WO2000020140A1 - Procede et dispositif de decomposition d'un element de circuit par de l'eau a l'etat de fluide supercritique - Google Patents

Procede et dispositif de decomposition d'un element de circuit par de l'eau a l'etat de fluide supercritique Download PDF

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WO2000020140A1
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pressure
supercritical fluid
circuit member
state
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Yoshimi Sugimoto
Masao Watanabe
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Advantest Corporation
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/02Solvent extraction of solids
    • B01D11/0203Solvent extraction of solids with a supercritical fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0021Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by liquid gases or supercritical fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B5/00Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for decomposing a circuit member with water in a supercritical fluid state.
  • the present invention relates to a method and an apparatus for disassembling a circuit member, and more particularly to a method and an apparatus for disassembling a circuit member using water in a supercritical fluid state.
  • circuit members such as circuit boards, chip components, display panels, batteries, and the like have been used in such electronic devices.
  • circuit members are formed with an extremely fine structure, and each part is often fixed integrally, such as when chip components are surface-mounted on a circuit board (for this reason, It is not easy to disassemble circuit members. Currently, circuit members to be discarded are crushed before landfill.
  • the power of simply crushing and reclaiming circuit components uses useful metals such as gold, tin, copper, and lead, and harmful substances such as cadmium. Often.
  • circuit member when the circuit member is discarded, it is preferable to disassemble the circuit member and to reuse various substances or execute a dedicated process.
  • recent circuit members often have an extremely fine structure and each part is integrally fixed, so it is actually difficult to disassemble the circuit member so that various materials can be recovered. It is.
  • An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for treating a member that can disassemble a circuit member satisfactorily and quickly without requiring a poisonous substance, and can also collect rare and harmful substances.
  • One member processing method is to heat liquid (11: 0) in a liquid state to a predetermined temperature or more and pressurize the water to a predetermined pressure or more to form a supercritical fluid.
  • the circuit member to be treated is decomposed with water. Therefore, in the member treating method according to the present invention, the circuit member can be satisfactorily disassembled with water which is easy to handle and is safe without being poisonous, and various substances can be easily recovered from the circuit member to be decomposed. It is.
  • the supercritical fluid will be briefly described with reference to FIG.
  • a substance changes into three, solid, liquid, and gas, depending on the relationship between temperature and pressure, but as shown in the figure, in the region above the critical point at a given temperature and a given pressure, the substance becomes superfluous. It becomes a critical fluid. It combines the properties of a gas and a liquid, and the thermal motion of the molecules is remarkable, albeit at a high density, and the collision frequency between the molecules is extremely higher than that of a gas or a liquid.
  • water in a supercritical fluid state exhibits a unique dissolving power and activates various reactions well, so even circuit components that are difficult to decompose in liquid or gaseous water Good and quick decomposition treatment is possible.
  • water in a liquid state is sealed in a sealed container together with a circuit member to be treated, and the inside of the sealed container is supplied to a predetermined pressure by a common supply of a pressurized medium. Pressurize and heat the inside of the sealed container pressurized to the specified pressure to bring the water to the specified temperature.
  • a supercritical fluid having a pressure equal to or higher than a predetermined pressure.
  • the circuit member can be satisfactorily decomposed with water that is easy to handle and is safe, and that can be easily recovered from the circuit member to be decomposed. . Moreover, since the water is sealed in a closed container together with the circuit members and then pressurized by co-supply of a pressurized medium, and the inside of the closed container in this state is heated to make water a supercritical fluid, the state of the supercritical fluid The disassembly of the circuit member with water can be performed with simple equipment.
  • the temperature and pressure of water in a supercritical fluid state can be controlled by heating and reducing pressure.
  • the characteristics of the supercritical fluid such as its unique dissolving power and activation of various reactions, can be freely adjusted by changes in temperature and pressure. Therefore, various structures and various substances of the circuit member can be satisfactorily decomposed.
  • the member processing method described above it is also possible to separately store the substance discharged from the closed container.
  • the circuit members that are decomposed by the water in the supercritical flow form generate resin organic molecules and the like, and the substances generated and discharged from the closed container are stored. It is possible to use the calorific value of this substance as energy or to reuse the substance as a raw material.
  • the pressurized medium may be made of an inert gas.
