JP2002105547A

JP2002105547A - 銅含有合金の処理方法

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Publication number: JP2002105547A
Application number: JP2000300831A
Authority: JP
Inventors: Takehisa Aoki; 威尚青木; Kazuaki Miyamoto; 和明宮本
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd; Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc; Eneos Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP4248133B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高価な廃ガス処理装置や冷却設備を必要とす
ることなく且つエネルギ消費も少なくてすむ銅含有合金
の処理方法を提供する。【解決手段】銅含有合金の処理方法は、プリント基
板等の廃棄物を処理して、銅１０〜２５質量％、鉄２５
〜４５質量％を含有する銅含有合金を生成する工程(ス
テップ１)と、銅含有合金を平均粒径１〜０．０１ｍｍ
に粉砕処理する工程(ステップ２)と、そして、粉砕した
銅含有合金を自溶炉内に導入して処理する工程(ステッ
プ４)とを含んで構成されている。これにより、プリン
ト基板等の銅含有産業廃棄物を、通常の銅精錬の設備を
使って効率よく処理することができる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、電気機器に用い
られるプリント基板または部品を搭載したプリント基
板、および、これらの製造工程で発生する枠材などの成
形残（以下、「プリント基板」と総称する）等の廃棄物
を処理して得た銅含有合金の処理方法に係り、特に、銅
の含有量が低いために転炉での処理が不可能な銅含有合
金の処理方法に関するものである。

【０００２】

【先行技術】従来、充填材、樹脂、金属などを主要構成
成分とするプリント基板や、これに電子部品を搭載した
基板の従来の再資源化方法としては、焼却処理し、熱エ
ネルギを回収する方法が一部で実施されている。さら
に、プリント基板などの複合材料から有価物を回収する
方法としては、これらの複合材料中の樹脂成分を加熱し
て炭化させた後、銅などの有価物を分離回収する方法が
ある（特開平２−８８７２５号公報）。また、特開昭６
３−２７６５０９号公報には、樹脂と金属から成る廃棄
複合材を、樹脂の脆化温度以下に冷却後、粉砕した後、
磁力を利用して金属と樹脂とを分離する再生処理方法が
開示されている。

【０００３】従来の焼却処理や炭化処理を用いるプリン
ト基板や部品搭載基板の再資源化方法や有価物回収方法
では、さまざまな廃ガスが発生するため、高度な廃ガス
処理施設を設置しなければならず、更にプリント基板や
部品搭載基板に含まれる有価金属成分が酸化されやすく
なり、回収した場合の付加価値が低減することが懸念さ
れる。また他の再資源化の方法としては、プリント基板
上の銅などをエッチングすることも考えられるが、排水
処理や銅の回収に大規模な設備を要するので実用的でな
い。また、特開昭６３−２７６５０９号公報に開示され
ている樹脂と金属から成る廃棄複合材の再生処理方法で
は、エネルギ消費の大きな冷却設備が必要であるという
問題点、および、磁力により金属と樹脂とを分離してい
るため、この技術では、プリント基板の回路部分で多用
される銅やアルミなど非磁性の金属を分離回収すること
ができないという問題点がある。以上のように、プリン
ト基板や部品搭載基板およびこれらの製造工程での成形
残から金属などの有価物を分離回収する方法を確立する
ことは、大きな課題であった。

【０００４】かかる従来技術の課題に鑑み、本発明者等
はプリント基板を銅精錬における副原材料とみなして既
存の乾式精錬設備を用いた銅回収方法を鋭意研究し、反
射炉で硫化鉱を主原料としてスパイスを生産した結果、
この銅含有合金が以外に脆く自溶炉の精鉱バーナから投
入して処理できる程度の粒度に容易に粉砕できることを
発見し、本発明を完成した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決すべき課
題は、高価な廃ガス処理装置や冷却設備を必要とするこ
となく且つエネルギ消費も少なくてすむ銅含有合金の処
理方法を提供することにある。本発明は、上記した課題
を解決したもので、プリント基板等の廃棄物を処理し
て、銅１０〜２５質量％、鉄２５〜４５質量％を含有す
る銅含有合金を生成する工程と、銅含有合金を平均粒径
１〜０．０１ｍｍに粉砕処理する工程と、そして、粉砕
した銅含有合金を自溶炉内に導入して処理する工程とを
含んで構成されてなることを特徴とする銅含有合金の処
理方法を提供する。

