JP2020037459A - 原料供給装置及び電子・電気機器部品屑の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理原料をより均一に分散させて選別機に供給することが可能な原料供給装置及びこれを用いた電子・電気機器部品屑の処理方法を提供する。【解決手段】処理原料の搬送方向と直交する方向に第１の幅Ｄ１を有し、処理原料を選別するための選別部へと処理原料を搬送する搬送部１と、搬送方向と直交する方向に第１の幅Ｄ１よりも狭い第２の幅Ｄ２を有し、搬送部１が備える搬送面１ａの上方から処理原料を落下させて投入する投入部２と、搬送面１ａ上に配置され、投入部２から落下した処理原料を受けて搬送面１ａ上の複数の方向に分散させるための複数の分散面３ａ〜３ｅを備える角錐状の分散器３とを備える原料供給装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、原料供給装置及び電子・電気機器部品屑の処理方法に関し、特に、使用済み電子・電気機器のリサイクル処理に好適な電子・電気機器部品屑の原料供給装置及び電子・電気機器部品屑の処理方法に関する。

近年、資源保護の観点から、廃家電製品・ＰＣや携帯電話等の電子・電気機器部品屑から、有価金属を回収することがますます盛んになってきており、その効率的な回収方法が検討され、提案されている。

例えば、特開平９−７８１５１号公報（特許文献１）では、有価金属を含有するスクラップ類を銅鉱石溶錬用自溶炉へ装入し、有価金属を炉内に滞留するマットへ回収させる工程を含む有価金属のリサイクル方法が記載されている。このようなリサイクル方法によれば、銅溶錬自溶炉での銅製錬にスクラップ処理を組み合わせることができるため、有価金属含有率が低いスクラップ類からでも低コストで有価金属を回収することができる。

しかしながら、特許文献１に記載されるような銅溶錬自溶炉を用いた処理においては、電子・電気機器部品屑の処理量が増えると、電子・電気機器部品屑を構成する樹脂等の有機物に含まれる炭素成分が増加し、溶錬炉で過還元によるトラブルが発生する場合がある。一方で、電子・電気機器部品屑の処理量は近年増加する傾向にあるため、銅溶錬自溶炉での効率的な処理が望まれている。

銅溶錬自溶炉の過還元によるトラブルを発生する手法の一つとして、電子・電気機器部品屑を銅溶錬自溶炉で処理する前に電子・電気機器部品屑を粉砕処理し、容量を小さくすることが提案されている。例えば、特開２０１５−１２３４１８号公報（特許文献２）では、銅を含む電気・電子機器部品屑を焼却後、所定のサイズ以下に粉砕し、粉砕した電気・電子機器部品屑を銅の溶錬炉で処理することが記載されている。

しかしながら、電子・電気機器部品屑の処理量が増加することにより、電子・電気機器部品屑に含まれる物質の種類によっては、その後の銅製錬工程での処理に好ましくない物質（製錬阻害物質）が従来よりも多量に投入されることとなる。このような銅製錬工程に装入される製錬阻害物質の量が多くなると、電子・電気機器部品屑の投入量を制限せざるを得なくなる状況が生じる。

従来より、天然の鉱石由来の製錬阻害物質も含め、銅製錬の溶錬工程における熱力学的な手法や電解工程における電解液の精製方法については数々の取り組みがされてきたが、天然の鉱石と比較して、製錬阻害物質の含有割合が著しく大きい電子・電気機器部品屑の処理方法には課題が多い。

例えば、電子・電気機器部品屑から製錬阻害物質を低減しながら効率的に製錬工程へ投入するための原料を作製するためには、種々の選別機を用いて機械的な処理を行うことが効率性の観点から望ましい。

