JP6914220B2 - 電子・電気機器部品屑の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、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、電気・電子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。

特開平９−７８１５１号公報 特開２０１５−１２３４１８号公報

上記課題を鑑み、本発明は、製錬工程で処理する電子・電気機器部品屑の処理量を増大でき、有価金属を効率的に回収することが可能な電子・電気機器部品屑の処理方法を提供する。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討したところ、製錬工程に電子・電気機器部品屑に含まれる製錬阻害物質を極力持ち込まないような処理方法として、電子・電気機器部品屑に対して所定の順序で選別処理を行うことが有効であることを見出した。

以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、電子・電気機器部品屑から粉状物とフィルム状部品屑を除去する工程１と、粉状物とフィルム状部品屑が除去された電子・電気機器部品屑から合成樹脂類及び基板を濃縮する工程２と、工程２で得られた濃縮物から有価金属を含む基板を濃縮する工程３とを有する電子・電気機器部品屑の処理方法が提供される。

本発明に係る電子・電気機器部品屑の処理方法は一実施態様において、工程１の前に、電子・電気機器部品屑に含まれる線屑を除去する前処理工程Ａを有する。

本発明に係る電子・電気機器部品屑の処理方法は別の一実施態様において、工程１と工程２の間に電子・電気機器部品屑に含まれる線屑を除去する工程Ｂを有する。

本発明に係る電子・電気機器部品屑の処理方法は別の一実施態様において、工程３の前に、工程２で得られた濃縮物の金属含有比率を下げるための工程Ｃを有する。

本発明に係る電子・電気機器部品屑の処理方法は更に別の一実施態様において、工程１が風力選別である。

本発明に係る電子・電気機器部品屑の処理方法は更に別の一実施態様において、工程２が風力選別である。

本発明に係る電子・電気機器部品屑の処理方法は更に別の一実施態様において、工程３が、メタルセンサー、カラーカメラ、エアーバルブ及びコンベアを備えるソータで処理する。

本発明に係る電子・電気機器部品屑の処理方法は更に別の一実施態様において、工程Ｂが、スリット状の篩を有する篩別機を用いて処理する。

本発明に係る電子・電気機器部品屑の処理方法は更に別の一実施態様において、工程Ｃが、カラーソータによる選別及び篩別による選別及び磁選による選別の少なくとも１つの処理を含む。

本発明によれば、製錬工程で処理する電子・電気機器部品屑の処理量を増大でき、有価金属を効率的に回収することが可能な電子・電気機器部品屑の処理方法が提供できる。

図１は本発明の実施の形態に係る電子・電気機器部品屑の処理フローの一例を示す処理フロー図である。

以下、本発明の実施の形態について図１の処理フロー図を用いて説明する。本発明の実施の形態に係る電子・電気機器部品屑は、工程１と、工程２と、工程３とを少なくとも備える。更に、電子・電気機器部品屑の性状に合わせて、工程１〜３の前後に工程Ａ〜Ｃを適宜組み合わせることができる。

本発明における「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、適当な大きさには破砕されたものを指す。本発明では、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。

本実施形態に係る電子・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。

（１） 工程１
工程１では、原料である電子・電気機器部品屑に対し、以降の選別工程に悪影響を与える物質としての粉状物とフィルム状部品屑（樹脂、アルミ箔等）を選別除去する。後工程に対する前処理の役割であり、粗選別に位置づけられる。

工程１としては、風力選別が好適に用いられる。この風力選別は本発明の目的において、多く処置できる選別方法であることが特徴である。風力選別は、軽量物と重量物に分かれるが、軽量物である粉状物とフィルム状部品屑（樹脂、アルミ箔等）は焼却前処理工程を経由して銅製錬工程に送られ、重量物は、工程２に送られる。

以下の条件に制限されるものではないが、工程１の風量を５〜２０ｍ／ｓ、より好ましくは５〜１２ｍ／ｓ、更には５〜１０ｍ／ｓ程度、更には６〜８ｍ／ｓで設定することができる。

