JP5052063B2

JP5052063B2 - 廃プリント基板の処理方法

Info

Publication number: JP5052063B2
Application number: JP2006207331A
Authority: JP
Inventors: 亮池田; 寿一米田
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: JP2008032326A

Description

本発明は、廃プリント基板の処理方法に関し、特に、廃プリント基板の連続的な焼却処理が可能で、しかもこれまでより操業時の安全性を高めた廃プリント基板の処理方法に関する。

ＯＡ機器や家電製品等の解体時に回収される廃プリント基板には銅、金、銀等の有価金属が含まれており、それら有価金属を効率的に回収することによって資源の再利用化が図られている。従来の廃プリント基板からの有価金属の回収方法としては、例えば、廃プリント基板を定置炉で焼却し、有価金属を含む焼却灰を銅製錬工程を経て回収する等の方法で行われていた。

一方、産業廃棄物の焼却処理としては、ロータリーキルンを利用した焼却処理が知られている（例えば、特開２００３−０６５５１４号公報、特開平１１−１８２８２５号公報）。ロータリーキルンによる産業廃棄物の焼却処理は、油泥、粉砕した廃プラスチック等をロータリーキルンに投入して焼却処理し、さらに、廃油、廃酸、廃アルカリ、写真廃液等を高圧スプレーによってロータリーキルン内に噴霧することによりそれらを同時に焼却処理するというものである。

特開平１１−１８２８２５号公報特開２００３−０６５５１４号公報

しかし、廃プリント基板を焼却処理するにはその前処理として破砕処理をおこなう必要があるが、それにはＯＡ機器や家電製品を解体して廃プリント基板とその他の部品類に分別する必要がある。また、廃プリント基板の破砕作業は、シュレッダ、磁選機等を用いて行われるが、投入、運搬、選別の各工程を含めるとそれらの各工程ごとに作業員を配置する必要があった。さらに、ＯＡ機器等の解体作業を含めるとさらに作業員の数が増えるという問題があった。この点、作業員の人数を増やさないといずれかの工程を停止させなければならなくなり効率が悪くなるという問題があった。加えて、廃プリント基板は母材がガラス材のため比較的硬く破砕することが容易ではなく、従来のシュレッダでは効率的に粉砕することが難しいという問題があった。

また、定置炉での焼却はバッチ式なので、連続操業ができないことから単位時間当たりの焼却量に限界があり、処理能力のアップが期待できないという問題があった。さらに、定置炉での焼却の場合には、定期的に空気との接触を図る必要があることから作業員は定置炉正面の点検口を開口して焼却処理物の撹拌作業を行う必要があり、その際、フリーエアの侵入による温度低下や、点検口の開口時に発生するバックファイアによる災害の発生のおそれが懸念されていた。

一方、廃プリント基板をロータリーキルンによって焼却処理することも考えられるが、ロータリーキルンの一般的な操業としては、処理対象物を長尺円筒状のロータリーキルンの一方側の端面から連続的に投入し、それを回転する炉の内部で燃焼させ、焼却物を投入口側とは反対の端面側から取り出すというものである。しかし、このような一般的なロータリーキルンの操業方法に基づいて廃プリント基板を処理しようとすると全長約５０ｍの長さを有するロータリーキルンの長い炉壁に銅、金、銀といった有価金属が付着してしまい効率的な回収できないという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、廃プリント基板を焼却処理する前処理での作業の効率化を図ると共に、廃プリント基板の連続的な焼却処理を可能とするとともに銅、金、銀といった有価金属を効率的な回収を図り、しかもこれまでより操業時の安全性を高めた廃プリント基板の処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、廃プリント基板を破砕する工程と、破砕された廃プリント基板を搬送コンベアによって、投入口側は先端が絞られて窄まった形状とされると共に投入口とは反対側の排出口側に向けて上り勾配とされたロータリーキルンに投入し、投入口側に近い炉内に滞留させて焼却処理すると共に、発生する排ガスを投入口側とは反対側から排気する工程と、ロータリーキルン内で所定時間焼却処理された焼却処理物をオーバーフローによって投入口側から排出することにより破砕された廃プリント基板を連続的に投入可能とする工程とを備えて構成されてなる廃プリント基板の処理方法を提供する。