特開平９−７８１５１号公報 特開２０１５−１２３４１８号公報

本発明者らはこれまで電子・電気機器部品屑から製錬工程で処理するための有価金属を含む処理原料を効率良く選別するとともに、製錬阻害物質を取り除くために好適な種々の選別工程及び選別機について鋭意検討を行ってきた。しかしながら、各選別機へ処理原料を供給する際に、原料が分散されずに集中して供給されることによって、各選別機の選別効率が低下する場合があった。

本開示は、処理原料をより均一に分散させて選別機に供給することが可能な原料供給装置及びこれを用いた電子・電気機器部品屑の処理方法を提供する。

本発明の実施の形態に係る原料供給装置は一側面において、処理原料の搬送方向と直交する方向に第１の幅を有し、処理原料を選別するための選別部へと処理原料を搬送する搬送部と、搬送方向と直交する方向に第１の幅よりも狭い第２の幅を有し、搬送部が備える搬送面の上方から処理原料を落下させて投入する投入部と、搬送面上に配置され、投入部から落下した処理原料を受けて搬送面上の複数の方向に分散させるための複数の分散面を備える角錐状の分散器とを備える。

本発明の実施の形態に係る電子・電気機器部品屑の処理方法は一側面において、選別機を用いて電子・電気機器部品屑を選別するための選別処理工程を含む電子・電気機器部品屑の処理方法において、電子・電気機器部品屑を選別機へ搬送するための搬送面上に電子・電気機器部品屑を供給することであって、搬送面上に配置された角錐状の分散器が備える複数の分散面上に電子・電気機器部品屑を落下させ、電子・電気機器部品屑を搬送面上の複数の方向へ分散させることを含む。

本開示によれば、処理原料をより均一に分散させて選別機に供給することが可能な原料供給装置及びこれを用いた電子・電気機器部品屑の処理方法が提供できる。

本発明の実施の形態に係る原料投入装置のイメージを表す説明図であり、図１（ａ）は原料投入装置を側面から見た場合のイメージ図、図１（ｂ）は原料投入装置を上面から見た場合のイメージ図である。 本発明の実施の形態に係る原料投入装置の別の例を表す説明図である。 分散器に規定される原料落下領域を表す説明図である。 分散器が備える分散面の数を０〜５面に変えた場合の処理原料の分散状態を表す写真である。 原料落下領域の分散面の面積比と処理原料の重量分配率との関係を表すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。以下の図面の記載においては、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。

（原料供給装置）
本発明の実施の形態に係る原料供給装置は、図１（ａ）に示すように、処理原料を選別するための選別部（選別装置）へと処理原料を搬送する搬送部１と、搬送部１が備える搬送面１ａの上方から処理原料を落下させて投入する投入部２と、搬送面１ａ上に配置され、投入部２から落下した処理原料を受けて搬送面１ａ上の複数の方向に分散させるための複数の分散面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを備える角錐状の分散器３とを備える。

搬送部１としては、処理原料を物理選別するための選別部（選別装置）へ処理原料を搬送するためのコンベヤ等が好適に用いられる。図１（ｂ）に示すように、搬送部１は、処理原料の搬送方向（紙面Ａ方向）と直交する方向に第１の幅Ｄ１を有する。

投入部２としては、例えば図１（ａ）に示すように、搬送部１の上方に設けられ、搬送面１ａ上に処理原料を落下させるためのコンベヤ等が好適に用いられる。図１（ｂ）に示すように、投入部２は処理原料の搬送方向と直交する方向に第１の幅Ｄ１よりも狭い第２の幅をＤ２を有する。

第２の幅Ｄ２が小さすぎて第１の幅Ｄ１が大きすぎると、搬送面１ａ全体に処理原料を分散させることが困難な場合がある。一方で、第２の幅Ｄ２が大きく、第１の幅Ｄ１が小さいと、処理原料が搬送面１ａをはみ出して、搬送面１ａの外側へ落下する場合がある。よって、第１の幅Ｄ１は、第２の幅Ｄ２の２〜５倍となるようにそれぞれの幅が調整されることが好ましく、より好ましくは、第１の幅Ｄ１が、第２の幅Ｄ２の２〜３倍である。