  • the water pressurized by the inert gas pressurized medium which is sealed in a closed container, is heated to become a supercritical stream.
  • Substance and pressurized medium Because the book does not react, The seed material can be recovered well.
  • the member processing method as described above it is also possible to mix a reactant that combines with a predetermined metal present in the circuit member into liquid water.
  • a predetermined metal when a predetermined metal is generated from a circuit member that is decomposed by water in a supercritical fluid state, the predetermined substance is combined with the predetermined metal, so that the predetermined metal can be recovered as this compound.
  • the reactant to be mixed in the water may be sulfur.
  • gold is used as a metal for the circuit member, it is mixed with water that becomes a supercritical fluid, and the sulfur is combined into Au (HS) 2 , so that it is probably used for the circuit member. Can be recovered as a compound.
  • tin is used as a metal for the circuit member
  • SnS can be recovered as a compound with sulfur
  • PbS can be recovered
  • copper can be recovered.
  • CuS can be recovered.
  • solder made of an alloy of tin and lead is used for circuit members.
  • printed circuits made of copper are formed on the circuit member.
  • the member processing method as described above it is also possible to adjust the volume of the reactant to be mixed into the water in accordance with the volume of the predetermined metal present in the circuit member.
  • the volume of the reactant mixed in the water is adjusted according to the volume of the metal contained therein, the metal of the circuit member to be decomposed can be combined and recovered without excess and deficiency.
  • the water in a supercritical fluid state in which the decomposition processing of the circuit member is completed is changed to a liquid state by lowering the temperature and the pressure, and the water in the liquid state is cooled at normal pressure. Solidification is also possible.
  • the water in the state of the supercritical fluid solidifies after the decomposition processing of the circuit member is completed, various substances mixed in the water in the state of the supercritical fluid can be precipitated. Since the solubility of substances (molecules and atoms) in ice, which is solidified water, is about 0.001%, various substances generated from circuit members can be easily recovered.
  • water is sealed in a closed container together with a circuit member to be treated, and the inside of the closed container is filled with a pressurized medium by a medium supply means. It is pressurized to a predetermined pressure by the supply. Since the inside of the sealed container pressurized to a predetermined pressure is heated by the internal heating means to turn water into a supercritical fluid, the circuit member is decomposed by the water in the supercritical fluid state.
  • the circuit member can be satisfactorily decomposed and treated with inexpensive water which is easy to handle and is not poisonous, and it is easy to collect various substances from the circuit member to be decomposed.
  • the water is sealed in a sealed container together with the circuit members and then pressurized by supplying a pressurized medium, the inside of the sealed container in this state is heated to make water a supercritical fluid. Disassembly of circuit members by water can be performed with simple equipment.
  • the substance present inside the closed vessel is appropriately discharged by the internal pressure reducing means, and the operation of the internal pressure reducing means and the internal heating means is controlled by the state control means.
  • water in a supercritical fluid state exerts a unique dissolving power and activates various reactions well.However, since such characteristics are freely adjusted by changes in temperature and pressure, circuit members Thus, the state of the decomposition process can be adjusted independently, and various structures and various substances of the circuit member can be satisfactorily decomposed.
  • the substance present inside the closed vessel is appropriately discharged by the internal pressure reducing means, and the substance discharged in this way can be separately stored by the substance storage means.
  • the calorific value of the substance it is possible to use the calorific value of the substance as energy or to reuse the substance as a raw material.
  • the member processing apparatus as described above, it is also possible to solidify the water in the liquid state, in which the decomposition treatment of the circuit member is completed in the state of the supercritical flow, by cooling the substance precipitation means at normal pressure.
  • the solubility of substances (molecules and atoms) in ice which is solidified water, is about 0.001%, it is possible to precipitate various substances mixed in water in a supercritical fluid state.
  • Various substances generated from circuit members can be easily recovered ''
  • the various means referred to in the present invention may be formed so as to realize their functions.
  • dedicated hardware appropriate functions are provided by a program.
  • Computer functions realized inside the computer by appropriate programs, combinations of these, etc.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a member processing system which is an embodiment of the member processing apparatus according to the present invention.
  • Fig.2 is a characteristic diagram showing changes in the state of water due to changes in temperature and pressure.
