JP7029424B2 - 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工程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の発生を防止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、銅を含む電子・電気機器部品屑を焼却後、所定のサイズ以下に粉砕し、粉砕した電子・電気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。

特開平９－７８１５１号公報 特開２０１５－１２３４１８号公報

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。そのため、製錬工程に投入される原料は、製錬阻害物質を極力少なくするとともに有価金属の含有量が高いことが望まれているが、電子・電気機器部品屑の種類によっては有価金属と製錬阻害物質の両方を含有している部品種がある。それにより、製錬工程に投入される原料を選別するための選別工程において、製錬阻害物質の物理的特性に合わせて選定された選別機を使用する際に、製錬阻害物質のみを含有する部品種と共に有価金属を含有する部品種が一部巻き込まれ、有価金属のロスが大きくなる場合がある。

上記課題を鑑み、本発明は、電子・電気機器部品屑から製錬工程に投入される原料の選別効率を向上でき、有価金属のロスを低減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、電子・電気機器部品屑を風力選別し、電子・電気機器部品屑に含まれる有価物を含む板状物を除去した後の選別物を磁力選別することが有効であるとの知見を得た。

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・電気機器部品屑を風力選別し、電子・電気機器部品屑に含まれる有価物を含む板状物を除去した後の選別物を磁力選別することを含む電子・電気機器部品屑の処理方法である。

本発明によれば、電子・電気機器部品屑から製錬工程に投入される原料の選別効率を向上でき、有価金属のロスを低減することが可能な電子・電気機器部品屑の処理方法が得られる。

本発明の実施の形態に係る電子・電気機器部品屑の処理に好適な風力選別装置の一例を示す断面図である。 ガイド部周辺の風力選別装置の平面図である。 ガイド部を拡散室側からみた場合の平面図である。 ガイド部周辺の風力選別装置の側面図である。 ガイド部周辺の風力選別装置の側面図である。 ガイド部を備える風力選別装置（ガイドあり）とガイド部を備えない風力選別装置（ガイドなし）を用いた場合において、風速を変更した場合おけるリード付き基板の重量物側への分配率の変化を表すグラフである。 ガイド部を備える風力選別装置（ガイドあり）とガイド部を備えない風力選別装置（ガイドなし）を用いた場合において、風速を変更した場合おける平板状ＩＣの重量物側への分配率の変化を表すグラフである。

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、電子・電気機器部品屑を風力選別し、電子・電気機器部品屑に含まれる有価物を含む板状物を除去した後の選別物を磁力選別することを含む。

本実施形態において「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。

破砕方法としては、できる限り、部品の形状を損なわない破砕が望ましく、例えば、せん断方式を用いたせん断式破砕機又は衝撃方式を用いたハンマー式破砕機を使用することが好ましい。一方、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、本実施形態の破砕処理には含まれない。

電子・電気機器部品屑は、予め粗破砕することにより、基板、線屑、ＩＣやコネクタ等のパーツ、メタル、筐体などに使われている合成樹脂類（プラスチック）等の形態で単体分離しておくことが好ましい。これにより、後段の処理で行われる特定の単体部品の選別がより容易になり、選別効率が向上する。

粗破砕処理により、電子・電気機器部品屑中の基板は、主として（１）リード線及び部品付き基板、（２）リード線付き基板（３）リード線無し基板の３種類に分類される。電子・電気機器部品屑をせん断式破砕機を用いて破砕処理した場合には、主としてリード線及び部品付き基板とリード線付き基板が得られる。電子・電気機器部品屑をハンマー式破砕機を用いて破砕処理した場合には、主としてリード無し基板が得られる。

リード線及び部品付き基板は、リード線と鉄、アルミ製など金属製の部品が付着した基板である。リード線及び部品付き基板は、リード線付き基板及びリード線無し基板より重いため、リード線付き基板あるいはリード無し基板の条件で風力選別を行うと、その４～１５％程度が重量物へ分配される。その結果、リード線付き基板やリード線無し基板側へ分配されたリード線及び部品付き基板が、その後の磁力選別及び渦電流選別によって、Ｆｅ屑側、Ａｌ屑側へも分配されて、有価金属のロスを生じさせる可能性がある。よって、リード線及び部品付き基板は、再度破砕して、基板上に付着する部品を更に分離することが望ましい。

