JP5976485B2

JP5976485B2 - リサイクル原料のサンプル作製装置、及びリサイクル原料のサンプル作製方法

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Publication number: JP5976485B2
Application number: JP2012220575A
Authority: JP
Inventors: 基文戎; 恵一郎市川; 栄治遠嶋
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: JP2014074589A

Description

本発明は、リサイクル原料のサンプル作製装置に関する。

各種基板には、金、銀、銅、プラチナ、パラジウム等の有価金属が含まれており、各種の基板から有価金属を取り出すリサイクル処理は、資源の有効利用として注目を集めている。近年では、海外から上記の基板などのリサイクル原料を受け入れることが増加し、リサイクル原料から回収した有価金属による増益が見込まれている。

リサイクル原料から有価金属を効率的に得るためには、適切な処理方法を選択するのみならず、経済性の面からもそのリサイクル原料に含まれている有価金属の量をあらかじめ正確に分析しておくことが重要である。

リサイクル原料中の有価金属の含有量を分析する手法では、前処理として有価金属を含む試料を作製する必要がある。このような試料の作製は、例えば、特許文献１，２に開示されている。特許文献１には、銅製錬にて使用するリサイクル原料の分析のためのサンプルを採取するサンプリング方法において、（Ａ）粉砕していないリサイクル原料を一次破砕機により約５０ｍｍ程度に粗粉砕して一次破砕物とし、次いで、（Ｂ）前記工程（Ａ）にて得られた一次破砕物を二次破砕機により４０ｍｍ以下の大きさに粉砕して二次破砕物とし、（Ｃ）前記工程（Ｂ）にて得られた二次破砕物を篩に掛けて、３０ｍｍより大きい二次破砕物は、前記工程（Ｂ）に戻して更に粉砕し、大きさが３０ｍｍ以下の破砕物をサンプルとして採取するサンプリング方法が開示されている。

また、特許文献２には、リサイクル原料を破砕機により粒度２０ｍｍ以下に破砕して一次サンプルを採取し、次いで一次サンプルをマイクロナイザにより粒度２ｍｍ以下に粉砕した後、集塵系統で回収し、混合、縮分して二次サンプルを採取して最終的に分析用サンプルとする調製法が開示されている。

特開２００８−２４９４３７号公報特開２００３−１０６９６２号公報

ところで、日本国内では、リサイクル原料の分析においてサンプルの大きさについての規定が設けられていないが、欧州ではリサイクル原料の分析においてサンプルの大きさを５ｍｍアンダーとする基準が設けられている。したがって、欧州からリサイクル原料を受けようとする場合、リサイクル原料の分析サンプルを５ｍｍアンダーとすることが必要である。

ところが、特許文献１の方法では、３０ｍｍアンダーのサンプルを作製することができるが、５ｍｍアンダーのサンプルを作製することができない。

特許文献２の調製法では２ｍｍアンダーのサンプルを作製することができるが、特許文献２の調製法は、コネクタ基板、基板枠、フレキシブル基板、プリント基板、およびＩＣ基板をリサイクル原料としている。これらの基板に部品が実装されている場合には、実装部品の分だけ基板の厚さが増すため、部品の実装された基板（実装基板）を破砕することは部品の実装されていない基板を破砕することよりも困難となる。例えば、実装基板は、部品が実装されているために、破砕の過程で基板の塊が生成され易く、均一なサンプルに破断することが難しい。また、家電に搭載されている基板や電源用基板には、大型で厚みのある、例えば、ヒートシンク（放熱板）やトランスコアなどが実装されている。ヒートシンクはアルミや銅などの金属からなり、冷却能力を向上させるために、フィンの表面積が大きくなるように立体的に成形されている。このため、ヒートシンクは、平板状の基板に比べて破砕するのが困難である。また、トランスコアは、銅線を幾重にも巻いて形成されており、密度が高いため破砕することが容易ではない。このように大型の部品が実装された基板は、より破砕しにくく、特許文献２に示された調製法では、２ｍｍアンダーはもちろんのこと５ｍｍアンダーに破砕することも困難である。

そこで、本発明は、上記の課題を鑑み、実装基板を含むリサイクル原料を破砕し、規格を満たす試験用の分析サンプルを調製することを目的とする。

かかる課題を解決する本発明のリサイクル原料のサンプル作製装置は、家電に搭載されている大型で厚みのある部品であって、実装された際に厚みが５ｍｍ以上の金属からなる部品を実装した実装基板を含むリサイクル原料を２５〜３０ｍｍアンダーに破砕する１次破砕機と、前記１次破砕機に破砕されたリサイクル原料を１０〜１５ｍｍアンダーに破砕する２次破砕機と、前記２次破砕機に破砕されたリサイクル原料を破砕し、５ｍｍアンダーの分析サンプルを作製する調製破砕機と、を備え、前記１次破砕機および前記２次破砕機は４軸破砕機であることを特徴とする。これにより、実装基板を含むリサイクル原料を破砕し、規格を満たす試験用の分析サンプルを調製することができる。

