整車(chē)回收利用率影響因素研究

龍?zhí)K華,魏長(zhǎng)慶,孫懷珍

(奇瑞汽車(chē)股份有限公司材料工程部，安徽蕪湖 241006)

整車(chē)回收利用率影響因素研究

龍?zhí)K華,魏長(zhǎng)慶,孫懷珍

(奇瑞汽車(chē)股份有限公司材料工程部，安徽蕪湖 241006)

隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的不斷增加，報(bào)廢汽車(chē)數(shù)量也在逐年攀升，隨之而來(lái)的報(bào)廢汽車(chē)處置問(wèn)題愈顯突出，因此汽車(chē)行業(yè)必須積極開(kāi)展報(bào)廢汽車(chē)的回收利用工作并致力于提高汽車(chē)產(chǎn)品回收利用率的研究。通過(guò)將整車(chē)劃分為不同的系統(tǒng)并對(duì)各系統(tǒng)的回收利用率及零部件進(jìn)行對(duì)比研究，找出了影響整車(chē)回收利用率的關(guān)鍵零部件及主要影響因素。

可再利用率；可回收利用率；可回收性設(shè)計(jì)；可拆解性設(shè)計(jì)；關(guān)鍵零部件；影響因素

0 引言

根據(jù)中研網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，2013年我國(guó)的汽車(chē)保有量已突破1.37億輛。按照2013年最新《機(jī)動(dòng)車(chē)強(qiáng)制報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定》，載客和載貨汽車(chē)的使用年限一般為10～15年，那么2000年前后開(kāi)始使用的汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入報(bào)廢期，據(jù)此推算2013年我國(guó)的汽車(chē)報(bào)廢量為200萬(wàn)輛左右，未來(lái)10年將以年均20%的速度增長(zhǎng)。隨著報(bào)廢汽車(chē)數(shù)量的不斷增加，以往不被人們關(guān)注的報(bào)廢汽車(chē)的處置問(wèn)題愈顯突出，已是世界汽車(chē)行業(yè)面臨和亟待解決的問(wèn)題。因此積極開(kāi)展汽車(chē)產(chǎn)品的回收利用工作并致力于提高汽車(chē)產(chǎn)品回收利用率的研究勢(shì)在必行，也是提高汽車(chē)制造業(yè)資源利用效率、降低環(huán)境負(fù)荷、建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的重要途徑。

1 國(guó)內(nèi)外回收利用要求

歐盟為保護(hù)環(huán)境、提高資源利用率，于2000年率先通過(guò)法律途徑頒布了報(bào)廢汽車(chē)指令ELV，該指令對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品中的重金屬含量做了嚴(yán)格要求，同時(shí)提出2015年報(bào)廢汽車(chē)可回收利用率不低于95%，其中可再利用率不低于85%[1]；韓國(guó)在2007年頒布了“韓國(guó)ELV”，要求自2015年1月1日之后，每輛車(chē)的實(shí)際回收利用率應(yīng)達(dá)到95%以上，其中允許能量回收的部分為10%[2]；俄羅斯在2014年執(zhí)行的回收利用標(biāo)準(zhǔn)要求為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年實(shí)施《汽車(chē)回收利用法》，要求2015年將可回收利用率與可再使用率分別提高到95%與80%[4]；美國(guó)在2001年制訂《未來(lái)報(bào)廢汽車(chē)回收利用指南》，明確了報(bào)廢汽車(chē)回收利用率要在2020年達(dá)到95%[5]。

中國(guó)在2006年2月由國(guó)家三部委聯(lián)合出臺(tái)了《汽車(chē)產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》，政策要求在汽車(chē)材料中限制使用鉛、鎘、汞、六價(jià)鉻等重金屬，并要求分階段實(shí)現(xiàn)報(bào)廢汽車(chē)可再利用率與可回收利用率的目標(biāo)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，為更好地保護(hù)環(huán)境、提高資源利用率，加強(qiáng)汽車(chē)產(chǎn)品有害物質(zhì)及回收利用管理，我國(guó)即將頒布實(shí)施《汽車(chē)產(chǎn)品限制使用有害物質(zhì)和可回收利用管理辦法》及其相關(guān)實(shí)施細(xì)則，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 回收利用計(jì)算方法

