JPH05502187A - 装置のスクラップを活用する方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 装置のスクラップを活用する方法とその装置この発明は非金属と金属の部品を含 む装置のスクラップを活用する方法とその装置に関する。このような装置のスク ラップは、例えば不良あるいは役に立たなくなった電気や電子装置ｔ（コンピュ ータ、周辺装置、娯楽電子装置、電気開閉装置や制御装置）、科学装置、部品、 ケーブルと各種線材の屑、半製品の屑（例えば銅メッキした合成樹脂の板）等の 形状にして生しる。この種のスクラップの構成は極度に多様で異質である。つま り、種々の材料か非常に不規則に、しかも大抵細かく分布して現れる。金属部分 には、主に鉄、銅、アルミニウム、非鉄重金属、ハンダ金属および種々の貴金属 （金、銀、白金、パラジウム等）がある。非金属部分は主に種々の合成樹脂（部 分的に繊維強化されている）、セラミ７クス、ガラス等から構成されている。

大抵高張ったこのような装置のスクラップの出来高は、既に今でも大きくなって いる（全世界で毎年約３００．０００　）ンと見積もられている）。この出来高 は電子工学と情報工学の技術的開発に直面して益々増大し、装置市場で高い成長 率を示している。これ等の二つのことは、装置の急激な「世代交代」に導く。

装置製造で使用され、不可欠な価値のある多種の材料の回収は確かに魅力的であ る。特に最新の電子装置やその部品は、例えば接触および導通材料として少なく ない金属を含む。このような回収はもちろん非常に困難であることか知れていて 、今まで満足な形で解決されていない。当然、発生した量に関して手で処理した り選り分けることは全く非現実的である。せいぜい機能ユニットの解体ないしは 大きなガラス部品（ディスプレーのガラスバルブ等）の取外が考えられる。

今まで、装置のスクラップの活用は、大抵容積を低減するためスクラップユニッ トを壊して、燃焼炉に入れる方法で研究されていた。可燃性部分を炉の中で燃や し、残った実質上の金属酸化物と酷く汚れた金属部分を有する「灰」か次いて還 元溶融し、これに基づき多数のステップで乾式冶金式に精製される。しかし、こ の方法は非常に大きな電力を要し、とりわけ危険な大気汚染物質の大量の放出に 通ずる。設備と運転コスト（炉と溶融設備、高い煙突、廃ガスの浄化等）のため 、この種の方法の経済性には問題があり、コストに余裕のある対抗処置にもかか わらず、未だある環境への負担のため、これ等の方法は殆ど耐えることかてきな い。

ドイツ特許第３３４７２３０号明細書により公知の他の方法では、例えばテレヒ 装置を二段で細分化し、混ざり合ったものを磁気分離によって磁性部品と非磁性 部品に分離している。更に、後者の部品からダンボール部品と紙部品を風分離に よって取り出す。非磁性の成分は浸漬沈下設備中で、例えばマグネタイトと水の 懸濁液を通して導入され、軽い成分と重たい成分に分離され、次いて両方の成分 を乾燥する必要があり、その時、静電的に例えば一方て［木材、紙、ダンホール 」と「プラスチックＪおよび他方で「非磁性材料」と「ガラス」に分離される。

この方法では、各種の非金属と非磁性金属が分離される。磁性成分はその汚染物 質、風分離で取り出した構成部分および特に塵成分と共に、それ以上注意したり 更に処理することはない。諸成分の目標とする分離度（純度）に関して、また材 料回収度に関して、前記刊行物は開示していない。しかし、使用されている浸漬 沈下分離（フローテーション）は不利である。分離液体を連続的に準備して設備 を運転すること、および特に後続する両方の成分の乾燥か多くのエネルギを必要 とし、高い運転コストの原因となる。分離液体を重くするために必要な鉱物や化 学薬品が一部分離品と一緒に持ち出され、再び再処理に負担をかける。

この発明の課題は、冒頭に述べた種類の装置スクラップ中に含まれ、利用てきる 材料を経済的な方法で、しかもできる限り少ない環境汚染で再利用に回し、残り の部分−大体非金属−廃棄できるようにすることにある。上記の課題は、閉した 系の中でスクラップの機械的な粉砕と磁気および機械・物理的で乾式の分離を段 階的および交互に行い非金属成分と磁性金属成分および非磁性金属成分を分離し て整粒および粉末状にし、両方の金属成分を熱分解、湿式化学や電解分離に導く 、この発明による方法によって解決されている。

