JP2014518948A - 廃非鉄スラグを活用した使用済み携帯電話のプリント回路基板と廃自動車触媒からの貴金属濃縮回収方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】銅、鉛、亜鉛などの非鉄金属製錬工程から排出される産業廃棄物である廃非鉄スラグと使用済み携帯電話プリント回路基板及び廃自動車触媒を単一工程で高温溶融して廃非鉄スラグに含有された鉄酸化物を還元分離させ、同時に使用済み携帯電話のプリント回路基板に含有された銅、鉄、錫、ニッケルを溶融分離させ、生成された鉄、銅、錫、ニッケル合金を貴金属の回収金属として活用して使用済み携帯電話のプリント回路基板と廃自動車触媒に含有された金、銀、白金、パラジウム、ロジウムなどを濃縮回収する。
【選択図】図1
Description
銅、鉛、亜鉛などの非鉄金属製錬工程から排出される産業廃棄物である廃非鉄スラグをスラグ組成調整溶剤と同時に貴金属回収に活用して、また、使用済み携帯電話のプリント回路基板に含有されたプラスチック成分を還元剤として使用できるようにして工程コストの上昇を引き起こす銅、鉄、鉛、ニッケルなどの貴金属の回収金属と還元剤であるカーボンを使用せずに生成される合金相の量を増加させて、合金相とスラグ相の分離を容易にして工程時間を短縮すると同時に、アルミナ(Al2O3)、生石灰(CaO)、マグネシア(MgO)、酸化鉄(FeO)、シリカ(SiO2)のような溶剤の使用量と還元剤である炭素の使用量を大幅に削減することができる。
また、本発明は、結果として使用済み携帯電話のプリント回路基板と廃自動車触媒から金、銀、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属だけでなく、鉄、銅、ニッケル、錫などの有価金属を回収することができるようにし、加えて発生するスラグは、環境的に問題がない、再資源化することができるようにする方法に関するものである。
また、自動車の排気ガス浄化用触媒に使用される貴金属としては、白金、パラジウム、ロジウムなどがあり、これらはハニカム形状の担体表面に微粒子として一定の割合で分布しており、廃車時には、白金、パラジウム、ロジウムなどが含有されている廃自動車触媒が発生し、これらの含有量は、製造会社、車種、生産年度によって多少異なるが、約55〜790g/T程度である。
しかし、上記のような使用済み携帯電話のプリント回路基板や廃自動車触媒などの廃棄物に含まれている貴金属は、ハイテク産業の素材原料として非常に重要な位置を占めているだけでなく、高価で付加価値が高いため、廃棄物として処理するには、非常に貴重なものである。
したがって、資源リサイクルの観点から、回収されることが国家経済的にも要求されることがあり、これを回収してリサイクルすることは資源の有効利用の面で非常に有用であるといえる。
湿式法としては、大韓民国公開特許公報 特許公開番号2003-0006792(2003.1.23)に、廃プリント回路基板から有価金属を回収する方法が記載されている。
廃プリント回路基板から有価金属を回収する方法は、(1)廃プリント回路基板を粉砕し、(2)粉砕物を風力選別により軽いプラスチック部分と重い金属部分に分離し、(3)前記重い金属部分を静電選別によって導体と絶縁体に分離し、(4)前記分離された導体を磁力選別によって磁性体と非磁性体に分離し、(5)前記分離された非磁性体を化学処理することからなり、上記の化学処理ステップは、(a)前記非磁性体に硫酸と過酸化水素水の混合物を添加し、(b)前記(a)の工程で生成された残渣を(NH4)2S2O3、CuSO4とNH4OHでそれぞれ0.2:0.02:0.4のモル比で構成される混合溶媒と反応させ、(c)前記(b)工程で生成された残渣に塩水を添加し、(d)前記(c)の工程で生成された残渣を王水と反応させる技術が開示されている。
非鉄製錬炉を用いる方法は、非鉄精鉱や銅メットと一緒に使用済み携帯電話のプリント回路基板を非鉄製錬炉に装入し、高温で溶融して使用済み携帯電話のプリント回路基板から貴金属を非鉄金属相に濃縮分離回収する方法で、これによると廃水の発生がなく、発生するスラグは環境的にほとんど問題がなくリサイクルできるという高い長所がある。
