飛機(jī)拆解與再利用研究進(jìn)展

張玲

（中華全國供銷合作總社天津再生資源研究所，天津300191）

飛機(jī)拆解與再利用研究進(jìn)展

張玲

（中華全國供銷合作總社天津再生資源研究所，天津300191）

隨著報(bào)廢飛機(jī)數(shù)量的日益增多，廢舊飛機(jī)處理的環(huán)境問題顯得尤為迫切。簡(jiǎn)要評(píng)述了空中客車公司飛機(jī)使用壽命終結(jié)高級(jí)管理流程（PAMELA）項(xiàng)目的情況，以及廢舊飛機(jī)報(bào)廢過程中的管理體系的建立，并對(duì)我國報(bào)廢飛機(jī)拆解與再利用研究進(jìn)展進(jìn)行了闡述，以期為廢舊飛機(jī)的處理找到新的途徑。

飛機(jī)再利用；飛機(jī)拆解；鋁合金；鈦合金；碳纖維

據(jù)統(tǒng)計(jì)，未來10～20年，全球?qū)⒂? 000～8 000架飛機(jī)退役[1]。廢舊飛機(jī)報(bào)廢后往往被放置在飛機(jī)場(chǎng)，由于紫外線、降雨和機(jī)體氧化等引起的降解容易造成土壤、地下水等的環(huán)境污染，同時(shí)還會(huì)占用大量土地資源，造成巨大的環(huán)境壓力。比如，英國的科茨沃爾德丘陵地區(qū)機(jī)場(chǎng)，以及南歐和美國的中西部大沙漠里停放著數(shù)以千計(jì)的不再使用的退役飛機(jī)，人們把這些地方稱為“飛機(jī)公墓”，嚴(yán)重影響著當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。

報(bào)廢飛機(jī)中有成百上千種可利用材料，基于回收領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)數(shù)量還在不斷地增加。而未經(jīng)恰當(dāng)處理就把拆卸下來的零部件全部銷毀，并和各種廢金屬混雜在一起，不能有效回收各種有價(jià)值的材料等問題，使廢金屬的回收率不足50%。因此，實(shí)現(xiàn)廢舊飛機(jī)的拆解與循環(huán)再利用是我國飛機(jī)回收領(lǐng)域面臨的一個(gè)亟待解決的問題。

1 報(bào)廢飛機(jī)管理研究進(jìn)展

1.1 飛機(jī)使用壽命終結(jié)的高級(jí)管理流程（PAMELA）

空中客車公司推出了飛機(jī)使用壽命終結(jié)的高級(jí)管理流程（PAMELA）驗(yàn)證項(xiàng)目[2]，PAMELA的目標(biāo)是對(duì)飛機(jī)開展全面的試驗(yàn)，證實(shí)飛機(jī)質(zhì)量的85%可以回收循環(huán)再利用；建立即將報(bào)廢飛機(jī)（ELA）的全新安全環(huán)境責(zé)任管理標(biāo)準(zhǔn)；PHMELA覆蓋了所有可控制的專用過程方面，從存放（在退役之前的階段）到拆解，到巧妙的選擇性拆除和再利用，再到材料的處理；飛機(jī)部件通過一種有效互補(bǔ)的關(guān)系組裝。

飛機(jī)使用壽命終結(jié)的高級(jí)管理流程（PAMELA）驗(yàn)證項(xiàng)目獲得了一系列成果，主要研究成果包括：世界上首個(gè)到壽命飛機(jī)（ELA）相關(guān)的全尺寸驗(yàn)證計(jì)劃；適合于任何種類民用飛機(jī)的通用方法；確定最佳操作規(guī)范，并將其推薦給ELA行業(yè)，將獲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)反饋給設(shè)計(jì)部門和供應(yīng)商；證明創(chuàng)建和發(fā)展反供應(yīng)鏈的必要性；證明金屬材料的回收再利用前景良好，明顯減少垃圾。

