汽车材料回收再利用报废汽车拆解回收金属材料利用

1、第三章 报废汽车拆解回收金属材料利用,3.1 报废汽车金属材料回收概述,3.1.1 报废汽车金属材料构成 一辆报废汽车中，金属材料占80%左右，其中有色金属占3%-4.7%。 汽车上使用的金属材料主要可分为黑色金属和有色金属。黑色金属可分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁，碳素钢（普通碳素钢、优质碳素钢）、合金钢；有色金属有铝、镁、铜合金、少量的锌、铅及轴承合金。铝的含量最多，主要以铝合金的形式应用。,3.1.2 报废汽车金属材料回收利用体系,送拆车厂,排除废油,拆卸,分类,金属回收,修复使用,直接重用,机械处理,送钢厂冶炼,国内汽车回收的典型流程,国外回收废旧生产线主体是破碎机，辅助设备室输送、分

2、选、清洗装置。先由破碎机用锤击方法将废钢铁破碎成小块，再经磁选、分选、清洗，把有色金属盒非金属、塑料、油漆等杂物分离出去，得到的洁净废钢铁是优质炼钢原料。这样处理废旧汽车的生产线在世界上已有600多条，但大多数集中在汽车工业发达的国家。,3.1.3 报废汽车金属材料的机械处理 （1）剪切工序：用废钢剪断机将废钢剪断，以便运输和冶炼。 （2）打包工序：用金属打包机将驾驶室在常温下挤压成长方形包块。 （3）压扁工序：用压扁机将废旧汽车压扁，使之便于运输、剪切或粉碎。 （4）粉碎工序：用粉碎机将被挤压在一起的汽车残骸用锤击方式撕成适合冶炼厂冶炼的小块。,对于金属材料的机械处理有三种可供选择的方案,机

3、械处理方案一,机械处理方案二,Y81-250B 金属液压打包机,Q91-Y系列废钢剪断机,Q43Y-65E 鳄鱼式液压剪断机,方案三：采用废汽车处理专用生产线整车处理，即送料,送料,压扁,剪断,小型粉碎机粉碎,风选,磁选,出料或送料,大型粉碎机粉碎,风选或水选,出料,3.1.4 报废汽车金属材料的回收设备 世界上能加工出理想废钢铁的设备室废钢铁生产线，我国广州钢铁公司于1995年从美国引进了一条生产线，1996年底投入运行。 拆车技术和设备落后引起的直接后果是对资源的浪费，目前我国报废旧车上以材料回收的零部件存在回收利用率低、效率低、回收种类少等问题。,打包机液压机和剪切设备在我国相对来说，起

4、步较早些，有数家生产这些设备的企业，其中处于主导地位的是宣昌机床股份有限公司，该公司从70年代初开始金属回收机械的研究，拥有全国唯一的金属回收机械研究所，主要产品有4个系列50多个规格型号。1982年后，该公司又成功开发了可将整个汽车驾驶室一次压成合格炉料的Y81-250金属打包液压机和可将半个解放、东风等车型的驾驶室压成包块的Y81-160型金属打包液压机。目前该公司正在研制开发废钢铁生产线中的主体设备破碎机，已经做了收集国内外资料、社会市场调研等工作，为开发汽车粉碎机做了可行性研究，并与法国TEAM公司签定了废钢铁生产技术合作协议。,3.2 报废汽车钢铁的回收 3.2.1 汽车钢铁的来源及

5、分类 汽车上钢铁主要可以分为钢板、特殊钢和铸铁 3.2.1.1 钢板 （1）热轧钢板 主要用于车架等承受应力较大的零件，如汽车的纵梁和横梁等。它是采用双相钢通过控制轧制而成。,发动机纵梁,（2）冷冲压钢板 小于等于4mm的薄钢板，一般用来制造驾驶室、发动机罩、翼子板、车厢、散热管热炉罩等不受载荷的各种覆盖零件；大于4mm的厚钢板用来制造承受一定载荷的零件，如大梁、横梁、车架、保险杠等。,（3）涂镀层钢板 涂镀层钢板有镀锌板和镀铝板，镀锌板冲压性能、焊接性能都较好，可用作驾驶室底板、车身覆盖件和油箱等汽车零件；镀铝板耐腐蚀性能和镀层耐热性好，主要用在消声器、排气管等零件。,（4）复合减震钢板 复

6、合减震钢板是由低成本的钢板和低质量树脂结合而成，其特点是减轻汽车质量，降低车内噪声。它主要用作挡泥板、隔板、底板和顶板、油底壳、隔声板等。,3.2.1.2 特殊钢 （1）弹簧钢 汽车上某些零件如钢板弹簧、发动机气阀弹簧、悬挂弹簧、离合器膜片弹簧和波形片弹簧等，用弹簧钢制造。,要求具有高的和稳定的 弹性极限，高的强度和疲劳 极限，并能承受较大的冲载荷， 具有足够的塑性和韧性。,（2）齿轮钢 汽车中的变速箱齿轮、差速齿轮、后桥齿轮等在工作时承受交变弯曲力的作用，换挡时又承受冲压，轮齿的表面再带有滑动的滚动摩擦中受到接触压力和摩擦力的作用。,具有高的疲劳极限， 合适的芯部强度和韧性， 轮齿表面耐磨性