リード線付き基板は、リード線を含む基板であり、後述する本実施形態に係る風力選別処理によって９９％以上を軽量物側へ分配することができる。よって、磁力選別前の風力選別によって、リード線付き基板を軽量物側へ分配し、選別物（重量物）からリード線付き基板を予め取り除いておくことにより、その後の磁力選別における選別効率及び選別精度がより向上し、有価物の回収効率が高くなる。リード線付き基板には銅等の有価金属を含むことから、これを製錬工程へ投入する原料として使用することで、銅の回収効率を向上させることができる。

リード線無し基板は、リード線や部品などを含まない基板を意味する。リード線無し基板を風力選別工程において予め除去しておくことにより、磁力選別工程で処理すべき選別物の重量を低減することができる。

風力選別へ投入される電子・電気機器部品屑は、最大直径１００ｍｍ以下程度、さらには５０ｍｍ以下程度に破砕されているものが好ましく、代表径が４～７０ｍｍ程度、或いは４～５０ｍｍ程度であるのが好ましい。「代表径」とは、電子・電気機器部品屑の中から任意の１００点を抽出し、抽出した電子・電気機器部品屑の長径の平均値を算出し、これを５回繰り返した場合の５回の平均値を表す。

風力選別では、電子・電気機器部品屑に含まれる有価物を含む板状物を少なくとも軽量物側に分配して除去する。有価物を含む板状物としては、上述のリード線付き基板、リード線なし基板、ＩＣを含む。

有価物を含む板状物は、鉄、銅等の有価物を含むため、物理選別の初期段階においてこれら板状物を除去し、製錬工程へ投入する原料として予め選別しておくことにより、その後の物理選別による有価物のロスを少なくすることができる。

電子・電気機器部品屑中に含まれる板状物をより効率的に軽量物側へと送るためには、風力選別の処理条件として、風速を１５ｍ／ｓ以上とすることが好ましく、より好ましくは１６ｍ／ｓ以上、更に好ましくは１６．５ｍ／ｓ以上である。一方で、風速が大きすぎると経済性を損なう他、目的とする板状物、特にリード線付き基板を効率よく除去できない場合があることから、風速を２０ｍ／ｓ以下とすることが好ましく、より好ましくは１９ｍ／ｓ以下、更には１８ｍ／ｓ以下である。

風力選別は、少なくとも２段階で行うことができる。例えば、物理選別で使用されるカメラ等を用いる色彩選別機やメタルソータ等の選別機のカメラによる識別性に悪影響を及ぼす粉状物及びフィルム状物を予め分離する第一の風力選別処理と、有価物を含む板状物を軽量物側へ濃縮し、Ｆｅ、Ａｌ等を含むメタルを重量物側へと分離する第二の風力選別処理とを組み合わせることができる。第一の風力選別処理は、例えば風速を５～８ｍ／ｓ、好ましくは６～７ｍ／ｓで行うことができ、第二の風力選別処理は上述の条件と同様とすることができる。

第一の風力選別処理は、カメラで対象物を認識する機能を用いた選別機へ選別物を投入する直前に行ってもよいが、その前の任意の選別段階に組み合わせて行うこともできる。例えば、風力選別の後に行われる磁力選別、篩別処理、色彩選別処理の少なくともいずれかの処理に組み合わせるこができる。

或いは、電子・電気機器部品屑の原料となる上述の廃家電製品・ＰＣや携帯電話等の電子・電気機器を粗破砕して処理原料を得るための任意の段階において、風力選別処理を行って、有価物を含む板状物及び粉状物を除去する処理を行うことも本実施形態に含み得る。

風力選別により、磁力選別の選別物となる重量物側に分配される板状物を１０質量％以下、更には３％以下、更には１％以下に低減することが好ましい。これにより、磁力選別の選別効率を向上でき、有価金属の回収効率を高めることができる。原料中に含まれる板状物の含有率にも関係するが、風力選別により軽量物側に分配される板状物の割合を９５％以上、更には９７％以上、更には９９％以上とすることが好ましい。軽量物側に分配された分配物は製錬工程へ送ることで、板状物に含まれる銅等の有価金属を回収することができる。

