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 1 有色金屬在汽車(chē)上的應(yīng)用

汽車(chē)使用的有色金屬材料主要有鋁、銅、鎂合金和少量的鋅、鉛及軸承合金等。跟著汽車(chē)輕量化運(yùn)動(dòng)的不斷發(fā)展,鋁、鎂合金材料的用量也不斷加大。

汽車(chē)重量對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用,車(chē)重每降低100kg,油耗可減少0.7L/100km。鋁合金是最佳的汽車(chē)輕量化用材。汽車(chē)用鋁主要是鋁合金,一些車(chē)上采用了少量的鋁基復(fù)合材料。表1 所列的是車(chē)用典型鋁合金材料的機(jī)能及其應(yīng)用領(lǐng)域。從鋁合金零件看,以鑄件為主(約占70%) ,以變形加工件為輔(約占30%)。

鎂的密度為1.74,只有鋁的2/3,是一種最輕的結(jié)構(gòu)材料。鎂合金強(qiáng)度不高但比強(qiáng)度很高, 加工機(jī)能好。以往除了在航天航空領(lǐng)域外,鎂合金并沒(méi)有象鋁合金那樣得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),跟著汽車(chē)輕量化的發(fā)展,人們將目光投向了鎂合金。目前,鎂合金零件主要用于小汽車(chē)與賽車(chē)。國(guó)外用鎂合金制造的零件有:離合器盒、變速箱、制動(dòng)器盒、踏板架、儀表板等。

        香港大眾汽車(chē)公司出產(chǎn)的桑塔納轎車(chē)的手動(dòng)變速箱殼體也是用鎂合金壓鑄的。汽車(chē)上廣泛使用的鎂合金是AZ91D,另外還有AM50、AM60、AZ81 等。鎂合金在汽車(chē)上的應(yīng)用, 不管從零部件數(shù)目仍是重量上看,目前都遠(yuǎn)低于鋁合金。但是,因?yàn)槠浔蠕X合金更輕,因此,將來(lái)進(jìn)一步降低汽車(chē)重量的理想材料,也是鋁合金的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,實(shí)際上近幾年來(lái)鎂合金在轎車(chē)上的用量也趨于上升。汽車(chē)上使用的銅主要是純銅、黃銅和青銅。純銅用來(lái)制造制動(dòng)管、散熱管、油管和電器接頭。銅合金則廣泛用于其它零部件。因?yàn)殂~及銅合金比較重,不符合汽車(chē)輕量化的發(fā)展方向,因此,一些銅件逐漸被鋁合金取代,如散熱器。歐洲鋁化率已達(dá)90%～100%,美國(guó)達(dá)到60%～70%,香港達(dá)到25%～35%,我國(guó)在這方面也已開(kāi)始起步。

2 廢汽車(chē)中有色金屬的回收處理利用

一般以為, 最理想的有色金屬回收處理方法是原零件的重用,這是一種人工為主的回收處理方法,即人工分解汽車(chē), 然后將各種材料和零部件分類(lèi)放置。這樣,鋁、鎂、銅等合金零部件可按變形或鍛造合金,或者按不同合金系進(jìn)行回收處理再生。但是,目前產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家用人工拆卸舊車(chē)已不再是獨(dú)一的方法, 并且在逐年減少。原因有:

(1)人工拆卸的用度高；

(2)拆卸下來(lái)的零部件直接利用性不大,特別是轎車(chē)更新?lián)Q代很快,拆卸下的互換性不大；

(3)市場(chǎng)上對(duì)零部件的需求量很小。這樣,經(jīng)人工拆卸下的汽車(chē)零部件還需重熔回收處理, 而拆卸費(fèi)加重熔回收處理費(fèi)促使總用度很高。

目前回收處理舊車(chē)上的材料, 已從回收處理零部件的舊模式向回收處理原材料的新模式, 即從人工拆卸零部件轉(zhuǎn)向機(jī)械化、半自動(dòng)化回收處理原材料。現(xiàn)在已較多采用切碎機(jī)切碎舊車(chē)主體后再分別回收處理不同的原材料,方法如下：①將舊車(chē)內(nèi)所有液態(tài)物質(zhì)排放后用水沖刷干凈;②先局部地將易拆卸下來(lái)的大件(車(chē)身板、車(chē)輪、底盤(pán)等)拆卸下來(lái);③將舊車(chē)拆卸下的大件和未拆卸的舊車(chē)剩余體,分別進(jìn)入切碎機(jī)系統(tǒng)流水線,先壓扁,然后在多刃旋轉(zhuǎn)切碎裝置上切成碎塊;④流水線對(duì)碎塊進(jìn)一步處理,