【０００６】前述のような金属組成の銅含有合金は、典
型的には、硫化鉱とプリント基板とを原材料として反射
炉でスパイスを生成することによって得ることができ
る。かかる銅含有合金は、比較的脆く、平均粒径１〜
０．０１ｍｍに粉砕処理する。粉砕した銅含有合金は、
自溶炉に搬送して銅精鉱と共に炉内に投入され、通常の
銅精錬の処理工程に従って回収される。請求項２に記載
の本発明は、請求項１に記載の銅含有合金の処理方法に
おいて、粉砕処理した銅含有合金を気流により前記自溶
炉まで搬送し処理することを特徴とする。粉砕された銅
含有合金は、平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕処理され
ているため、自溶炉までダクトを介して気流によって簡
単且つ安価に搬送することができる。

【０００７】請求項３に記載の本発明は、請求項１に記
載の銅含有合金の処理方法において、粉砕処理工程が、
乾式自生粉砕ミルにより行われることを特徴とする。乾
式自生粉砕ミルとしては、例えば、エロフォールミル
（商品名：東京都港区三田５−１−１２大塚鉄工株式会
社）がある。請求項４に記載の本発明は、請求項３に記
載の銅含有合金の処理方法において、粉砕処理工程が、
回転数１５〜２５ｒｐｍ、処理速度０．５〜２．０トン
/時の条件で処理することを特徴とする。請求項５に記
載の本発明は、請求項１に記載の銅含有合金の処理方法
において、銅含有合金には、さらに、金が１００〜３５
０ｇ/トン及び/又は銀が５００〜３０００ｇ/トンが含
まれていることを特徴とする。請求項６に記載の本発明
は、請求項１に記載の銅含有合金の処理方法において、
自溶炉での処理工程が、粉砕された銅含有合金を自溶炉
の精鉱バーナを通して炉内に投入することにより行われ
ることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る銅含有合金の
処理方法を図示された実施の形態に基づいて、更に詳し
く説明する。図１は、本発明に係る銅含有合金の処理方
法の一実施形態を示すフローチャートである。本発明に
係る銅含有合金の処理方法は、概略的に、反射炉におけ
るスパイス生成工程(ステップ１)と、前記エロフォール
ミル（商品名：東京都港区三田５−１−１２大塚鉄工株
式会社）による粉砕工程(ステップ２)と、ダクトを通し
ての気流による搬送工程(ステップ３)と、そして、自溶
炉の精鉱バーナから炉内への投入工程(ステップ４)とを
含んで構成されている。

【０００９】本発明で対象とするプリント基板や部品搭
載基板およびこれらの製造工程での成形残としては、通
常電気機器に使用されているものを指す。プリント基板
は樹脂成分、充填材成分および回路などの金属成分から
なるものであり、樹脂としてはエポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられ、充填材として
はガラス繊維、紙、カーボン繊維などが挙げられ、更に
金属としては、銅、アルミ、鉄、ニッケル、ハンダ（ス
ズと鉛）、金、銀などが挙げられる。部品搭載基板とは
上記のプリント基板にＩＣパッケージなどの電子部品が
搭載されたものである。尚、電子部品が搭載されたプリ
ント基板から、電子部品の一部または全部を取り外した
ものも部品搭載基板に含める。成形残とは、プリント基
板製造時の枠材や銅張りプリプレグの不良品、およびこ
れらの加熱硬化体などを指し、構成成分が製品のプリン
ト基板とほぼ同じものを指す。

【００１０】反射炉におけるスパイス生成工程(ステッ
プ１)では、硫化鉱とプリント基板とを原材料として反
射炉でスパイスを生成する。金属以外の物質は、燃焼し
て廃ガスとして外部に排出されるか、スラグ中に含まれ
て除去される。なお、反射炉は１９００Ｋ付近で溶錬す
るため、各種プラスチックをダイオキシンその他の有害
物質を排出することなく燃焼させることができる。この
スパイスは、銅１０〜２５質量％、鉄２５〜４５質量％
を含有する銅含有合金である。なお、かかる銅含有合金
であるスパイスには、さらに、金が１００〜３５０ｇ/
トン及び/又は銀が５００〜３０００ｇ/トンが含まれて
おり、通常の銅精錬におけるプロセスを介することによ
り、前述のような貴金属を同時に回収することもでき
る。

【００１１】銅含有合金であるスパイスは、比較的脆
く、粉砕工程(ステップ２)において、容易に平均粒径１
〜０．０１ｍｍに粉砕処理することができる。かかる粉
砕処理は、乾式自生粉砕ミル例えば、エロフォールミル
（商品名：東京都港区三田５−１−１２大塚鉄工株式会
社）により行うことができる。本発明における粉砕工程
の際、スパイス微粉砕物の平均粒径が大きすぎると、気
流による搬送が十分に行えなくなるのでダクト内に堆積
物として残留してしまう恐れがある。また、平均粒径が
小さすぎる場合には、粉砕に時間とエネルギとがかかり
過ぎ不経済である欠点がある。そこで、スパイスの平均
粒径は、０．０１mm（１０μm ）以上で１．０mm（１０
００μm）未満であることが望ましい。

