JP7227287B2 - プリント基板屑からの有価金属の回収方法及び回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板屑からの有価金属の回収方法及び回収装置に関する。

プリント基板、部品を搭載したプリント基板及びこれらの製造工程で発生する成形残から銅滓などの有価金属を回収する方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、処理対象物を粗粉砕し、続けて圧縮力やせん断力などの外力を加えて微粉砕し、微粉砕物を金属分などの比重の大きな物質を多く含む部分及び樹脂などの比重の小さな物質を多く含む部分の比重差を使用して分離し、さらに導電体を多く含む部分と、絶縁体を多く含む部分とに静電分離することにより、有価金属を回収する方法が開示されている。

特開平０７－２５１１５４号公報

プリント基板等から銅滓などの有価金属を回収する場合、回収率を高くでき、かつ品位を高くできることが好ましい。

本発明は上記の課題に鑑み、プリント基板屑からの有価金属の回収率及び品位を向上させるプリント基板屑からの有価金属の回収方法及び回収装置を提供すること目的とする。

本発明に係るプリント基板屑からの有価金属の回収方法は、プリント基板屑を衝撃式粉砕機により１段階又は２段階で粉砕する第１工程と、前記プリント基板屑を粉砕した後の粉砕物を最終粉砕機により粉砕する第２工程と、前記最終粉砕機により粉砕され生成された粉体物を、風力選別機により有価金属を主成分とする粉状物とそれ以外とに分離し、前記粉体物から有価金属を回収する第３工程と、を含み、１段階又は２段階の前記衝撃式粉砕機と前記最終粉砕機とをコンベアで連結し、前記粉砕物を連続的に搬送し、前記最終粉砕機で得られる粉体物を前記風力選別機の吸引力を利用して、該風力選別機に搬送することで、前記第１工程、前記第２工程及び前記第３工程が、連続的に実施され、前記最終粉砕機と前記風力選別機を繋ぐ経路中への外気の取り込みがなければ、前記経路を介して、前記風力選別機の吸引力が前記最終粉砕機の粉砕能力に影響を及ぼし、前記風力選別機の吸引力が前記最終粉砕機の粉砕能力に及ぼす影響を低減するため、前記最終粉砕機と前記風力選別機を繋ぐ経路中に外気が取り込まれる。

本発明に係るプリント基板屑からの有価金属の回収方法及び回収装置によれば、プリント基板屑からの有価金属の回収率及び品位を向上させることができる。

廃プリント基板の処理工程を表す工程図である。 廃プリント基板の処理設備を示す図（その１）である。 廃プリント基板の処理設備を示す図（その２）である。

図１は、廃プリント基板の処理工程を表す工程図である。図１で例示するように、出発原料は廃プリント基板である。本実施形態において、廃プリント基板とは、電子部品等が実装されていないプリント基板を意味し、電子部品を実装する前のプリント基板（以後、ベタ基板と称する）、電子部品が実装された回路基板の製造工程において、打ち抜きにより発生するプリント基板の成形残（以後、枠基板と称する）、及び切断により発生するプリント基板の切れ端（以後、長尺基板と称する）を含む。

（予備粉砕）
予備粉砕では、例えば、スクリーン径５０ｍｍの一軸粉砕機を用いて、廃プリント基板を１次粉砕で使用する衝撃式粉砕機に投入可能なサイズ（例えば、縦及び横の長さが５０ｍｍ以下）にする。廃プリント基板のうち、そのサイズが既に１次粉砕で使用する衝撃式粉砕機に投入可能なサイズとなっているもの（例えば、長尺基板）については、予備粉砕は行われない。以後、１次粉砕で使用する衝撃式粉砕機に投入可能なサイズとなっている廃プリント基板をプリント基板屑と称する。

（１次粉砕：第１工程の一部）
１次粉砕では、プリント基板屑を、例えば、スクリーン径１５ｍｍの衝撃式粉砕機を用いて粉砕する。なお、衝撃式粉砕機は、ハンマーミルであることが好ましい。また、１次粉砕を省略してもよい。

（２次粉砕：第１工程の一部）
２次粉砕では、１次粉砕で粉砕したプリント基板屑を、例えば、スクリーン径９ｍｍの衝撃式粉砕機を用いて粉砕する。なお、衝撃式粉砕機は、ハンマーミルであることが好ましい。