  • a member processing system 1 according to an embodiment of a member processing apparatus according to the present invention has a closed container 2, and the closed container 2 is made of stainless steel having a hatch 3 that can be opened and closed.
  • An internal heating device 4 is mounted on the bottom of the closed container 2 and heats the closed container 2.
  • the closed container 2 is equipped with a pressure regulating valve 5.
  • a helium cylinder 7 is exchangeably connected to the intake pipe 6, and a medium supply mechanism 8 is formed by these.
  • Hiroshikyu mechanism 8 the Heriumugasu is an inert gas feed ⁇ both inside the closed container 2 as the pressure medium, the inner part of the closed vessel 2 is pressurized to an initial pressure of 100 to 110 (atm) (,
  • Helium cylinder 7 is a commercially available product, and is filled with helium gas at a pressure of 180 (atm). Thus, the internal pressure of the helium cylinder 7
  • the medium ⁇ co-supply mechanism 8 pressurizes the internal pressure of the sealed container 2 to 100 to L10 (atm) simply by adjusting the pressure regulating valve 5 of the intake pipe 6.
  • Water ⁇ supply pipe 1 1 supplies liquid ( ⁇ , ⁇ ) 13 in liquid state at normal temperature and pressure to closed container 2 with hatch 3 open, and material supply container 12 has hatch 3 open.
  • the powdered sulfur 14 is charged into the sealed container 2 thus prepared.
  • the closed vessel 2 also has an exhaust pipe 15 connected to the hatch 3, and the exhaust pipe 15 also has a pressure regulating valve 16 as an internal pressure reducing means.
  • This pressure regulating valve 16 The substance, which is also used as the gasket, is discharged into the exhaust pipe 15 as needed.
  • a drive mechanism (not shown) for the pressure control valve 16 and the above-described internal heating device 4 are wired with a personal computer 17 functioning as a state control means. The operation of the heating device 4 is controlled.
  • the personal computer ⁇ 7 has at least hardware such as a CPU (Central Processing Unit)> ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and I / F (Interface).
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • I / F Interface
  • the exhaust pipe 15 is also provided with a substance storage container 18.
  • the substance storage container 18 has a pressure gauge 19 and an exhaust pump 20.
  • the substance storage container 18 separately stores the substance discharged from the closed vessel 2 by the pressure regulating valve 16, and the exhaust pump 2 ⁇ discharges the gas inside the substance storage container 18 to the outside.
  • the suction pump 21 and the refrigerator 22 as the substance precipitation means are provided separately from the above-described device.
  • the liquid 13 is sucked from the inside of the container 2 at normal temperature and normal pressure and supplied to the refrigerator 22 (co-supplied. Cool to ⁇ 5 C) and solidify.
  • the member processing system 1 targets a circuit member 30 such as a circuit board, a chip component, a display panel, and a notch, which is used in various electronic devices.
  • a desired circuit member 30 is charged into the closed container 2 with the hatch 3 opened, and water (HO) 13 at normal temperature and normal pressure is supplied from the water supply pipe 11 to supply water. Sulfur 14 is charged from the quality charging container 12.
  • the water 13 is ultrapure water, and the volume of the closed container 2 or the circuit member 3 0
  • the hatch 3 is closed and the sealed container 2 is closed, and helium gas at a normal temperature of 180 (atm) of the helium cylinder 7 is supplied to the inside of the sealed container 2 by operating the pressure regulating valve 5. (atm) pressure.
  • the airtight container 2 is heated by the internal heating device 4 whose operation is controlled by the personal computer 17, and as shown in FIG. 2, the water 13 in the liquid state inside the airtight container 2 is 375 (° C). It is a supercritical fluid with the above temperature and pressure of 220 (atm) or more.
  • the personal computer 17 since the personal computer 17 actively controls the internal heating device 4 and the pressure regulating valve 16, the characteristics of water in a supercritical fluid state vary. Thus, various structures and various substances of the circuit member 30 are satisfactorily decomposed.
  • the discharged substance is the substance storage container 18. Is stored separately. Therefore, the calorific value of this substance can be used as energy, and the stored substance can be reused as a raw material.
  • the substance generated from the circuit member 30 that is decomposed as described above includes gold (A u), tin (Sn), lead (Pb), copper (Cu), etc. are assumed to be present.