従来のように、処理対象物をロータリーキルンの全長に亘って移動させることなく限られた範囲内で処理することで廃プリント基板が有する有価金属の炉壁への付着によるロスを最小限に抑え、その効率的な回収を可能とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の廃プリント基板の処理方法において、廃プリント基板は、せん断刃が内側に巻き込むようにして回転し、せん断刃によって掻き上げられて何度も粉砕が行われる２軸式せん断破砕機によって５０ｍｍ以下のサイズに破砕し、それをロータリーキルン内で９００〜９５０℃で２時間以上保持して焼却処理することを特徴とする。
比較的硬い廃プリント基板を２軸式せん断破砕機で破砕することで確実に破砕を行う。そして、５０ｍｍ以下のサイズに裁断された廃プリント基板を０．３ｒｐｍ以下の回転数で回転するロータリーキルン内において９００〜９５０℃で２時間以上保持して焼却処理することで効率的な燃焼を図る。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の廃プリント基板の処理方法において、さらに、廃酸、廃油、廃液等の燃焼残渣が生じない廃棄物を同時に焼却処理することを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の廃プリント基板の処理方法において、焼却処理の際に発生する排ガスを８００℃以上を保持した状態で炉外へ排気して排ガス処理工程へ送ると共に、２重ダンパを介して破砕された廃プリント基板をロータリーキルンに投入することにより燃焼ガスの逆流を防止したことを特徴とする。

本発明に係る廃プリント基板の処理方法によれば、バッチ式の定置炉ではなくロータリーキルンによって廃プリント基板の焼却処理を行うこととしたので連続的な処理が可能となると共に、定置炉の場合のような撹拌作業が不要となるのでこれまでより操業効率と安全性が高まるという効果がある。
また、破砕された廃プリント基板を搬送コンベアによってロータリーキルン内に自動供給することで前処理作業の効率化を図ることができるという効果がある。
さらに、破砕された廃プリント基板を投入口側に近いロータリーキルン内に滞留させて焼却処理し、焼却処理物を投入口側から取り出すこととしたので銅、金、銀といった有価金属の効率的な回収を図ることができるという効果がある。

以下、図面を用いて本発明に係る廃プリント基板の処理方法ついて詳細に説明する。図１は本発明に係る廃プリント基板の処理方法の一実施形態におけるフローチャート、図２はその作業のシステムフローを示す図である。

図示された廃プリント基板の処理方法は、廃プリント基板を破砕する工程（ステップＳ１）と、破砕された廃プリント基板を搬送コンベアによってロータリーキルンに投入し、投入口側に近い炉内に滞留させて焼却処理すると共に、発生する排ガスを投入口側とは反対側から排気する工程（ステップＳ２）と、ロータリーキルン内で所定時間焼却処理された焼却処理物を投入口側から排出する工程（ステップＳ３）を少なくとも備えて構成されている。

初めに、廃プリント基板２は、上述したように、使用されなくなったＯＡ機器や家電製品の廃棄物から回収される。ＯＡ機器から回収される廃プリント基板２としては、例えば、コピー機やパソコンの制御基板（マザーボード、ドーターボード）等があり、家電製品から回収される廃プリント基板としては、例えば、テレビ・エアコン・冷蔵庫・洗濯機等の制御基板がある。また、その他の廃プリント基板としては最近ではパチンコ・パチスロ等の遊戯台用の電子基板等が増えてきている。
基板には、銅、金、銀といった金属が使用されているが、その他の金属としてはプラチナやパラジウム等の金属を含むものもある。また、基板はガラスを母材として、例えば、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の合成樹脂により形成されている。

