JP7123600B2 - 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・電気機器部品屑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、電子・電気機器部品屑を構成する合成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。

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、電子・電気機器部品屑を製錬工程に導入する前の物理選別の最終工程として金属選別工程を実施するとともに、金属選別工程の前処理として磁力選別処理を行う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の実施の形態は一側面において、電子・電気機器部品屑を製錬工程に導入する前の物理選別の最終工程として、金属選別機を用いて金属物又は非金属物を選別する金属選別工程を備え、金属選別工程の前処理として磁力選別処理を行い、金属選別機へ導入される金属物及び非金属物の個数比を調整する電子・電気機器部品屑の処理方法が提供される。

本発明の実施の形態に係る電子・電気機器部品屑の処理方法は一実施態様において、金属選別機へ導入される非金属物に対する金属物の個数比（以下、「金属物／非金属物の個数比」と称する）が２．０以下、より好ましくは１．０以下、さらに好ましくは０．３以下となるように磁力選別処理を行う。

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別の一実施態様において、磁力選別処理が少なくとも２段階の磁力選別工程を含む。

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更に別の一実施態様において、磁力選別処理が、電子・電気機器部品屑に含まれる鉄屑を除去するための第１の磁力選別工程と、鉄屑が除去された電子・電気機器部品屑からニッケル、ステンレス鋼を含む部品屑及び鉄やニッケル等の強磁性物質を含むリード線や電子部品が表面に付属する基板を除去するための第１の磁力選別工程よりも高磁力の第２の磁力選別工程とを含む。

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更に別の一実施態様において、第１の磁力選別工程が、電子・電気機器部品屑に与える磁束密度が１０ｍＴ～１００ｍＴであることを含み、第２の磁力選別工程が、電子・電気機器部品屑に与える磁束密度が３００ｍＴ～１２００ｍＴであることを含む。

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更に別の一実施態様において、磁力選別処理の前に、風力選別工程を少なくとも２段階実施する。

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更に別の一実施態様において、金属選別工程で得られた金属物を銅製錬工程で処理する。

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。

（原料）
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１００ｍｍ以下、より好適には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。

（処理方法）
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、上述の電子・電気機器部品屑を製錬工程に導入する前の物理選別の最終工程として、金属選別機を用いて金属物又は非金属物を選別する金属選別工程を備え、金属選別工程の前処理として磁力選別処理を行い、金属選別機へ導入される金属物及び非金属物の個数比を調整することを含む。

電子・電気機器部品屑を製錬工程に導入する前の物理選別の最終工程として金属選別機を用いて金属物又は非金属物を選別することにより、金属物側に銅製錬工程での処理に好適な銅、金、銀などの有価金属を濃縮させ、非金属物側にアンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）等の銅製錬工程に悪影響を与える可能性のある物質を非金属物に移行させることができる。これにより、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の銅製錬工程への混入を抑制しながら有価金属の回収効率を高めることができる。

金属選別工程に利用される金属選別機に導入される処理対象物の部品屑の種類によっては金属選別機による選別が上手く行えない場合がある。本発明者らの検討の結果、金属選別機における処理において金属物と検知される部品屑と金属物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に、金属物と検知される部品屑と金属物と検知される部品屑との間隔が金属選別機の検知範囲以内の時には、メタルセンサーによりこれらが一つの金属と誤検知される場合があることが分かった。その結果、金属物と金属物との間に実際は存在するはずの非金属物が除去されず、分離効率の低下が起こる事象が発生することが分かった。この事象を抑制する方法として、金属選別工程に導入される処理対象物の金属含有率を調整することが好ましいことが分かった。

したがって、本発明の実施の形態に係る処理方法では、金属選別工程の前処理として磁力選別処理を行い、磁力選別処理により、金属物の含有比率が所定割合以下となるように、金属選別機へ導入される金属物及び非金属物の個数比を調整する。これにより、金属選別工程における金属物及び非金属物の分離効率をより向上させることができるため、金属選別工程で得られた金属物中の製錬阻害物質の濃度を低く抑えながら有価金属の濃度をより高めることが可能となる。

本実施形態では、金属選別工程で使用される金属選別機が備えるメタルセンサーが金属として検知可能な物質を「金属物」と定義し、メタルセンサーが金属として検知しない物質を「非金属物」と定義する。

種々の部品を含む電子・電気機器部品屑の中でも特に、基板は、表面に配線や金属部品が残存するとともに、その残存状態も様々であるため、メタルセンサーが「金属物」と検知する場合と、「非金属物」と検知する場合がある。

