JP7104652B2 - 選別機及び電子・電気機器部品屑の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、選別機及びこれを用いた電子・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選別機及びこれを用いた電子・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。

特開平９－７８１５１号公報 特開２０１５－１２３４１８号公報

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。

例えば、電子・電気機器部品屑から製錬阻害物質を低減しながら効率的に製錬工程へ投入するための原料を作製するためには、種々の選別機を用いて機械的な処理を行うことが効率性の観点から望ましい。

本発明者らはこれまで電子・電気機器部品屑から製錬工程で処理するための有価金属を含む処理原料を効率良く選別するとともに、製錬阻害物質を取り除くために好適な種々の選別工程及び選別機について鋭意検討を行ってきた。

しかしながら、電子・電気機器部品屑は種々の形状を有する様々な部品が混在しているため、リサイクルのために特定の部品を選別することが困難な場合がある。手選別等を用いることにより特定の部品を精度よく選別することは可能であるが、大容量の原料を迅速に処理する場合には好ましくない。

本開示は、形状の異なる種々の物質を含む原料の中から特定の形状の特定の部品をより簡単に効率よく選別することが可能な選別機及びこれを用いた電子・電気機器部品屑の処理方法を提供する。

本発明の実施の形態に係る選別機は一側面において、形状の異なる物質を含む原料を原料投入口から受け口へと搬送する搬送面を備えた搬送手段と、原料の少なくとも一部を受け口側へと通過させるように搬送面上に一定間隔を空けて配置され、回転機能を有する円筒状のロール部を備えたゲート手段とを備える選別機である。

本開示によれば、形状の異なる種々の物質を含む原料の中から特定の形状の特定の部品をより簡単に効率よく選別することが可能な選別機及びこれを用いた電子・電気機器部品屑の処理方法を提供できる。

本発明の実施の形態に係る選別機の概略図である。 本発明の実施の形態に係る選別機の側面図である。 ロール部と搬送面との間の間隔を説明するための概略図である。 ロール部の傾斜角度を説明するための部分拡大概略図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る選別機の側面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。以下の図面の記載においては、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。

（原料供給装置）
本発明の実施の形態に係る選別機は、図１に示すように、形状の異なる複数の物質を含む原料１００を原料投入口１１から受け口１２へと搬送する搬送面１３を備えた搬送手段１と、原料１００の少なくとも一部を受け口１２側へと通過させるように搬送面１３上に一定間隔ｄを空けて配置された円筒状のロール部２１を備えたゲート手段２とを備える。

搬送手段１は、原料１００を搬送方向Ｘに搬送可能な装置であれば特に限定されず、原料を一定の路線によって連続的に運搬するコンベヤやスロープ等が用いられる。搬送面１３は水平面に対して水平であってもよいが、水平面に対して傾斜している方が、搬送のための動力を省略できる点で有利である。

図２に示すように、搬送面１３は、水平面に対して所定の傾斜角αを有するように傾斜していることが好ましい。これにより、搬送のための動力を必要とせずに、原料投入口１１へ搬送された原料１００をその自重によってある程度の搬送速度を有して搬送することができる。

しかしながら、搬送面１３の傾斜角αが大きすぎると、原料１００がロール部２１と接触した際にロール部２１にはじかれて搬送面１３の外側へ飛んでしまい、上手く選別できない場合がある。一方、傾斜角αが小さすぎると、原料１００が上手く搬送されず、原料１００が搬送面１３上に滞留する場合がある。

後述するロール部２１の回転速度とも関係するが、原料１００として、基板とコンデンサなどのアルミ含有物、あるいは薄板状の金属板と厚肉の基板等を含む電子・電気機器部品屑を処理する場合には、搬送面１３の水平面に対する傾斜角αを３０～７５°とすることが好ましく、より好ましくは４０～６０°である。

図１に示すように、搬送面１３の両端には、原料１００の搬送面１３からの落下を防止しながら、原料１００を搬送方向Ｘへ向けて搬送させるためガイド１４が設けられている。ガイド１４の一方には、搬送面１３と連続する切り欠き部１５が設けられており、切り欠き部１５からゲート手段３のロール部２１が搬送面１３上に挿入されている。

