車輛報(bào)廢回收分析*

任 帥，張 雷

(江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230009)

0 引言

21世紀(jì)以來隨著全球汽車保有量的大幅增加，汽車的報(bào)廢回收的常規(guī)化和規(guī)范化已然成為汽車工業(yè)中不可或缺的環(huán)節(jié)，“汽車?yán)币渤蔀橛绊懮鐣?huì)環(huán)保的重要問題之一［1］。2000年9月18日，歐盟正式公布(2000/53/EC)《報(bào)廢汽車指令》Directive on End-of Life Vehicle，簡(jiǎn)稱 ELV 指令［2］。其目的為對(duì)所有的汽車部件和材料中有害物質(zhì)的含量及使用進(jìn)行限制;同時(shí)促進(jìn)增加再生材料及部件的使用比例，車輛設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程應(yīng)利于車輛報(bào)廢時(shí)的拆解、再使用、再利用和回收利用［3］。

2006年2月6日，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部和國(guó)家環(huán)?？偩致?lián)合頒布了《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)ELV)，明確要求將汽車產(chǎn)品回收利用率指標(biāo)納入到汽車產(chǎn)品市場(chǎng)準(zhǔn)入許可管理體系［4］，要求自2008年起，我國(guó)汽車生產(chǎn)或銷售企業(yè)要開始進(jìn)行汽車產(chǎn)品的可回收利用率登記備案工作，為實(shí)施階段目標(biāo)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。2010年起，汽車在設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)禁用有毒物質(zhì)和破壞環(huán)境的材料，減少并最終停止使用不能再生利用的材料和不利于汽車環(huán)保的材料，減少有害物質(zhì)。

本文介紹了ELV指令中的具體要求，明確了在新車設(shè)計(jì)中的選取和用量。通過介紹RRR計(jì)算方法，描述了法規(guī)中對(duì)于有害物質(zhì)的具體定性與定量檢測(cè)方法。為新車型的開發(fā)與設(shè)計(jì)提供法規(guī)指導(dǎo)。

1 ELV法規(guī)分析

1.1 法規(guī)簡(jiǎn)介

根據(jù)ⅠHSautomotive數(shù)據(jù)顯示，到2011年底，包括重型卡車等車型在內(nèi)，估計(jì)全球共有9.79億輛汽車在路上行駛，比2010年增加3000萬輛。到2012年底，全球汽車總量已突破10億輛，這意味著在這個(gè)星球上大約平均每七人就擁有一輛車。

隨著汽車保有量的大幅增加，達(dá)到汽車使用壽命需要報(bào)廢的汽車數(shù)量也在不斷增大。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2011年中國(guó)全國(guó)民用車的保有量已經(jīng)突破了一億輛，報(bào)廢汽車已超過了400萬輛，預(yù)計(jì)到2020年報(bào)廢車數(shù)量將超過1400萬輛。汽車的報(bào)廢回收問題已然擺在了人們面前。

健康、環(huán)保是當(dāng)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的前提，如何在此前提下對(duì)汽車進(jìn)行報(bào)廢回收，也將成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。在汽車各個(gè)組成部件當(dāng)中，某些零部件含有鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻等重金屬元素。而重金屬無論是對(duì)環(huán)境還是人體都會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p壞。下面對(duì)這些重金屬的危害作簡(jiǎn)單的說明。

鉛是重金屬污染中毒性較大的一種，一但進(jìn)入人體很難排除。直接傷害人的腦細(xì)胞，特別是胎兒的神經(jīng)板，可造成先天大腦溝回淺，智力低下;對(duì)老年人造成癡呆、腦死亡等。汞被食入后直接沉入肝臟，對(duì)大腦視力神經(jīng)破壞極大。天然水每升水中含0.01 mg，就會(huì)強(qiáng)烈中毒。含有微量的汞飲用水，長(zhǎng)期食用會(huì)引起蓄積性中毒。鎘被食入后會(huì)導(dǎo)致高血壓，引起心腦血管疾病;破壞骨鈣，引起腎功能失調(diào)。鉻被食入后會(huì)造成四肢麻木，精神異常。

不當(dāng)?shù)钠噲?bào)廢已經(jīng)給環(huán)境和健康造成危害，“汽車?yán)币殉蔀橛绊懮鐣?huì)環(huán)保的重要問題。為保護(hù)環(huán)境，規(guī)范汽車報(bào)廢等問題，歐盟已于2000年實(shí)施“ELV Directive”，即 Directive 2000/53/EC，在所有的汽車部件和材料中對(duì)有害的物質(zhì)的含量及使用進(jìn)行限制，同時(shí)促進(jìn)增加再生材料及部件的使用比例，使得車輛設(shè)計(jì)與生產(chǎn)應(yīng)利于車輛報(bào)廢時(shí)的拆解、再使用、再利用和回收利用。

