2023年中国汽车保有量达4.3亿辆,且我国千人汽车保有量相比发达国家还有差距,仍有很大的增长空间。实现汽车“轻量化”的主要途径之一就是使用比重轻、易加工设计和可循环利用的塑料。塑料在汽车上的应用将会更加广泛,汽车中塑料的应用比例也将会越来越高。

报废汽车塑料如何分类回收?如何鉴别塑料品类?

摄于中石化展台

现阶段我国每年汽车的报废量已超过2000万辆,但汽车报废量的峰值还尚未到达,且报废汽车的数量每年都在持续增加。按汽车用塑料的重量占整车重量的比例8%~15%计算,每年随报废汽车产生的废塑料约200万吨。

目前,报废汽车塑料的处理方法主要包括焚烧、填埋、直接利用、物理法回收、化学法回收和能量回收。受多数报废汽车回收拆解技术和回收成本的限制,目前大部分报废汽车塑料未能得到精细分类回收和高效资源化利用,而是被直接填埋或者焚烧,从而造成了资源浪费和环境污染。

值得注意的是,塑料制品广泛用于汽车外饰件、内饰件及功能结构件等,这些汽车塑料制品不仅种类多,且成分复杂,在进行资源化利用之前需要进将不同种类的塑料制品进行分类和鉴别。因此,如何对报废汽车塑料进行有效分类回收和鉴别,是其实现高效资源化利用的基础。

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摄于上海棋申展台

一 车用塑料的应用分析

塑料不仅密度小、重量轻,可有效减轻汽车的重量,减少燃油消耗和尾气排放,还具有机械强度高、电绝缘性好、成型加工性能优异、减摩、耐磨、消声、减震性、耐化学药品性和耐热性等各种优越的性能,因此在汽车上得到广泛应用。

但不同塑料的性能特征是不一样的,其可适用于制备的汽车零部件也不尽相同,汽车常用塑料的种类及性能特征见表1。

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汽车上应用的塑料主要是PE、PP、PVC、PS、ABS、PC、PMMA、PA和PU,其他会用到的塑料还包括PET、PPS、POM、PPO、PI、PES和PSU等

 

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摄于广东威林展台

其中,PP综合性能优良,是汽车用塑料中用量最大的,其次,PE、PVC、ABS、PC的用量占比也不低。此外,在实际应用过程中,还常常会使用塑料合金,例如ABS、PC这两类塑料往往还会以PC/ABS共混合金的形式使用。常见塑料在汽车上的应用见表2。

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摄于上海棋申展台

 

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摄于化学LG展台

 

表2 常见塑料在汽车上的应用

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二 报废汽车塑料分类回收现状

不同种类塑料之间的熔点、流动性等物性和彼此相容性差异较大,从而导致不同种类塑料通常无法混合加工成型,且混合后制备的塑料制品易出现分层,制品性能较差。报废汽车塑料种类多,对其进行分类回收是可实现报废汽车塑料资源化利用的必要前提。

根据现有常用的报废汽车拆解工艺,报废汽车塑料的回收方案主要是按零部件进行拆解和分类回收,若采用的拆解工艺不同,可回收的塑料零部件的种类及其完整性会有所不同。

报废汽车塑料按零部件类别回收主要包括保险杠、大灯、尾灯、内饰板、散热风叶、仪表盘、散热器水箱塑料、燃油箱等,回收的报废汽车塑料零部件大体上可分为外饰件、内饰件和功能件三大类,表3为报废汽车塑料的分类。

表3 报废汽车塑料的分类

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摄于旭光普利展台

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摄于美联新材展台

拆解企业如采用较为精细的拆解工艺,在报废汽车拆解过程中,基本可实现保险杠、大灯、尾灯、汽车散热风叶、散热器水箱塑料、水壶、塑料燃油箱等主要废塑料零部件的分类回收,其余废塑料件一般不再做现场分类,会按混合塑料进行统一收集和销售。