図１～図５に本発明の実施の形態に好適な風力選別機の一例を示す。風力選別機は、拡散室１と、拡散室１内に気流を生じさせる送風機２と、拡散室１内に板状物１０を含む選別対象物を供給する供給部３と、供給部３の拡散室１側の終端から拡散室１内へと延在するガイド部４と、拡散室１の供給部３の下方に設けられた重量物回収部５と、拡散室１の下方において選別対象物の供給方向の奥側に設けられた軽量物回収部６を備える。拡散室１の上部には、拡散室１の内部の空気を循環させる送風機のモータ７が設けられている。

拡散室１内は送風機２から送風される空気によって、図１の実線矢印で示される気流が生じている。図１の風力選別装置においては、送風機２から重量物回収部５側へと向かう斜め下向きの気流が形成され、重量物回収部５からガイド部４の上方へと向かう上向きの気流が形成され、拡散室１の上方において供給口から供給方向に流れる横向きの気流が形成され、拡散室１の上方から軽量物回収部６側へ流れる下向きの気流が形成されている。

なお、送風機２が拡散室１の中央部付近に配置されている例を示すが、送風機２の位置は図１に示す例に限定されず、ガイド部４上へ供給される選別対象物に対し、上向きの気流を接触させ、選別対象物中の重量物と軽量物とを風力により選別することができる態様であればよい。

選別対象物は、供給部３の投入口から供給され、振動部材３ａによって振動を与えられながら、拡散室１内へ突出するガイド部４へと供給される。選別対象物は、ガイド部４において、ガイド部４の下方からの上向きの気流と接触する。この気流によって、軽量物がガイド部４の上方へ舞い上げられて拡散室１内に拡散し、供給方向奥側にある軽量物回収部６側へと落ちる。ガイド部４へ供給される上向きの気流の風力よりも重力が大きい重量物は、ガイド部４の下方へ落ちて、重量物回収部５で回収される。図１の点線矢印はそれぞれ重量物と軽量物の流れを示している。

ガイド部４は、図２に示すように櫛形形状を有しており、供給部３の終端３Ａに溶接又はねじ止めなどによって接続される基部４ａと、供給部３の終端３Ａ側に接続された基部４ａから拡散室１内へと突出する複数の突部４ｂを備える。突部４ｂのそれぞれは、供給部３の終端３Ａ側から供給方向Ｘに向かってその太さ（幅）Ｗ１が均一となるように形成されている。板状物は、その先端が供給部３の終端３Ａ側から飛びだした時点から気流にできるだけ多く接触することが望ましいため、突部は均一な太さが望ましい。

各突部４ｂの間には、ガイド部４を通過する気流を選別対象物へ接触させるための空間４ｃがそれぞれ設けられており、各空間４ｃの幅Ｗ２が、供給部３の終端３Ａ側から供給方向Ｘに向かって均一となるように形成されている。このような形状を有することにより、選別対象物に対してより多く風を当てることができるとともに、より均一な空気流を接触させることができるため、軽量物の種類を問わず、より上方へ押し出しやすくすることができる。

図３に示すように、少なくとも突部４ｂの下面４１ｂが曲面を有することが好ましい。これにより、ガイド部４の下方から流れる上向きの気流に対するガイド部４の空気抵抗がより小さくなり、本実施形態に係る板状物１０の選別効率が向上する。図３に示す例では、突部４ｂの下面４１ｂが曲面を有し、選別対象物と接触する突部４ｂの上面４２ｂが平面を有している。かかる形状を有することにより、突部４ｂの上面４２ｂにおいては選別対象物が引っ掛かることなく円滑に供給できるとともに、突部４ｂの下方から上方へ流れる上向きの気流に対する突部４ｂの接触抵抗を小さくできるため、本実施形態に係る板状物１０に対してより効率的に気流を接触させることができる。突部４ｂの構成は、図３に示す例の他に、例えば、上面４２ｂ及び下面４１ｂともに曲面を有するロッド状であってもよい。円滑に供給でき、効率的に気流を接触させることができることが目的で、逆三角形でもよい。

突部４ｂの太さＷ１、空間の幅Ｗ２は、選別対象物である板状物１０がガイド部４から落ちないように、板状物１０の短径の平均径Ｄ２よりも小さくなるように設定されることが好ましい。

