JP7076397B2 - 電子・電気機器部品屑の処理方法 - Google Patents
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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を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、選別工程に使用される選別機の選別能力を大きく低下させる物質の混入により選別効率が低下し、これにより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させ、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、メタルセンサー、カラーカメラ、エアーバルブ、コンベアを備えるメタルソータを用いて、金属物及び非金属物を含む電子・電気機器部品屑から非金属物又は金属物を分離する工程の前に、電子・電気機器部品屑に含まれる粉状物を除去する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、メタルセンサー、カラーカメラ、エアーバルブ、コンベアを備えるメタルソータを用いて、金属物及び非金属物を含む電子・電気機器部品屑から非金属物又は金属物を分離する分離工程の前に、電子・電気機器部品屑に含まれる粉状物を除去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させ、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、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・電気機器部品屑を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、後述するメタルソータ１０によ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。
メタルソータ１０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。
－メタルソータ１０－
図１は、本発明の実施の形態に係るメタルソータの一例を示す概略図である。本実施形態では、例えば図１に示すメタルソータ１０を用いて、金属物１ａ1、１ａ2及び非金属物１ｂを少なくとも含む電子・電気機器部品屑１から非金属物１ｂ又は金属物１ａ1、１ａ2を分離することができる。なお、図１は単なる例示であり、各部材の位置及び各部材間の位置関係等は図１の例に限定されないことは勿論である。
図１は、本発明の実施の形態に係るメタルソータの一例を示す概略図である。本実施形態では、例えば図１に示すメタルソータ１０を用いて、金属物１ａ1、１ａ2及び非金属物１ｂを少なくとも含む電子・電気機器部品屑１から非金属物１ｂ又は金属物１ａ1、１ａ2を分離することができる。なお、図１は単なる例示であり、各部材の位置及び各部材間の位置関係等は図１の例に限定されないことは勿論である。
メタルソータ１０は、メタルセンサー２、カラーカメラ３、エアーバルブ４、コンベア５を備える。カラーカメラ３の近傍には、カラーカメラ３の撮像視野を照らすためのカラーカメラ照明８が備えられている。コンベア５を挟んでメタルセンサー２に対向する位置には、検知効率をより向上させるための近赤外線センサー６を更に備えていてもよい。
メタルソータ１０が備えるメタルセンサー２がコンベア５上にある金属物１ａ1、１ａ2を検知する。その後、コンベア５が金属物１ａ1、１ａ2と非金属物１ｂを搬送・放出し、メタルセンサー２の搬送方向下流側に配置されたカラーカメラ３が、金属物１ａ1、１ａ2と非金属物１ｂの落下軌跡上におけるカラーカメラ３による光学検出位置に対してカラーカメラ照明８から照射された光が金属物１ａ1、１ａ2と非金属物１ｂに当たり、反射した光を受光する。その直後、メタルセンサー２が認識した金属物１ａ1、１ａ2が存在しないエリアの情報と、カラーカメラが検知した金属物１ａ1、１ａ2と非金属物１ｂが存在する位置情報を組み合わせることにより、図示しないメタルソータ１０の判別手段が非金属物１ｂの位置を判別する。そして、非金属物１ｂの判別情報に基づいて、カラーカメラ３の光学検出位置よりも下流側に配置されたエアーバルブ４が非金属物１ｂに空気を吹き付けて非金属物１ｂを撃ち落とすことにより、非金属物１ｂと金属物１ａ1、１ａ2とがそれぞれ別の選別容器７内に収容されるようにする。