上記の方法を実施するこの発明による設備は、この設備が少なくとも第一および 第二機械的粉砕ユニットと、材料の流れに関して上記両ユニットの間に配設され た磁気分離機を保有し、磁気分離機によって分離された磁性の金属成分と非金属 成分から成る混合物を分離するため、第一機械・物理分離ユニットがあり、磁気 分離機の後で生じ、第二粉砕ユニットに導入される非磁性金属成分と非金属成分 から成る混合物を分離するため、少なくとも一つの第二機械・物理分離ユニツト かあり、更に分離ユニットの一つに塵を戻す手段があることに特徴かある。

上記の方法の合理的な変形は請求の範囲第２項から第１０項に開示されている。

そして、この発明による設備の特別な構成は請求の範囲第１２項から第１８項に 開示されている。

更に、この発明は上記の方法あるいは上記の設備を用いて得られる磁気金属成分 、非磁性金属成分および非金属成分にも関する（請求の範囲第１９項から第２４ 項）。

この発明によって、装置のスクラップを除去する困難で切実な問題か驚くほと効 果的な方法で解決され、価値のある構成部品の高い回収率が比較的少ないエネル ギ経費と、環境汚染物質や塵の発生を実際上なくして達成される。

以下に、この発明を実施例に基づき変形種と共に、しかも図面を参照してより詳 しく説明する。

第１図　整粒および粉末状の三つの成分を呈するまで装置スクラップを処理する ための設備のプロセス過程ないしは構成を模式的に示す。そして、第２図　金属 成分の湿式化学的おおび電解再処理と分離の模式図である。

第１図の模式図によれば、装置のスクラップＳは第一分解ユニットｌ、例えばハ ンマー粉砕装置に導入される。このユニットでは最大約３〜５　ｃｍの粗品への スクラップの粗い粉砕が行われる。次いで、これ等の粗品は磁気分離機２に導入 さえつる。この磁気分離では、磁性混合成分Ｇ１と非磁性混合成分Ｇ２への分離 が行われる。磁気分離機２によって分離される「磁性」と記される混合成分Ｇｌ は、主に強磁性成分（鉄属の金属と合金）を有する金属粒子を含む。これ等の粒 子は当然性の種々の金属が付着している。両方の混合成分Ｇ１と６２は非金属部 品の大部分を一緒に連行する。

第」図の線分２０に応じて、篩装置４、約２　ｃｍのメツシュ幅を育する振動篩 に導入される。篩の再検存分（約２　ｃｍ以上の粒径）は通路２１を経由して相 粉砕部１に戻される。これに反して、篩４を通過したＧｌの成分は機械・物理的 な分離ユニット５に導入される。このユニットでは、磁性金属成分Ｂと非金属成 分Ａへの分離が行われる。これ等の成分は何れも一定の塵成分を存する移粒状に なる。

磁気分離器２には、非磁性混合成分Ｇ２用の他の粉砕ユニット３か後続している 。つまり、磁気分離器は材料の流れに関して第一粉砕ユニット１と第二粉砕ユニ ット３との間にある。第二粉砕ユニット、主に回転打撃刃を有する所謂寸断機で は、成分Ｇ２を最大約３　ｍｍの大きさの粒子に粉砕することか行わわる。次い で、これ等の粒子は、第１図によるユニット６と７から成る集塵機内て除塵しれ る。ユニ・、トロとしては、好ましくは空気分離機が、またユニット７としてサ イクロンか使用される。最後に、集塵機６，７ては、除塵された粒子の混合物か 篩装置８、例えばメッシュ径約３Ｍの振動篩に導入される。集塵機では、空気分 離機６か先ず重い粒子と軽い粒子に分離される。その場合、軽い成分のみがす、 イクロン７か介して導入される。これに反して、重たい粒子はサイクロンを迂回 して直接篩８に達する（通路２４）。篩装置８の残り（３ｍｍ以上の粒径）は通 路２５を介して前記ユニット３に行き、もう一度粉砕するため再粉砕される。こ れに反して、振動ｔ５８を通過した粒子混合物は第二機械・物理分離ユニットｌ Ｏに達する。

