JP2001170609A - 銅又は銅合金のリサイクル方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウムフィン部と銅管部からなる廃空
調機の熱交換器から高純度の銅又は銅合金を回収する。 【解決手段】 熱交換器を破砕機にかけ、アルミニウム
細片と銅細片が各々分離して混在する混合細片とし、そ
の混合細片から銅細片を選別し、選別して得られた平均
細片質量０．０２ｇ以上の銅細片をｐＨ１２以上、温度
２０〜９５℃のアルカリ溶液で洗浄して、銅細片の表面
に固着したアルミニウムを溶解、除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃空調機等から銅
又は銅合金を取り出し、原料として使用するリサイクル
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、家庭用乃至業務用などの空
調機（エアコン、クーラー）には、銅又は銅合金（以
下、銅又は銅合金を総称して銅という）材や、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金（以下、アルミニウム又はア
ルミニウム合金を総称してアルミニウムという。またア
ルミニウムのみを指すときはＡｌと表記する）材が多量
に用いられている。より具体的には、空調機の室内の機
器内や室外機内には、冷媒乃至熱媒を通す銅管と、この
銅管に接合されて室内の空気との接触面積を増加させ、
熱交換効率を増大させるためのアルミニウムフィンが組
み合わされた熱交換器が設置されている。また、この熱
交換器のほかに、機内配管部材やキット材部材には、ア
キュームレーターや本配管としてゴムや発泡ウレタン等
の樹脂で断熱された銅管や銅線、銅板なども多く用いら
れている。

【０００３】一方、近年自動車や家電製品などのリサイ
クルの一環として、これらの使用済みの空調機（廃空調
機）のリサイクルも社会的な課題となっている。自動車
や家電製品などをリサイクルする場合、これらは多くの
異種材料から構成されているために、そのまま一体乃至
一括での処理は難しく、まず部材を構成する材料毎に各
々分離、選別した後、各材料毎に破砕して各々の材料素
材の溶解原料などとして再利用するのが一般的である。
従って、例えば廃空調機のうちの熱交換器をリサイクル
する場合にも、銅管とアルミニウムフィンとの異種金属
材料が混在しているために、廃熱交換器を構成する銅管
とアルミニウムフィンとをまず人手によって分離、選別
したのち破砕して、各々の材料毎に各素材の溶解原料な
どとして用いるのが一般的である。

【０００４】ただ、廃熱交換器から銅とアルミニウムと
を人手によって分離する方法では効率が悪く、廃熱交換
器のリサイクル量の増大に対応した現実的な方法にはな
り得ない。これに対し、廃熱交換器をそのまま破砕機な
どにより破砕することができれば廃熱交換器のリサイク
ル量の増大に対応して処理の効率も挙げることができ
る。しかし、従来から、強固に接合された鋼管とアルミ
ニウムフィンの分離自体が困難であると認識され、廃熱
交換器をそのまま破砕しても、銅管とアルミニウムフィ
ンとの分離がうまく図れないというのが、これまでの一
般的な技術常識であった。

【０００５】このため、従来から廃熱交換器をそのまま
破砕せず、予め銅管とアルミニウムフィンとを分離乃至
分離しやすい状態にしてから破砕することが種々提案さ
れている。例えば特開平７−１７１７２３号公報には、
廃熱交換器に砥粒を含む高圧水を噴射してアルミニウム
フィンを銅管の端部に寄せてから、アルミニウムフィン
を切断及び塑性変形させて分離する方法が開示されてい
る。さらに特開平７−２６５９８６号公報には、銅管を
長手方向に引き延ばしてアルミニウムフィンとの接合を
破壊し、その後両者を分離することが開示されている。
従って、これらの公報には、破砕方法よりも処理効率が
劣る分離方法が開示されており、廃熱交換器をそのまま
破砕しても、銅管とアルミニウムフィンとの分離がうま
く図れないという技術常識に基づいている。