メタルセンサー２としては、金属を検知するための汎用のセンサーが採用できる。例えば、電磁誘導を利用して金属を検知するセンサーが好適に利用可能である。具体的には、１又は複数の電磁誘導コイル（図示せず）を備えるメタルセンサー２を利用することができ、電磁誘導コイルの大きさによってメタルセンサー２の検知範囲を変更することができる。
図２に、メタルセンサー２の検知範囲と電子・電気機器部品屑１の位置関係を表す模式図を示す。メタルセンサー２の検知範囲は、コンベア５の幅（紙面上下方向）と等しい幅を有し、コンベア５の移動方向、即ち、電子・電気機器部品屑１の搬送方向に沿って長さＬを有する。
電子・電気機器部品屑１中に含まれる金属物１ａ1、１ａ2と非金属物１ｂとの選別においては、図２に示すように、金属物１ａ1と、金属物１ａ1との間に非金属物１ｂが存在する場合に、金属物１ａ1、１ａ2の間に挟まれた非金属物１ｂが非金属物１ｂとして認識されず、エアーバルブ４によって撃ち落とされない場合がある。その原因としては、互いに隣接する金属物１ａ1と金属物１ａ2との距離が近すぎる場合には、金属物１ａ1と金属物１ａ2とが一つの金属物として認識されるため、金属物１ａ1と金属物１ａ2との間にある非金属物１ｂが非金属物１ｂとして認識されていないためである。
本実施形態では、電子・電気機器部品屑１中の金属物１ａ1、１ａ2をメタルセンサー２で検知させる際に、互いに隣接する金属物１ａ1と金属物１ａ2との間に存在する非金属物１ｂを誤検知しないように、互いに隣接する金属物１ａ1と金属物１ａ2との間に一定の間隔ｄ（最短距離）を少なくとも設けることが好ましい。
具体的には、図２に示すように、電子・電気機器部品屑１中の金属物１ａ1、１ａ2をメタルセンサー２で検知させる際に、少なくとも金属物１ａ1と金属物ａ2との間に非金属物１ｂを挟んだ状態になっている金属物１ａ1と金属物１ａ2との距離ｄが、メタルセンサーの検知範囲の長さＬよりも大きくなるように金属物１ａ1、１ａ2の位置を調整することが好ましい。これにより、メタルセンサー２が金属物１ａ1と金属物１ａ2とをそれぞれ別個の金属物１ａ1、１ａ2として認識することができるため、メタルセンサー２による誤検知を抑制でき、金属物１ａ1、１ａ2間に存在する非金属物１ｂの分離効率をより向上させることができる。なお、金属物１ａ1と金属物１ａ2との間に非金属物１ｂが存在しないものについても金属物１ａ1と金属物１ａ2との間に一定の間隔を、具体的にはメタルセンサーの検出範囲の長さＬよりも大きくなるように、一定の間隔を設けることで、金属物１ａ1、１ａ2と非金属物１ｂとの選別効率を向上させることができる。
一方、図３に示すような、金属物１ａ1と金属物１ａ2との間の距離ｄがメタルセンサー２の検知範囲の長さＬ以下である場合には、メタルセンサー２が非金属物１ｂ及び金属物１ａ1、１ａ2を全体で一つの金属物Ｍとして認識する場合があるため、非金属物１ｂが異物として認識されず、非金属物１ｂを分離できない場合がある。
メタルセンサー２の長さＬについては、装置に帰属するものであり、特に限定するものではないが、本発明が対象とする電子・電気機器部品屑は、４ｍｍ～２００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは２０ｍｍ～６０ｍｍである。エアーバルブ４は非金属物が流れている間はエアーを照射し続けるため、電子・電気部品屑中の非金属物の大きさに対して長さＬが同程度ではエアーの照射回数は比較的少ないが、長さＬが小さ過ぎるとエアーの照射回数は非常に多くなり、運転中にエアー不足が生じる場合があるため、エアー不足を防ぐためにコンプレッサの能力を大きくする必要がある。そのため、長さＬは電子・電気部品屑中の非金属物の大きさに合わせて選定することが好ましい。
金属物１ａ1、１ａ2及び非金属物１ｂをメタルセンサー２の誤検知を抑制できる程度に離間させるためには、コンベア５に振動を与えることなどによって、金属物１ａ1、１ａ2及び非金属物１ｂをコンベア５で予め分散させることが好ましい。
なお、コンベア５の供給速度は３ｍ／ｓの固定式を用いたが、変動式でもよい。たとえば、１～５ｍ／ｓの間で状況に応じて可変とすることが可能である。
なお、メタルセンサー２によって正しく金属物１ａ1、１ａ2を検知でき、カラーカメラ３で非金属物１ｂの位置情報を正しく認識できたとしても、エアーバルブ４の開閉速度が適切に調整されていない場合には、非金属物１ｂを適切な位置へ撃ち落とすことが困難になる。
本実施形態においては、エアーバルブ４の開閉速度を０．５～４ｍｓ／回とすることが好ましく、より好ましくは２～４ｍｓ／回である。