國(guó)內(nèi)通用計(jì)算方法為GB/T 19515-2004《道路車(chē)輛可再利用性和可回收利用性 計(jì)算方法》[7]，國(guó)際通用方法為ISO22628:2002《Road vehicles-Recelability and recoverability-Calculation method》[8]。

2.1 計(jì)算準(zhǔn)則

選擇最差車(chē)型做為研究對(duì)象，通過(guò)CAMDS系統(tǒng)，自上而下，基于汽車(chē)全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)占牧蠑?shù)據(jù)表(MDS)，再通過(guò)公司內(nèi)部數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。

整車(chē)的可再利用率和可回收利用率通過(guò)表1中的5個(gè)階段計(jì)算得出，可以在每個(gè)階段同時(shí)考慮零部件和/或材料的可再利用率和可回收利用率。按照GB/T 19515-2004，應(yīng)按順序依次確定mP、mD、mM、mTe、mTr的質(zhì)量。其中，為如實(shí)計(jì)算車(chē)輛可再利用率結(jié)果，在確定mTe、mTr時(shí)首先對(duì)非金屬殘余物處理階段的材料進(jìn)行可再利用性判定，若可再利用則歸入mTr；若不可再利用，但可回收利用，則歸入mTe。材料的可回收利用性判定見(jiàn)表2。

表1 整車(chē)回收利用率計(jì)算階段劃分

表2 材料分類及可回收性評(píng)定原則

2.2 回收利用計(jì)算方法

依據(jù)GB/T 19515-2004，報(bào)廢汽車(chē)質(zhì)量mV包括三部分，即可再使用或可再利用部分(mP、mD、mM、mTr)、可進(jìn)行能量回收的部分mTe以及不明殘余物，可再使用率及可回收利用率(以下簡(jiǎn)稱兩率)計(jì)算公式如下：

3 影響整車(chē)兩率的因素研究

為找出影響整車(chē)兩率值的關(guān)鍵因素，文中將整車(chē)分解為電器、內(nèi)外飾、車(chē)身、底盤(pán)、變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)6個(gè)系統(tǒng)并按照上述方法分別計(jì)算各系統(tǒng)的兩率，將計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)要求做比較，把兩率低于標(biāo)準(zhǔn)要求的系統(tǒng)視為影響整車(chē)兩率的高風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)，再對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行分析，找出影響系統(tǒng)兩率值的高風(fēng)險(xiǎn)零部件或者主要影響因素，以便在后期的新車(chē)型設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中規(guī)避這些因素或者對(duì)關(guān)鍵零部件/材料進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

在計(jì)算兩率時(shí)，質(zhì)量標(biāo)注原則：mP主要包括電池、所有油液(燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)油、變速箱油、助力轉(zhuǎn)向液、冷卻液、制動(dòng)液、空調(diào)制冷劑、風(fēng)窗玻璃清洗液等)、輪胎、機(jī)油濾清器、催化轉(zhuǎn)化器；mD主要是易于拆解零部件且其組成材料具有已被驗(yàn)證的回收利用技術(shù)；mP、mD階段沒(méi)有考慮到的所有金屬材料都是mM；在mP、mD、mM確定后剩余的非金屬殘余物中，材料具有已驗(yàn)證的回收利用技術(shù)且質(zhì)量大于100 g的塑料件或者質(zhì)量大于200 g的橡膠件，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，這類件都做了明確的材料標(biāo)識(shí)，便于材料分類及回收，且易于拆分，標(biāo)注為mTr；另外在這些殘余物中還有一部分質(zhì)量比較小或不易分離但可以進(jìn)行能量回收的標(biāo)注為mTe；mP、mD、mM、mTe、mTr確定后，剩余的其他材料列為不可回收部分，主要是油漆、膠類(如密封膠、點(diǎn)焊膠、折邊膠、隔震膠等)、陶瓷、瀝青板、剎車(chē)片及除PCB線路板外的電子元器件。根據(jù)上述計(jì)算方法，某車(chē)型各系統(tǒng)級(jí)整車(chē)兩率計(jì)算結(jié)果對(duì)比見(jiàn)圖1。