しかし、この方法は、工程時間が長いという欠点がある。さらに廃自動車触媒のようなスラグの粘性を増加させるアルミナ(Al2O3)成分を多く含んでいる産業廃棄物は処理できないという欠点がある。
上記のような電溶炉を利用する方法は、廃水の発生がなく、発生するスラグは、環境的な問題がほとんどなく、リサイクルできる高い長所があるが、工程コストの上昇を引き起こす貴金属の回収金属の銅、鉄、鉛、ニッケルなどの金属とスラグ組成を調節するアルミナ(Al2O3)、生石灰(CaO)、マグネシア(MgO)、酸化鉄(FeO)、シリカ(SiO2)のような様々な溶剤と、還元剤である炭素がさらに多く必要であるという欠点がある。
また、貴金属の回収金属の銅、鉄、鉛、ニッケルなどを使用していない電溶炉を利用する方法は、上記工程で得られる合金相の量が少なく合金相とスラグ相の分離が難しく工程時間が長くなる欠点がある。
このような問題を解決するために、本発明の目的は、銅、鉛、亜鉛などの非鉄金属製錬工程から排出される産業廃棄物である廃非鉄スラグに含まれている鉄の成分を貴金属回収に活用すると同時に、残りの廃非鉄スラグに含有されている成分をスラグ組成の調整に活用して、廃非鉄スラグとして不足している溶剤成分(スラグ組成調整剤)の補充のために溶剤成分であるCaOを追加することを特徴とする。
したがって、産業廃棄物である廃非鉄スラグをスラグ組成調整溶剤と同時に貴金属回収に活用することになる。
本発明は、廃非鉄スラグ、使用済み携帯電話のプリント回路基板や廃自動車触媒など、さまざまな産業廃棄物を同時に処理して、金、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属を濃縮回収し、産業廃棄物による資源のリサイクルを可能にする廃非鉄スラグを活用した使用済み携帯電話のプリント回路基板及び廃自動車触媒からの貴金属濃縮回収方法を提供する。
さらに、廃非鉄スラグに含有されている酸化鉄、シリカ、生石灰と、使用済み携帯電話のプリント回路基板に含有されているシリカ及び廃自動車触媒のコーディエライトの成分をスラグ組成調整溶剤として活用することができ、本発明によって、鉄、銅、錫、ニッケルなどの有価金属を回収することができるようにし、また発生するスラグには環境的な問題がなく、再資源化することができるようにする方法を提供する。
(a)廃非鉄スラグを破砕する工程、
(b)廃自動車触媒を破砕する工程、
(c)(a)の工程で得られた廃非鉄スラグのスラグ組成調整溶剤に生石灰(CaO)を均一に混合して溶融する工程、
(d)(c)の工程で得られた溶湯に使用済み携帯電話のプリント回路基板と、(b)の工程で得られた廃自動車触媒を投入して溶融する工程、
(e)(d)の工程で得られた溶湯を一定時間維持して貴金属が捕集された合金相と貴金属を含まないスラグ相を分離する工程、
を含む、廃非鉄スラグを活用した使用済み携帯電話のプリント回路基板と廃自動車触媒からの貴金属を濃縮回収する方法を提供する。
さらに、通信、情報機器の急速な発展速度と車の買い替えサイクルが速くなるに従って、使用済み携帯電話のプリント回路基板と廃自動車触媒などの産業廃棄物の発生量が増加すると予測されることから、使用済み携帯電話のプリント回路基板と廃自動車触媒による資源の浪費と環境汚染の問題を積極的に解決することができるという効果がある。
したがって、本発明は、環境汚染を誘発する工程残渣が発生していない省エネ環境に優しい技術であると同時に捨てられている異なる産業廃棄物を単一工程で同時に資源化することができるという優れた効果がある。
(a)廃非鉄スラグを破砕する工程、
(b)廃自動車触媒を破砕する工程、
(c)(a)の工程で得られた廃非鉄スラグにスラグ組成調整溶剤として生石灰(CaO)を均一に混合して溶融する工程、
(d)(c)の工程で得られた溶湯に使用済み携帯電話のプリント回路基板と、(b)の工程で得られた廃自動車触媒を投入して溶融する工程、
(e)(d)の工程で得られた溶湯を一定時間維持して貴金属が捕集された合金相と貴金属を含まないスラグ相を分離する工程、