分散器３は、図１（ａ）に示されるように、搬送面１ａ上において投入部２の下方に設けられている。図１（ｂ）に示すように、分散器３は、落下した処理原料を複数の方向に放射状に分散させるための複数の分散面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを備える。図１（ｂ）の例では、分散面３ａ〜３ｅが５つ設けられており、各分散面３ａ〜３ｅが二等辺三角形の形状を有しているが、以下の形状及び個数に限定されるものではない。

例えば、分散面３ａ〜３ｅは２以上有していればよく、分散面３ａ〜３ｅの数を多くするほど処理原料の分散性をより向上させることができる。但し、分散面が多すぎると設計が困難になる上、処理原料を分散させる方向を制御することが難しくなる場合がある。以下に限定されるものではないが、分散面３ａ〜３ｅは、２〜１０面程度とすることができ、より好ましくは３〜７面程度、更に好ましくは３〜５面である。

分散面３ａ〜３ｅの数は、奇数個設けられることがより好ましい。そして、複数の分散面３ａ〜３ｅのうちの１の分散面３ｃが、搬送面１ａの搬送方向Ａを向くように、分散器３が搬送面１ａ上に位置合わせして配置されることがより好ましい。このように配置されることにより、幅方向に処理原料を分散させながら分散器３の前方（搬送方向）へもより多くの処理原料を供給することができる。

分散器３は、処理原料の搬送方向に複数の分散面３ａ〜３ｅが設けられており、搬送方向に向かって後方側、即ち、複数の分散面３ａ〜３ｅに対向する背面部３ｆは、図１（ａ）に示すように、搬送面１ａに対して垂直に延びる単一面となっている。図１（ａ）及び図１（ｂ）の例では、背面部３ｆは分散面３ａ及び分散面３ｅの側辺を共有する二等辺三角形の形状を有している。即ち、図１（ａ）及び図１（ｂ）の分散器３は、底面を六角形とし、最上部にある頂点Ｔから処理原料の供給方向に放射状に延びる５つの分散面３ａ〜３ｅと、その後方に頂点Ｔから搬送面１ａに対して垂直に延びる背面部３ｆを有する角錐状を有している。

図１（ａ）に示すように、各分散面３ａ〜３ｅは、搬送面１ａに対してそれぞれ傾斜角度θ１で傾斜する傾斜面であることが好ましい。この傾斜面に沿って、投入部２から落下した処理原料が分散器３の上方側から下方側へと供給されることで、図１（ｂ）に示すように、処理原料を搬送面１ａ上の複数の方向に分散させることが可能となる。

搬送面１ａと分散面３ａ〜３ｂとのなす傾斜角度θ１が小さすぎると、処理原料が上手く搬送面１ａへ搬送されずに処理原料が詰まる原因となる場合がある。一方で、搬送面１ａと分散面３ａ〜３ｅとのなす傾斜角度θ１が大きすぎると、処理原料が搬送面１ａ上へ急激に落下して搬送面１ａを痛める場合がある。搬送面１ａと分散面３ａ〜３ｂとのなす傾斜角度θ１が３０〜７０°となるように形成されていることが好ましく、より好ましくは３５〜５０°である。

また、搬送面１ａと投入部２の原料投入面２ａとの高さが大きすぎると、処理原料が搬送面１ａから落下する場合や、例えば角張った電子・電気機器部品屑が搬送面１ａに当たって搬送面１ａを痛める可能性がある。一方、搬送面１ａと投入部２の原料投入面２ａとの高さが小さすぎると、処理原料が搬送面１ａ上で上手く分散せずに集中する場合がある。搬送面１ａに対する投入部２の原料投入面２ａの高さは、１．０〜２．０ｍとすることが好ましく、典型的には１．２〜１．６ｍとすることができる。