（３次粉砕：第２工程）
３次粉砕では、最終粉砕機を用いて、２次粉砕により得られた粉砕物を粉砕し、平均粒径（Ｄ５０）が２００μｍ～３６０μｍの粉体物にする。最終粉砕機は、衝撃粉砕機であることが好ましく、ハンマーミル又は高速ハンマーミルであることがより好ましい。なお、高速ハンマーミルは、周速１００ｍ／ｓ以上のハンマーミルである。この場合、例えばスクリーン径２ｍｍのスクリーン、又は気流分級により平均粒径（Ｄ５０）が２００μｍ～３６０μｍの粉体物を得ることができる。

（分離工程：第３工程）
分離工程では、粉体物を、風力選別機により銅滓とそれ以外とに分離し、銅滓を回収する。風力選別機は、二種類以上の成分をそれらの比重差に基づいて分離するもので、バリアブルインパクタ、サイクロン、ミクロンセパレータ（商品名）等が挙げられる。

（回収工程）
回収工程では、分離工程において排出された樹脂を含む成分から、バグフィルタなどの集塵装置を用いて樹脂を分離、回収する。このようにして得られた樹脂は、産業廃棄物の焼却炉等で処理することができる。

図２には、プリント基板屑の処理設備（基板粉砕設備）１００の一例が示されている。図２の基板粉砕設備１００は、１次粉砕から３次粉砕までを連続的に実施するための設備である。

図２に示すように、基板粉砕設備１００は、１次粉砕及び２次粉砕に用いられる衝撃式粉砕機として、ハンマーミル１０Ａ、１０Ｂを有するとともに、３次粉砕に用いられる最終粉砕機として、ハンマーミル１０Ｃを有する。また、基板粉砕設備１００は、分離工程で用いるミクロンセパレータ等の風力選別機７０を有する。なお、図示は省略しているが、風力選別機７０の後段には、バグフィルタやファン、排気ダクト等が設けられている。

ハンマーミル１０Ａには、プリント基板屑が投入される。ハンマーミル１０Ａでプリント基板屑が粉砕されると、下部の排出口から排出され、垂直搬送コンベア２０Ａによって上方に搬送される。そして、垂直搬送コンベア２０Ａによって搬送されたプリント基板屑は、ホッパ３０Ａに投入され、ホッパ３０Ａ下方に設けられたスクリューフィーダ４０Ａにより、次のハンマーミル１０Ｂに投入される。

ハンマーミル１０Ｂに対して１次粉砕されたプリント基板屑が投入されると、さらに粉砕され、粉砕により得られた粉砕物は、下部の排出口から排出され、垂直搬送コンベア２０Ｂによって上方に搬送される。そして、垂直搬送コンベア２０Ｂによって搬送された粉砕物は、ホッパ３０Ｂに投入され、ホッパ３０Ｂ下方に設けられたスクリューフィーダ４０Ｂにより、次のハンマーミル１０Ｃに投入される。

ハンマーミル１０Ｃに対して２次粉砕により得られた粉砕物が投入されると、さらに粉砕され、粉砕により得られた粉体物は、下部の排出口から排出される。この下部の排出口には、風力選別機７０に直結された、経路を形成する輸送ダクト（空気輸送管）６０が接続されている。このため、風力選別機７０が動作を開始すると、輸送ダクト６０内に吸引力が生じる。これにより、ハンマーミル１０Ｃから排出された粉体物が吸引され、輸送ダクト６０内を通って、風力選別機７０内に輸送されるようになっている。

本実施形態では、ハンマーミル１０Ｃの下部の排出口と風力選別機７０とを輸送ダクト６０で連結し、ハンマーミル１０Ｃから排出された粉体物を風力選別機７０の吸引力で風力選別機７０まで搬送することができ、風力選別機７０において、銅滓を分離することができる。

また、本実施形態では、１次粉砕から３次粉砕までを連続的に実施することで、ハンマーミル間において作業者が粉砕物や粉体物を搬送等する必要がなくなるため、作業者の作業負担を減らすことができる。

ここで、図２の基板粉砕設備１００を用いて、１次粉砕～３次粉砕を連続的に実行した場合には、３つのハンマーミル１０Ａ～１０Ｃを単独で運転して１次粉砕～３次粉砕を実行した場合と比べて、回収率は同等であるにもかかわらず、銅滓中の銅の品位が２０～３０％程度低下することが分かった。