廃プリント基板２を焼却処理するためには予め粉砕機によって細かく粉砕する必要があるが、この粉砕は２軸式のせん断機によって行うことが好ましい。１軸式のものでも破砕は可能であるが２軸式に比べて刃が傷みやすく、刃が傷んでくるとカットサイズが不均一となりまた粉砕に時間もかかるためである。図２に示すように、分別された廃プリント基板２はショベルローダ５によって２軸式せん断破砕機１０に投入されて粉砕が行われる（Ｓ１）。ここで２軸式せん断破砕機１０の概略構造を図３（ａ）（ｂ）に示す。

図３（ａ）（ｂ）に示された２軸式せん断破砕機１０は、ケーシング１５内に２つの回転軸１１ａ、１１ｂが平行するようにして設けられており、軸１１ａには複数のせん断刃１３ａ、１３ａが図示しない駆動源からの動力により回転可能に軸支され、一方、軸１１ｂにも複数のせん断刃１３ｂ、１３ｂが図示しない駆動源からの動力により回転可能に軸支されている。せん断刃１３ａ、１３ｂは略円盤状をなし、その周囲には段状に形成されたカッタ部が複数形成されている。そして、せん断刃１３ａのカッタ部とせん断刃１３ｂのカッタ部が交互に重なり合うようにして配置されていると共に、せん断刃１３ａ、１３ｂは互いにそれぞれ反対方向に回転するようになっている。図示された２軸式せん断破砕機１０は、せん断刃１３ａ、１３ｂが内側に巻き込むようにして回転するようになっている。これにより、廃プリント基板２を２軸式せん断破砕機１０に投入すると２列のせん断刃１３ａ、１３ｂが内側に巻き込むようにして粉砕処理が行なわれる。また、２軸式せん断破砕機１０は、図示しない制御装置を備えており、せん断刃１３ａ、１３ｂの回転数を０〜２８ｒｐｍの間で自動的に制御可能とされ、粉砕すべき廃プリント基板２の種類により適宜変更可能とされている。

ここで、図示された２軸式せん断破砕機１０は、投入した廃プリント基板２がせん断刃１３ａ、１３ｂを通過後に直ちに排出されるのではなく、ケーシング１５の底部に一旦蓄積されるようになっている。その結果、ケーシング１５の底部にある程度溜まった廃プリント基板２の粉砕物２ａは、回転するせん断刃１３ａ、１３ｂによって掻き揚げられ、再びせん断刃１３ａ、１３ｂによって粉砕が行われるようになっており、この動作が繰り返し行なわれてケーシング１５内を循環するようになっている。これまでの２軸式破砕機は一般的に1パスであり、破砕機上部から投入した原料は一度破砕機を通過したら排出される構造となっていた。そのため、従来の２軸式破砕機では一度しか破砕が行われなかったためスルーパスしてしまうものがあり、要求されたカットサイズに揃えることが難しかった。しかし、図３に示すような２軸式せん断破砕機１０によれば廃プリント基板２の粉砕物２ａは回転するせん断刃１３ａ、１３ｂによって掻き揚げられて何度も粉砕が行われるので確実に破砕が行われる。廃プリント基板２は後述するロータリーキルン４０における良好な燃焼を実現するために５０ｍｍ以下のサイズに破砕することが好ましい。

ケーシングの１５の底部に溜まった粉砕物２ａは、せん断刃１３ａ、１３ｂの回転によって何度も粉砕が行われると同時に次第に排出部１９側（図３（ｂ）における右方向）に送られるようになっており、ケーシングの１５の下部側に設けられた貯留部１７に蓄積される。十分に粉砕が行われたら粉砕物２ａは貯留部１７の壁面に設けられた排出口１９を開いて取り出すようになっている。尚、ケーシング１５の内側壁に排出口１９方向に向かって螺旋状のブレードを設けておくことによっても粉砕物２ａを排出口１９へ向かって導くこともできる。