【００１２】図２は、かかる乾式自生粉砕ミルの一実施
例の概念図である。先ず、硫化鉱とプリント基板とを混
在させた原料を反射炉で溶錬しスパイスを生成する。こ
れをストックビン１に貯蔵し、必要に応じてスパイスを
乾式自生粉砕ミル３に投入する。ミルの産物は、例え
ば、ミル周辺のグレート目１ｍｍ、或いは、０．５ｍｍ
といった小孔を通過して排出される。産物に１ｍｍ或い
は０．５ｍｍ以上のものの混入が許されない場合には、
ミル周辺産物をスクリーン５で篩分けし、そのスクリー
ンアンダとクラッシファイヤ７、サイクロン９、バグフ
ィルタ１１の捕集物と一緒にして産物とすることもでき
る。バグフィルタ１１は、排気ファン１３によって吸引
されており、その排気は外部に排出される。なお、サイ
クロン９で分級された重量の重い成分は、主ファン１５
に吸引されており、その大部分は乾燥用のエアーヒータ
１７を介して乾式自生粉砕ミル３に戻される。図示され
た好ましい実施例では、かかるシステムを用いて銅含有
合金であるスパイスを平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕
処理する。乾式自生粉砕ミル３は、回転数１５〜２５ｒ
ｐｍ、処理速度０．５〜２．０トン/時の条件で処理す
ることができる。

【００１３】ダクトによる気流搬送工程(ステップ３)に
おいては、スパイスが平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕
処理されているため、自溶炉までダクトを介して気流に
よって簡単且つ安価に搬送することができる。また他の
方法としては、サイクロン、バグフィルターで回収後自
溶炉で処理しても良い。粉砕されたスパイスの炉内への
投入工程(ステップ４)では、ダクトを介して搬送されて
きたスパイスが自溶炉の精鉱バーナから炉内へ投入され
る。スパイスの平均粒径が１〜０．０１ｍｍと十分に小
さな粒径の粉体とされているため、精鉱バーナから炉内
へ投入することによりスパイスは炉内で瞬間的に溶解す
ることができる。

【００１４】図３は、自溶炉の典型例の縦断面図であ
る。従来周知の方法により得られた銅精鉱と共に、前述
のようにして生成された銅含有合金であるスパイスを自
溶炉４０に酸素富化空気あるいは高温熱風と同時に吹き
込んで瞬間的に化学反応を起こさせてマットとスラグに
分離する。図３に示すように、自溶炉４０は反応シャフ
ト４１、セットラ４３、アップテイク４５から構成さ
れ、反応シャフト４１には１〜３本の精鉱バーナ４７、
４７が備えられている。精鉱及び粉砕されたスパイスは
この精鉱バーナ４７、４７から炉内に吹き込まれる。自
溶炉は精鉱の酸化反応熱を利用するため他の方法より燃
料消費率が低いという特徴がある。尚、酸化反応熱だけ
では熱量の不足をきたすおそれがある場合には、精鉱バ
ーナ４７、４７から重油等で助燃することもできる。こ
こで得られたマットには、通常の自溶炉による精錬と同
様に、銅が６０〜６５％含まれる。また、スラグには１
％前後の銅が含まれるので錬かん炉４９にて錬かんし、
銅をマットとして回収し自溶炉４０からのマットとあわ
せて転炉で処理する。

【００１５】

【実施例】反射炉に、硫化鉱２００トンと共にプリント
基板を４００トンを投入し、通常の運転条件と同じ運転
条件で溶錬した。平成１２年３月中における実験プラン
トにおいて、反射炉内には、Ｆeが２５〜４５質量％、
Ｃuが１０〜２５質量％のスパイス相と、ＣuＳからなる
マット相に分かれて得られた。マットとスパイスは、同
時にレードルに回収する。次いで、上部のマットを除い
た後、スパイスを磁石で吸着して分離した。スパイス
は、Ｃu品位が低くＦｅ分のある合金であるため、マッ
トよりも比重が重く且つ磁性があるためである。