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摄于化学LG展台

若采用机械拆解,回收的塑料零部件会被破坏,一些细小的废塑料零部件很难回收,大部分废塑料零部件都按混合塑料统一收集和销售,甚至还有很多废塑料零部件被混入一般废物被送去焚烧处理。

相比精细拆解,机械拆解回收的废塑料零部件种类要少,回收率更低,但回收效率高。无论采用精细拆解或是机械拆解,目前多数拆解企业受限于报废汽车拆解量低、人工分拣成本高和无塑料鉴别相关技术和人才等原因,通常不会再对废塑料零部件进一步拆解和分类,也不会对同一类废塑料零部件再按不同材质进行区分和鉴别。

然而回收的单一种类的报废汽车塑料的价格要远高于混合料的价格,如没有对报废汽车塑料进行精细分类回收,则无法发掘出更多的回收价值和经济效益。

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摄于东丽展台

三 报废汽车塑料的鉴别方法

相同汽车塑料零部件可能采用的塑料种类也不尽相同,因此,在回收过程中,除了按零部件进行分类回收外,还应对所使用的塑料种类进行鉴别和区分。

报废汽车塑料鉴别首先可利用标识、标签。根据欧盟2003/138/EC指令、ISO11469等国际标准和我国汽车行业标准QC/T797—2008,汽车塑料零部件表面需印有所使用材料的名称或代号。因此,查看标识是鉴别报废汽车塑料最简单的方法。

然而,对于年代较早的汽车,有可能没有塑料标识;有标识的塑料零部件也有可能被磨损而无法识别;其次对于拆解不完整的报废塑料也无法按此方法识别,此时就需要采用现有的塑料鉴别方法进行鉴别。

目前,塑料鉴别的方法主要包括外观法、密度法、燃烧法、X射线荧光法、拉曼光谱法、激光诱导发射光谱法、中红外(MIR)法及近红外(NIR)法等。

外观法、密度法、燃烧法属于传统鉴别法,其中常见塑料的燃烧特征见表4。

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此类方法简便快捷,被塑料从业人员广泛采用,也适用于在报废汽车塑料拆解回收的现场进行识别。

比如保险杠主要为工程PP和ABS两种,可通过外观特性或燃烧法进行区别。PP类保险杠,落地的声音沉闷,ABS类保险杠,落地声音亮响;PP类保险杠被点燃时,冒白烟,无滴落物,离火后可继续燃烧,刚熄灭时无法拉丝,火焰上端黄色底部蓝色,有热机油味或石油味,ABS类保险杠被点燃时冒黑烟,离火后可继续燃烧,刚熄灭时燃烧表面有微孔,可拉丝,火焰为黄色,有苯乙烯气味,并带有辛辣味。

但此类方法更多依赖于现场工人的经验,效率低、无法自动化识别、可靠性和准确性较差,且存在一定安全隐患和环境污染。

X射线荧光法、拉曼光谱法、激光诱导发射光谱法、中红外(MIR)法及近红外(NIR)法等属于现代鉴别法

X射线荧光法只适用于含氯塑料,一般多用于PVC塑料的识别,适用面窄。拉曼光谱法可以识别各种形状和颜色的工程塑料,选择性高,测试过程不会损坏样品,但仪器昂贵,测试成本高、速度慢、时间长。中红外光谱法(MIR)虽可以准确识别各种工程塑料,识别准确率高,但测试环境条件要求苛刻,不适用于报废汽车拆解现场操作。

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摄于LG化学展台

近红外(NIR)法适用于PE、PP、PVC、PS、PET、ABS、PC、PMMA等各种塑料,方法快捷,可靠性高,适应性强,是目前产业应用最广泛的方法,特别适用于报废汽车拆解现场应用,目前市面已有相关手持式近红外光谱仪,可在几秒内快速鉴别塑料。

参考资料:报废汽车塑料分类回收与鉴别方法浅析,张圣柱等

原文始发于微信公众号(艾邦高分子):报废汽车塑料如何分类回收?如何鉴别塑料品类?

作者 808, ab