1.2 廢舊飛機(jī)報(bào)廢過程中的管理體系建立

航空業(yè)對(duì)于飛機(jī)的退役和零部件的回收利用并沒有一個(gè)公認(rèn)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，隨意的拆解或棄置那些處于非安全存放狀態(tài)的飛機(jī)將帶來一系列的風(fēng)險(xiǎn)。近年來，飛機(jī)機(jī)隊(duì)再利用協(xié)會(huì)（AFRA）成立，已經(jīng)建立了BMP指南[3]。AFRA已經(jīng)成為先進(jìn)回收技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)先者，制定了最佳管理典范（BMP）指南。BMP1.0主要圍繞飛機(jī)拆機(jī)的最佳典范和最低性能標(biāo)準(zhǔn)，分為45個(gè)不同的最佳操作典范，涵蓋了所有與拆解和回收相關(guān)的問題；BMP2.0增加了有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)再利用中備受關(guān)注的焦點(diǎn)內(nèi)容，匯集了到目前為止從退役飛機(jī)上拆解發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳管理經(jīng)典經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)“適航件”有了明確的定義；建立了恰當(dāng)表述部件過去歷史環(huán)境的細(xì)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，使每個(gè)再利用的零部件都有可追溯性，同時(shí)也確定了零部件不再使用的標(biāo)準(zhǔn)。

2 飛機(jī)拆解技術(shù)流程

鑒于退役飛機(jī)來源的差異，飛機(jī)在材料結(jié)構(gòu)、種類、成分等方面有明顯區(qū)別。因此，拆解作業(yè)流程不會(huì)一成不變，特別是隨著拆解實(shí)踐的不斷深入和對(duì)智慧拆解、綠色拆解作業(yè)的要求，拆解工藝流程會(huì)不斷得到優(yōu)化，遵循先由整機(jī)拆成總成，由總成拆成部件，再由部件拆成零配件的原則，拆解得到部分設(shè)備直接銷售，部分設(shè)備或者零部件通過再制造后銷售，其他金屬材料、碳纖維材料等通過新技術(shù)實(shí)現(xiàn)高值利用，具體拆解流程如圖1。

圖1

（1）退役飛機(jī)進(jìn)入拆解場(chǎng)地存放后，首先執(zhí)行安全存放規(guī)程：對(duì)目標(biāo)進(jìn)行清潔處理，消除污染，然后排空航空油料等易燃物品，同時(shí)實(shí)行驗(yàn)收、登記，建立相應(yīng)檔案資料。本工序產(chǎn)出航空油料及整機(jī)。

（2）執(zhí)行重要設(shè)備與零部件的拆除，包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助動(dòng)力裝置、起落架、航電設(shè)備等。通過相應(yīng)的檢測(cè)評(píng)定，進(jìn)行等級(jí)標(biāo)注。本工序產(chǎn)出可直接銷售的產(chǎn)品、可再制造產(chǎn)品與可回收利用產(chǎn)品。

（3）智慧拆解與升級(jí)利用工序。對(duì)機(jī)體進(jìn)行最終排液作業(yè)，通過現(xiàn)場(chǎng)快速材質(zhì)判定，先拆除有害材料，然后對(duì)機(jī)體進(jìn)行完全拆解并將拆解下來的材料進(jìn)行分類存放，最后再分別進(jìn)行深度加工利用。本工序產(chǎn)出各類鋁合金、鈦、高溫合金、不銹鋼等合金材料及各種非金屬材料等，本工序產(chǎn)出價(jià)值取決于拆解的精細(xì)程度與分類、分離的完美程度。

3 報(bào)廢飛機(jī)再利用研究進(jìn)展

3.1 飛機(jī)部件中鈦合金的回收再利用研究進(jìn)展

在鈦及鈦合金加工材料投入工業(yè)化生產(chǎn)的同時(shí)，我國就開始了鈦殘廢料的回收利用工作，并由國內(nèi)殘廢料回收技術(shù)處于領(lǐng)先地位的寶鈦集團(tuán)（原寶雞有色金屬加工廠）起草了關(guān)于鈦及鈦合金廢料的標(biāo)準(zhǔn)（GB/ T29027-2007），并頒布施行[4]。廢舊鈦合金主要的利用方式是熔融再制造碳合金,但是目前我國鈦合金廢料的回收利用平均占鑄錠生產(chǎn)的10%左右，浪費(fèi)資源嚴(yán)重。廢舊鈦合金再利用對(duì)建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)約型社會(huì)具有重大意義。