ELV指令在歐盟已經(jīng)強(qiáng)制實(shí)施，在歐盟銷售的汽車必須滿足指令要求。現(xiàn)歐盟各國(guó)已對(duì)不滿足法規(guī)要求的廠商制定了相應(yīng)的處理措施，如:荷蘭規(guī)定，對(duì)于違反ELV指令的廠商，每違反一天罰款10 000歐元;法國(guó)規(guī)定，對(duì)于違反ELV指令的廠商，罰款約450歐元/臺(tái)/件;丹麥規(guī)定，對(duì)于違反ELV指令的廠商，處于罰款，嚴(yán)重的監(jiān)禁2年以下。

1.2 歐盟ELV法規(guī)要求

ELV指令適用對(duì)象:M1、N1以及除三輪摩托車以外的三輪機(jī)動(dòng)車輛。如圖1所列。

圖1 ELV使用對(duì)象

ELV指令要求主要包含兩個(gè)方面，一方面對(duì)鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻的最大容許濃度提出要求，具體要求如表1所列。

表1 有害物質(zhì)使用限值要求 /%

另一方面對(duì)可再利用率和可回收利用率提出最低的限值要求，具體要求如表2所列。

表2 回收利用率要求 /%

1.3 中國(guó)ELV法規(guī)要求

2006年中國(guó)頒布《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》，是推動(dòng)我國(guó)對(duì)汽車產(chǎn)品報(bào)廢回收制度建立的指導(dǎo)性文件，其目的是指導(dǎo)汽車生產(chǎn)和銷售及相關(guān)企業(yè)啟動(dòng)、開展并推動(dòng)汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和報(bào)廢、回收、再利用等多項(xiàng)工作。與歐盟ELV區(qū)別，非金屬零部件增加兩項(xiàng)多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚的檢測(cè)見表3。

表3 中國(guó)ELV有害物質(zhì)使用限制要求 /%

關(guān)于材料回收利用率要求，與歐盟ELV主要要求相同，主要差異在要求的時(shí)間上，如表4所示。

表4 中國(guó)ELV回收利用率要求 /%

2 有害物質(zhì)檢測(cè)及RRR計(jì)算

2.1 有害物質(zhì)檢測(cè)方法

目前一般參考ⅠEC 62321:2008的要求，對(duì)汽車上所有的材料進(jìn)行檢測(cè)，一般金屬材料只要求測(cè)重金屬鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻四項(xiàng)，非金屬材料要求測(cè)鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚六項(xiàng)。

檢測(cè)過程中首先將樣品拆分為一個(gè)個(gè)的檢測(cè)單元。檢測(cè)單元一般可以分為5個(gè)種類，同材質(zhì)檢測(cè)單元、不同顏色的檢測(cè)單元、質(zhì)量小難以拆分的檢測(cè)單元、表面處理的檢測(cè)單元，體積小難以拆分的檢測(cè)單元。而均質(zhì)材料指的是零件或組件用機(jī)械方法(如擰開、切割、碾壓、研磨等)無法被進(jìn)一步拆分且各部分組成為相同的材料。

以下圖的方向盤總成為例，說明樣品拆分步驟。首先將方向盤拆分為觸摸開關(guān)、裝飾罩、裝飾條、骨架等部件;然后以觸摸開關(guān)為例，將觸摸開關(guān)拆分為支撐架、旋鈕、線路板等部件。最后以線路板為例，拆分出PCB板、電線等最終的檢測(cè)單元，完成拆分后，就開始可以對(duì)拆解得到的檢測(cè)單元進(jìn)行檢測(cè)。如圖2。

圖2 方向盤拆分

然后使用XRF(X射線熒光光譜儀)進(jìn)行半定量測(cè)試，其主要作用是進(jìn)行篩選以確認(rèn)是否進(jìn)行定量測(cè)試。如XRF掃描某零件，結(jié)果顯示其鉛濃度小于0.07%，即小于法規(guī)要求的0.1%，則其滿足ELV法規(guī)要求，無需進(jìn)一步測(cè)試。

最后，通過化學(xué)方法進(jìn)行定量分析，鉛、鎘、汞使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀分析，六價(jià)鉻使用紫外/可見分光光度計(jì)分析，多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析。如圖3～6所示。

圖3 X射線熒光光譜儀

圖4 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀

圖5 紫外/可見分光光度計(jì)

圖6 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀

另外，整車中有一些材料重金屬含量是可以豁免的，比如電池、點(diǎn)火裝置、集成電路中焊錫中的鉛等，具體豁免清單參考2010/115/EU。

2.2RRR 計(jì)算

利用如下公式計(jì)算可再利用率和可回收率［5］:

式中:mP為預(yù)處理階段材料質(zhì)量;mD拆解階段材料質(zhì)量;mM金屬分離階段金屬質(zhì)量;mTr非金屬殘余物可再利用量;mTe為非金屬殘余物中能量回收量;mV為車輛整備質(zhì)量。

可再利用率和可回收利用率可通過預(yù)處理、拆解、金屬分離、非金屬殘余物的處理4個(gè)步驟進(jìn)行計(jì)算。mP、mD和mM可以在前三個(gè)階段的計(jì)算中分別得出，mTr和mTe可在最后一個(gè)階段確定。

(1)預(yù)處理階段:確定mP在這個(gè)階段中，要考慮下列車輛零部件和材料:所有的液體;電池;機(jī)油濾清器;液化石油氣(LPG)罐;壓縮天然氣(CNG)罐;輪胎;催化轉(zhuǎn)換器。

液體包括燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)油、變速器/齒輪箱(包括后差速器和/或分動(dòng)器)油、助力轉(zhuǎn)向油、冷卻液、制動(dòng)液、減振液、空調(diào)制冷劑、風(fēng)窗玻璃清洗液、發(fā)動(dòng)機(jī)安裝油和液壓懸架液。為便于計(jì)算，這些零部件和材料被認(rèn)為是可再使用或可再利用的。確定這些零部件和材料的總質(zhì)量mP。

(2)拆解階段:確定mD在這個(gè)階段，可基于下列原則，考慮車輛上其他一些被認(rèn)為是可再使用或可再利用的零部件。作為一般要求，零部件的可再使用性可再利用性基于其可拆解性，而零部件的可拆解性要通過以下方面進(jìn)行評(píng)估:①可接近性;②緊固技術(shù);③已獲驗(yàn)證的拆解技術(shù)。

附加要求:確定零部件的可再使用性時(shí)，還應(yīng)考慮其安全性和環(huán)保性。確定根據(jù)上述方法被認(rèn)為是可再使用或可再利用的零部件的總質(zhì)量mD。

(3)金屬分離階段:確定mM在這個(gè)階段，要考慮在前幾個(gè)階段中沒有被考慮到的所有的金屬(黑色金屬和有色金屬)。黑色金屬和有色金屬都被認(rèn)為是可再利用的。確定經(jīng)過前面的處理階段之后，仍然存留在車輛中的金屬的質(zhì)量mM。

(4)非金屬殘余物的處理階段:確定mTr和mTe

剩余的其他材料(即在預(yù)處理、拆解和金屬分離階段中未考慮到的材料)構(gòu)成了非金屬殘余物。在這個(gè)階段，可以考慮殘余的非金屬可再利用材料或這些材料與殘余的非金屬可回收利用材料。確定根據(jù)已獲驗(yàn)證的再利用技術(shù)被認(rèn)為是可再利用的非金屬殘余物的總質(zhì)量 mTr。在確定了 mP、mD、mM和 mTr后，確定可以用于能量回收的剩余物的總質(zhì)量mTe。

聚合物和橡膠的能量回收利用技術(shù)在世界范圍內(nèi)已是大規(guī)模的、產(chǎn)業(yè)化的。因此，聚合物、橡膠和其他經(jīng)過改良的有機(jī)天然材料可以通過這些技術(shù)進(jìn)行回收利用。

3 總結(jié)

本論文主要講述了ELV法規(guī)的起因、ELV的具體要求、有害物質(zhì)檢測(cè)、RRR計(jì)算及歐盟ELV和中國(guó)ELV的區(qū)別，并在附錄中舉例示意了零部件有害物質(zhì)檢測(cè)的報(bào)告。由于ELV法規(guī)是歐盟強(qiáng)制性法規(guī)且國(guó)內(nèi)也將出臺(tái)相關(guān)政策，希望本文對(duì)新車型的開發(fā)有一定的指導(dǎo)作用。

［1］ 肖軍.汽車報(bào)廢回收及循環(huán)利用［J］.交通與運(yùn)輸，2013(6):28-29.

［2］ 王錚.我國(guó)汽車報(bào)廢法規(guī)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的差距［J］.世界標(biāo)準(zhǔn)信息，2007(27):12-13.

［3］ 梁沛玄，張洪浩，左帥帥，郭曼澤.汽車報(bào)廢量影響因素及預(yù)測(cè)方法分析［J］.黑龍江科技信息，2014(31):64.

［4］ 周育紅，姜朝陽.我國(guó)汽車報(bào)廢回收利用體系框架初探［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29(3):94-97.

［5］ 李紅霞.上海報(bào)廢汽車回收體系研究［D］.上海:復(fù)旦大學(xué)，2011.