（２） 工程２
工程２では、粉状物とフィルム状部品屑が除去された電子・電気機器部品屑から合成樹脂類、基板及びパーツを濃縮する。

工程２としては、風力選別が好適に用いられる。工程２では、塊状のメタルやその他の部品単体を重量物として分離し、軽量物側に基板、合成樹脂類、パーツを濃縮させる。軽量物側に濃縮された基板、合成樹脂類等を含む濃縮物は、次工程である工程３に送られる。重量物は必要に応じて更に磁力選別、渦電流選別、カラーソータ、手選別、ロボット等を組み合わせた選別を行い、重量物中に存在するＦｅ、Ａｌ、ＳＵＳ等のメタル類を回収する。

以下の条件に制限されるものではないが、例えば、工程２の風量を５〜２０ｍ／ｓ、より好ましくは１０〜１８ｍ／ｓ、更には１５〜１８ｍ／ｓ、更には１６〜１７ｍ／ｓ程度で設定することができる。

（３） 工程３
工程３では、工程２で得られた基板、合成樹脂類等を含む軽量物から、銅、金、銀などの有価金属を含む基板を濃縮する。有価金属を含む基板を濃縮処理して、後述する銅製錬工程で処理することにより、銅製錬工程における有価金属の回収効率を向上させることができる。

工程３では、メタルセンサー、カラーカメラ、エアーバルブ及びコンベアを備えるソータで処理することが好ましい。工程３では、まず、メタルセンサーで金属を検知し、コンベアで搬送・放出し、後に控えているカラーカメラで物質の位置を確認する。そして、メタルセンサーの情報とカラーカメラによる位置情報に基づき、メタルでないと認識され落下軌跡上にある部品をエアーバルブで選択的に撃ち落とす処理を実施することが好ましい。

エアーバルブによって打ち落とされなかった選別物側には、銅、貴金属等の有価金属を含む基板が濃縮されるため、これを上述の製錬工程における処理対象物とすることにより、より少ない部品屑の投入量で有価金属の回収効率を上げることができる。

一方、エアーバルブによって打ち落とされた金属を実質的に含まない基板及び合成樹脂類には、以下に説明する製錬工程において製錬阻害物質となるＳｂ、或いはＳｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉからなる群の中から選択される１種以上の金属が含まれている場合がある。このような製錬阻害物質を含む部品屑を製錬工程に送ることにより、製錬工程を安定的に行うことが困難になり、有価金属の高効率回収が困難になる場合がある。

本実施形態に係る処理方法によれば、工程３によって、製錬阻害物質であるＳｂ、或いはＳｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉからなる群の中から選択される１種以上の金属を少なくとも含む基板屑等を予め除去することができるため、電子・電気機器部品屑に含まれる製錬阻害物質を極力持ち込まないようにすることができる。

なお、工程３における処理において、メタルソータは、処理対象物中に粉状物やフィルム状部品屑が混入していると、選別時に粉状物などが舞い上げられてカラーカメラの視界が悪くなり、カラーカメラを用いた除去対象物の特定が困難になったり、カラーカメラが除去対象物と誤検知し、エアーバルブが誤動作して非対象物が巻き込まれたりする場合がある。

本発明の実施の形態に係る方法によれば、工程１及び工程Ｂにおいて、工程３における選別処理の選別効率低下の原因となる電子・電気機器部品屑中に含まれる粉状物、フィルム状部品屑などが予め除去されるため、粉状物が処理中に舞い上がることによる選別装置の動作不良及び選別効率の低下を抑えることができる。

なお、金属を濃縮させるための一般的な物理選別手法においては、まず磁力選別等を行うことによって金属を回収することが行われる。しかしながら、磁力選別装置は磁性物中に有価金属を含む部品屑が混入し、有価金属の回収量が低下する恐れがある。

本発明の実施の形態に係る処理方法によれば、物理選別の初期段階において、まず風力選別を２段階に分けて行う（工程１及び工程２）ことにより、磁力選別の処理を行う場合に比べてより多くの有価金属を濃縮しながら、多量の電子・電気機器部品屑（原料）を一気に選別処理することができる。そして、２段階の風力選別の後、処理に時間を要するメタルソータを用いた選別処理（工程３）を組み合わせることによって、電子・電気機器部品屑の処理量を増大しながら、製錬阻害物質を除去して、有価金属を効率的に回収することができる。