【０００６】また、特開平９−５７１４４号公報、特開
平９−５７１４５号公報、特開平９−１５５２１３号公
報には、予め銅管の外周を所定方向に拡張してアルミニ
ウムフィンを破断させた後に廃熱交換器を解砕すること
が開示され、特開平８−１１０２２号公報には、予め廃
熱交換器をロール圧延して圧潰してから解砕することが
開示されている。これらはいずれも、銅管とアルミニウ
ムフィンとの接合を予め破壊してから解砕しないと、銅
管とアルミニウムフィンとの分離がうまく図れないとい
う技術常識に基づいている。しかし、これら従来の、予
め銅管とアルミニウムフィンとを分離する方法は、いず
れもその工程の煩雑さゆえに、いまだに実用化されてい
ないのが実情である。

【０００７】一方、これら従来の分離方法による銅管と
アルミニウムフィンとの分離の困難さを考慮して、熱交
換器自体をアルミニウム管とアルミニウムフィンとのオ
ールアルミニウム製に替える方法も考えられている。こ
の方法は、熱交換器自体を銅管とアルミニウムフィンと
の異種金属材料が混在しないような構成にするものであ
る。従って、このタイプの熱交換器であるならば、銅と
アルミニウムとの異種金属材料を分離する必要がないた
め、廃熱交換器のまま、あるいは適当に破砕してアルミ
ニウムの溶解原料として用いることが可能となる。しか
し、オールアルミニウム製の熱交換器自体の効率は、前
記銅管製の熱交換器に比して著しく低下することは否め
ない。しかも、この方法では、実際に今の時点で大量に
使用されている銅管とアルミニウムフィンからなる熱交
換器の前記リサイクル問題の解決にはならない。

【０００８】このため、本発明者らは、先に特願平１０
−３５１１０１号として、銅管とアルミニウムフィンが
接合された廃熱交換器のリサイクル方法を提供すべく、
廃熱交換器を溶解用原料として用いる場合に不純物とな
る金属を予め除去した後、前記銅管とアルミニウムフィ
ンが接合されたままの状態で廃熱交換器を破砕機にか
け、アルミニウム細片と銅細片とが各々分離して混在す
る混合破砕片となるまで十分に細かく破砕し、この混合
破砕片からアルミニウム細片と銅細片とを各々選別し、
その後これらの細片を各々アルミニウム及び銅の溶解用
原料として用いることを提案した。この方法によれば、
廃熱交換器の処理効率の高いリサイクル方法を提供する
ことが可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の特願平
１０−３５１１０１号の方法では、破砕後に選別された
銅細片の表面にはわずかながらアルミニウムが固着して
いる。これは、例えば、破砕に際してアルミニウムフィ
ンが銅管表面をこすり、銅管表面にアルミニウムフィン
の残渣が付着・残留するためであるが、機械的な方法で
はこれを完全に分離することはどうしても不可能であっ
た。このアルミニウムが固着した銅細片を原料として使
用する場合、アルミニウム不純物規格をオーバーするこ
とがあり、精錬などによりアルミニウム分を低減させる
必要があるが、精錬設備は非常に費用がかさむため、簡
単には導入できず、結局は電気銅などの高純度銅により
薄めて使用せざるを得なかった。本発明はこのような現
状に鑑みてなされたもので、上記の銅細片に含まれるア
ルミニウム分を低減し、高純度な原料としてリサイクル
可能とすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者が種々研究を行
った結果、破砕後に選別された銅細片の表面に固着した
アルミニウムのみを化学的に溶解することでアルミニウ
ム分を低減し得ることを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明に係る銅又は銅合金のリサイクル方法
は、アルミニウム又はアルミニウム合金部と銅又は銅合
金部を含む部材を破砕機にかけ、アルミニウム又はアル
ミニウム合金細片と銅又は銅合金細片が各々分離して混
在する混合細片とする工程と、その混合細片から銅又は
銅合金合金細片を選別する工程と、選別して得られた銅
又は銅合金細片をアルカリ溶液で洗浄する工程を有する
ことを特徴とする。破砕機にかける部材がアルミニウム
又はアルミニウム合金部と銅又は銅合金部以外の部分を
含む場合には、アルミニウム又はアルミニウム合金細片
と銅又は銅合金細片とその他が各々分離して混在するよ
うに破砕する。この方法を実施する際の望ましい条件と
して、アルカリ溶液で洗浄される銅又は銅合金細片は１
個当りの平均細片質量を０．０２ｇ以上とすること、ア
ルカリ溶液はｐＨ１２以上、温度２０〜９５℃として洗
浄することが挙げられる。また、上記アルカリ溶液は界
面活性剤を含有することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】廃空調機中の銅を原料としてリサ
イクルする場合、破砕後に選別された銅細片に固着した
アルミニウムのみを化学的に溶解することで、高純度の
原料とすることができる。銅細片に固着したアルミニウ
ムのみを化学的に溶解するには、アルミニウムが両性金
属であること及び銅とアルミニウムの電位差を利用し、
アルカリ溶液で洗浄することで可能となる。しかし平均
質量が０．０２ｇ未満となるように細かく破砕された銅
細片の場合、アルカリ溶液に溶ける、すなわちアノード
となるアルミニウムに対してカソードとなる銅部が少な
くなり、アルミニウム溶解の原動力となる電位差が得ら
れず、アルカリ溶液による洗浄で銅細片に固着したアル
ミニウムを完全に溶解するのが困難になるため、アルカ
リ溶液により洗浄する銅細片は平均質量０．０２ｇ以上
とすることが望ましい。さらにその銅細片の中には０．
０２ｇ未満のものが少ない方が望ましく、例えば全個数
の少なくとも８０％以上が０．０２ｇ以上の質量を有す
ることが望ましい。なお、破砕機により破砕すると、銅
細片としてほぼ＋−５０％の範囲内で質量の揃ったもの
を得ることができる。