第１図に線分２２で示すように、粉砕時および、粉砕ユニット３と分離ユニット １０の間て除塵と篩いか行われる限り、そこで生しる塵の混合物は空圧的に集め られ、エヤーフィルター９に導入される。エヤーフィルター９で空圧的に集めら れた塵混合物ｄは、次いて同しように分離ユニ、、　ト！　０に導入される（通 路２３）。空気分離機６とサイクロン７を備えた塵集塵機の代わりに、必要とあ わば、例えば発生するスクラップＳ、使用する粉砕ユニット３あるいは機械・物 理的な分離ユニット１０に応して他の装置も考えられる。例えば、ただ−個のサ イクロンあるいは風分離機あるいは他の集塵ユニットか問題になる。

更に粉砕して除塵した非磁性混合成分Ｇ２を機械・物理的に分離するため、ユニ ット１０．１１と１２て示すように、多くの分離ステップが必要になる。各ステ ップでは、（減少する）非金属成分Ａの部分か除去される（通路２６）ので、結 局非磁性金属成分Ｃが残る。二つの成分Ａ、Ｃが再び少ないあるいは多い塵成分 を有する移粒状になって生しる。連続処理する設備では、第」図に示すように、 多数の分離ユニット１０，１１．１２がカスケード状に配設されていると合理的 である。しかし、金属粒子がそれぞれ同し分離ユニットを経由して再循環し、そ の場合、発展的に浄化される。更に、磁気混合成分Ｇ１を分離するため、多数の 分離ユニットか必要であることも考える必要かある。

両方の混合物成分ＧｌとＧ２を機械・物理的に分離するため（ユニット５または １Ｏ−１２）、特に静電的に作用する分離ユニット、即ちそれ自体公知の静電動 作する分離機か適している（時として、「電動」分離機とも称する）。カスケー ド状に配設された多数のユニットの場合、同しタイプの分離機、場合によって順 次小さくなる処理能力の分離を使用してもよい。

第１図の設備は、毎時の処理能力が５００　ｋｇの装置スクラップ、主に装着さ れた電子プラス千ツク基板、銅被覆されたガラス繊維強化合成樹脂基板等の屑用 のプロトタイプとして設計されている。これには、駆動出力６５　ｋＷのハンマ ー粉砕機ｌが使用される。他のユニットの装填能力は材料の流れの順次数量的な 配分に従う。この設備を運転する場合の全体の電力消費（個々のユニットの駆動 電力）は１００　ｋＷ以下である。使用する静電分離機は、交流電流の無効出力 が４５　ｋＶＡの場合、２４　ｋＶの直流電圧で動作する。

以下の表Ｉは材料の流れの大体の配分を示す。この材料の流れは、当然処理する スクラップに強く依存する（スクラップの量に関してパーセント表示）。

表Ｉ　５＝ Ｇ１　磁性混合物成分　１５％　１ ｄ　フィルターの塵　５％　」 Ｂ　磁性金属成分　１０％　ｋ　１００％Ｃ非磁性金属成分　１７４％」 １トンの電子装置のスクラップを処理した後、以下の二つの金属相の成分か生じ る（スクラップの量に関してパーセント表示）。

表２ Ａｕ　ｏ、　０６％ Ｐｄ　”　０．０２％ 両方の金属成分ＢとＣは、この方法と第１図の設備を用いて粉砕と磁気および機 械・物理的で乾式分離を段階的に交互に行って得られ、整粒および粉末状になる 。この設備で使用されるユニットは、必要な限り「封止」されていて、発生した 粉末を集め、そして材料の流れの中に戻される。従って、殆との材料成分を周囲 に排出したり、失うのでなく、成分Ａ、ＢとＣに実際上処理したスクラップＳの 全材料の量が含まれる。完全に乾燥させた分離には、再分離しなければならない 不純物を必要とすることもない。従って、この系ないしはこの設備は材料の流れ に関して閉じている。更に、集めて戻した粉末にも回収された貴金属の少なから ずの成分が含まれていることを確認した。

金属成分ＢとＣは、更に以下で例示的に第２図に基づき説明するような、他の工 程で熱分解を伴わない、湿式や電解分離するためにあり、適している。上に説明 した方法を用いて、両方の金属成分中の非金属成分が高々０．１重量／＜−セン トになり、しかも設備とプロセス過程の構成に応して、またスクラ・ツブの種類 に応して非金属成分が０．００５重量パーセント以下になる。

非金属成分Ａも同しように粉末成分を有する移粒状で形成される。説明した方法 により、非金属成分中の金属成分は高々０．１重量パーセント、好ましくは０． ００５重量パーセントになる。こうして、しかも著し低減した容積のお蔭で、非 金属成分は、なんなく、つまり環境を汚染することなく、廃棄場所に保管でき、 更にこの成分を再利用することも考えられる。