  • the water 13 contains sulfur (S) 14. It is mixed.
  • S sulfur
  • the above-mentioned various metals react with sulfur 14 to form compounds such as Au (HS) :, SnS, PbS, and CuS, which are present in water in a supercritical fluid state.
  • the personal computer 17 stops the operation of the internal heating device 4 and lowers the temperature inside the sealed container 2 to normal temperature (by lowering and adjusting the pressure).
  • the operation of the valve 16 is controlled to reduce the pressure inside the closed vessel 2 to normal pressure.
  • water 13 in a liquid state in which a compound such as Au (HS) is mixed therein will accumulate inside the closed container 2.
  • the water 13 in a liquid state under pressure is transferred to a refrigerator 22 by a suction pump 21, and the refrigerator 22 cools and solidifies the water 13 in a liquid state to about 0 to ——5 C).
  • the solubility of substances (molecules and atoms) in ice, which is solidified water 13, is about 0.001%, and thus, compounds such as Au (HS) mixed with water 13; SnS, PbS, CuS, etc. Is deposited, and useful metals such as gold (Au), tin (Sn), lead (Fb), and copper (Cu) can be easily recovered from the precipitated compound.
  • compounds such as Au (HS) mixed with water 13; SnS, PbS, CuS, etc. Is deposited, and useful metals such as gold (Au), tin (Sn), lead (Fb), and copper (Cu) can be easily recovered from the precipitated compound.
  • the circuit member 30 is decomposed by using water as a supercritical fluid, so that the water is not poisonous, is easy to handle, and is inexpensive.
  • the circuit member 30 integrally fixed can be disassembled satisfactorily and quickly.
  • the water 13 in a liquid state is sealed in the closed container 2 together with the circuit member 30 and then pressurized to a predetermined pressure by co-supply of helium gas. In this state, the sealed water 13 is heated to produce a supercritical flow. Therefore, water in a supercritical fluid state can be easily obtained with simple equipment.
  • the medium for pressurizing the water 13 in the liquid state to the initial pressure is a helium gas, which is an inert gas
  • various substances generated from the circuit member 30 to be decomposed are used. Does not react easily, and various substances can be satisfactorily recovered from the circuit member 3 mm.
  • the inside of the sealed container 2 is pressurized to a pressure of 100 to 110 (atm) using the pressure 180 (atm) of a commercially available steam cylinder 7, a dedicated compressor (not shown) is required. Without using an extremely simple configuration, the inside of the sealed container 2 can be set to a desired initial pressure.
  • an experimental device in a prototype stage is exemplified as the member processing system 1 which is a member processing device, and it is assumed that various operations are performed manually. However, when actually realizing a member processing device (not shown) for business use, it is preferable to automate and control each unit.
  • the trader manually puts the circuit member 30 to be processed into the closed container 2 by way of example.
  • the above-mentioned work is performed by a belt conveyor, a robot arm, or the like. It is preferable to execute this automatically with a member transport mechanism consisting of:
  • the member processing system 1 has an internal heating device 4 for heating water in a supercritical fluid state inside the closed vessel 2 and a pressure regulating valve 16 for reducing pressure. There is no internal cooling means for forcibly cooling the water in the above state and no internal pressurizing means for pressurizing.
  • the circuit member 30 can be disassembled well even with the experimental member processing system 1 produced as a prototype, but the actual member processing apparatus for business use described above in (1) to (4).
  • an internal cooling means for forcibly cooling water in a supercritical fluid state and an internal pressurizing means for pressurizing the water.
  • the power and the material that indicate that the water 13 is to be ultrapure water have been cleared. If priority is given to the decomposition of 3 °, tap water can be used directly as water 13.
  • gold (Au) is assumed as a substance to be recovered from the circuit member 30, and the case where sulfur (S) is mixed as a reactant into water 13 in a liquid state has been exemplified.
  • the reactants to be mixed with the liquid water 13 in this state can be changed in various ways in accordance with the substance to be recovered.