【００１２】また、アルカリ溶液（ｐＨ≧８）による洗
浄はｐＨ、温度でそのアルミニウム除去力が決まる。ｐ
Ｈを上げるためにはどのような薬品を用いてもよく、例
えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウ
ムなどを用いることができる。しかし、ｐＨが１２未満
となると十分なアルミニウム除去は行えない。温度は高
ければ高いほど反応速度が速くなり、２０℃以下では反
応が遅く工業的に成り立たなくなる。また温度が高くな
りすぎると取り扱いが難しく、エネルギーロスも多くな
るので、２０〜９５℃、望ましくは５０〜８５℃がよ
い。処理時間は、処理温度及びアルカリ処理液のｐＨに
よりアルミニウムを除去できる時間を適宜選んで処理す
るとよい。処理方式自体は浸漬のみ、あるい撹拌、超音
波照射を加えるなど適宜選択できる。

【００１３】さらに、アルカリ溶液による洗浄工程の前
に脱脂工程を設けてもよく、あるいはアルカリ溶解液に
界面活性剤を加えてアルミニウムの除去と同時に脱脂を
行ってもよい。この場合、界面活性剤はアニオン系、カ
チオン系、ノニオン系いずれでもよく、適宜数種を組み
合わせて使用できる。界面活性剤の濃度としては０．１
〜３０ｇ／Ｌ程度が適当である。アルカリ溶液で洗浄
後、アルカリ分を洗い流す洗浄工程及び乾燥工程が必要
となるが、この洗浄は水、湯いずれでもよい。