7、,后桥齿轮,（3）调质钢 曲轴、凸轮轴、连杆、连杆螺栓，缸盖螺栓、后半轴、转向节等零件所用钢材一般均为调质钢，即中碳结构钢或中碳低合金结构钢，采用调质处理以获得所需要的性能。,曲轴,高的强度、硬度， 适当的韧性,（4）非调质钢 非调质钢是在碳素结构钢中加入微量钒、钛、铌，通过轧制和锻造直接冷却，微合金元素的碳化物或碳氮化物弥散析出，起到析出强化和细化晶粒作用。 非调质钢在工业上的应用范围不断扩大，已成功地用来制造汽车中的曲轴、连杆、半轴、齿轮轴和轴类零件。,（5）渗碳钢 用于制造齿轮、活塞销、凸轮轴、气阀挺杆、拉杆、球头销、球碗、前桥半轴、万向节十字轴等。,（6）不锈钢 汽车排气阀及排气系统中

8、的排气歧管、溢流管、退化转化器、消声器和尾管等采用耐热不锈钢制造。,（7）易切削钢 各种标准件、齿轮、转向齿条、阀簧座、连杆、曲轴。 3.2.1.3 铸铁 变速箱、发动机缸体,3.2.2 汽车钢铁的回收利用工艺,3.3 报废汽车铝的回收 3.3.1 汽车铝的来源 随着汽车轻量化运动的不断发展，铝、镁合金的用量不断加大。铝及其合金在汽车上的应用对燃料经济性起着决定性的作用，车重每降低100kg，油耗可减少0.7L/100Km。铝合金是最激昂的汽车轻量化用材。,美、德、日三国汽车用铝量及铝使用率,日本每辆轿车用铝量,发达国家小汽车用铝材，80年代每辆汽车平均为55kg,1995年每辆为130kg，

9、2000年平均每辆车达到270kg，中型车及大型车用铝量更多，交通运输业用铝为铝产量的26%。而在我国，铝材在汽车上的应用还较少，铝化率很低，1995年不超过7%，目前生产的轿车最高用铝量约为55kg/辆，平均在48kg左右，交通运输业用铝量仅为铝产量的5.7%。因此，我国将加快汽车铝化的步伐，特别是小轿车的铝化率可能超过20%。据预测，汽车零部件的极限铝化率可达50%左右。,福特P2000采用铝合金骨架，铝合金用量为333kg，达到37%。 整备重量仅为906kg,是目前最轻的中型车，比传统车减重40%左右， 该车所采用黑色金属仅为222kg,车用铝合金典型材料的性能,3.3.2 汽车铝的回

10、收利用必要性分析 （1）现在的汽车其主要燃料仍然是石油产品，年消耗石油约占世界石油产量的48%，而石油的储存量预计只够开采到2100年，所以降低燃油消耗是当前汽车制造业的主要课题，一般途径是提高发动机的效率（从设计入手），减少行驶，改善传动机构效率及减轻汽车自重等，而最有效的是减轻汽车自重。,（2）汽车自重减轻，会使燃油消耗降低，从而引起废气排放的减少，从而显著减少CO、CO2、NOx、HC等造成空气污染的气体。,（3）汽车制造业大量使用的钢材，其抗腐蚀性能较差。 （4）未来汽车的动力源若以电池代替发动机，由于受电池输出功率的限制或为了减少发动机输出功率的浪费，轻量化最为关键。,3.3.3 汽

11、车铝的回收利用工艺 3.3.3.1 分选 分选的主要目的是将报废车辆的有价材料按金属-非金属、重金属-轻金属、轻金属材料相互混杂（铝材和镁材）、铝合金和镁合金相互混杂（合金或合金系列）进行分离，方法主要有手工分离和机械分离两种。手工分选是在报废车辆拆解时将有价材料按上述四种类别分开，不过手工分选劳动强度大，速度和效率都由此受到限制。,机械分选有连续自动分选、筛选、气流分选、液流分选、磁力分选、电力分选等，主要看报废车辆材料的性质、含杂质多少、类型及数量等因素决定来用何种机械分选方法。机械分选速度快、效率高，宜于大规模生产,气流分选机,3.3.3.2 分级 分级按新废料、旧废料、金属屑、金属碎屑

12、或浮渣四个类别进行。 新废料一般无须再进行预处理即可直接作为初级 原料进入熔炼炉，熔炼回收率通常不小于97%。 旧废料须进行预处理，即经过分选、磁选、浮选- 沉降-分级等，必要时还须进行涡流分选或强磁场分选，然后进入熔炼工序。金属屑、金属碎屑或浮渣多数情况下也须经破碎、分选等预处理才能进入熔炼工序。金属含量过低的残渣则退出清除。,3.3.3.3 熔炼 报废车辆含铝废料经分级预处理以后即被送往熔炼工序。控制炉内气氛的燃气及所含杂物对金属熔炼的还原至关重要；选择合适的熔炼、精炼工艺及全程控制决定着再生铝的质量及熔炼回收率。在这里金属屑盐渣粉尘等都会对熔炼产生影响。 有些废料中含有夹杂物或者表面黏附