を含む銅、鉛、亜鉛などの非鉄金属製錬工程から排出される産業廃棄物である廃非鉄スラグを活用した使用済み携帯電話のプリント回路基板と廃自動車触媒から金、銀、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属を濃縮回収することを特徴とする。
また、上記の廃非鉄スラグ粒度が1.5cmを超える場合は溶融時間が長くなるという欠点がある。
本発明で使用する廃非鉄スラグは、銅、鉛、亜鉛などの非鉄金属の生産工程で副産物として生産されるスラグを使用するものであり、これら銅、鉛、亜鉛などの廃非鉄スラグの主成分は、Al2O3、CaO、FeO、MgO、SiO2などである。
本発明では、廃非鉄スラグの成分は、FeOが主(約40〜60%程度)であり、廃非鉄スラグに含まれている酸化鉄成分が一部還元されることにより貴金属成分の捕集剤として使用することができる点と、一部は酸化鉄状態で存在することにより、スラグ組成の調整に使用できるという点を導出し、本発明の主要な構成成分として使用したものである。
この時、スラグ組成調整溶剤である生石灰(CaO)は、(d)工程と(e)の工程でのスラグ組成の調整に投入される。上記生石灰の添加量が5重量部未満、又は40重量部を超えると、廃非鉄スラグと生石灰の混合物の溶融温度が高くなり、エネルギー損失が増大する欠点がある。また、生石灰の添加量が5重量部未満、又は40重量部を超えると、(d)の工程でスラグの粘性が高くなり、(e)工程での貴金属の回収率が低くなるという欠点がある。
本発明において、溶剤は廃非鉄スラグに含有されている酸化鉄、シリカ、生石灰と使用済み携帯電話のプリント回路基板に含有されているシリカおよび廃自動車触媒のコーディエライトの成分をスラグ組成調整溶剤として活用する。
また、上記溶融温度が1300℃未満だと廃非鉄スラグと生石灰の混合物が完全に溶融しないという欠点がある。そして、上記溶融温度が1450℃を超えると廃非鉄スラグと生石灰の混合物が完全に溶融されて溶湯を形成するための溶融時間が長くなり、エネルギー損失が大きくなるという欠点がある。
さらに、上記溶融時間が10分未満の場合は、廃非鉄スラグと生石灰の混合物が完全に溶融しないという欠点がある。そして、上記溶融時間が20分を超える場合には、廃非鉄スラグと生石灰の混合物が完全に溶融されて溶湯を形成するための溶融時間が長くなり、エネルギー損失が大きくなる欠点がある。
このとき、廃非鉄スラグ100重量部に対して使用済み携帯電話のプリント回路基板40〜70重量部、廃自動車触媒10〜30重量部を、電気炉に装入して1300〜1450℃の温度で20〜40分溶融する。
上記使用済み携帯電話のプリント回路基板添加量が40重量部未満、又は70重量部を超えると、スラグの粘性が高くなり、(e)工程での貴金属の回収率が低くなるという欠点がある。
また、上記廃自動車触媒添加量が10重量部未満又は30重量部を超える場合、スラグの粘性が高くなり、(e)工程での貴金属の回収率が低くなるという欠点がある。
使用済み携帯電話のプリント回路基板は、粉砕をせずにそのまま投入することが好ましく、機種によっては2〜4等分に切削して投入することもできる。
上記溶融温度が1300℃未満であれば、スラグの粘性が高くなり、(e)工程での貴金属の回収率が低くなるという欠点がある。上記溶融温度が1450℃を超えると、スラグ粘性は低くなり、貴金属の回収率が良くなく、大きく改善されるわけではなく、それに伴う利益がない。
また、上記溶融時間が20分未満の場合は廃非鉄スラグからの鉄の還元率が低くなって(e)工程での合金相とスラグ上の分離が難しくなり、工程時間が長くなって貴金属の回収率が低くなるという欠点がある。上記溶融時間が40分を超える場合、廃非鉄スラグからの鉄の還元率は増加されるが大幅には増加しないため、それに伴う利益がない。
上記保持時間が10分未満の場合は、工程時間が短縮されるという利点があるが、合金相での貴金属の回収率が低くなるという欠点がある。また、上記溶融時間が20分を超えた場合は、合金相での貴金属の回収率は増大するメリットがあるが、スラグ相の粘性が増加して合金相とスラグ相の分離が難しくなるという欠点がある。