【００１４】なお、破砕機による破砕工程は、破砕後の
銅細片質量のみが問題となるので、方法自体は特に問わ
れず、例えば垂直破砕機、１軸破砕機、衝撃式破砕機、
ハンマーミル、カッターミル、２軸破砕機などが使用可
能である。銅細片とアルミニウム細片及びその他の細片
への選別は、風力、磁力、振動、各物質の比重差、加熱
などの組み合せにより行われる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を挙げ、比較例と対比
しながら本発明を具体的に説明する。 ＜供試材＞同じタイプの複数の廃空調機より枠体を除去
し、銅管とアルミニウムフィンからなる熱交換器部分を
取り出して供試材とした。 ＜破砕＞垂直式の１軸破砕機により破砕を行い、風選及
び磁選により表１に示す種々の平均細片質量をもつ銅細
片の集合体（Ａ〜Ｄ）を作製し、各銅細片の集合体につ
いて、アルカリ溶液による洗浄前のＡｌの含有率（銅細
片１００ｇを一定量の硝酸−硫酸に溶かし、原子吸光法
によりＡｌの定量を行い、銅細片中のＡｌ含有量を算出
した）を調べ、その結果を同じく表１に示した。なお、
各集合体において、銅細片の質量はほぼ＋−５０％の範
囲内で揃っていた。また、各銅細片の集合体の平均細片
質量は、各銅細片の集合体から銅細片を１００個任意に
とり、１個当りの平均を算出した。 ＜アルカリ溶液＞水酸化ナトリウム、界面活性剤（ラウ
リルベンゼンスルホン酸ナトリウム）を用い、表２に示
すアルカリ溶液を作製した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】＜アルカリ洗浄＞表１に示す銅細片約１０
０ｇづつを、表２に示すアルカリ溶液１Ｌに浸漬した。
その処理時間及び処理温度を表３に示す。その後、７０
℃の湯で洗浄し、熱風で乾燥した。 ＜評価＞アルカリ溶液による洗浄後、銅細片全量を一定
量の硝酸−硫酸に溶かし、原子吸光法によりＡｌの定量
を行い、銅細片中のＡｌ残存量を算出した。その結果を
表３にあわせて示す。

【００１９】

【表３】

【００２０】表３に示すように、Ｎｏ．１〜１５はいず
れもＡｌ残存量がアルカリ洗浄前より大きく減少してい
る。特に本発明に規定する平均細片質量、アルカリ溶液
ｐＨ及び処理温度を満たすＮｏ．１〜７はＡｌの残存量
が１０ｐｐｍ以下に抑えられている。一方、平均細片質
量が０．０２ｇ未満のＮｏ．８〜１２では、アルカリ溶
液ｐＨ及び処理温度が本発明の規定を満たしていてもＡ
ｌ残存量が多かった。また平均細片質量が本発明の規定
を満たしていても、アルカリ溶液ｐＨが１２未満のＮ
ｏ．１３、１４は処理温度に関わらずＡｌ残存量が多か
った。さらに平均細片重量とアルカリ溶液ｐＨが本発明
の規定を満たしていても、処理温度が２０℃未満のＮ
ｏ．１５はＡｌ残存量が多かった。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る銅又は銅合金のリサイクル
方法は、低コストで高純度の銅又は銅合金原料を製造す
ることができ、廃空調機等のリサイクル問題を解決する
ことができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金部と
   銅又は銅合金部を含む部材を破砕機にかけ、アルミニウ
   ム又はアルミニウム合金細片と銅又は銅合金細片が各々
   分離して混在する混合細片とする工程と、その混合細片
   から銅又は銅合金細片を選別する工程と、選別して得ら
   れた銅又は銅合金細片をアルカリ溶液で洗浄する工程を
   有する銅又は銅合金のリサイクル方法。
2. 【請求項２】 アルカリ溶液で洗浄する銅又は銅合金細
   片の平均細片質量を０．０２ｇ以上とすることを特徴と
   する請求項１に記載された銅又は銅合金のリサイクル方
   法。
3. 【請求項３】 ｐＨ１２以上、温度２０〜９５℃のアル
   カリ溶液で洗浄することを特徴とする請求項１又は２に
   記載された銅又は銅合金のリサイクル方法。
4. 【請求項４】 上記アルカリ溶液が界面活性剤を含有す
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載され
   た銅又は銅合金のリサイクル方法。