ガイド部４の供給部３の終端３Ａ側から拡散室１の先端側までの長さＬ（図２参照）は、選別対象物である板状物１０の平均径Ｄ１又はＤ２、好ましくは長径の平均径Ｄ１の半分以上、より好ましくは２／３以上の長さを有することが好ましい。ガイド部４の幅Wは供給部３の幅と同一とすることができる。

ガイド部４の長さＬを板状物１０の平均径Ｄ１又はＤ２、好ましくは長径の平均径Ｄ１の半分以上とすることにより、ガイド部４の下方からの上向き流を板状物１０に十分に接触させることができるため、板状物１０をより確実にガイド部４の上方へ舞い上がらせて、軽量物回収部６側へと拡散させることができる。長さＬは必要以上に長すぎると、重量側へ移行させたいメタルなどの重量物が空間４ｃに詰まる場合があるため、板状物の長径の平均径Ｄ１の２倍以下であることが好ましい。

なお、板状物１０の平均径Ｄ１、Ｄ２は、選択対象物中の板状物１０の任意の１０点を抽出し、抽出した１０点の板状物１０の長径側及び短径側の平均径を算出する。これを５回繰り返し、５回の平均値を示すものとする。

以下に限定されるものではないが、具体的には、突部４ｂの太さＷ１は１～１０ｍｍ、より好ましくは２～５ｍｍとすることができ、空間４ｃの幅Ｗ２は、１～２０ｍｍ、好ましくは２～５ｍｍとすることができる。ガイド部４の長さＬは２５～１００ｍｍ、好ましくは４０～７０ｍｍとすることができる。

図４に示すように、ガイド部４は、ガイド部４の突部４ｂ上へ載せられた板状物１０の下面１０Ａに対し、ガイド部４の下方から上方へと流れる気流を、板状物１０の下面１０Ａに対して垂直方向に接触させるように配置される。

板状物１０の下面１０Ａに対して垂直方向に気流を接触させるようにガイド部４が配置されることによって、気流による上向き流が板状物１０に対して作用する力を最大限にでき、空気抵抗をガイド部４の供給方向に沿って均一且つ最大限に調整することができる。

図５に示すように、板状物１０の下面に対して気流が垂直方向に接触するように、ガイド部４の角度を調節する調節機構４ｄを備えていてもよい。これにより、供給部３が傾斜を有している場合でも、ガイド部４の下方から上方へと流れる気流を板状物１０の下面１０Ａに対して垂直方向に接触させることができる。

重量物回収部５及び軽量物回収部６としては、一般的に利用可能な排出ローターなどで構成することができ、具体的な構成は特に限定されない。また、送風機２から送風される空気によって、板状物１０の下面１０Ａに風速１５ｍ／ｓ以上の気流を接触させることにより、電子・電気部品屑から板状物１０をより効率的に風力選別することができる。

図１に示す風力選別装置及びこれを用いた風力選別方法によれば、ガイド部４を備えることにより、選別対象物である電子・電気機器部品屑中の板状物１０に気流を効率良く接触させることができる。これにより、風に当たる向きによって空気抵抗が大きく変化する板状物１０をより効率的に軽量物側（軽量物回収部６内）へ選別することができる。

図６及び図７に、有価物を含む板状物として、ガイド部４を備える風力選別装置（ガイドあり）を用いた場合と、ガイド部４を備えない従来の風力選別装置（ガイドなし）を用いて風速を変更して電子・電気機器部品屑を風力選別した場合における基板及び平板状ＩＣの重量物側への分配率の推移を表す。

図６に示すように、風速１５ｍ／ｓ以上で風力選別処理を行った場合、ガイド部４を備えない風力選別装置では約３割程度重量側へ移行してしまうのに対し、ガイド部４を備える風力選別装置では、重量物側へ移行する板状物の混入を３％以下に大幅に低減できる。図１の風力選別装置を用いた場合では、風速を１６ｍ／以上とすることによって更に重量側へ混入する基板の割合を１％以下に低減することができ、１６．７ｍ／ｓ以上ではほぼ０％とすることができている。