本実施形態ではメタルセンサーで「非金属物」と検知される基板を「樹脂扱い基板」と称する。樹脂扱い基板には、金属を多く含む基板に比べてソルダーレジストの含有率が高く、このソルダーレジストには製錬工程の阻害物質となるＳｂが含有される場合があるため、樹脂扱い基板を製錬工程へ送る原料の中から予め取り除くことで、製錬工程に悪影響を与える恐れのある物質の製錬工程への混入を抑制することができる。「非金属物」としては、上述の樹脂扱い基板の他に、筐体等を構成するプラスチック片などが挙げられる。

金属物としては、配線やリードなどの金属を表面又は内部に含む基板、鉄やステンレス鋼等のメタル、ＩＣ等のパーツ、線屑等が挙げられる。

金属選別工程において部品屑の種類や状態によらず常時安定して処理を行えるようにするためには、金属物／非金属物の個数比が２．０以下、より好ましくは１．０以下、さらに好ましくは０．３以下となるように磁力選別処理を行うことが好ましい。

磁力選別処理としては、少なくとも２段階の磁力選別工程を含むことが好ましい。具体的には、電子・電気機器部品屑に含まれる鉄屑を除去するための第１の磁力選別工程と、鉄屑が除去された電子・電気機器部品屑からニッケル、ステンレス鋼を含む部品屑や、鉄やニッケル等の強磁性物質を含むリード線や電子部品が表面に付属する基板等を更に除去するための第１の磁力選別工程よりも高磁力の第２の磁力選別工程とを少なくとも含むことが好ましい。

磁力選別工程実施前の処理対象物は、基板、パーツ、筐体などに使われる合成樹脂類、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等が混在している。特に、磁力選別工程後の金属選別工程を考慮すると、鉄屑や、リード線や半田等が表面に多く残存する基板等が数多く処理対象物に含まれていると、金属選別機で処理する処理対象物中の金属含有比率が高くなって、金属選別機の誤検知が生じやすくなり、金属物及び非金属物の分離がより困難になる。また、第１の磁力選別工程の磁束密度を第２の磁力選別工程の磁束密度よりも小さくすることにより、第２の磁力選別工程で用いる磁力選別機へのＦｅ等の強磁性物質を多く含有する部品屑の混入が抑えられ、磁石を覆うシェルや搬送ベルト等の寿命を延ばすことができる。更には、第１及び第２の磁力選別工程で選別されるメタルをそれぞれ鉄及びステンレス鋼に分け、選別物中のメタルの素材純度を高めることができる。

第１の磁力選別工程では、処理対象物の中からまず、Ｆｅ等の金属類を含む部品屑（鉄屑）を除去することが好ましい。以下に限定されるものではないが、例えば、第１の磁力選別工程では吊下磁選機を用いて、対象となる部品屑に与える磁束密度を１０ｍＴ～１００ｍＴ、より好ましくは２０ｍＴ～５０ｍＴとする。

第２の磁力選別工程においては、鉄屑が除去された電子・電気機器部品屑から、製錬阻害物質であるニッケルや、後述する金属選別機が誤検知を起こしやすいステンレス鋼を含む部品屑及び基板を除去することが好ましい。以下に限定されるものではないが、例えば、第２の磁力選別工程では高磁力選別機を用いて対象となる部品屑に与える磁束密度を３００ｍＴ～１２００ｍＴ、より好ましくは６００ｍＴ～８００ｍＴとする。磁束密度が小さ過ぎると基板等の除去したい対象物の除去量が少なくなり、磁束密度が大き過ぎると表面や内部に鉄粉等の磁性物が僅かに含有した合成樹脂類等の除去したくない非対象物が対象物に混入する。

磁力選別工程は、処理対象物の種類や状態に応じて、一段階の磁力選別工程で済ませることも勿論可能であるし、３段階以上で磁力選別を行うことも可能である。

磁力選別処理により得られた処理対象物は、金属選別機を用いて金属物又は非金属物を分離する。金属選別機は、メタルセンサー、カラーカメラ、エアーバルブ、コンベアを備えることができる。コンベア上に搬送され、メタルセンサーで検知された金属物又はメタルセンサーで検知されなかった非金属物の位置をカラーカメラが検知し、エアーバルブが金属物又は非金属物に向けて空気を吹き付けることにより、金属物と非金属物をそれぞれ別の容器に選別するようにする。ここで選別された金属物は、製錬工程に送られ、溶錬炉を用いた銅製錬工程で処理することができる。

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、金属選別工程の前に磁力選別処理を実施することにより、金属選別機へ導入される処理対象物中の金属含有率を低くすることができるため、金属選別機による誤検知を低減できる。更には、磁力選別処理において、製錬阻害物質の一つであるＮｉやＦｅを予め除去することができるため、製錬工程で処理される処理物中の製錬阻害物質の濃度を低く抑えつつ有価金属を含む部品屑の投入量をより多くすることができる。その結果、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となる。