本発明者は、この結果について鋭意検討したところ、ハンマーミル１０Ｃの下部の排出口と風力選別機７０とを輸送ダクト６０で接続した場合、吸引力が強いため、３次粉砕が十分に行われていない粉砕物が吸引、搬送されている可能性があることに気づいた。そして、本発明者は、このような知見に基づき、図３のような基板粉砕設備１００’を開発した。

基板粉砕設備１００’は、図３に示すように、ハンマーミル１０Ｃの下部の排出口と輸送ダクト６０との間に上部が開放されたホッパ５０が設けられている点が基板粉砕設備１００（図２）と異なっている。

図３の基板粉砕設備１００’では、下部の排出口から排出される粉体物がホッパ５０に投入され、ホッパ５０内に投入された粉体物が、風力選別機７０が発生する吸引力により輸送ダクト６０内を搬送される。図３の例では、この吸引の際に、ホッパ５０の上部開口から外気（フリーエア）を取り入れることができるため、吸引力が適度に調整され、粉体物の搬送速度が適度に調整されるようになっている。これにより、ハンマーミル１０Ｃ内で行われる３次粉砕に対して吸引力が与える影響を抑制することができる。このようにすることで、回収率と銅滓中の銅の品位とを、３つのハンマーミル１０Ａ～１０Ｃを単独で運転して１次粉砕～３次粉砕を実行した場合と同等にすることができる。

なお、図３の例では、ハンマーミル１０Ｃの下部の排出口と輸送ダクト６０との間にホッパ５０を設けることで、フリーエアを取り入れる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、輸送ダクト６０とハンマーミル１０Ｃの下部の排出口を直結し、輸送ダクト６０又はハンマーミル１０Ｃの下部の排出口の一部にフリーエアを取り入れるための取り込み口を設けることとしてもよい。このようにしても、吸引力を調整し、粉体物の搬送速度を調整することができるため、図３と同様の作用効果を得ることができる。

また、図２、図３のように、ハンマーミル１０Ｃで粉砕された粉体物を風力選別機７０の吸引力を利用して、風力選別機７０まで搬送するため、粉体物を搬送するための装置（コンベヤ等）を用意しなくてもよくなる。これにより、コストを削減することができる。

また、本実施形態によれば、プリント基板屑を衝撃式粉砕機により１段階又は２段階で粉砕し、プリント基板屑を粉砕した後の粉砕物を最終粉砕機により粉砕し、平均粒径（Ｄ５０）が２００μｍ～３６０μｍの粉体物にすることで、有価金属と基板層とを十分に剥離することができる。これにより、基板層に付着したままの有価金属の量が低減されるので、有価金属の回収効率を向上させることができる。なお、衝撃式粉砕機はハンマーミルであることが好ましい。この場合、最終粉砕機前のハンマーミルのスクリーン径が８ｍｍ以上９ｍｍ以下であることが好ましい。また、最終粉砕機は衝撃式粉砕機であることが好ましく、ハンマーミル又は高速ハンマーミル（周速１００ｍ／ｓ以上のハンマーミル）であることがより好ましい。

また、本実施形態によれば、プリント基板屑を衝撃式粉砕機により１段階又は２段階で粉砕し、プリント基板屑を粉砕した後の粉砕物を最終粉砕機により平均粒径（Ｄ５０）が２００μｍ～３６０μｍとなるよう粉砕し、最終粉砕機による粉砕によって得られた粉体物を、風力選別機により有価金属を主成分とする粉状物とそれ以外とに分離し、有価金属を回収することで、有価金属の回収効率を向上させることができる。なお、有価金属は銅滓であることが好ましい。

また、本実施形態によれば、風力選別機により分類された樹脂分を主成分とする粉状物をバグフィルタにて回収することで、樹脂分を効率よく回収することができる。

なお、図２、図３の基板粉砕設備１００、１００’においては、ハンマーミル１０Ａ、１０Ｂのいずれか一方を省略し、衝撃式粉砕機による粉砕を１段階としてもよい。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明は実施例に限定されるものではない。
（実施例１～６）
表１に示した廃プリント基板を原料とし、それぞれ示された条件により廃プリント基板の粉砕処理を行った。表２に、得られた粉体物の平均粒径（Ｄ５０）を示す。比較のため、長尺基板を原料とし、予備粉砕を行わず、１次粉砕及び２次粉砕をせん断式の粉砕機で行った。しかしながら、比較例では、２次粉砕の終了時点において、目視の状態でも十分な粉砕物を得ることが出来ず、また、有価金属と基板層とが十分に剥離できていなかったため、２次粉砕の終了時点で粉砕を中止した。