図７に示すように、風速１５ｍ／ｓ以上で風力選別を行った場合、ガイド部４を備えない風力選別装置では約９割程度重量側へ移行してしまうのに対し、ガイド部４を備える風力選別装置では、重量物側へ移行する基板の混入を３％以下に大幅に低減できる。図１の風力選別装置を用いた場合では、風速を１５．６ｍ／以上とすることによって更に重量側へ混入する基板の割合を１％以下に低減することができ、１６．１ｍ／ｓ以上ではほぼ０％とすることができている。

ＩＣは部分的に鉄が使用されているため磁力選別において磁性物側に分配される場合があり、これにより磁力選別でＦｅを選別する際にＩＣが混入して有価物の回収効率を低下させる可能性がある。本発明の実施の形態に係る風力選別を用いることにより、平板状のＩＣを磁力選別前に予め除去しておくことができるため、磁力選別における有価物の回収効率の低下を抑制できる。一般に、破砕処理後のＩＣは基板よりも最大直径が小さい場合が多いため、図１のガイド部４を備えた風力選別装置を用いて風力選別を行う場合はＩＣを軽量物側へより多く回収することができ、重量物側への混入を抑制できる。本発明者らの試験によれば、ガイド部４を設けない場合にはＩＣの重量物への混入率が６１％あったのに対し、ガイド部４を設けた場合にはＩＣの重量物への混入率を０．１％以下と大きく低減することができている。

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、電子・電気機器部品屑中を磁力選別する前に、磁力選別の選別効率を低下させる電子・電気機器部品屑中の基板、特に、リード付き基板を風力選別処理によって予め取り除くことにより、リード付き基板のＦｅ屑、Ａｌ屑への混入による磁力選別の選別効率の低下を抑制することができ、有価金属のロスを低減することができる。

更に、磁力選別の後に渦電流選別を行って例えばＡｌを回収したい場合、基板には銅が含まれており、電気伝導性が高いことから、破砕粒度が大きいと渦電流選別においてＡｌと同様に反発側へ分配される。そのため、磁力選別において磁性物側へは分配されずに非磁性物側へ混入した基板が、渦電流選別でＡｌ屑へ分配される場合がある。本実施形態においては、磁力選別及び渦電流選別の処理の前に風力選別処理を事前に行うことにより、磁力選別だけでなく渦電流選別における基板ロスを低減することができる。そのため、磁力選別の後に渦電流選別を行う物理選別工程を有する場合に特に本実施形態に係る処理は有価金属ロスの低減効果をより有利に発揮することができる。

磁力選別による磁性物中に分配される基板は５％以下であることが好ましく、より好ましくは３％以下、更に好ましくは１％以下である。磁力選別による磁性物中に分配される基板の割合を出来るだけ低くすることにより、その後に渦電流選別を行う場合における基板ロスを低減することができる。

このように、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。

１…拡散室
２…送風機
３…供給部
３Ａ…終端
３ａ…振動部材
４…ガイド部
４ａ…基部
４ｂ…突部
４ｃ…空間
４ｄ…調節機構
５…重量物回収部
６…軽量物回収部
７…排気部
１０…板状物

Claims (7)

1. 電子・電気機器部品屑に含まれる有価物を含む板状物を、気流を用いて内部に拡散させる拡散室と、前記拡散室内に前記気流を生じさせる送風機と、前記電子・電気機器部品屑に振動を与えながら前記拡散室内へと供給する供給部と、前記供給部の終端から前記拡散室へと突出する複数の突部を備え、前記突部の間の空間の幅が前記供給部の終端側から供給方向に向かって均一となるように形成された櫛形形状を有し、前記気流を前記板状物の下面から前記板状物の下面に対して垂直方向に均等に接触させるように配置されたガイド部とを備える風力選別装置を用いて前記板状物を風力選別し、前記板状物を除去した後の選別物を磁力選別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. 前記板状物が、リード線付き基板、リード線なし基板、ＩＣのいずれかを少なくとも含む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. 最大直径１００ｍｍ以下の前記板状物を除去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. 前記風力選別により、前記選別物中の前記板状物を１０質量％以下に低減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. 前記風力選別の風速を１５ｍ／以上とす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. 前記風力選別される前の前記電子・電気機器部品屑を、せん断式破砕機又はハンマー式破砕機を用いて破砕処理することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。
7. 前記磁力選別の後に渦電流選別を行うことを特徴とする請求項１～６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。

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