本発明の実施の形態に係る電子・電気機器部品屑１の処理方法によれば、メタルソータ１０により、表面又は内部に配線やリードなどの金属成分を多く含有する有価金属扱い基板を含む金属物１ａ1、１ａ2と、表面又は内部に金属を含まないか又は微量に含む樹脂扱い基板を含む非金属物１ｂとを効率良く選別することができる。
選別された金属物１ａ1、１ａ2中には銅、貴金属等の有価金属を含む基板が濃縮されるため、金属物１ａ1、１ａ2を含む選別物を製錬工程において処理対象物として処理することで、有価金属の回収効率を向上させることができる。一方、非金属物１ｂとして分離された分離物には、製錬阻害物質であるＳｂを含む樹脂扱い基板などが含まれるため、製錬工程において処理の阻害となる物質が製錬工程へ混入することを抑制でき、製錬工程における処理効率も向上する。
（風力選別）
上述のメタルソータ１０を用いて連続的に処理することにより、電子・電気機器部品屑の中から有価金属を多く含む基板を機械的に効率良く濃縮することができるようになり、従来の物理選別工程に比べて、製錬阻害物質の混入を抑制しながら有価金属の回収効率を向上させることができる。
上述のメタルソータ１０を用いて連続的に処理することにより、電子・電気機器部品屑の中から有価金属を多く含む基板を機械的に効率良く濃縮することができるようになり、従来の物理選別工程に比べて、製錬阻害物質の混入を抑制しながら有価金属の回収効率を向上させることができる。
しかしながら、大量の電子・電気機器部品屑１を連続的に処理することにより、電子・電気機器部品屑１中に含まれる粉状物がメタルソータ１０内で舞い上がることによって、カラーカメラ３、エアーバルブ４、近赤外線センサー６、カラーカメラ照明８等の周辺機器に付着することにより、メタルソータが誤動作（誤検知）をしたり、メタルソータ１０の故障が発生したりするなどの問題がある。
そのため、本実施形態では、メタルソータ１０を用いて、金属物１ａ1、１ａ2及び非金属物１ｂを含む電子・電気機器部品屑１から非金属物１ａ1、１ａ2又は金属物１ｂを分離する分離工程の前に粉状物を除去する処理を行う。これにより、メタルソータ１０内へ供給される電子・電気機器部品屑１中の粉状物の割合を減らしてメタルソータ１０の認識精度及び選別精度の低下や、粉状物の舞い上がりによるカラーカメラ３の誤識別を抑制でき、メタルソータ１０の選別効率を高めることができる。
メタルソータ１０を連続運転した結果、メタルソータ１０の認識精度及び選別精度の低下の原因は、粒度５ｍｍ以下の粉状物がメタルソータ１０内に侵入することが原因の一つであることが分かった。本実施形態では、風力選別処理によって、粒度が３ｍｍ以下、別の実施態様では２ｍｍ以下の粉状物を軽量物側に除去することが好ましい。なお粉状物の「粒度」とは市販のレーザ回折式粒度分布測定装置によって測定した粉状物のメジアン径を表す。
電子・電気機器部品屑に含まれる粉状物を除去する工程の前の電子・電気機器部品屑全体量に対して、工程後の電子・電気機器部品屑に含まれる粉状物が１質量％以下であることがのぞましい。
粉状物を除去するための具体的な除去方法としては、風力選別又は篩別選別を行うことが有効である。風力選別では、粉状物は軽量物として選別されるが、風速が大きすぎると、例えばアルミ片等の他の部品屑も軽量物に分離されるため、粉状物のみを選択的により効率よく分離したい場合には大きすぎる風速は好ましくない。従って、電子・電気機器部品屑中に含まれる粉状物をより効率的に風力選別により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５．０～８．０ｍ／ｓ、より好ましくは風速６．０～７．０ｍ／ｓで処理を行うことが好ましい。
風力選別によって、粉状物以外もさらに選別したい場合には、風力選別を少なくとも２段階で行うことも可能である。例えば、メタルソータ１０の不具合に影響する粉状物を予め分離する第１の風力選別処理と、メタルソータ１０へ供給される基板を濃縮し、Ｆｅ、Ａｌ等を含むメタルを分離する第２の風力選別処理を組み合わせることができる。電子・電気機器部品屑１から基板やＩＣ等の貴金属含有物とＦｅ、Ａｌ等を含むメタルとを分離する第２の風力選別処理は、風速を１０～１８ｍ／ｓ、更には１５～１８ｍ／ｓとするのが好ましい。コンデンサの濃縮やメタルの分率を向上させるためには最適風速を５～１５ｍ/ｓ、更には８～１２ｍ／ｓとするのが好ましい。
篩別選別については、篩目が２ｍｍ以上あれば、粉状物は、篩下物側に分離できる。篩目が大きすぎると、調整できるが、他の部品屑も篩下に分離される場合があるため、粉状物のみを分離したい場合には、大きすぎる篩目は好ましくない。したがって、篩目は、２ｍｍ～５ｍｍが好ましい。また、篩別選別で線状屑を除去したい場合にはスリット状の篩目を用いることが好ましいがこの工程において一緒に粉状物を除去することも可能である。