【００１６】このようにして得られた銅含有合金である
スパイスを、先ず、粗粉砕した後、前述のエロフォール
ミルで平均粒径０．５ｍｍに微粉砕した。エロフォール
ミルは、直径が約３ｍで軸方向の長さが約１ｍのものに
直径８０〜１００ｍｍの鋼球を３０〜４０個入れて、回
転数１５〜２５ｒｐｍ、処理速度０．５〜２．０トン/
時の条件で約６時間操業した。これにより、実質的にほ
ぼ全てのスパイスが平均粒径０．５ｍｍに微粉砕でき
た。エロフォールミルから自溶炉へは、直径８００ｍｍ
のダクトを介して約２０ｍ/秒の速度で気流搬送を行っ
た。この時の吸引容量は、６００立方ｍ/分であった。
スパイス中における貴金属の含有量を平成１２年４月２
日〜４日の期間調べたところ、金、銀、銅がそれぞれ以
下の通りとなった。

【００１７】

【表１】

【００１８】１日の処理量は概算で４〜５トン/日で、
月２５日稼動すると、約１００トン/月となるから、月
産で金が約１５〜２６Kg、銀が１１３〜１８７Kg生産さ
れる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、銅１０〜
２５質量％、鉄２５〜４５質量％を含有する銅含有合金
を生成する工程と、銅含有合金を平均粒径１〜０．０１
ｍｍに粉砕処理する工程と、そして、粉砕した銅含有合
金を自溶炉内に導入して処理する工程とを含んで構成さ
れてなるため、廃棄物処理を行って得られる銅含有合金
を通常の銅精錬の設備を使って効率よく処理回収するこ
とができる効果がある。

【００２０】また、本発明によれば、従来の焼却処理や
炭化処理を用いる有価物回収方法で必要であった高度な
廃ガス処理施設のような大規模な設備を設置する必要が
ない。また、プリント基板や部品搭載基板に含まれる有
価金属成分が銅の精錬設備を利用して高品位な有価物と
して回収することができる。すなわち、貴金属含有処理
物から金、銀等の貴金属を容易に且つ安価に回収するこ
とができる。さらに、鉄と合金化した銅含有合金は、比
較的粉砕が容易に出来、それにより、気流運搬により自
溶炉に搬送できると共に最適な粒度で自溶炉にて処理す
ることができる。また、自溶炉において、鉄は還元材、
発熱材となり有効利用できる。さらにまた、銅転炉にて
処理し難い銅品位の低い、例えば、５０質量％未満の銅
含有合金をも容易に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る銅含有合金の処理方法の一実施
形態のフローチャートである。

【図２】図２は、かかる乾式自生粉砕ミルの一実施例
の概念図である。

【図３】図３は、自溶炉の典型例の縦断面図である。

【符号の説明】

１ストックピン３エロフォールミル５スクリーン７クラッシファイヤ９サイクロン１１バグフィルタ１３排気ファン１５主ファン１７エアーヒータ４０自溶炉４１反応シャフト４３セットラ４５アップテイク４７精鉱バーナ４９錬かん炉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板等の廃棄物を処理して、
銅１０〜２５質量％、鉄２５〜４５質量％を含有する銅
含有合金を生成する工程と、前記銅含有合金を平均粒径
１〜０．０１ｍｍに粉砕処理する工程と、そして、前記
粉砕した銅含有合金を自溶炉内に導入して処理する工程
と、を含んで構成されてなることを特徴とする銅含有合
金の処理方法。
【請求項２】請求項１に記載の銅含有合金の処理方
法において、前記粉砕処理した銅含有合金を気流により
サイクロン、バグフィルターにおいて回収し、前記自溶
炉で処理することを特徴とする銅含有合金の処理方法。
【請求項３】請求項１に記載の銅含有合金の処理方
法において、前記粉砕処理工程は、乾式自生粉砕ミルに
より行われることを特徴とする銅含有合金の処理方法。
【請求項４】請求項３に記載の銅含有合金の処理方
法において、前記粉砕処理工程は、回転数１５〜２５ｒ
ｐｍ、処理速度０．５〜２．０トン/時の条件で処理す
ることを特徴とする銅含有合金の処理方法。
【請求項５】請求項１に記載の銅含有合金の処理方
法において、前記銅含有合金には、さらに、金が１００
〜３５０ｇ/トン及び/又は銀が５００〜３０００ｇ/ト
ンが含まれていることを特徴とする銅含有合金の処理方
法。
【請求項６】請求項１に記載の銅含有合金の処理方
法において、前記自溶炉での処理工程は、粉砕された銅
含有合金を自溶炉の精鉱バーナを通して炉内に投入する
ことにより行われることを特徴とする銅含有合金の処理
方法。