其順序是:全部碎塊通過(guò)空氣吸道, 利用空氣吸力吸走輕質(zhì)塑膠碎片;通過(guò)磁選機(jī),吸走鋼和鐵碎塊;通過(guò)懸浮裝置,利用不同濃度的浮選介質(zhì)分別選走密度不同的鎂合金和鋁合金;因?yàn)殂U、鋅和銅密度大,浮選方法不太合用,利用熔點(diǎn)不同分別熔化分離出鉛和鋅, 終極余下來(lái)的是高熔點(diǎn)銅。這種回收處理方法流程公道,本錢(qián)相對(duì)不很高,但對(duì)回收處理鋁、鎂合金也并非完美無(wú)缺,最大的缺點(diǎn)是轎車(chē)上用的鋁、鎂合金屬于不同的合金系,既有變形合金又有鍛造合金,經(jīng)破碎和浮選后,不能再進(jìn)一步分離,成為不同合金的混合物, 這就給隨后重熔再生合金的化學(xué)成分和雜質(zhì)元素控制帶來(lái)相稱大的難題,大多數(shù)情況下僅能作為重熔鍛造合金使用, 降低了使用價(jià)值和廣泛性。

為了解決鋁、鎂合金重熔回收處理后成分混雜、使用價(jià)值低的題目,汽車(chē)設(shè)計(jì)師和材料工作者分別在車(chē)上主要部件設(shè)計(jì)以及材料選用長(zhǎng)進(jìn)行了努力。另外,新的分離方法也在不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái),如鋁保稅廢物激光分離法、液化分離法等。下面是鋁合金液化分離法的扼要先容。

2.3 鋁合金液化分離裝置

鋁合金材料含量很高的汽車(chē)會(huì)大量使用鋁板類(lèi)材料,主要是為了減輕重量而使用鋁合金車(chē)身,鋁制車(chē)身表面會(huì)有大量的油漆、涂料和粘結(jié)劑。當(dāng)報(bào)廢車(chē)被拆解之后,車(chē)身被破碎摧毀以分離鋁和其他材料,當(dāng)廢舊油漆車(chē)身被重熔時(shí), 車(chē)身上的油漆和粘結(jié)劑經(jīng)高溫?zé)峤饪杀ＷC徹底分開(kāi), 對(duì)去除油漆和涂料的廢車(chē)身及鋁制零件再分成不同種類(lèi)的鋁合金, 有利于進(jìn)步廢舊鋁料的回收處理價(jià)值。

廢舊鋁料經(jīng)機(jī)械切割、磁選再經(jīng)液化分離裝置, 分離掉涂料和粘結(jié)劑中的大部門(mén)成分和大部門(mén)涂料及殘?jiān)? 這時(shí)的廢舊鋁料用激光光學(xué)探測(cè)譜進(jìn)行分類(lèi)。液化分離裝置具有很高的熱分解效率, 高溫去除附著在鋁制車(chē)身上的有機(jī)涂料,溫度必需在450℃以上,這種情況下得到的產(chǎn)品是氣體、焦油類(lèi)和炭類(lèi)成分。氣體蒸發(fā)后剩下的焦碳和焦油層通過(guò)分離器內(nèi)部的氧化裝置去除。液化裝置有一個(gè)可答應(yīng)氣體微粒通過(guò)的過(guò)濾裝置,使用時(shí),在液化層的鋁沉積到底部,而其中的有機(jī)成分分解。選擇合適的溫度可保證有機(jī)材料的徹底分解而不溶化任何氣體成分。傳輸過(guò)來(lái)的熱量用于廢舊鋁料的分解之后, 通過(guò)燃燒有機(jī)材料而披發(fā)出去,達(dá)到平衡。

這種裝置比現(xiàn)有的對(duì)流式熱傳輸裝置效率高5～10 倍。在液化分離裝置中,保稅廢物通過(guò)旋轉(zhuǎn)鼓攪拌,液化倉(cāng)中殘?jiān)Ａ魰r(shí)間為2～15min,在液化倉(cāng)內(nèi)部,保稅廢物與倉(cāng)中的溶解液混合, 沙石等雜質(zhì)被分離到砂石分離區(qū), 被保稅廢物帶出的溶解液通過(guò)溶解液回收處理螺旋槳送回液化倉(cāng)。氧化區(qū)與排氣導(dǎo)管相連接,氧化那些游離的炭氧化物并防止液化倉(cāng)底部物質(zhì)損失。使用該裝置對(duì)涂料板材樣品進(jìn)行試驗(yàn), 試驗(yàn)前提溫度為550℃,時(shí)間10min,試驗(yàn)結(jié)果令人滿足,凈金屬回收處理率達(dá)到98%以上。