JP2019025395A - 有価金属回収方法及び回収システム - Google Patents
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Abstract
【課題】家電製品から効率よく有価金属を回収する。を提供する。【解決手段】家電製品Ｐ０を破砕して１次破砕物Ｐ１を得る１次破砕工程Ｓ１と、１次破砕物を磁力を用いて磁着物Ｐ２と非磁着物Ｐ３とに分離する磁選工程Ｓ２と、非磁着物を渦電流の反発力を利用して比較的粗大な１段導電産物Ｐ５と、１段非導電産物Ｐ４とに分離する第１渦電流選別工程Ｓ３と、１段非導電産物を渦電流の反発力を利用して比較的細小な２段導電産物Ｐ６と、２段非導電産物Ｐ７とに分離する第２渦電流選別工程Ｓ４とを備える有価金属回収方法。渦電流選別工程を２段にわたって設けることで、第１段で比較的粗大なアルミニウム片等を、第２段で比較的細小な銅線等を回収することができる。２段非導電産物を破砕して２次破砕物Ｐ８を得る２次破砕工程Ｓ５と、２次破砕物を乾式比重差選別により軽産物Ｐ９と重産物Ｐ１０とに分離する乾式比重差選別工程Ｓ６とを追加することができる。【選択図】図１
Description
本発明は、家電製品から有価金属を回収する方法及びシステムに関する。
家電製品、特に小型家電には、実装されている配線や電子部品等を由来とした有価金属が含まれており、廃棄の際は希少資源の確保のために有価金属の分別回収が求められている。
そこで、例えば、特許文献１には、家電製品に衝撃を加えて破砕する破砕工程と、破砕した家電製品を篩にかけて分別する篩工程と、篩上の破砕した家電製品を磁力で磁着物と非磁着物とに選別する磁力選別工程と、前記非磁着物を渦電流選別し、金属物と非金属物とに選別する渦電流選別工程と、前記金属物と前記非金属物とを各々色彩選別し、実装基板を選別する色彩選別工程と、色彩選別工程で選別した実装基板を実装部品と基板とに分離選別し、実装部品から有価金属を回収する有価金属回収工程とを含む方法が記載されている。
しかし、上記特許文献に記載の方法で得られる非導電産物（残さ）については、基板屑等の樹脂部分だけでなく、渦電流選別工程で回収できない細かい銅線や有価金属も含まれているため、残さからも品位の高い銅等の有価金属を分離回収することが望ましい。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、家電製品からさらに効率よく有価金属を回収することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の有価金属回収方法は、家電製品を破砕して破砕物を得る破砕工程と、前記破砕物を磁力を用いて磁着物と非磁着物とに分離する磁力選別工程と、前記非磁着物を渦電流の反発力を利用して比較的粗大な導電産物と、非導電産物とに分離する第１渦電流選別工程と、前記非導電産物を渦電流の反発力を利用して比較的細小な２段導電産物と、２段非導電産物とに分離する第２渦電流選別工程とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、渦電流選別工程を２段にわたって設け、第１段で比較的粗大な導電産物としてアルミニウム片等を、第２段で比較的細小な導電産物として銅線や貴金属等を回収することができ、家電製品から効率よく有価金属を分別回収することができる。
上記有価金属回収方法に、さらに、前記２段非導電産物を破砕して２次破砕物を得る２次破砕工程と、前記２次破砕物を乾式比重差選別により軽産物と重産物とに分離する乾式比重差選別工程を付加することで、非導電産物中に残る銅や貴金属等を回収することができる。