以下の表３は二つの金属成分ＢとＣのみに関する。この表は例として確認された 金属成分中に含まれる金属のパーセント分布を与え、更に以下に説明する湿式化 学および電解分離で達成される回収率ｑも与える。

表３ Ｎｉ　７．９７９　９９．５ Ｓ口　＋　Ｐｂ　７．＋４４　９８ Ａｌ　１０．８２　９９ Ｃｕ　５４．５７　９９．８ Ａｇ　０．５４０５　９９ １Δ、ｕ　Ｏ，２１４７３９８，５ Ｐｄ　Ｏ，０７１７＋　９５ 湿式化学および電解分離で金属成分ＢとＣを非熱分解分離の例を第２図に模式的 に示す。

主構成成分ＦｅとＣｕを存する磁性金属成分Ｂは「銅セメテインヨン」と言われ る方法によって鉄金属から分離される。この金属成分は硫酸鋼の溶液ＣｕＳＯ４ の容器３０中に入れ、この溶液中て下記の交換反応Ｃｕ５Ｏ＜　＋　Ｆｅ　−Ｃ ｕ　＋　Ｆｅ５Ｏａが進行する。同様に、成分Ｂは下記の交換反応によりＮｉ成 分から解放される。

ＣｕＳＯ４＋　Ｎｉ−４Ｃｕ　＋　Ｎ１５ＯｔＦｅを置換する場合に発生する硫 酸鉄Ｆｅ５Ｏｔは、更に使用されて、特に排水を浄化する場合に大量に必要にな る。

通常大量のアルミニウム成分を含む非磁性金属成分Ｃは、苛性ソーダ液ＮａＯＨ を有する容器３２に導入される。その中で、ＡＩ酸成分公式２式％ により、溶かされる。苛性ソーダ液中でＮａＡｌＯｘは苛性ソーダＮａＯＨと析 出する水酸化アルミニウムＡ　Ｉ　（ｏｆ（）　２に分解する。後者は特にセラ ミックスを生産する場合に再利用される。

このように鉄金属やアルミニウムから除去された成分Ｂと００）残りの成分（主 にＣｕ）は洗浄槽に導入される（容器３１または３３）。これ等の成分は、次い で＋３００　’Ｃて溶融され（坩堝３４）、そして陽極ブロック３５に鋳造され る。この場合、金属反応をしない簡単な再溶解過程が大切である。

次いで、メッキ槽３６では、陽極ブロック３５から銅を電解析出させる。残った Ｎｉ　とＳｎ成分も他の槽３７て同しように電解析出させる。槽３６と場合によ っては槽３７で形成されたスラグ（沈澱物）は装置のスクラップから得られ、金 属成分ＢとＣに含まれる貴金属成分も実質上未だ含む。

この貴金属は、それ自体公知の方法を用いて更に湿式化学および場合によっては 電解的に濃縮ないしは分離して精製される。硝酸ＨＮＯ，を含む容器３９では、 先ず銀か析出する。塩酸）ＩＣＩと硝酸ＨＮＯ，を含む他の容器４ｏは金、パラ ジュームおよび白金を折比させるために使用される。この方法で濃縮・析出させ た貴金属を最終精製のため再び電解析出させる。

第２図に基づいた上記の説明から判るように、金属成分ＢとＣの分離は熱分解反 応とこれによる環境への負担をかけることなく行われる。このことは、高い分離 効率（純度）のお蔭で可能になる。この分離効率によって金属成分は第１図の例 によって説明した分離方法から生じる。