図１に示すように、工程１〜３の前後に工程Ａ〜Ｃを組み合わせることが選別効率を向上できる点においてより好ましい。工程Ａは、工程１の前に、電子・電気機器部品屑に含まれる線屑を除去する前処理工程であるのが好適である。例えば、電子・電気機器部品屑の種類によっては、目視で確認しても容易に判別できるほど線屑が多く含有されている場合があるため、工程１よりも前に比較的大きな線屑等を手選別又はロボットなどにより機械選別し、線屑を除去するのが好ましい。

工程１と工程２の間には、電子・電気機器部品屑に含まれる線屑を除去する工程Ｂを有することが好ましい。工程Ｂとしては、スリット状の篩を有する篩別機を用いて処理することが好ましい。工程Ｂにおいては篩別により、線屑の他に粉状物も除去することができる。篩別後の粉状物及び銅線屑は、焼却前処理工程を経由して製錬工程に送ることで、部品屑中の有価金属をより効率的に回収できる。

工程２と工程３との間には、工程Ｃが実施されてもよい。工程Ｃは、カラーソータによる選別及び篩別による選別及び磁選による選別の少なくとも１つの処理を含み、工程３の選別処理の前処理として位置づけることができ、これら選別処理を組み合わせることで、工程３に送られる処理対象物の金属含有比率を下げることができる。

処理対象物中の金属含有比率が高いということは、金属を含む部品屑が多く存在することを意味する。工程３のメタルソータによる処理において、金属と検知される部品屑との間に合成樹脂類などの非金属が存在する場合、その間隔がメタルセンサーの検知範囲以内の時には、一つの金属と誤検知され、金属物と金属物との間にある非金属物であるプラスチックなどの合成樹脂類がエアーバルブではじかれず、金属を含有する基板として取り扱われる場合がある。このため、工程３においてメタルソータによる分離を行う前に、磁選、篩別、カラーソータ等による選別を含む工程Ｃを実施することによって、工程３に送られる処理対象物の金属含有比率を下げてメタルソータの誤検知を抑制することができる。

工程２で得られた重量物の中には、銅製錬工程で処理すべき基板屑が一部混入する場合がある。よって、工程２で得られた重量物を、磁力選別、渦電流選別、カラーソータ、手選別、ロボット等の処理により更に分類することで、銅製錬工程で処理すべき基板屑を分離して製錬工程に送ることができるため、有価金属の回収効率が高まる。

なお、本発明の実施の形態において「除去」或いは「分離」とは、１００％除去又は分離する態様を示すものだけでなく対象物中重量比３０％以上、より好ましくは５０質量％以上除去するような態様を含むものである。

−製錬工程−
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、各工程１〜３、工程Ａ〜Ｃで選別された有価金属を含む電子・電気機器部品屑を製錬工程で処理する製錬工程を有する。

有価金属として銅を回収する場合は、溶錬炉を用いた製錬工程が行われる。製錬工程には、電子・電気機器部品屑を焼却する工程と、焼却物を破砕及び篩別する工程と、破砕及び篩別処理した処理物を銅製錬する工程とを備える。電子・電気機器部品屑を処理する工程は、焼却工程の前に行われることが好ましい。

以下に制限されるものではないが、本実施形態に係る製錬工程としては、自溶炉法を用いた銅製錬工程が好適に利用できる。自溶炉法を用いた銅製錬工程としては、例えば、自溶炉のシャフトの天井部から銅精鉱と溶剤と電子・電気機器部品屑を装入する。装入された精鉱及び電子・電気機器部品屑が、自溶炉のシャフトにおいて溶融し、自溶炉のセットラーにおいて例えば５０〜６８％の銅を含むマットとそのマットの上方に浮遊するスラグとに分離される。電子・電気機器部品中の銅、金、銀などの有価金属は、自溶炉内を滞留するマットへ吸収されることで、電子・電気機器部品屑中から有価金属を回収できる。

銅製錬においては、銅を製造するとともに、金、銀などの貴金属をより多く回収するために、処理する原料として銅、金、銀など有価金属の含有量の多い電子・電気機器部品屑をできるだけ多く投入して処理することが重要である。一方、電子・電気機器部品屑には、銅製錬における製品、副製品の品質に影響を与える物質および／または銅製錬のプロセスに影響を与える製錬阻害物質が含有される。例えば、上述のようなＳｂ、Ｎｉ等の元素を含有する物質の溶錬炉への投入量が多くなると、銅製錬で得られる電気銅の品質が低下する場合がある。