上記のリサイクル原料のサンプル作製装置において、前記調製破砕機を１軸破砕機としてもよい。また、前記１軸破砕機の軸が前記リサイクル原料をせん断する刃を備えていてもよい。また、前記１軸破砕機の軸を鉛直方向に向けて配置してもよい。

上記の課題を解決する本発明のリサイクル原料のサンプル作製方法は、家電に搭載されている大型で厚みのある部品であって、実装された際に厚みが５ｍｍ以上の金属からなる部品を実装した実装基板を含むリサイクル原料を４軸破砕機により２５〜３０ｍｍアンダーまで破砕する１次破砕工程と、前記１次破砕工程により破砕されたリサイクル原料を４軸破砕機により１０〜１５ｍｍアンダーまで破砕する２次破砕工程と、前記２次破砕工程後の前記リサイクル原料を破砕し、５ｍｍアンダーの分析サンプルを作製する最終破砕工程と、を備えたことを特徴とする。これにより、大型の部品が実装された基板を含むリサイクル原料を破砕し、規格を満たす試験用の分析サンプルを調製することができる。また、粗破砕工程においてリサイクル原料を１５ｍｍアンダーに破砕してもよいし、１２ｍｍアンダーに破砕してもよい。より好ましい構成では、粗破砕工程では１０ｍｍアンダーに破砕する。

本発明のリサイクル原料のサンプル作製装置によると、大型の部品が実装された基板を含むリサイクル原料を破砕し、規格を満たす試験用の分析サンプルを調製することができる。

リサイクル原料のサンプル作製装置の設備フローである。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。図１はリサイクル原料のサンプル作製装置１００の設備フローである。リサイクル原料のサンプル作製装置（以下、単に「サンプル作製装置」という。）１００は、リサイクル原料をサンプリングが可能なサイズへ破砕し、リサイクル原料の分析用サンプルを作製する装置である。リサイクル原料は、主に電子部品、電気機器、家電製品の一部などであり、有価金属を含んだものである。リサイクル原料には、実装基板が含まれている。さらに、家電製品に搭載されている実装基板には大型の部品が実装されているものが含まれる。また、ＯＡ機器家電に搭載されている電源基板には、他のパッケージやＩＣチップと異なり、アルミや銅の放熱板（ヒートシンク）やトランスコアなど大型の金属部品が実装されている。このような実装基板に実装されている部品には、例えば、実装した際に厚みとして５ｍｍ以上になるのものが含まれており、さらには、厚みとして１０ｍｍ以上の部品を含むものに有効である。

サンプル作製装置１００は、リサイクル原料を多段階に破砕する装置であり、１次破砕機１０、２次破砕機２０、調製破砕機３０とを備えている。サンプル作製装置１００によるリサイクル原料のサンプル作製方法は、粗破砕工程と最終破砕工程とからなる。粗破砕工程は１次破砕機１０によってリサイクル原料を２５〜３０ｍｍアンダーへ破砕する１次破砕工程と、１次破砕工程後のリサイクル原料を２次破砕機２０によって１０〜１５ｍｍアンダーへ破砕する２次破砕工程とを備える。最終破砕工程は、粗破砕工程により粗破砕した後のリサイクル原料を調製破砕機３０により破砕し、５ｍｍアンダーの分析サンプルを作製する。

１次破砕機１０は、５０〜２００ｍｍ程度のリサイクル原料を受け入れ、２５〜３０ｍｍアンダーまで破砕する破砕機である。１次破砕機１０は４軸式の破砕機である。上記の通り、リサイクル原料に含まれる金属、特に、ヒートシンク、トランスコアやコンデンサの鉄芯などの堅固な部品などを破砕するために破砕力の強い４軸式の破砕機が用いられる。また、破砕機の回転軸には原料をせん断して破砕する刃が設けられていてもよい。１次破砕機１０は１時間あたり５ｔのリサイクル原料を破砕することが可能である。

リサイクル原料は、フレキシブルコンテナバッグに包装されて、サンプル作製装置１００へ運ばれる。フレキシブルコンテナバッグに包装されたリサイクル原料は、ホイストクレーンにより懸吊されて１次破砕機１０へ投入される。リサイクル原料は、１次破砕機１０において、２５〜３０ｍｍアンダーまで破砕され、破砕されたリサイクル原料の一部を採取して１次サンプリングを実施する。サンプル採取後の残りのリサイクル原料の１０％が、ベルトコンベアに乗せられて２次破砕機２０へ運ばれる。