原料１００の一部は、ロール部２１で捕捉され、ロール部２１の外周面上をスライドして搬送方向Ｘに進みながら切り欠き部１５へ搬送され、切り欠き部１５から搬送手段１の外へ排出される。切り欠き部１５の直下には、搬送手段１の外へ排出される原料１００を収容するための捕捉物収容部３２が配置される。受け口１２の直下には、選別物を収容するための選別物収容部３１が配置される。

ゲート手段２は、回転機能を有する円筒状のロール部２１と、ロール部２１を支持する支持部２２と、支持部２２を固定する固定部２３を備えることができる。ロール部２１は不図示の駆動機構によって回転可能となるように構成されている。ロール部２１が所定の方向に回転することにより、原料１００のロール部２１への引っかかりを抑制して選別物の選別効率を向上させることができる。

ロール部２１は原料１００を搬送方向Ｘと逆方向に戻すように、時計回りに回転することが好ましい。これにより、原料１００として種々の形状及び比重を有する電子・電気機器部品屑を処理する場合に、例えば鋭利な角を有する部品屑がロール部２１に引っかかったり刺さったりすること等によるロール部２１の故障や不具合を抑制することができる。

さらにロール部２１が時計回りに回転することによって、厚さが搬送方向Ｘに沿って変化する部品屑、例えば、原料投入口１１側の厚さが厚く、受け口１２側に向かって徐々に薄くなるような形状の部品屑に反発力を与え、ロール部２１と搬送面１３との間の隙間に引っかかる際の不具合および故障の発生を低減することができる。

ロール部２１の好ましい回転速度は以下に限定されるものではないが、例えば、原料１００として電子・電気機器部品屑を処理する場合において、搬送面１３の傾斜角αを３０°～７５°とする場合には、回転速度を１００～５００ｒｐｍ、より好ましくは２００～３００ｒｐｍとすることにより、電子・電気機器部品屑の中からコンデンサなどのアルミ含有物をより効率良く選別することができる。なお、この場合の原料１００の落下については、通過できない原料が、ロール回転によって反発されて切り欠き部１５からでていくような速度であればよい。本発明では、長さ１．２ｍの搬送面１３を１～５秒で転がり落ちるような設定となっている。以下に限定されるものではないが、ロール部２１を１００～５００ｒｐｍで回転させるためのモーターとして、例えば出力０．１～１．０ｋＷ、トルク５～２０Ｎ２Ｎ・ｍ程度のモーターを使用することができる。

図３に示すように、ロール部２１は、搬送面１３から一定距離ｄｍｍだけ間隔を空けて配置される。この距離ｄは、選別対象とする物質が有する厚さによって適宜調整することができる。例えば、原料１００として直径１００ｍｍ以下程度に粗破砕された電子・電気機器部品屑を選別処理する場合には、この一定距離ｄを５～１５ｍｍの間で調整することが好ましい。一定距離ｄは前試験などにより提供される電子・電気機器部品屑の種類に応じた適切な距離を選択することで、所望の選別物をより効率的に分離することができる。また、直径１００ｍｍ以下程度に粗破砕された電子・電気機器部品屑を処理するロール部２１の大きさとしては、例えば直径２０～１００ｍｍ、長さ２００ｍｍ以上のロール部２１を使用することができる。

ロール部２１の材質としては、例えば、金属、プラスチック、ゴム等の種々の原料を使用することができる。中でもゴム等の弾性部材で構成されることが好ましい。例えば、ロール部２１の材質として、ゴム硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３）が５０～９０、好ましくは６０～８０の原料を用いることが好ましい。

図４に示すように、円筒状のロール部２１の一端部２１ａが、他端部２１ｂよりも原料投入口１１側に近い方向に配置されるように、ロール部２１の中心軸Ｐが搬送面１３の搬送方向Ｘに対して傾斜角βを有して配置されることが好ましい。図４に示すように、ロール部２１が傾斜して配置されることにより、ロール部２１で捕捉された捕捉物がその自重とロール部２１の回転によってロール部２１の外周面に沿ってスライドしながら切り欠き部１５へ移動させることが容易になるため、ロール部２１における原料１００の滞留を抑制してより円滑な選別処理が行えるようになる。