上記有価金属回収方法において、前記１次破砕物の粒径を５０〜１５０ｍｍ以下とすることができ、これによって、後段の磁選工程をより効果的に行うことができる。
また、前記２次破砕物の粒径を４ｍｍ以下とすることで、後段の乾式比重差選別工程において得られる重産物の貴金属等の含有率を高めることができる。
さらに、本発明の有価金属回収システムは、家電製品を破砕する破砕装置と、該破砕装置による破砕物を磁力を用いて磁着物と非磁着物とに分離する磁力選別装置と、該磁力選別装置によって選別された非磁着物を、渦電流の反発力を利用して比較的粗大な導電産物と、非導電産物とに分離する第１渦電流選別装置と、該第１渦電流選別装置によって選別された非導電産物を、渦電流の反発力を利用して比較的細小な２段導電産物と、２段非導電産物とに分離する第２渦電流選別装置とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、渦電流選別装置を２段にわたって設け、第１段で比較的粗大な導電産物としてアルミニウム片等を、第２段で比較的細小な導電産物として銅線や貴金属等を回収することができ、家電製品から効率よく有価金属を分別回収することができる。
上記有価金属回収システムに、さらに、前記２段非導電産物を破砕する２次破砕装置と、該２次破砕装置による２次破砕物を軽産物と重産物とに分離する乾式比重差選別装置とを設けることで、非導電産物中に残る銅や貴金属等を回収することができる。
前記家電製品を破砕する破砕装置をチェーン式破砕機とすることで、後段での選別を容易にし、粉塵や騒音を抑え、安全性を高めることができる。
また、前記乾式比重差選別装置をエアテーブルとすることで、２次破砕物を軽産物と重産物とに効率よく分離することができる。
以上のように、本発明によれば、家電製品から効率よく有価金属を回収することができる。
次に、本発明に係る有価金属回収方法及び回収システムの一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る有価金属回収方法の一実施形態を示し、この有価金属回収方法は、受け入れた家電製品Ｐ０を１次破砕する１次破砕工程Ｓ１と、１次破砕物Ｐ１を磁力を用いて磁着物Ｐ２と非磁着物Ｐ３とに分離する磁力選別工程（以下「磁選工程」と略称する。）Ｓ２と、非磁着物Ｐ３を渦電流の反発力を利用して比較的粗大な１段導電産物Ｐ５と１段非導電産物Ｐ４とに分離する第１渦電流選別工程Ｓ３と、１段非導電産物Ｐ４を渦電流の反発力を利用して比較的細小な２段導電産物Ｐ６と２段非導電産物Ｐ７とに分離する第２渦電流選別工程Ｓ４と、２段非導電産物Ｐ７を２次破砕する２次破砕工程Ｓ５と、２次破砕物Ｐ８を軽産物と重産物とに分離する乾式比重差選別工程Ｓ６とを備える。
受け入れ対象となる家電製品Ｐ０は、ＤＶＤプレイヤー、デジタルカメラ、ゲーム機等の比較的小型の廃棄家電製品であって、使用済みで廃棄された物はもちろん、未使用の物でもよい。家電製品Ｐ０は、同種の物が多数であってもよく、異なる種類の物が混合していてもよい。また、家電製品Ｐ０は、完全に原形を留めていなくてもよく、例えば、手作業で予め基板等が取り外されている物でもよい。