２次破砕機２０は、ベルトコンベアによって運ばれてきた２５〜３０ｍｍアンダーのリサイクル原料を受け入れ、１０〜１５ｍｍアンダーに破砕する破砕機である。２次破砕機２０も４軸式の破砕機である。２次破砕機２０においても、１次破砕機１０と同様に、堅固な部品を含むリサイクル原料を破砕するために、破砕力の強い４軸式の破砕機が用いられる。また、破砕機の回転軸には原料をせん断して破砕する刃が設けられていてもよい。２次破砕機２０は１時間あたり３ｔのリサイクル原料を破砕することが可能である。

２次破砕機２０は、リサイクル原料を１５ｍｍアンダーに破砕してもよいし、１２ｍｍアンダーに破砕してもよい。２次破砕機２０はリサイクル原料を１０ｍｍアンダーに破砕するのがより好ましい。次の最終破砕工程においてリサイクル原料を規定のサイズまで破砕することを考慮すると、２次破砕機２０においてできるだけ小さく破砕することが好ましい。ただし、投入される原料の大きさによっても、２次破砕機２０で破砕できる大きさにも限度がある。ここでは、１次破砕機１０の破砕能力と次の破砕工程における調製破砕機３０の破砕能力との関係から２次破砕機２０の破砕能力を決定するのがよい。また、１次破砕機１０の破砕能力と調製破砕機３０の破砕能力との関係を考慮し、必要であれば、複数の破砕機を直列に配置して、調製破砕機３０が受け入れ可能な大きさへリサイクル原料を破砕することとしてもよい。直列に配置するとは、１つの破砕機で破砕をした原料を別の破砕機で破砕するような配置である。

２次破砕機２０において１０〜１５ｍｍアンダーに破砕されたリサイクル原料の一部が採取されて、２次サンプリングに送られる。サンプル採取後の残りのリサイクル原料の１０％が、ベルトコンベアに乗せられて調製破砕機３０へ運ばれる。

調製破砕機３０は、ベルトコンベアによって運ばれてきた１０〜１５ｍｍアンダーのリサイクル原料を受け入れ、５ｍｍアンダーに破砕し、分析サンプルを作製する破砕機である。調製破砕機３０は縦型１軸式の破砕機である。縦型の破砕機とは、破砕機の軸を鉛直方向に向けて配置した破砕機である。破砕機の回転軸には原料をせん断して破砕する刃が設けられている。調製破砕機３０は１時間あたり１００ｋｇのリサイクル原料を破砕することが可能である。

１軸破砕機は、回転する刃と固定している刃の間にはさまれたリサイクル原料をせん断して破砕する破砕機である。また、破砕後の排出口にはスクリーンが取り付けられており、スクリーンの穴サイズより小さく破砕されるまで、刃によって破砕が繰り返されるため破砕後の原料の大きさが一定にできる利点がある。調製破砕機３０は、サンプル作製装置１００の最終破砕工程を行う破砕機なので、破砕後の原料のサイズを規定の大きさに揃えるため、１軸式の破砕機を採用している。またハンマーミルのような衝撃式の破砕機では原料が粉状に粉砕される部分と粒子状になる部分とに分かれ、均一に破砕できないためせん断する方式を採用している。
また、横型の破砕機は、固定刃は下部に設置されているため破砕工程は下部のみで起こる。これに対して、縦型の破砕機は、側面の全面に刃物を設置することができ破砕面を大きく取れることが有利である。また、縦型の破砕機は、原料が回転刃の旋回力により巻き上がり、各刃物と均一に接触し効率よく破砕することができるため採用した。調製破砕機３０では、スクリーンの穴サイズを５ｍｍとして、破砕後のリサイクル原料を５ｍｍアンダーとする。調製破砕機３０において５ｍｍアンダーに破砕されて作製されたリサイクル原料は採取されて、３次サンプリングに送られる。１次破砕機１０、２次破砕機２０、調製破砕機３０において破砕された後に残されたリサイクル原料は、ベルトコンベアに乗りキルン炉へ運ばれ、焼却処理され、有価金属の回収処理へ送られる。

上記のように、本実施の形態のサンプル作製装置１００は、１以上の破砕機を直列配置し、多段階の破砕工程でリサイクル原料を破砕することにより、破砕しにくい大型の部品を特定の大きさ（５ｍｍ）以下に破砕することが可能である。具体的には、最終破砕工程までにリサイクル原料を１０〜１５ｍｍアンダーまで破砕したことにより、最終破砕工程の調製破砕機３０により５ｍｍアンダーのサンプルを作製することが可能となる。