この時、上記の合金相とスラグ相を分離した後、貴金属が濃縮された合金から、金、白金、パラジウム、ロジウムなどを精製回収し、貴金属が含まれていない回収されたスラグは、他の貴金属の回収に再利用したり、セメントの原料として使用する。
結局、本発明は、さらに貴金属の回収金属と還元剤であるカーボンを使用することなく、スラグ組成調整溶剤の数と量を大幅に削減することができ、産業廃棄物である廃非鉄スラグを活用して、使用済み携帯電話のプリント回路基板と廃自動車触媒からの貴金属を濃縮回収すると同時に、結果として鉄、銅、錫、ニッケルなどの有価金属を回収することができ、また発生するスラグは、環境的な問題がない、再資源化することができる方法であり、省エネ及び環境に優しい技術であると同時に捨てられている産業廃棄物を資源化することができる技術であるという点において、その意義がある。
以下の実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。これらの実施例は本発明をより具体的に説明するためのもので、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。
次に破砕された廃非鉄スラグとスラグ組成調整溶剤である生石灰(CaO)を混合した。
混合比率は、廃非鉄スラグ100重量部に対して生石灰を40重量部にするように坪量した後、Vミキサーを使用して均一に混合した。(Vミキサー:漢陽科学、韓国)
そして、均一に混合された原料を電気炉に投入して1300℃で20分間溶融した。
続いて、得られた溶湯に使用済み携帯電話のプリント回路基板と破砕された廃自動車触媒を投入して1450℃で20分間溶融した。
この時、廃非鉄スラグに対して使用済み携帯電話のプリント回路基板の投入量は、67重量部であり、廃自動車触媒の投入量は、20重量部であった。その後、付加的なエネルギー供給なしに溶湯を電気炉に20分間保持した後、貴金属が含まれていないスラグ相から貴金属が捕集された合金相を分離して回収した。
その結果、使用済み携帯電話のプリント回路基板100gと廃自動車触媒30g中に含まれている貴金属の量は、金が924.9mg、銀1897.5mg、パラジウムが387.2mg、プラチナが316.2mg、ロジウムが65.2mgであり、本発明によって回収された貴金属が捕集された合金上に存在する貴金属は、金が906.5mg、銀1877.8mg、パラジウムが382.0mg、プラチナが310.8mg、ロジウムが64.8mgであり、金、銀、パラジウム、白金、ロジウムのすべてにおいて回収率が98%以上であった。
次に破砕された廃非鉄スラグとスラグ組成調整溶剤である生石灰(CaO)を混合した。
混合比率は、廃非鉄スラグ100重量部に対して生石灰を5重量部するように坪量した後、Vミキサーを使用して均一に混合した。(Vミキサー、漢陽科学、韓国)
均一に混合された原料を電気炉に投入して1300℃で10分間溶融した。
続いて、得られた溶湯に使用済み携帯電話のプリント回路基板と破砕された廃自動車触媒を投入して1300℃で40分間溶融した。
この時、廃非鉄スラグに対して使用済み携帯電話のプリント回路基板の投入量は、50重量部であり、廃自動車触媒の投入量は、15重量部であった。その後、付加的なエネルギー供給なしに溶湯を電気炉に15分間保持した後、貴金属が含まれていないスラグ相から貴金属が捕集された合金相を分離して回収した。
その結果、使用済み携帯電話のプリント回路基板100gと廃自動車触媒30g中に含まれている貴金属の量は、金が927.7mg、銀1954.6mg、パラジウムが359.9mg、プラチナが282.7mg、ロジウムが32.7mgであり、本発明によって回収された貴金属が捕集された合金上に存在する貴金属は、金が909.5mg、銀1935mg、パラジウムが354.8mg、プラチナが277.4mg、ロジウムが32.3mgであり、金、銀、パラジウム、白金、ロジウムのすべてにおいて回収率が98%以上であった。
次に破砕された廃非鉄スラグとスラグ組成調整溶剤である生石灰(CaO)を混合した。
混合比率は、廃非鉄スラグ100重量部に対して生石灰を25重量部するように坪量した後、Vのミキサーを使用して均一に混合した。(Vミキサー、漢陽科学、韓国)