（その他の選別処理）
上記の選別処理に加え、以下に示す選別処理を適宜組み合わせることも可能である。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。その場合は、電子・電気機器部品屑に対してまず、手選別又はロボットなどによる機械選別で、前に比較的大きな線屑等を取り除くような処理を行うことができる。

上述の磁力選別の前に、風力選別工程を少なくとも２段階実施することが好ましい。例えば、第１の風力選別工程では、原料である電子・電気機器部品屑に対し、第１の風力選別工程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。第１の風力選別工程により、電子・電気機器部品屑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り、重量物は、第２の風力選別工程に送ることが好ましい。

以下の条件に制限されるものではないが、第１の風力選別工程では、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。

第２の風力選別工程では、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、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。そして、軽量物側に濃縮された基板、合成樹脂類等を含む濃縮物を、本実施形態に係る磁力選別処理で処理することが好ましい。

以下の条件に制限されるものではないが、第２の風力選別工程では、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。

第１の風力選別工程によって、粉状物が十分に選別できていない場合には、第１の風力選別工程と第２の風力選別工程の間、或いは第２の風力選別工程の前、もしくは、後に篩別工程を入れ、粉状物をさらに選別除去することが好ましい。篩別工程の篩は、進行方向に長孔を有するスリット状の網を用いることが好ましく、この場合には線屑も除去できる。篩別後の粉状物及び線屑は、焼却前処理工程を経由して銅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。

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。

本発明は上記の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、上記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、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してもよい。更に、異なる実施形態の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比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明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。

原料として電子・電気機器部品屑原料を使用し、この電子・電気機器部品屑原料を７ｍ／ｓで風力選別して得られた軽量物に対し、振動篩機を用いて篩い分けを行った後、更に１７ｍ／ｓで風力選別して、軽量物側に基板、合成樹脂類等を含む部品屑を選別した。この部品屑に対して本実施形態に係る磁力選別処理を行った。磁力選別は二段階で行い、まず、吊下式磁選機を用いて、処理対象物に４０ｍＴの磁束密度を与えて鉄屑を除去した。その後、高磁力選別機を用いて、鉄屑を除いた処理対象物に６００ｍＴの磁束密度を与えてニッケル、ステンレス鋼を含む部品屑や、鉄やニッケル等の強磁性物質を含むリード線や電子部品が表面に付属する基板等を除去した。第２の磁力選別後の部品屑は金属物／非金属物の個数比が約０．２５であった。この部品屑をコンベアのベルト幅が約１ｍの金属選別機を用いて処理量１．０ｔ/ｈで処理したところ処理対象物中の合成樹脂類のおよそ８０％を除去することができた。

Claims (6)

1. 電子・電気機器部品屑を製錬工程に導入する前の物理選別の最終工程として、金属選別機を用いて金属物又は非金属物を選別する金属選別工程を備え、前記金属選別工程の前処理として磁力選別処理と、前記磁力選別処理の前に、風力選別工程を少なくとも２段階実施することと、を含み、前記金属選別機へ導入される前記非金属物に対する前記金属物の個数比が２．０以下となるように調整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. 前記磁力選別処理が少なくとも２段階の磁力選別工程を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. 前記磁力選別処理が、前記電子・電気機器部品屑に含まれる鉄屑を除去するための第１の磁力選別工程と、
   前記鉄屑が除去された前記電子・電気機器部品屑からニッケル、ステンレス鋼を含む部品屑及び基板を除去するための第１の磁力選別工程よりも高磁力の第２の磁力選別工程と
   を含む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. 前記第１の磁力選別工程が、前記電子・電気機器部品屑に与える磁束密度が１０ｍＴ～１００ｍＴであることを含み、
   前記第２の磁力選別工程が、前記電子・電気機器部品屑に与える磁束密度が３００ｍＴ～１２００ｍＴであることを含む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。
5. 前記磁力選別処理の前に、風力選別工程を少なくとも２段階実施することが、前記電子・電気機器部品屑に含まれる粉状物とフィルム状部品屑を風力選別することにより選別除去する第１の風力選別工程と、前記粉状物とフィルム状部品屑が除去された後の前記電子・電気機器部品屑を風力選別することにより、軽量物側に前記磁力選別処理するための基板、合成樹脂類を含む濃縮物を濃縮させる第２の風力選別工程とを含む請求項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. 前記金属選別工程で得られた金属物を、銅製錬工程で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。