業(yè)。由于報廢汽車具有很大的經(jīng)濟效益和潛在的環(huán)境危害性，因此只有國家規(guī)范立法至上而下地引導(dǎo)和管理拆解行業(yè)的市場行為，才能合理的處理好這問題。全球企業(yè)都在成本和收益間進行抉擇，汽車拆解相關(guān)技術(shù)的發(fā)展只有在健康規(guī)范的市場條件下才有意義。我們有理由相信，在我國逐漸規(guī)范的立法下，相關(guān)拆解技術(shù)的開發(fā)和推廣，將極大提高拆解效率并逐步消除污染，實現(xiàn)我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和綠色中國的建設(shè)。