また、銅製錬などの非鉄金属製錬工程では、精鉱の酸化によって発生する二酸化硫黄から硫酸を製造するが、二酸化硫黄に炭化水素が混入すると、産出される硫酸が着色する場合がある。炭化水素の混入源としては、例えばプラスチックなどの合成樹脂類などが挙げられるが、銅製錬へ持ち込まれる電子・電気機器部品屑の構成によっては、このような合成樹脂類が多く含まれる場合がある。合成樹脂類は、溶錬炉内での急激な燃焼、漏煙のほか局所加熱による設備劣化を生じさせる恐れもある。

更に、Ａｌ、Ｆｅなどが溶錬炉内に一定以上の濃度で存在すると、例えば、銅製錬のプロセスでスラグ組成に変化を与え、有価金属のスラグへの損失、いわゆるスラグロスに影響する場合もある。また、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ等のハロゲン元素が溶錬炉へ投入される電子・電気機器部品屑中に多く含まれていると、銅製錬の排ガス処理設備の腐食や硫酸触媒の劣化を引き起こす場合がある。このような製錬阻害物質の混入の問題は、電子・電気機器部品屑の処理量が多くなるにつれて顕在化し、製錬工程に負担がかかるという問題が生じてきている。

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によれば、製錬工程の前に、図１に示すような、電子・電気機器部品屑の物理選別工程を備える。これにより、製錬工程に持ち込まれる製錬阻害物質の割合を極力抑えるとともに、電子・電気機器部品屑の処理量を増やし、銅及び有価金属を含む電子・電気機器部品屑の割合を多くして、銅及び有価金属を効率的に回収することが可能となる。

電子・電気機器部品屑中に含まれる製錬阻害物質の除去量は多ければ多い程望ましいが、部品屑によっては製錬阻害物質と有価金属とを同時に有する部品屑も存在する。以下に制限されるものではないが、電子・電気機器部品屑の原料全体の製錬阻害物質のうちの１／２、より好ましくは２／３以上を重量比で除去することにより、電子・電気機器部品屑を銅製錬工程において安定的に処理することができる。さらに、製錬工程において、製錬阻害物質の処理できる限界量が現状と同等であれば、電子・電気機器部品屑の原料全体の製錬阻害物質を少なくすることで、製錬工程において、製錬阻害物質の少ない電子・電気機器部品屑をより多く処理できることとなる。

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によれば、製錬工程で電子・電気機器部品屑を粉状に粉砕する前に部品屑の状態で製錬阻害物質を含む部品屑を部品単位で選別して除去する物理選別工程を具備することにより、製錬工程で処理する電子・電気機器部品屑の処理量を増大でき、有価金属を効率的に回収することが可能な電子・電気機器部品屑の処理方法が提供できる。

Claims (6)

1. 電子・電気機器を破砕した屑であり、粉状物、フィルム状部品屑、合成樹脂類、及び基板を少なくとも含む電子・電気機器部品屑から前記粉状物と前記フィルム状部品屑を風力選別し、除去する工程１と、
   前記粉状物と前記フィルム状部品屑が除去された前記電子・電気機器部品屑から前記合成樹脂類及び前記基板を軽量物として、前記合成樹脂類及び前記基板以外の前記電子・電気機器部品屑を重量物として選別し、前記合成樹脂類及び前記基板を濃縮する工程２と、
   前記工程２で得られた濃縮物から、前記合成樹脂類と有価金属を含む基板とを、メタルセンサー、カラーカメラ、エアーバルブ及びコンベアを備えるソータを用いて選別し、前記有価金属を含む基板を濃縮する工程３と
   を有することを特徴とする電子・電気機器部品屑の処理方法。
2. 前記工程１の前に、前記電子・電気機器部品屑に含まれる線屑を除去する前処理工程Ａを有することを特徴とする請求項１に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。
3. 前記工程１と前記工程２の間に前記電子・電気機器部品屑に含まれる線屑を除去する工程Ｂを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。
4. 前記工程２で得られた濃縮物の金属含有比率を下げるために、前記工程３の前に、カラーソータによる選別、篩別による選別、及び磁選による選別のうちの少なくとも１つの処理を行うことを含む工程Ｃを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。
5. 前記工程２が風力選別であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。
6. 前記工程Ｂが、スリット状の篩を有する篩別機を用いて処理することを特徴とする請求項３に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。

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