傾斜角βが小さすぎると、原料とロール部２１の接触時間が適切にとれずに選別対象物まで切り欠き部１５から外部へ排出される場合がある。一方、傾斜角βが大きすぎると、原料１００がロール部２１付近でうまく搬送されずに原料１００の滞留が生じる場合がある。傾斜角βは、搬送面１３の傾斜角α及び原料１００の供給速度とのバランスに応じて適宜調整することができるが、例えば、原料１００として電子・電気機器部品屑を処理する場合には、２０～６０°とすることが好ましく、より好ましくは３０～５０°である。

本発明の実施の形態に係る選別機によれば、搬送面１３上に原料１００の少なくとも一部を受け口１２側へと通過させるための一定間隔ｄを有して配置された円筒状のロール部２１を備えたゲート手段２を備えることにより、形状の異なる種々の物質を含む原料の中から特定の形状の特定の部品を効率よく且つ動力も最小限で簡単に選別することができる。

特に、原料１００として、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）、線屑などの複数の部品屑から金属屑を回収する際に本発明の実施の形態に係る選別機を用いることによって、製錬阻害物質を低減しながら有価金属を選択的に選別し、選別された有価金属をより効率的に製錬工程へ投入するための投入原料を作製することができる。

なお、図５で示すような押え部材３３で、ロール部２１手前の搬送面１３の幅方向の一部または全面を覆ってもよい。原料によっては、搬送面１３を飛び跳ねて移動することがある。このような場合、本来ロール部２１を通過すべき原料でもロール部２１に当たり、ロール部２１を通過することなく、手前に落ちて切り欠き部１５から搬出されてしまう恐れがある。図５に示すように、原料の飛び跳ねをおさえられるような押え部材３３を設置することで、原料の誤選別を少なくすることができる。押え部材３３としては、原料を搬送面１３上へ押さえられるような形状、例えばシート状であることが好ましい。押え部材３３の材質は問わないが、搬送面１３に沿うような柔らかさを有していることが好ましい。押え部材３３により原料を押さえる力が強すぎると原料が搬送面１３上をうまく転がらない場合があるため、押え部材３３としては比較的軽量のシート状部材を使用することが好ましく、例えば、厚さ１ｍｍ以下のビニールシートなどが好適に利用可能である。

（電子・電気機器部品屑の処理方法）
図１～図４に示す選別機は、種々の部品屑を含む電子・電気機器部品屑の選別処理に特に好適に用いられる。ここで、本実施形態における「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、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、最大直径が１００ｍｍ以下、より典型的には５０ｍｍ以下となるように破砕されており、且つ部品屑として単体分離されている割合が重量比で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。

これら種々の種類からなる部品屑を所定の順序で処理することにより、例えば、選別物を銅製錬工程に利用する場合には、銅製錬工程での処理に好ましくない物質、例えば、アンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）等の元素、樹脂類、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）等の製錬阻害物質を極力低減しながら、金、銀、白金、パラジウム、銅を含む有価金属を濃縮した原料を得ることができる。

例えば、風力選別工程、磁力選別工程、渦電流選別工程、比重選別工程、及び金属物と非金属物とを光学的に選別する光学式選別工程の少なくともいずれかを含む選別処理工程で選別された選別物を、図１～図４に示す選別機に通すことによって、有価金属の濃縮並びにアルミニウム等の製錬阻害物質の低減をより簡易に行うことができる。

例えば、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・電気機器部品屑に対して少なくとも２段階の風力選別を行うことにより、電子・電気機器部品屑からフィルム状および粉状の物質、電線屑を取り除く。そして、フィルム状および粉状の物質、電線屑を取り除いた処理物に対し、磁力選別を行って、鉄等を含む磁性物と非磁性物とに選別する。さらに、非磁性物側に選別された物質を渦電流選別を用いることにより、アルミニウムなど含む金属物及び基板を反発物側に選別し、筐体などのプラスチック製物質を非反発物側に選別する。