図２に示すように、投入部２と分散器３の間に、投入部２から落下する処理原料を収容し、処理原料を分散器３に向けて垂直方向に落下させるための原料シュート４を更に備えることも好ましい。原料シュート４を配置することにより、分散器３の所定の位置に処理原料をより確実に供給することができるため、処理原料の供給方向の制御がより容易になり、処理原料の分散性をより向上させることができる。

原料シュート４は、処理原料を収容し、上方から下方へ向けてその水平方向の断面積が次第に小さくなる形状を有する原料収容部４１と、原料収容部４１の最下端部に形成され、処理原料を分散器３へ向けて垂直方向へ排出するための矩形の開口からなる排出口４２を備える。

原料収容部４１は、下方に向かうにつれて搬送方向に向けて傾斜し、水平方向に対する傾斜角度θ２で傾斜する第１の案内面４１１と、原料収容部４１内から排出口４２を通って鉛直方向に延びる第２の案内面４１２とを備えることができる。第１の案内面４１１及び第２の案内面４１２には処理原料をより円滑に供給するための所定のコーティングなどが施されていても良いし、その表面を保護するための補強部材等が配置されていてもよい。また、第２の案内面４１２が、原料収容部４１の、原料進行方向に対し一番遠い壁面と同一にしてもよい。

第２の案内面４１２は、原料収容部４１内に収容された処理原料を分散器３の所定の位置に確実に案内するように、排出口４２から下方に向かって突出している。処理原料をより円滑に供給するためには、第１の案内面４１１の傾斜角度θ２は４０〜８５°、より好ましくは５０〜８０°とすることが好ましい。

図３に示すように、分散器３には、原料シュート４が備える処理原料の排出口４２の直下に、原料シュート４から落下する処理原料を受けるための原料落下領域３１が規定されている。原料落下領域３１は、分散器３をその上面からみた場合に原料シュート４の排出口４２の真下となる位置に規定されている。原料落下領域３１は、排出口４２と同様の矩形形状を有し、搬送方向に幅ｄ２を有し、搬送方向と直交する方向に幅ｄ１を有しており、原料シュート４の排出口４２の寸法に対して原料落下領域３１の搬送方向の幅ｄ２が同じ又は若干狭くなるように設定されている。原料シュート４の排出口４２から原料落下領域３１内へ処理原料を選択的に落下させるように構成されることで、分散器３による処理原料の分散方向を制御することができる。原料シュート４の排出口４２の寸法に対して原料落下領域３１の搬送方向の幅ｄ２が広くなると分散性が悪化する場合がある。

更に、原料落下領域３１内における複数の分散面３ａ〜３ｅの各面積（Ａ〜Ｅ）がそれぞれ等しくするように、分散器３の形状が調節されていることが好ましい。原料落下領域３１内における複数の分散面３ａ〜３ｅの各面積（Ａ〜Ｅ）がそれぞれ等しくするように、分散器３の形状が調節されることによって、各分散面３ａ〜３ｅ上に落下する処理原料の量を各分散面３ａ〜３ｅ間で均一化することができるため、搬送面１ａ上に処理原料をより均一に分散させて供給することができる。

本発明の実施の形態に係る原料供給装置によれば、分散器３を配置することによって、処理原料をより均一に分散させて選別機に供給することが可能となる。更に、投入部２から投入される処理原料を、原料シュート４を用いて分散器３の原料落下領域３１に選択的に落下させることにより、処理原料の搬送面１ａ上における分散性をより向上させることが可能となる。

（電子・電気機器部品屑の処理方法）
図１〜図３に示す原料供給装置は、風力選別機、メタルソータ、カラーソータ、篩別機などの種々の選別機を用いた電子・電気機器部品屑を選別するための選別処理工程への応用に特に好適である。

本実施形態における「電子・電気機器部品屑」とは、廃家電製品・ＰＣや携帯電話等の電子・電気機器を破砕した屑であり、回収された後、適当な大きさに破砕されたものを指す。本実施形態では、電子・電気機器部品屑とするための破砕は、処理者自身が行ってもよいが、市中で破砕されたものを購入等したものでもよい。