１次破砕工程Ｓ１は、受け入れた家電製品Ｐ０を破砕して磁力選別を効果的に行うために設けられ、この工程で用いる破砕装置としては、チェーン式破砕機が好ましい。チェーン式破砕機は、破砕室の下部でチェーンが高速回転して家電製品Ｐ０を叩き割ると共に、家電製品Ｐ０の破砕物同士で破砕が進行するものであって、家電製品Ｐ０を分解して後段での選別を容易に行うことができる。また、消耗品としてのチェーンの交換を容易に行うことができ、破砕室を密閉することで粉塵や騒音を抑え、安全性にも優れる。チェーン式破砕機での篩目を５０〜１５０ｍｍ、より好ましくは７５〜１２５ｍｍとすることで、次の磁選工程Ｓ２をより効果的に行うことができる。
磁選工程Ｓ２は、磁力を用いて鉄等の磁性金属を磁着することにより、１次破砕物Ｐ１を磁着物Ｐ２と非磁着物Ｐ３とに分離する工程であり、例えば吊り下げ式選別機が用いられる。１次破砕物Ｐ１には、数十〜百ｍｍ程度の金属片が含まれており、磁着物Ｐ２として鉄片等が除去される。
第１渦電流選別工程Ｓ３は、非磁着物Ｐ３から比較的粗大なアルミニウム片等を回収するために設けられ、第２渦電流選別工程Ｓ４は、１段非導電産物Ｐ４から細かい銅線等を回収するために設けられる。
第１渦電流選別工程Ｓ３や第２渦電流選別工程Ｓ４で用いる渦電流選別装置２は、図２に示すように、円柱状に形成され、Ｎ極とＳ極とが円柱側面の周方向に交互に設けられる磁石を内部に収容するドラム２ａと、ドラム２ａに巻回されるコンベヤベルト（移動式ベルト）２ｂと、ドラム２ａの前方に配置された仕切り板２ｃとを備えるものを用いることができる。ドラム２ａの回転数や仕切り板２ｃの鉛直面Ｖに対する角度θを可変とするのが好ましく、第１渦電流選別工程Ｓ３と第２渦電流選別工程Ｓ４での各々の渦電流選別装置２は、選別対象物の性状に合わせ、ドラム２ａの回転数、及び仕切り板２ｃの位置や角度θを変更して対応する。
上記渦電流選別装置２によれば、ドラム２ａの回転による移動磁界の電磁誘導作用を受けて内部に生じる誘導電流と移動磁界との相互作用によって、ホッパ１からコンベヤベルト２ｂの先端側に搬送された非磁着物Ｐ３等にドラム２ａの回転方向に推力を与え、コンベヤベルト２ｂの表面から、この推力と非鉄金属類に作用する重力との合成力の方向に非鉄金属類を飛び出させることで、導電産物Ｐ５、Ｐ６と非導電産物Ｐ４、Ｐ７との分離を行い、各々ホッパ３、４に収容する。
第１渦電流選別工程Ｓ３の渦電流選別装置２で反発しやすい比較的粗大な導電物を回収し、第２渦電流選別工程Ｓ４の渦電流選別装置２で残りの反発力が弱いものを回収する。具体的には、第２渦電流選別工程Ｓ４では、第１渦電流選別工程Ｓ３に比べて、ドラム２ａの回転数を上げる、仕切り板２ｃの位置を近づける、仕切り板２ｃの角度θを大きくする、コンベヤベルト２ｂの速度を上げる等のいずれか、あるいは複数を行う。目安としては、１段導電産物Ｐ５の粒度分布で、５０ｍｍ以上が５０wt.％以上になるように、２段導電産物Ｐ６の粒度分布で２０ｍｍ以下が５０wt. ％以上になるように設定する。
廃棄家電の破砕物は、アルミニウムは比較的粗大な導電産物として、銅や貴金属は比較的細小な導電産物として含まれることとなる。従って、本発明では結果として、第１段で比較的粗大な導電産物としてアルミニウム片等が、第２段で比較的細小な導電産物として銅線や貴金属等が回収されることとなる。本発明では、アルミニウムと、銅及び貴金属が従来より高精度で分離されるので、各金属の製錬が容易となり、より有用金属の再利用が図られることとなる。目安として１段導電産物Ｐ５のアルミニウムの品位が５０％以上、２段導電産物Ｐ６の銅の品位が３０％以上になるように、第１渦電流選別工程Ｓ３の渦電流選別装置２と、第２渦電流選別工程Ｓ４の渦電流選別装置２の条件を設定すればよい。