国際調査報告 Ｉｎ−−ｅ＋ｗｌ＾−’−”−Ｎ”　ＰＣＴ／Ｃ１＋　９０１００２６７国際調 査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．非金属成分と金属成分を含む装置のスクラッブを活用する方法において、閉 じた系の中でスクラッブ（Ｓ）の機械的な粉砕と磁気および機械・物理的で乾式 の分離を段階的および交互に行い非金属成分（Ａ）と磁性金属成分（Ｂ）および 非磁性金属成分（Ｃ）を分離して夥粒および粉末状にし、両方の金属成分（Ｂ， Ｃ）を熱分解、湿式化学や電解分離に導くことを特徴とする方法。 ２．粗粉砕した後、スクラッブの混合物を磁気分離し、その場合に含まれる混合 物の成分（Ｇ１，Ｇ２）を機械・物理的に分離することを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の方法。 ３．磁気分離する場合に含まれる非磁性混合物成分（Ｇ２）を機械・物理的に分 離する前に更に粉砕することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載 の方法。 ４．機械・物理的に分離する前に更に粉砕された混合物成分は除塵されることを 特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．粉砕し、場合によっては除塵時に生じた塵混合物は空圧的に集められ、フィ ルターにかけ、そして非磁性混合成分と一緒に機械・物理的に分離されることを 特徴とする請求の範囲第１〜４項の何れか１項に記載の方法。 ６．磁性混合物成分（Ｇ１）を篩いにかけ、篩いで残った物を粗粉砕部に再循環 させることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。 ７．更に粉砕し、場合によって除塵した非磁性混合物成分を篩いにかけ、篩いで のこった物を先行する他の粉砕部に再循環させることを特徴とする請求の範囲第 ３項または第４項に記載の方法。 ８．磁性混合成分（Ｇ１）と非磁性混合成分（Ｇ２）を別々に機械・物理的に分 離することは、それぞれ少なくとも一個の静電的に働く分離ユニット中で行われ ることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。 ９．磁性金属成分（Ｂ）から銅セメンテーション（３０）によって鉄成分を、ま た非磁性金属成分（Ｃ）からアルカリ液処理によってアルミニウム成分を除去し 、二つの金属成分（Ｂ，Ｃ）の残りの成分を処理して陽極ブロック（３５）にす ることを特徴とする請求の範囲第１〜８項の何れか１項に記載の方法。 １０．陽極ブロック（３５）から少なくとも銅成分を電解的に析出させ、電解槽 （３６）の残渣（３８）から存在している貴金属成分を湿式化学や電解式に濃縮 することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。 １１．非金属成分と金属成分を含む装置のスクラッブを活用する設備において、 この設備が少なくとも第一および第二機械的粉砕ユニット（１，３）と、材料の 流れに関して上記両ユニットの間に配設された磁気分離機（２）を保有し、磁気 分離機（２）によって分離された磁性の金属成分と非金属成分から成る混合物（ Ｇ１）を分離するため、第一機械・物理分離ユニット（５）があり、磁気分離機 （２）の後で生じ、第二粉砕ユニット（３）に導入される非磁性金属成分と非金 属成分から成る混合物（Ｇ２）を分離するため、少なくとも一つの第二機械・物 理分離ユニット（１０〜１２）があり、更に分離ユニットの一つに塵を戻す手段 （２２，９，２３）があることを特徴とする設備。 １２．第一分離ユニット（５）には、篩装置（４）が前置接続されていることを 特徴とする請求の範囲第１１項に記載の設備。 １３．第二分離ユニットの少なくとも一つ（１０，１２）には、篩装置（８）が 前置接続されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の設備。 １４．第二粉砕ユニット（３）と篩装置（８）の間には、塵分離装置（６，７） が設けてあることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の設備。 １５．塵分離装置には、エヤーセパレータやサイクロンが設けてあることを特徴 とする請求の範囲第１４項に記載の設備。 １６．粉砕装置（１，３）と場合によっては塵分離ユニット（６，７）は空圧動 作する塵収集装置（９）に接続していることを特徴とする請求の範囲第１１項ま たは第１４項に記載の設備。 １７．機械・物理分離ユニット（５，１０〜１２）としては、静電的に動作する 分離機が使用されることを特徴とする請求の範囲第１１〜１６項の何れか１項に 記載の設備。 １８．少なくとも非磁性金属成分と非金属成分から成る混合物（Ｇ２）を分離す るため、多数の分離ユニット（１０〜１２）がカスケード状に配設されているこ とを特徴とする請求の範囲第１１〜１７項の何れか１項に記載の設備。 １９．請求の範囲第１〜８項の何れか１項による方法を用いて得られる磁性金属 成分（Ｂ）。 ２０．非金属成分が高々０．１重量パーセント、好ましくは０．００５重量パー セント以下であることを特徴とする請求の範囲第１９項の金属成分。 ２１．請求の範囲第１〜８項の何れか１項による方法を用いて得られる非磁性金 属成分（Ｃ）。 ２２．非金属成分が高々０．１重量パーセント、好ましくは０．００５重量パー セント以下であることを特徴とする請求の範囲第２１項の金属成分。 ２３．請求の範囲第１〜８項の何れか１項による方法を用いて得られる非金属成 分（Ａ）。 ２４．非金属成分が高々０．１重量パーセント、好ましくは０．００５重量パー セント以下であることを特徴とする請求の範囲第２３項の金属成分。