破砕方法として、特定の装置には限定されず、せん断方式でも衝撃方式でもよいが、できる限り、部品の形状を損なわない破砕が望ましい。従って、細かく粉砕することを目的とする粉砕機のカテゴリーに属する装置は含まれない。

電子・電気機器部品屑は、基板、ＩＣやコネクタ等のパーツ、筐体などに使われる合成樹脂類（プラスチック）、線屑、メタル、フィルム状部品屑、破砕や粉砕によって生じる粉状物、その他、からなる部品屑に分類することができ、処理目的に応じて更に細かく分類することができる。以下に限定されるものではないが、本実施形態では、粒度５０ｍｍ以下に破砕されており、且つ部品屑として単体分離されている割合が重量比で７０％以上の電子・電気機器部品屑を好適に処理することができる。

これら種々の種類からなる部品屑を所定の順序で処理することにより、例えば、選別物を銅製錬工程に利用する場合には、銅製錬工程での処理に好ましくない物質、例えば、アンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）等の元素、樹脂類、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）等の製錬阻害物質を極力低減しながら、金、銀、白金、パラジウム、銅を含む有価金属を濃縮した処理原料を得ることができる。

選別処理工程としては、風力選別工程、磁力選別工程、渦電流選別工程、篩別工程、及び金属物と非金属物とを光学的に選別する光学式選別工程の少なくともいずれかを含むことができる。これら選別処理工程で用いられる選別機の前段に本発明の実施の形態に係る原料供給装置を配置する。

例えば、選別機を用いて電子・電気機器部品屑を選別するための選別処理工程を含む電子・電気機器部品屑の処理方法において、電子・電気機器部品屑を選別機へ搬送するための搬送面１ａ上に電子・電気機器部品屑を供給することであって、搬送面１ａ上に配置された角錐状の分散器３が備える複数の分散面３ａ〜３ｅ上に電子・電気機器部品屑を落下させ、電子・電気機器部品屑を搬送面１ａ上の複数の方向へ分散させることを含む。

上述したように、分散器３と原料シュート４とを併用することで、電子・電気機器部品屑の搬送面１ａにおける分散性を高めることができる。即ち、分散器３が備える複数の分散面３ａ〜３ｅ上に電子・電気機器部品屑を落下させることが、分散器３の直上に設けられた原料シュート４を用いて、原料シュート４の排出口から垂直方向に電子・電気機器部品屑を落下させることを含み、分散器３に原料シュート４から落下する電子・電気機器部品屑を受けるための原料落下領域３１が規定されており、原料落下領域３１における複数の分散面３ａ〜３ｅの面積比がそれぞれ等しくなるように、分散器の形状及び位置が調整されていることが好ましい。

本発明の実施の形態に係る電子・電気機器部品屑の処理方法によれば、電子・電気機器部品屑を選別機へ供給する際に、電子・電気機器部品屑が分散されずに集中したまま選別機内へ投入されることを抑制することができるため、選別機の故障や破損などを防ぐことができるとともに、選別機の選別効率の低下も抑制することができる。

本発明は本実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、本実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、本実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除する、或いは各構成要素を適宜組み合わせてもよい。

（分散器の設計）
分散面の数が異なる分散器を作製し、処理原料の分散挙動を評価した。分散器はプラスチック段ボール製で、分散面が２〜５面のものを作製した。各分散面は二等辺三角形とし、各三角形の底辺をそれぞれ等しくした。分散器の底面に対する各分散面の傾斜角度を４５°で設計した。処理原料としては、評価を容易にするために、アルミ板（２０×５０×０．５ｍｍ）を使用した。結果を図４に示す。

図４に示すように、分散面の数が多いほど処理原料の分散性が向上することが分かった。分散面の数が奇数である３面、５面とすることにより、分散面の数を偶数とした場合にくらべて処理原料を前方ヘ分散させることができた。