從圖1可以看到：某整車(chē)的可再利用率及可回收利用率均滿足要求，分別是88.5%、95.1%，均高于標(biāo)準(zhǔn)要求的85%、95%。但是為了更好地優(yōu)化各系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì)及材料選擇，進(jìn)而提高整車(chē)的回收利用率、實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)再利用，文中對(duì)每個(gè)系統(tǒng)的兩率進(jìn)行分解研究：從圖1可知：車(chē)身、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱及底盤(pán)的兩率都高于標(biāo)準(zhǔn)要求值，而電器及內(nèi)外飾的兩率值都遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求，兩率值分別是60.96%和75.63%、63.49%和89.9%。

在計(jì)算過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電器系統(tǒng)中不易回收的零部件/材料主要是一些電子元件如紐扣電池、二極管、一些很小的PCB線路板、電機(jī)、燈泡及一些不明材料等，這些件不易回收的主要原因是零部件太小，不易拆分，且這些電子元件里面還有過(guò)量的鉛，對(duì)回收處理都是有影響的。另外，通過(guò)對(duì)電器系統(tǒng)零部件的拆分可知，零部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各單一零部件非常小且多以焊接或者粘結(jié)方式連接；在用材方面，材料使用種類較多且大部分零部件沒(méi)有材料標(biāo)識(shí)，這些因素都不利于兩率的提高。內(nèi)外飾系統(tǒng)中不可回收的主要是瀝青板、吸音墊(含玻璃纖維且不可分離)及一些電子黑匣子件，這些都直接影響到兩率值。另外，通過(guò)拆解內(nèi)外飾件發(fā)現(xiàn)：外飾件比較容易拆解且材料都易于回收，而一些內(nèi)飾件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜且用材種類較多，內(nèi)部連接以焊接和粘結(jié)為主，不易拆分，直接影響到可再使用率的高低。針對(duì)電器及內(nèi)外飾系統(tǒng)零部件的這些特點(diǎn)，可以通過(guò)優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)及連接方式的途徑來(lái)提高兩率值。比如：在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用模塊化設(shè)計(jì)，把一些比較小的、功能相似的零部件集成，設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、易于拆分的模塊，盡量減少零部件直接的連接，例如前端模塊設(shè)計(jì)已經(jīng)成功運(yùn)用在我司的某款車(chē)上；在材料的選擇上，在滿足性能要求的前提下盡量選擇環(huán)保工藝與材料，例如電器件上的無(wú)鉛化焊接工藝在某公司的車(chē)型中已經(jīng)體現(xiàn)，含汞的燈具及儀表板顯示熒光管目前均被替代，如儀表板顯示熒光管已被液晶顯示屏取代，含汞的燈具已被鹵素或者氙氣燈取代等。這些材料與工藝的改善對(duì)提高兩率值有很大的貢獻(xiàn)，與該款類似的車(chē)經(jīng)過(guò)改善后兩率值都有很大的提高。

車(chē)身系統(tǒng)主要是金屬件，占整個(gè)車(chē)身系統(tǒng)總質(zhì)量的95%以上，塑料及橡膠件較少且質(zhì)量小，在計(jì)算時(shí)多以mTe的形式標(biāo)注，不易于回收的零部件/材料主要是油漆、膠類(點(diǎn)焊膠、密封膠、隔震膠、折邊膠等)、隔音膠塊(在空腔內(nèi)，無(wú)法分離)，這類材料占的比重較少， 所以車(chē)身系統(tǒng)的兩率值比較高。底盤(pán)系統(tǒng)、變速箱及發(fā)動(dòng)機(jī)也是以金屬為主，占整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量的90%左右，非金屬材料主要是橡膠材料及少量的塑料，這部分材料質(zhì)量都不大，在計(jì)算時(shí)多以mTe的形式標(biāo)注，不易回收的部分主要是剎車(chē)片、一些電子黑匣子及其他少量不明材料，這部分比重也很少，所以這幾個(gè)系統(tǒng)的兩率值也較高，都在90%以上。但是這部分的有害物質(zhì)超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)較高，主要是防蝕涂層中的六價(jià)鉻，所以在后期設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)考慮選擇免噴涂材料或者選擇環(huán)保材料及環(huán)保工藝，目前該公司已經(jīng)開(kāi)始切