さらに、粗破砕工程に含まれる１次破砕、２次破砕の工程では、４軸式の破砕機によりリサイクル原料を破砕するため、基板に実装された破砕しにくい大型の部品であっても破砕片を１０〜１５ｍｍアンダーまで細かくすることができる。上記の実施の形態では、粗破砕工程を１次、２次の２段階の破砕工程として、リサイクル原料を１０〜１５ｍｍアンダーまで破砕した。しかしながら、粗破砕工程は１段階の破砕によりリサイクル原料を１０〜１５ｍｍアンダーまで破砕可能であれば、１段階だけとしてもよい。また、反対に、２段階の破砕工程で１０〜１５ｍｍアンダーまで破砕可能でなければ、３段、４段、数段階の破砕工程を直列に設けてもよい。

以下、上記実施形態のサンプル作製装置１００によるリサイクル原料のサンプル作製に関する実施例を説明する。リサイクル原料の大きさは、５０〜２００ｍｍ程度である。リサイクル原料には、厚みが５ｍｍ以上の部品が実装された基板が含まれている。基板およびその他のリサイクル原料には、金、銀、銅、プラチナ、パラジウム等の有価金属が含まれている。実施例では、１ｔ（トン）のリサイクル原料を処理する。

１ｔのリサイクル原料は１次破砕工程において、１次破砕機１０により破砕されて３０ｍｍアンダーとなる。破砕された３０ｍｍアンダーのリサイクル原料から１次サンプリング用のサンプルが採取される。サンプル採取後のリサイクル原料のうち、１００ｋｇが次の２次破砕工程へ送られる。

２次破砕工程において、３０ｍｍアンダーのリサイクル原料が２次破砕機２０により破砕されて、１５ｍｍアンダーとなる。破砕された１５ｍｍアンダーのリサイクル原料から２次サンプリング用のサンプルが採取される。サンプル採取後のリサイクル原料のうち、１０ｋｇが次の最終破砕工程へ送られる。

最終破砕工程において、１５ｍｍアンダーのリサイクル原料が調製破砕機３０により破砕されて、５ｍｍアンダーのサンプルが作製される。破砕された５ｍｍアンダーのサンプルから３次サンプリング用のサンプルが採取される。このように、最終破砕工程に投入する前にリサイクル原料が１５ｍｍアンダーまで破砕されたことにより、最終破砕工程において５ｍｍアンダーのサンプルを作製することが可能となった。

部品の実装された基板は厚みが増しているため、破砕することが困難となるが、以上説明したように、本実施例のサンプル作成装置は、実装基板を含むリサイクル原料を破砕し、５ｍｍアンダーのサンプルを作製可能である。さらに、家電製品に搭載された基板の搭載部品やヒートシンクやトランスコアなどの大型の部品は、小型で薄いパッケージやＩＣチップのみが実装された基板に比べて破砕することがより困難であるが、本実施例のサンプル作成装置は、大型の部品を実装した実装基板でさえ破砕し、５ｍｍアンダーのサンプルとすることを可能にしている。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

１０１次破砕機
２０２次破砕機
３０調製破砕機
１００サンプル作製装置

Claims

家電に搭載されている大型で厚みのある部品であって、実装された際に厚みが５ｍｍ以上の金属からなる部品を実装した実装基板を含むリサイクル原料を２５〜３０ｍｍアンダーに破砕する１次破砕機と、
前記１次破砕機に破砕されたリサイクル原料を１０〜１５ｍｍアンダーに破砕する２次破砕機と、
前記２次破砕機に破砕されたリサイクル原料を破砕し、５ｍｍアンダーの分析サンプルを作製する調製破砕機と、を備え、
前記１次破砕機および前記２次破砕機は４軸破砕機であることを特徴とするリサイクル原料のサンプル作製装置。
前記調製破砕機が１軸破砕機であることを特徴とする請求項１に記載のリサイクル原料のサンプル作製装置。
前記１軸破砕機の軸は前記リサイクル原料をせん断する刃を備えていることを特徴とする請求項２記載のリサイクル原料のサンプル作製装置。
前記１軸破砕機の軸を鉛直方向に向けて配置したことを特徴とする請求項２または３記載のリサイクル原料のサンプル作製装置。
家電に搭載されている大型で厚みのある部品であって、実装された際に厚みが５ｍｍ以上の金属からなる部品を実装した実装基板を含むリサイクル原料を４軸破砕機により２５〜３０ｍｍアンダーまで破砕する１次破砕工程と、
前記１次破砕工程により破砕されたリサイクル原料を４軸破砕機により１０〜１５ｍｍアンダーまで破砕する２次破砕工程と、
前記２次破砕工程後の前記リサイクル原料を破砕し、５ｍｍアンダーの分析サンプルを作製する最終破砕工程と、
を備えたことを特徴とするリサイクル原料のサンプル作製方法。