均一に混合された原料を電気炉に投入して1350℃で15分間溶融した。
続いて、得られた溶湯に使用済み携帯電話のプリント回路基板と破砕された廃自動車触媒を投入して1400℃で30分溶融した。
この時、廃非鉄スラグに対して使用済み携帯電話のプリント回路基板の投入量は、50重量部であり、廃自動車触媒の投入量は、25重量部であった。その後付加的なエネルギー供給なしに溶湯を電気炉に10分間保持した後、貴金属が含まれていないスラグ相から貴金属が捕集された合金相を分離して回収した。
その結果、使用済み携帯電話のプリント回路基板100gと廃自動車触媒50g中に含まれている貴金属の量は、金が1028.4mg、銀1777.9mg、パラジウムが402.4mg、プラチナが331.1mg、ロジウムが52.5mgであり、本発明によって回収された貴金属が捕集された合金上に存在する貴金属は、金が1008.3mg、銀1756.4mg、パラジウムが396.8mg、プラチナが325.3mg、ロジウムが52.0mgであり、金、銀、パラジウム、白金、ロジウムのすべてにおいて回収率が98%以上であった。
これにより、銅、鉛、亜鉛などの非鉄金属製錬工程から排出される産業廃棄物である廃非鉄スラグをスラグ組成調整溶剤と同時に貴金属回収に活用し、また、使用済み携帯電話のプリント回路基板に含有されたプラスチック原料を還元剤として活用し、工程コストの上昇を引き起こす銅、鉄、鉛、ニッケルなどの貴金属の回収金属を使用せずに、生成される合金上の量を増加させて合金相とスラグ相の分離を容易にして工程時間を短縮すると同時に、アルミナ(Al2O3)、生石灰(CaO)、マグネシア(MgO)、酸化鉄(FeO)、シリカ(SiO2)のような溶剤の使用量を最小限に抑え、使用済み携帯電話のプリント回路基板と廃自動車触媒のような別の産業廃棄物を同時処理し単一の工程で金、銀、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属を濃縮回収することができ、廃棄物による資源のリサイクルを可能にして、先端産業の原料として活用することで資源の乏しい国内において全量を輸入に依存している貴金属資源の利用率を最大化することができるという効果を提供し、生活家電製品のリサイクル分野及び電子部品の製造分野で貴金属の回収と非鉄製錬分野において排出される産業副産物のリサイクルに広く活用されるものである。
Claims (6)
- 次の工程を含んでいる廃非鉄スラグを活用した使用済み携帯電話のプリント回路基板と廃自動車触媒からの貴金属濃縮回収方法;
(a)廃非鉄スラグを破砕する工程、
(b)廃自動車触媒を破砕する工程、
(c)(a)工程で得られた廃非鉄スラグにスラグ組成調整溶剤として生石灰(CaO)を均一に混合して溶融する工程、
(d)(c)工程で得られた溶湯に使用済み携帯電話のプリント回路基板と、(b)工程で得られた廃自動車触媒を投入して溶融する工程、
(e)(d)工程で得られた溶湯を一定時間維持して貴金属が捕集された合金相や貴金属を含まないスラグ相を分離する工程。 - 請求項1において、前記廃非鉄スラグを直径0.5〜1.5cmに破砕することを特徴とする方法。
- 請求項1において、前記廃自動車触媒を直径0.5〜1.0cmに破砕することを特徴とする方法。
- 請求項1の(c)工程において、廃非鉄スラグ100重量部に対して、生石灰5〜40重量部を均一に混合して、電気炉に装入して、1300〜1450℃の温度で10〜20分間溶解することを特徴とする方法。
- 請求項1の(d)工程において、廃非鉄スラグ100重量部に対し、使用済み携帯電話のプリント回路基板を40〜70重量部、廃自動車触媒を10〜30重量部、電気炉に装入して1300〜1450℃の温度で20〜40分間溶融することを特徴とする方法。
- 請求項1の(e)工程において、(d)工程で得られた溶湯を付加的なエネルギー供給なしで電気炉で10〜20分間維持して貴金属が捕集された合金相と貴金属が含まれていないスラグ相とに分離すること特徴とする方法。
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