次に、粉砕処理された廃プリント基板２の粉砕物２ａは排出口１９から取り出され、第一コンベア５１及び第二コンベア５３によって貯留ホッパ２０に運ばれて一旦貯留される。すなわち、２軸式せん断破砕機１０により粉砕処理された粉砕物２ａは、第１コンベア５１及び第２コンベア５３により運ばれて貯留ホッパ２０内に蓄えられるようになっている。

貯留ホッパ２０からはその内部に貯留された粉砕物２ａを計量装置２１によって予め定められた量を切り出し、第３コンベア５７によって投入シュート３０に搬送する。

そして、投入シュート３０に送り込まれた粉砕物２ａをロータリーキルン４０内へ投入して焼却処理が行われる（Ｓ２）。ここで、図２に示すように、投入シュート３０には２重ダンパ３５が設けられており、この２重ダンパ３５を介して廃プリント基板２の粉砕物２ａがロータリーキルン４０内へ投入される。２重ダンパ３５は上段ダンパ３５ａと下段ダンパ３５ｂとを備えて構成されており、下段ダンパ３５ｂを閉じた状態で上段ダンパ３５ａを開いて投入シュート３０内に投入された粉砕物２ａを下段ダンパ３５ｂの上部に移動させる。そして、上段ダンパ３５ａを閉じて下段ダンパ３５ｂを開くことにより粉砕物２ａを投入口４０ａからロータリーキルン４０内に供給する。これにより、粉砕物をロータリーキルン４０で焼却する際に生じる燃焼ガスの逆流を防止するようになっている。

図４に示されたロータリーキルン４０は、内部に耐火煉瓦等の耐火物４２をライニングした横置きの長さ約５０ｍの円筒状の回転炉４１を備えており、その外周部を図示しない一対のローラが回転可能に支持している。回転炉４１は、０．１〜０．３ｒｐｍ程度の回転数で回転可能とされており、任意の回転数が選択できるようになっている。また、回転炉４１の端面側には投入口４０ａが設けられており、投入シュート３０を介して搬送された廃プリント基板２の粉砕物２ａが投入されるようになっている。そして、投入口４０ａの近傍には着火源となる助燃バーナ４３が配置されており、助燃バーナ４３により着火された後は粉砕物２ａ自身の燃焼によって連続的な焼却処理が進行するようになっている。また、回転炉４１の投入口４０ａ側は先端が絞られて窄まった形状とされていると共に、回転炉４１は投入口４０ａ側から排出口（図４における右側）側に向けて緩やかな上り勾配（約２〜３／１００程度）が付けられている。これにより、粉砕物２ａの焼却処理物５は回転炉４１の投入口４０ａ側近傍に滞留し、焼却処理物５が所定量を超えるとオーバーフローによって投入口４０ａ側から排出されるようになっている。尚、オーバーフローした焼却処理物５を冷却する図示しないクーラや振動フィーダー等の冷却排出装置を設けるとよい。

このように、投入シュート３０からロータリーキルン４０内に投入された粉砕物２ａは、回転炉４１の回転による攪拌を受けながら所定時間加熱処理され所定時間滞留した後、オーバーフローにより投入口側から排出される。焼却温度は約９００〜９５０℃で少なくとも２時間以上保持することで焼却を完了することができる。

また、廃プリント基板２の粉砕物２ａの焼却処理に際して、廃酸、廃アルカリ、廃油、廃液等の焼却後に残渣が残らない液状廃棄物や廃プラスチックを同時に燃焼処理することもできる。廃プリント基板２の粉砕物２ａの燃焼時における熱が液状廃棄物を蒸発させるための熱源として寄与し、液状廃棄物の効率的な処理が可能となる。

一方、排気ガスは、全長５０ｍの回転炉４１内を通って投入口４０ａ側とは反対側のから排気され図示しない二次燃焼炉、洗浄塔、集塵機、排煙脱硫を経て大気中に排気されるようになっている。その際、排ガスは８００℃を下らない温度を維持した状態で図示しない二次燃焼炉へ排気される。８００℃以上の温度帯ではダイオキシン類が生成されることはなく分解の方向に進むと共に、二次燃焼炉における加熱処理に際しても排ガスが高温となっているので加熱のための燃料負担等も軽減されるからである。排気温度の管理は助燃バーナ４３による加熱と粉砕物２ａ及び廃油等の他の廃棄物の投入量を調整することによって管理される。