換六價(jià)鉻等非環(huán)保工藝的使用。但是從輕量化的角度考慮，金屬材料使用太多不易于輕量化，所以后期設(shè)計(jì)過(guò)程中，在保證性能及兩率值的前提下，盡量選擇輕量化材料。

4 總結(jié)

通過(guò)上述分析，電器系統(tǒng)與內(nèi)外飾系統(tǒng)零部件為影響整車(chē)兩率的高風(fēng)險(xiǎn)零部件，而零部件用材與零部件之間的連接方式為主要影響因素，所以為有效提高整車(chē)兩率值，在后期的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)主要從這兩方面考慮。

可回收性設(shè)計(jì)主要考慮零部件用材，應(yīng)從以下幾點(diǎn)著手：

(1)選擇環(huán)保材料，避免選用可能危害環(huán)境及人類健康的材料；

(2)選擇可回收性好的材料，減少PVC及不易降解材料的使用；

(3)最小化使用涂鍍層，盡量選擇免噴涂材料；

(4)同一零部件總成尤其是難以拆解的零部件總成中，盡量選擇相同非金屬材料或兼容性好的材料；

(5)積極采用環(huán)保新工藝、新技術(shù)和新材料。

可拆解性設(shè)計(jì)主要考慮零部件的結(jié)構(gòu)及其之間的連接方式，要點(diǎn)如下：

(1)零部件的模塊化設(shè)計(jì)。模塊化是實(shí)現(xiàn)零部件快速拆解的有效途徑。

(2)拆解工作量的最小化。設(shè)計(jì)零部件時(shí)盡可能采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和外形，組成產(chǎn)品的零件材料種類盡可能少，降低產(chǎn)品維護(hù)、拆解回收的技能要求，使產(chǎn)品中的有毒有害材料易于分類和處理。

(3)易操作原則。在設(shè)計(jì)零部件時(shí)，應(yīng)充分考慮到零部件的拆卸路線、方向、先后順序以及拆卸工具的可達(dá)性，避免設(shè)計(jì)成必須采用特殊工具才可以拆卸的零部件，同時(shí)要考慮方便廢液排空。

(4)易分離原則。為便于分離，盡可能多地采用標(biāo)準(zhǔn)緊固件連接，可以在拆解階段選用標(biāo)準(zhǔn)化的拆解設(shè)備和工具，利于快速拆解，減少焊接、鉚接、膠粘接等不可拆卸或者不易拆卸的連接形式。

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

【2】 新浪汽車(chē)網(wǎng).韓國(guó)報(bào)廢汽車(chē)回收利用法規(guī)實(shí)施效果初現(xiàn)[EB/OL].[2013-09-11].http://auto.sina.com.cn/news/2013-09-11/13431221873.shtml.

【3】 百度文庫(kù).俄羅斯汽車(chē)認(rèn)證法規(guī)及市場(chǎng)準(zhǔn)入最新情況[EB/OL].http://wenku.baidu.com/link?url=t2T0VjAbXPHk1tEM0o8f8orqAbDT34Xs0mAGDq4fxylFsla1RENJhrWgPmq6P7-DddA8UzLHD7ZlOKj7mETvpjJl1V8bv7tZJZYnSGsbIf_.

【4】 侯華亮.日本報(bào)廢汽車(chē)回收利用體系及特點(diǎn)分析[J].輕型汽車(chē)技術(shù),2006(12):66-67.

【5】 李名林.美國(guó)報(bào)廢汽車(chē)回收利用體系探索[J].汽車(chē)工業(yè)研究,2007(2):45-48.

【6】 汽車(chē)產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策[S]，2006.

【7】 全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 19515-2004 道路車(chē)輛可再利用性和可回收利用性 計(jì)算方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)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

龍?zhí)K華(1978—)，女，工學(xué)碩士，工程師，目前主要從事報(bào)廢汽車(chē)回收利用及環(huán)保法規(guī)研究。E-mail:longsuhua@mychery.com。