目前我國鈦合金廢料的回收利用存在的主要問題有[5]：（1）無統(tǒng)一的廢料標(biāo)準(zhǔn)；（2）廢料的收集僅限于少數(shù)主要鈦材生產(chǎn)企業(yè)；（3）收集過程缺乏規(guī)范的控制程序；（4）受到回收方式和熔煉設(shè)備的限制；（5）殘廢料的利用絕大多數(shù)僅限于本企業(yè)，自給自足，極少出現(xiàn)殘廢料的交易，即基本無市場(chǎng)貿(mào)易。

3.2 廢舊飛機(jī)部件中鋁合金的回收再利用研究進(jìn)展

目前，國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)力和環(huán)保意識(shí)強(qiáng)及標(biāo)準(zhǔn)要求高等，技術(shù)相對(duì)先進(jìn)成熟。我國對(duì)廢鋁合金的規(guī)模化回收處理通常采用直接加入火焰爐或感應(yīng)爐內(nèi)重熔的方式，此種回收處理工藝有一定的問題，如金屬燒損大（一般不小于7%～8%)；重熔能耗高（一般不小于650 kW·h/t鋁（中頻感應(yīng)爐））；環(huán)境污染較重（SO2，NOx，HCl，二惡烷/呋喃氣體及粉塵無序排放）；員工勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)條件惡劣等[6-7]。

目前，我國對(duì)廢鋁合金回收的處理設(shè)備主要有雙室熔化爐、廢鋁合金加料機(jī)、EMP電磁泵系統(tǒng)、煙氣收集處理系統(tǒng)等，能有效回收廢鋁合金。廢鋁合金回收處理工藝主要有：對(duì)廢鋁合金進(jìn)行科學(xué)有序的分類管理；優(yōu)化廢鋁合金回收處理工藝，采用雙室式熔化爐電磁泵鋁液循環(huán)等一系列新技術(shù)，并進(jìn)行集成融合，收效顯著，使廢鋁合金回收處理工藝達(dá)到世界先進(jìn)水平。

3.3 飛機(jī)上復(fù)合材料中碳纖維的再利用研究進(jìn)展

傳統(tǒng)處理碳纖維廢棄物的主要方法是掩埋和焚燒，這些方法不僅造成資源的極大浪費(fèi)，而且存在很大的弊端：掩埋會(huì)破壞耕地，焚燒會(huì)帶來大量煙塵和有毒氣體等。目前，全球碳纖維廢棄物的回收方法主要有3種[8]：物理回收、化學(xué)回收和能量回收。化學(xué)回收是利用化學(xué)改性或分解的方法使廢棄物成為可以回收利用的其他物質(zhì)，與物理回收相比，該方法回收利用熱固性復(fù)合材料有較大的難度，且費(fèi)用較高，但是回收利用的效果較好。其中化學(xué)回收方法主要包括氧化流化床法、超臨界流體法和熱解法等。熱解法是在無氧的情況下利用高溫（不燃燒）將廢棄物變成一種或多種可回收物質(zhì)的方法。雖然利用該方法回收碳纖維制品難度較大，費(fèi)用也較高，但回收利用的效果較好，并且適用于被污染的碳纖維廢棄物。

3.4 飛機(jī)部件的再制造研究進(jìn)展

再制造技術(shù)是目前表面物理工程的先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)可以提高材料的各項(xiàng)物理指標(biāo)，使廢舊材料達(dá)到新產(chǎn)品的要求，進(jìn)行循環(huán)使用，再制造技術(shù)在制造業(yè)得到廣泛的應(yīng)用[9]。通過軍用航空再制造發(fā)動(dòng)機(jī)與軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)于全壽命費(fèi)用的對(duì)比，可以得出再制造發(fā)動(dòng)機(jī)可以有效降低全壽命費(fèi)用的論點(diǎn)，采用再制造技術(shù)處理后的到壽的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，可以節(jié)約大量不可再生的寶貴資源，也可以節(jié)省大量的生產(chǎn)時(shí)間[10]。