２次破砕工程Ｓ５は、２段非導電産物Ｐ７を破砕して後段での乾式比重差選別を効果的に行うために設けられ、この工程で用いる破砕装置としては、カッター式破砕機が好ましい。カッター式破砕機は、回転するカッターによって２段非導電産物Ｐ７を破砕するものであって、カッター式破砕機での篩目を４ｍｍ以下とするのが好ましく、２ｍｍ以下とするのがより好ましい。
乾式比重差選別工程Ｓ６は、比重差を利用して２次破砕物Ｐ８を軽産物Ｐ９と重産物Ｐ１０とに分離する工程であって、重産物Ｐ１０に貴金属等を回収することができる。この工程では、エアテーブル等の選別装置を用いることができる。エアテーブルは、所定の角度で傾斜すると共に、空気流を通過させる複数の小通気口を有する振動式テーブルと、回転することで振動式テーブルの下面から上面に空気を供給する吹上送風機等を備え、気流に対する抵抗と、振動による転がり易さ、すなわちテーブル面への摩擦力の相違によって対象物が選別される。尚、軽産物Ｐ９は、さらに粉砕するなどしてセメント焼成の燃料等として用いることができる。
本発明によれば、家電製品Ｐ０から磁選工程Ｓ２で鉄等を回収し、２つの渦電流選別工程Ｓ３、Ｓ４で各々アルミニウム及び銅を個別に回収することができ、家電製品から有価金属を効率よく回収することが可能となる。また、２次破砕工程Ｓ５と、乾式比重差選別工程Ｓ６とで重産物Ｐ１０に貴金属等を回収することができる。
次に、本発明の実施例について図１を中心に、図２〜図５を参照しながら説明する。
家電製品Ｐ０として、ポータブルＤＶＤプレイヤー、音楽プレイヤー等の小型家電の混合物のうち、手解体で取り外し可能な基板等を取り除いた物の混合物を用いた。
１次破砕工程Ｓ１では、チェーン式破砕機を用いて上記家電製品Ｐ０を１００ｍｍアンダーまで破砕した。この１次破砕物Ｐ１を図３（ａ）に示す。１次破砕物Ｐ１には、アルミニウム片、鉄片、基板、銅線等が混在している。
次に、磁選工程Ｓ２において、吊下げ式磁選機を用いて１次破砕物Ｐ１を磁着物Ｐ２と非磁着物Ｐ３に分離した。この磁着物Ｐ２を図３（ｂ）に示す。磁着物Ｐ２には、鉄片や、鉄片に付着した導線、電線等が存在する。１次破砕物Ｐ１を１００％とした場合の各々の重量割合は、磁着物Ｐ２が５９％、非磁着物Ｐ３が４１％であった。
次の第１渦電流選別工程Ｓ３において、日本エリーズマグネチックス社製渦電流選別装置（ECS RevX-S 1214）を用いて、非磁着物Ｐ３を１段導電産物Ｐ５と１段非導電産物Ｐ４に分離した。渦電流選別装置２のドラム２ａの回転数は２５００ｒｐｍ、ベルトスピード８０ｍ／ｍｉｎ、仕切り板２ｃの角度θを３０度とした。これら１段非導電産物Ｐ４と１段導電産物Ｐ５を図４に示す。１段非導電産物Ｐ４には、基板、導線、プラスチック類が含まれ、１段導電産物Ｐ５には、比較的粗大なアルミニウム片等が含まれる。１段導電産物Ｐ５の粒度分布は、＞５０ｍｍが６０wt.％、５０−２０ｍｍが２０wt. ％、２０−１０ｍｍが１０wt. ％、＜１０ｍｍが１０wt. ％であった。非磁着物Ｐ３を１００％とした場合の各々の重量割合は、１段非導電産物Ｐ４が７８％、１段導電産物Ｐ５が２２％であった。
次の第２渦電流選別工程Ｓ４において、ＳＧＭ社製渦電流選別装置（BVIS55）を用いて、１段非導電産物Ｐ４を２段導電産物Ｐ６と２段非導電産物Ｐ７に分離した。ドラム２ａの回転数は４８００ｒｐｍ、ベルトスピード８０ｍ／ｍｉｎ、仕切り板２ｃの角度θを４５度とした。これら２段導電産物Ｐ６と２段非導電産物Ｐ７を図５に示す。２段導電産物Ｐ６には多くの銅線と、基板の破片が含まれ、２段非導電産物Ｐ７には、プラスチック類が多く含まれる。２段導電産物Ｐ６の粒度分布は、＞２０ｍｍが５wt. ％、２０−１０ｍｍが４０wt. ％、＜１０ｍｍが５５wt. ％であった。１段非導電産物Ｐ４を１００％とした場合の各々の重量割合は、２段導電産物Ｐ６が２４％、２段非導電産物Ｐ７が７３％であった。尚、残りの３％はダストである。