（原料落下領域の策定）
種々の分散器を作製し、原料シュートから排出する排出口の位置を変化させて、原料落下領域内の各分散面の面積比と重量分配率の関係を調査したところ、原料落下領域内の各分散面の面積比と重量分配率は、ほぼ比例関係にあることが分かった（図５）。

また、図３に示すように、分散面を５面有する分散器の原料落下領域における分散面の面積（Ａ〜Ｅ）をそれぞれ等しくした場合と分散器が備える分散面の各底辺を等しくした場合について選別試験を行った（表１参照）。

分散面の各底辺を等しくすることによって処理原料をより均一に分散させることはできなかったが、分散面の面積（Ａ〜Ｅ）をそれぞれ等しくするように原料落下領域及び分散器を設定することで、処理原料の分散均一化をより促進できることが分かった。

１…搬送部
１ａ…搬送面
２…投入部
２ａ…原料投入面
３…分散器
３ａ〜３ｅ…分散面
３ｆ…背面部
３１…原料落下領域
４…原料シュート
４１…原料収容部
４２…排出口
４１１…第１の案内面
４１２…第２の案内面

Claims (9)

1. 処理原料の搬送方向と直交する方向に第１の幅を有し、前記処理原料を選別するための選別部へと前記処理原料を搬送する搬送部と、
   前記搬送方向と直交する方向に前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有し、前記搬送部が備える搬送面の上方から前記処理原料を落下させて投入する投入部と、
   前記搬送面上に配置され、前記投入部から落下した前記処理原料を受けて前記搬送面上の複数の方向に前記処理原料を分散させるための複数の分散面を備える角錐状の分散器と
   を備えることを特徴とする原料供給装置。
2. 前記複数の分散面が奇数個設けられており、前記複数の分散面のうちの１の分散面が前記搬送面の搬送方向を向くように、前記分散器が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の原料供給装置。
3. 前記搬送面に対する前記複数の分散面の傾斜角度がそれぞれ３０〜７０°である請求項１又は２に記載の原料供給装置。
4. 前記投入部から落下する前記処理原料を収容し、前記処理原料を前記分散器に向けて垂直方向に落下させるための原料シュートを更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の原料供給装置。
5. 前記分散器は、前記原料シュートが備える前記処理原料の排出口の直下に、前記原料シュートから落下する前記処理原料を受けるための原料落下領域が規定されており、前記原料落下領域における前記複数の分散面の面積比がそれぞれ等しいことを特徴とする請求項４に記載の原料供給装置。
6. 前記第１の幅が、前記第２の幅の２〜５倍であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の原料供給装置。
7. 前記搬送面と前記投入部の原料投入面との高さが１．０〜２．０ｍ離間していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の原料供給装置。
8. 選別機を用いて電子・電気機器部品屑を選別するための選別処理工程を含む電子・電気機器部品屑の処理方法において、
   前記電子・電気機器部品屑を前記選別機へ搬送するための搬送面上に前記電子・電気機器部品屑を供給することであって、前記搬送面上に配置された角錐状の分散器が備える複数の分散面上に前記電子・電気機器部品屑を落下させ、前記電子・電気機器部品屑を前記搬送面上の複数の方向へ分散させること
   を含むことを特徴とする電子・電気機器部品屑の処理方法。
9. 前記分散器が備える複数の分散面上に前記電子・電気機器部品屑を落下させることが、前記分散器の直上に設けられた原料シュートを用いて、前記原料シュートの排出口から垂直方向に前記電子・電気機器部品屑を落下させることを含み、
   前記分散器に前記原料シュートから落下する前記電子・電気機器部品屑を受けるための原料落下領域が規定されており、前記原料落下領域における前記複数の分散面の面積比がそれぞれ等しくなるように、前記分散器の形状及び位置が調整されていることを含む請求項８に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。