さらに、反発物側に選別されたアルミニウムなど含む金属物及び基板を、図１～図４に示す選別機を用いて選別処理し、薄板状のアルミニウムなどの金属物を含む選別物と、コンデンサや厚板状の基板などのゲート手段２によって捕捉される捕捉物とに選別処理する。このような手順に沿って電子・電気機器部品屑の処理を行うことにより、ゲート手段２上によって捕捉される捕捉物側に例えばコンデンサ等を濃縮させ、受け口１２側の選別物側に例えば薄板状の金属物を効率的に選別することができる。

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。

以下に本発明の実施例を示すが、これらの実施例は本実施形態及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。

電子・電気機器部品屑に対して、風力選別を行って粉状物、フィルム状物を除去した後、篩別および風力選別を行って線屑を取り除いた後に得られる重量物を磁力選別処理し、磁力選別により非磁性物側へ選別された処理物に対して渦電流選別を行い、反発物側に選別された選別物を処理対象物とした。搬送手段としては、幅６５０ｍｍの搬送面を有し、ガイドの高さが５～１０ｍｍで傾斜角αを５０°とする搬送手段を用いた。搬送面の両端に設置されたガイドの一方に、長さ１３４４ｍｍにわたって切り欠き部を設け、切り欠き部からゲート手段のロール部を搬送面に向けて挿入し、搬送面上から一定間隔をあけて固定した。ロール部の中心軸と搬送方向との傾斜角βは４５°とした。ロール部は直径が５０ｍｍ、長さが３００ｍｍゴム製の弾性材を使用し、駆動機構によりロール部を時計回りに３００ｒｐｍで回転させ、上記の処理対象物を原料投入口へ供給して処理を行った。

提供元の異なる４種類の原料について、搬送面とロール部との間の距離ｄを５～１５ｍｍの間で変化させて選別処理を行ったところ、原料によって好適な距離ｄは、それぞれ異なっていたが、上記距離の範囲内においてはいずれも処理対象物の中からコンデンサ等のアルミ含有物、ＩＣ及び基板を効率良く選別することができていた。原料Ａのコンデンサと金属屑との選別結果の例を表１に示す。本実施例によれば、ローラーゲートを通過して受け口（ゲート下）側に分けられるべき基板を含む金属屑及びアルミニウムを含むコンデンサ、ＩＣ等については、狙い通り、ほとんど受け口側へ分配されていた。

１…搬送手段
２…ゲート手段
１１…原料投入口
１３…搬送面
１４…ガイド
１５…切り欠き部
２１…ロール部
２１ａ…一端部
２１ｂ…他端部
２２…支持部
２３…固定部
３３…押え部材
３１…選別物収容部
３２…捕捉物収容部
１００…原料

Claims (6)

1. 形状の異なる物質を含む原料を原料投入口から受け口へと搬送する搬送面を備えた搬送手段と、
   前記原料の少なくとも一部を前記受け口側へと通過させるように前記搬送面上に一定間隔を空けて配置され、回転機能を有する円筒状のロール部を備えたゲート手段と、
   前記ロール部手前の前記搬送面の幅方向の一部又は全面に配置され、前記原料の飛び跳ねをおさえるよう前記原料を搬送面上へ押さえる押え部材であって、前記搬送面に沿う柔らかさを有するシート状の押え部材と
   を備え、
   前記搬送面の両端にガイドを有し、前記ガイドに前記ロール部で捕捉された前記原料を前記搬送面の外へ搬出するための切り欠き部が設けられていることを特徴とする選別機。
2. 前記搬送面が水平面に対して３０～７５°傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の選別機。
3. 前記ロール部の中心軸が前記搬送面の搬送方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の選別機。
4. 前記ロール部の表面が弾性部材で形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の選別機。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の選別機を用いて電子・電気機器部品屑を選別処理することを特徴とする電子・電気機器部品屑の処理方法。
6. 前記電子・電気機器部品屑が、渦電流選別によって反発物側に選別された基板、コンデンサ、金属屑を含む部品屑であることを特徴とする請求項５に記載の電子・電気機器部品屑の処理方法。

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