13、着涂层或杂 质，通常须在多室炉中进行焙烧，然后送入精炼炉中精炼。,1.配料 根据废铝料的配制及质量状况，按照再生产品的技术要求，选用推算出各种滤料的用量，配料应考虑到金属的氧化烧损程度。,2.在生成变形铝合金 变形铝合金经压力加工成型材，用废旧铝合金可生产的变形铝合金有3003、3105、3004、3005、5050等。,3.再生铸造铝合金 废旧铝料中只有一小部分再生成变形铝合金，约1/4再生成炼钢用的脱氧剂。而大部分再生成铸造用的铝合金，主要是压铸用的铝合金。,（1）熔炼设备及热能：熔炼废旧铝料设备多为火焰反射炉，还有拱式火焰炉，燃料用烟煤、柴油、燃气或天然气。另外也可采用多工频感应电炉。,

14、（2）中间合金的配制。在铝合金中，一般为多元合金，常含有硅、铜、镁、锰，有的含钛、铬、稀土等。一般将熔点较高或易氧化烧损的金属配制成熔点较低的中间金属使用，可使金属成分比较均匀，避免熔体过热而增加烧损及吸气量。配制的中间合金为Al-10%Mn， Al-10%Mg， Al-50%Cu， Al-5%Ti， Al-5%Cr， Al-10%RE。紫铜可直接入炉，电解铜块最好配制成1:1的中间合金。,（3）铸造铝合金的熔炼。 由于汽车对压住铝合金需求量的不断增加，采用其废旧铝料再生成压铸铝合金Y112、Y108等式完全可行的，而含铁、锌、铅等杂质过高的废铝料，只能再生成铝锭作炼钢脱氧用。,配料,先加铝锭

15、 或厚实的大块料,加热升温,加薄片碎屑 或铝屑,加熔剂,加硅加铜,升温至800-850,铝锰中间合金 铝镁中间合金,取样进行 化学分析,浇注,（4）炼钢用的杂铝锭的再生：从混合炉渣中回收出来的铝料中铁硅含量较高，有的废旧铝料的铁含量超过10%，锌含量超过2%，有的被氧化锈蚀严重，将这些料用来熔化成炼钢脱氧用的杂铝锭。,（5）炉渣会再生成硫酸铝式或碱式AlCl3:炉渣灰中还含有一定量的金属铝及Al2O3，经湿法浸过、过滤、浓缩、蒸发后再生成化工产品，可用于浑水澄清、配制灭火药剂、造纸工业工胶剂及印染工业的媒染剂等。,3.3.4 汽车铝合金后回收的新工艺 铝合金液化分离装置,铝渣灰生产硫酸铝的工艺

16、流程示意图,3.4 报废汽车其他金属材料的回收 3.4.1 汽车镁的回收 3.4.1.1 汽车镁的来源和分类 镁的密度为1.74g/cm3，只有铝的2/3，是一种最轻的结构材料。镁合金强度不高但比强度很高，加工性能好。 由于镁合金比铝合金便宜，其发展趋势是将取代铝合金压铸件。今后的课题是积极开展防止镁合金溶液的易燃化合镁屑的再生利用。,汽车工业能采用镁压铸件的场合大致可分为两大类：一类是以镁取代原先以其他材料用作压铸件的领域；另一类是直至目前还在采用焊接钢结构或铝材料的场合。 最常见的是镁压铸件替换锌压铸件。例如点火装置外壳、变速箱外壳、进气歧管等。,很多轿车铸件开始采用镁合金，以适应汽车轻量

17、化的要求。这些镁合金铸件包括：离合器外壳、发动机罩壳、变速箱外壳、发动机罩壳、方向盘、座椅支架、仪表盘框架、车门内板、轮辋、转向支架、刹车支架、气门支架等。,1.非承重镁合金铸件 汽车工业用非承重 镁合金压铸件主要有变速箱、阀/凸轮盖、离合器箱、进气歧管及油盘等。,2.承重镁合金铸件 承重镁合金件一般用AM50和AM60合金，其主要应用在轮毂、方向盘、车梁、座椅、油箱及刹车系统上。,3.4.1.2 汽车镁的回收工艺 废旧镁合金的再生工艺流程与铝合金类似，首先进行重熔，然后进行熔体净化和铸造。但因为镁合金极易燃烧，所以废料的重熔再生工序要复杂得多。 下面介绍两种有代表性的镁合金废料重熔方法。 （1 ）加拿大Norsk Hyd公司采用的盐炉熔化法。盐炉既是熔炼炉又是静置炉，不采用熔剂保护，而是在惰性气体下熔炼和精炼。,（2）双炉