上記工程を実施して得られた１次破砕物Ｐ１、磁着物Ｐ２、１段非導電産物Ｐ４、１段導電産物Ｐ５、２段導電産物Ｐ６及び２段非導電産物Ｐ７の各々における各金属の品位を表１に示し、磁着物Ｐ２、１段導電産物Ｐ５、２段導電産物Ｐ６及び２段非導電産物Ｐ７における金属回収率を表２に示す。
１、３、４ ホッパ
２ 渦電流選別装置
２ａ ドラム
２ｂ コンベヤベルト
２ｃ 仕切り板
Ｐ０ 家電製品
Ｐ１ １次破砕物
Ｐ２ 磁着物
Ｐ３ 非磁着物
Ｐ４ １段非導電産物
Ｐ５ １段導電産物
Ｐ６ ２段導電産物
Ｐ７ ２段非導電産物
Ｐ８ ２次破砕物
Ｐ９ 軽産物
Ｐ１０ 重産物
２ 渦電流選別装置
２ａ ドラム
２ｂ コンベヤベルト
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Ｐ０ 家電製品
Ｐ１ １次破砕物
Ｐ２ 磁着物
Ｐ３ 非磁着物
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Ｐ７ ２段非導電産物
Ｐ８ ２次破砕物
Ｐ９ 軽産物
Ｐ１０ 重産物
Claims (8)
- 家電製品を破砕して破砕物を得る破砕工程と、
前記破砕物を磁力を用いて磁着物と非磁着物とに分離する磁力選別工程と、
前記非磁着物を渦電流の反発力を利用して比較的粗大な導電産物と、非導電産物とに分離する第１渦電流選別工程と、
前記非導電産物を渦電流の反発力を利用して比較的細小な２段導電産物と、２段非導電産物とに分離する第２渦電流選別工程とを備えることを特徴とする有価金属回収方法。 - さらに、前記２段非導電産物を破砕して２次破砕物を得る２次破砕工程と、
前記２次破砕物を乾式比重差選別により軽産物と重産物とに分離する乾式比重差選別工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載の有価金属回収方法。 - 前記１次破砕物の粒径は５０〜１５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有価金属回収方法。
- 前記２次破砕物の粒径は４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の有価金属回収方法。
- 家電製品を破砕する破砕装置と、
該破砕装置による破砕物を磁力を用いて磁着物と非磁着物とに分離する磁力選別装置と、
該磁力選別装置によって選別された非磁着物を、渦電流の反発力を利用して比較的粗大な導電産物と、非導電産物とに分離する第１渦電流選別装置と、
該第１渦電流選別装置によって選別された非導電産物を、渦電流の反発力を利用して比較的細小な２段導電産物と、２段非導電産物とに分離する第２渦電流選別装置とを備えることを特徴とする有価金属回収システム。 - さらに、前記２段非導電産物を破砕する２次破砕装置と、
該２次破砕装置による２次破砕物を軽産物と重産物とに分離する乾式比重差選別装置とを備えることを特徴とする請求項５に記載の有価金属回収システム。 - 前記家電製品を破砕する破砕装置はチェーン式破砕機であることを特徴とする請求項５又は６に記載の有価金属回収システム。
- 前記乾式比重差選別装置はエアテーブルであることを特徴とする請求項５、６又は７に記載の有価金属回収システム。
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