表２に示すように、実施例１～６において、得られた粉体物の平均粒径（Ｄ５０）は、２００～３６０μｍとなり、プリント基板屑を粉状に粉砕することができた。また、目視にて、プリント基板屑が良好に粉砕され、かつ、有価金属と基板層とが十分に剥離されていることが確認された。

風力選別機を用いて、上記の粉砕処理により得られた粉体物から銅滓及び樹脂の回収を行った。なお、粉体物に含まれる銅品位、銅量はＩＣＰ法にて測定して評価した。

実施例１から実施例６で得られた合計の粉体物１８４ｋｇには、５０ｋｇのＣｕが含まれていたが、５６ｋｇの銅滓と１２８ｋｇの樹脂に分離された。
回収された樹脂成分の銅品位は５％未満であり、銅滓と樹脂とを有効に分離でき、また、高い回収率で銅滓成分が得られることが明らかとなった。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

Claims (6)

1. プリント基板屑を衝撃式粉砕機により１段階又は２段階で粉砕する第１工程と、
   前記プリント基板屑を粉砕した後の粉砕物を最終粉砕機により粉砕する第２工程と、
   前記最終粉砕機により粉砕され生成された粉体物を、風力選別機により有価金属を主成分とする粉状物とそれ以外とに分離し、前記粉体物から有価金属を回収する第３工程と、を含み、
   １段階又は２段階の前記衝撃式粉砕機と前記最終粉砕機とをコンベアで連結し、前記粉砕物を連続的に搬送し、前記最終粉砕機で得られる粉体物を前記風力選別機の吸引力を利用して、該風力選別機に搬送することで、前記第１工程、前記第２工程及び前記第３工程が、連続的に実施され、
   前記最終粉砕機と前記風力選別機を繋ぐ経路中への外気の取り込みがなければ、前記経路を介して、前記風力選別機の吸引力が前記最終粉砕機の粉砕能力に影響を及ぼし、
   前記風力選別機の吸引力が前記最終粉砕機の粉砕能力に及ぼす影響を低減するため、前記最終粉砕機と前記風力選別機を繋ぐ経路中に外気が取り込まれる、ことを特徴とする、プリント基板屑からの有価金属の回収方法。
2. 前記最終粉砕機により平均粒径（Ｄ５０）が２００μｍ～３６０μｍの粉体物が生成されることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板屑からの有価金属の回収方法。
3. 前記衝撃式粉砕機はハンマーミルであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント基板屑からの有価金属の回収方法。
4. 前記最終粉砕機が衝撃式粉砕機であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のプリント基板屑からの有価金属の回収方法。
5. 前記衝撃式粉砕機はハンマーミル又は高速ハンマーミルであることを特徴とする請求項４に記載のプリント基板屑からの有価金属の回収方法。
6. プリント基板屑を粉砕する衝撃式粉砕機と、
   前記衝撃式粉砕機で前記プリント基板屑を粉砕した後の粉砕物を搬送するコンベアと、
   前記コンベアで搬送した粉砕物を粉砕する最終粉砕機と、
   前記最終粉砕機により粉砕され生成された粉体物を輸送する輸送ダクトと、
   前記粉体物を、有価金属を主成分とする粉状物とそれ以外とに分離する風力選別機であって、前記輸送ダクト内に吸引力を生じさせる風力選別機と、を含み、
   前記輸送ダクト中への外気の取り込みがなければ、前記輸送ダクトを介して、前記風力選別機の吸引力が前記最終粉砕機の粉砕能力に影響を及ぼし、
   前記輸送ダクトには、前記風力選別機の吸引力が前記最終粉砕機の粉砕能力に及ぼす影響を低減するよう、外気を取り込む開口が設けられていることを特徴とする、プリント基板屑からの有価金属の回収装置。
   

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