在我國承擔(dān)的航空維修，具有保持、恢復(fù)航空裝備完好技術(shù)狀態(tài)，改善、提高航空裝備性能，使有損傷、故障或使用到規(guī)定時(shí)限的航空裝備恢復(fù)到規(guī)定技術(shù)狀態(tài)的技術(shù)水平。同時(shí)自主創(chuàng)新具有國際先進(jìn)水平的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)再制造技術(shù)體系?！翱哲姾娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)再制造技術(shù)應(yīng)用研發(fā)中心”在5719工廠正式掛牌成立，并按公司化模式正式開始運(yùn)行。這標(biāo)志著再制造技術(shù)促進(jìn)中國航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為節(jié)約資源、節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)開辟新途徑，給中國生態(tài)文明建設(shè)提供科技動(dòng)力[11]。

4 結(jié)論

報(bào)廢飛機(jī)拆解是一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的工程，飛機(jī)回收再利用更是涉及多方面學(xué)科的一門綜合技術(shù)。結(jié)合航空公司和回收企業(yè)需求，凝練技術(shù)方向，組織創(chuàng)新為保障，進(jìn)一步優(yōu)化報(bào)廢飛機(jī)拆解與回收再利用的相關(guān)技術(shù)與管理，為國內(nèi)飛機(jī)拆解與回收再利用提供技術(shù)支撐，為報(bào)廢飛機(jī)處理找到新的途徑。正確了解飛機(jī)各個(gè)部件的有效成分和對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，才能最大限度地降低對(duì)環(huán)境的影響并加以利用，才能滿足全社會(huì)的期望，并創(chuàng)造出最大的價(jià)值。

[1]李·安·泰格梅爾.飛機(jī)再利用[J].航空維修與工程，2006(6):14-15.

[2] Oiivier Malavallon.PAMELA-Life[R].Environmental Affairs of Airbus，2008.

[3] 張雋.飛機(jī)的回收與循環(huán)再利用[J].航空科學(xué)技術(shù)，2011(13): 17-19.

[4]都海剛，張寶秋，馮軍寧，等.我國鈦及鈦合金重要用途塊狀返回爐料回收處理技術(shù)探析[J].中國鈦業(yè)，2012(3)：25-28.

[5]黃永光.我國鈦廢料回收利用現(xiàn)狀鈦[J].工業(yè)進(jìn)展，2007，24(1)：1-3.

[6] 劉少宇.廢鋁合金回收處理及再利用技術(shù)[J].有色金屬加工，2011，40(4):1-5.

[7]Subodh K Das，J.Gilbert Kaufman.RECYCLING ALUMINUM AEROSPACE ALLOYS[J].The Minerals，Metal society，2007: 1 161-1 165.

[8]張東致，萬怡灶，羅紅林，等.碳纖維復(fù)合材料的回收與再利用現(xiàn)狀[J].中國塑料，2013，27(2)：1-6.

[9]儲(chǔ)偉俊.再制造技術(shù)是實(shí)現(xiàn)資源再生的一種有效保證[J].再生資源研究，2001(2):27-28.

[10]顧明星，王瑛，王莉莉.軍用航空再制造發(fā)動(dòng)機(jī)全壽命費(fèi)用分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009(10):102-103.

[11]張向陽，陳忠.空軍航空發(fā)動(dòng)機(jī)再制造技術(shù)應(yīng)用研發(fā)中心掛牌成立[J].表面工程，2013(3)：18-19.

Advances in research on dismantlement and reutilization of aircraft

ZHANG Ling
（All China Federation of Supply and Marketing Cooperatives Tianjin Recyclable Resource Institute,Tianjin 300191,China）

The environmental problem seems to be especially urgent with the increasing of scrapped aircraft.This article described the process for advanced management of end-of life of aircraft and the establishment of management system in the process of scrapped the aircraft.The paper stated the research progress about the recycling and dismantling of the scrapped aircraft in our country,looking forward to find a new approach to deal with the scrapped aircraft.

aircraft recycling;aircraft dismantling;aluminiumalloy;titanium alloy;carbonfiber

X783

A

1674-0912（2014）11-0025-03

2014-08-25）

張玲（1980-），女，天津人，碩士，主要研究方向：固體廢物資源化技術(shù)研究。