粉状物を取り除くための風力選別処理又は篩別処理は、メタルソータ１０を用いた処理の直前に行ってもよいが、その前に任意の選別段階と組み合わせて行うことができる。例えば、メタルソータ１０による処理の前に行われる破砕処理、篩別処理、磁力選別、色彩選別処理の少なくともいずれかの処理を行った直後の電子・電気機器部品屑１に対して、風力選別を行った後に、メタルソータ１０を用いた分離工程を行うことができる。
或いは、電子・電気機器部品屑１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、風力選別処理又は篩別処理を行って、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ものである。
（変形例）
電子・電気機器部品屑１は、本実施形態に係るメタルソータ１０で処理する前に、所定の前処理を行うことで、更に、電子・電気機器部品屑１中の金属物１ａ1、１ａ2と非金属物１ｂとの選別効率をより向上させることができる。
電子・電気機器部品屑１は、本実施形態に係るメタルソータ１０で処理する前に、所定の前処理を行うことで、更に、電子・電気機器部品屑１中の金属物１ａ1、１ａ2と非金属物１ｂとの選別効率をより向上させることができる。
例えば、電子・電気機器部品屑１中の金属物１ａ1、１ａ2をメタルセンサー２で検知させる前に、電子・電気機器部品屑１中に含まれる金属物１ａ1、１ａ2と非金属物１ｂとの個数比（金属物／非金属物）が２．０以下、更には１．６以下、更には１．３以下となるように調整することにより、金属物１ａ1、１ａ2と非金属物１ｂとの選別効率を向上させることができる。この調整は、例えば、処理対象物の表裏両面の色彩を識別可能な少なくとも２台のカメラユニットを備える色彩選別機を用いて、電子・電気機器部品屑中の基板屑を選別することにより効率良く行うことができる。
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…電子・電気機器部品屑
１ｂ…非金属物
１ａ1、１ａ2…金属物
２…メタルセンサー
３…カラーカメラ
４…エアーバルブ
５…コンベア
６…近赤外線センサー
７…選別容器
８…カラーカメラ照明
１０…メタルソータ
１ｂ…非金属物
１ａ1、１ａ2…金属物
２…メタルセンサー
３…カラーカメラ
４…エアーバルブ
５…コンベア
６…近赤外線センサー
７…選別容器
８…カラーカメラ照明
１０…メタルソータ
Claims (7)
- メタルセンサー、カラーカメラ、エアーバルブ、コンベアを備えるメタルソータであって、前記メタルセンサーが認識した金属物が存在しないエリアの情報と前記カラーカメラが検知した金属物と非金属物が存在する位置情報とに基づいて判別された非金属物に対して前記エアーバルブが空気を吹き付けることにより非金属物を分離するメタルソータを用いて、金属物及び非金属物を含む電子・電気機器部品屑から非金属物を分離する分離工程の前に、前記電子・電気機器部品屑に含まれる粉状物を除去することを特徴とする電子・電気機器部品屑の処理方法。
- 前記粉状物が、粒度が５ｍｍ以下であ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。
- 前記電子・電気機器部品屑に含まれる粉状物を除去する工程前の電子・電気機器部品屑に対して、粉状物を除去する工程後の電子・電気機器部品屑に含まれる粉状物が１質量％以下であ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。
- 前記粉状物を除去することが、風力選別または篩別選別のいずれかを用い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。
- 前記風力選別が、風速５～８ｍ／ｓで処理することを特徴とする請求項４に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。
- 前記篩別選別の篩目を、２～５ｍｍで処理することを特徴とする請求項４に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。
- 破砕処理、篩別処理、磁力選別、色彩選別処理の少なくともいずれかの処理を行った直後の前記電子・電気機器部品屑に対して、前記電子・電気機器部品屑に含まれる粉状物を除去することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。
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