以上の工程を経て焼却処理された粉砕物２ａの焼却処理物５は、銅製錬工程へ送られ、公知の方法により銅が回収されると共に、その他の有価金属の回収が行われる。

上述した廃プリント基板の処理方法を実施した結果について以下に示す。
廃プリント基板を２軸式せん断破砕機を回転数２８ｒｐｍ以下で稼働して粉砕物２ａを得た。そして、得られた粉砕物２ａを１０ｔ／日でロータリーキルン４０に投入し、焼却処理を行った。そして、得られた焼却処理物５から有価金属を回収しその回収率を測定した。
焼却温度９００〜９５０℃
焼却時間１０時間
焼却灰組成Ｃｕ：２０〜２５％
Ａｕ：７０〜２００ｐｐｍ
Ａｇ：６００〜１０００ｐｐｍ
ｐｄ：３０〜５０ｐｐｍ
焼却処理物量６ｔ／日
有価属回収率Ｃｕ：９９％
Ａｕ：９９％
Ａｇ：９５％
ｐｄ：９９％

本発明に係る廃プリント基板の処理方法の一実施形態のフローチャートである。本発明に係る廃プリント基板の処理方法のシステムフロー図である。（ａ）は２軸式せん断破砕機の機構を説明するための模式図であり、（ｂ）はその概略側面断面図である。ロータリーキルンの投入口側の断面図である。

符号の説明

２廃プリント基板２
２ａ粉砕物
５焼却処理物
１０２軸式せん断破砕機
１１ａ回転軸
１１ｂ回転軸
１３ａせん断刃
１３ｂせん断刃
１５ケーシング
１７貯留部
１９排出部
２０貯留ホッパ
３０投入シュート
３５２重ダンパ
３５ａ上段ダンパ
３５ｂ下段ダンパ
４０ロータリーキルン
４０ａ投入口
４１回転炉
４２耐火物
４３助燃バーナ
５１第１コンベア
５３第２コンベア
５７第３コンベア

Claims

廃プリント基板を破砕する工程と、
破砕された廃プリント基板を搬送コンベアによって、投入口側は先端が絞られて窄まった形状とされると共に前記投入口とは反対側の排出口側に向けて上り勾配とされたロータリーキルンに投入し、投入口側に近い炉内に滞留させて焼却処理すると共に、発生する排ガスを投入口側とは反対側から排気する工程と、
前記ロータリーキルン内で所定時間焼却処理された焼却処理物をオーバーフローによって投入口側から排出することにより破砕された前記廃プリント基板を連続的に投入可能とする工程と、
を備えて構成されてなる廃プリント基板の処理方法。
請求項１に記載の廃プリント基板の処理方法において、
前記廃プリント基板は、せん断刃が内側に巻き込むようにして回転し、当該せん断刃によって掻き上げられて何度も粉砕が行われる２軸式せん断破砕機によって５０ｍｍ以下のサイズに破砕し、それをロータリーキルン内で９００〜９５０℃で２時間以上保持して焼却処理することを特徴とする廃プリント基板の処理方法。
請求項１又は２に記載の廃プリント基板の処理方法において、
さらに、廃酸、廃油、廃液等の燃焼残渣が生じない廃棄物を同時に焼却処理することを特徴とする廃プリント基板の処理方法。
請求項１から３のいずれか１項に記載の廃プリント基板の処理方法において、
焼却処理の際に発生する排ガスを８００℃以上を保持した状態で炉外へ排気して排ガス処理工程へ送ると共に、２重ダンパを介して破砕された前記廃プリント基板を前記ロータリーキルンに投入することにより燃焼ガスの逆流を防止したことを特徴とする廃プリント基板の処理方法。