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Description

明細書
超臨界流体の状態の水により回路部材を分解処理する方法および装置 技術分野
本発明は、 回路部材を分解処理する方法および装置に関し、 特に、 超臨界流体 の状態の水を利用して回路部材を分解処理する方法および装置に関する。 背景技術
近年、 コンピュータシステムなどの電子機器が普及しており、 このような電子 機器には、 回路基板、 チップ部品、 ディスプレイパネル、 バッテリ、 等のような 各種の回路部材が使用されている。
現在の回路部材は極度に微細な構造で形成されており、 回路基板に対してチッ プ部品を表面実装した場合などのように、 各部が一体に固着していることが多い (: このため、 回路部材を分解処理することは容易ではなく、 現状では廃棄する回路 部材を粉砕してから埋め立てている。
このように現状では回路部材を単純に粉砕して埋め立てている力;、 回路部材に は、 金、 錫、 銅、 鉛、 などの有用な金属や、 カドミウムなどの有害物質が使用さ れていることが多い。
従って、 回路部材を廃棄するときには、 回路部材を分解して各種物質の再利用 や専用処理を実行することが好ましい。 しかし、 前述のように近年の回路部材は 構造が極度に微細で各部が一体に固着していることが多いので、 実際には各種物 質を回収できるように回路部材を分解処理することは困難である。
例えば、 弗化水素を利用して回路部材を分解し、 金等の物質を回収する処理方 法は開発されている。 しかし、 弗化水素は猛毒で取り扱いが容易でなく、 大規模 な処理施設を必要とする。
それでも廃棄される回路部材は日々增加しているため、 現状では廃棄された回 路部材を弗化水素で良好に処理することは実現されておらず、 前述のように現在 も回路部材は粉碎されて埋め立てられている。 発明の開示
本発明の目的は、 毒物などを必要とすることなく回路部材を良好かつ迅速に分 解処理できて希少物質や有害物質の回収も可能な部材処理方法および装置を提 ί共 することである。
本発明による一の部材処理方法は、 液 ί本状態の水(11: 0 )を所定の温度以上に 加熱するとともに所定の圧力以上に加圧して超臨界流体とし、 この超臨界流体の 状態の水により処理対象の回路部材を分解処理する。 従って、 本発明による部材 処理方法では、 毒物でなく取り扱いも容易で安画な水により回路部材を良好に分 解処理することができ、 分解処理する回路部材から各種物質を回収することも容 易である。
ここで、 Fi g . 2を参照して超臨界流体を簡単に説明する。 一般に物質は温度と 圧力との関^で、 固体、 液体、 気体、 の三つに変化するが、 図示するように、 所 定の温度かつ所定の圧力の臨界点以上の領域では、 物質は超臨界流体となる。 こ れは気体と液 ί本との性質を合わせ持つもので、 高密度でありながら分子の熱運動 が顕著であり、 分子間の衝突頻度が気体や液体より極度に高い。
このため、 超臨界流体の状態の水は、 特異な溶解力を発揮するとともに各種反 応を良好に活性化するので、 液体や気 ί本の状態の水では分解処理が困難な回路部 材でも良好かつ迅速に分解処理することができる。
上述のような部材処理方法において、 超臨界流 ί本の状態の水の温度および圧力 を制御することも可能である。 この場合、 超臨界流体の状態の水は特異な溶解力 を発揮するとともに各種反応を良好に活性化するが、 このような特性が温度およ び圧力の変化により自在に調節されるので、 回路部材の分解処理の状態を自在に 調節することができ、 回路部材の各種構造および各種物質を良好に分解処理する ことができる。
本発明による他の部材処理方法は、 液体状態の水を処理対象の回路部材ととも に密閉容器に封入し、 この密閉容器の内部を加圧媒 ί本の ί共給により所定の圧力ま で加圧し、 所定の圧力まで加圧された密閉容器の内部を加熱して水を所定の温度 以上かつ所定の圧力以上の超臨界流体とする。
従って、 本発明による部材処理方法でも、 毒物でなく取り扱いも容易で安肺な 水により回路部材を良好に分解処理することができ、 分解処理する回路部材から 各種物質を回収することも容易である。 しかも、 水を回路部材とともに密閉容器 に封入してから加圧媒体の ί共給により加圧し、 この状態の密閉容器の内部を加熱 して水を超臨界流体とするので、 超臨界流体の状態の水による回路部材の分解処 理を簡単な設備で実行することができる。
上述のような部材処理方法において、 超臨界流体の状態の水の温度および圧力 を加熱および減圧で制御することも可能である。 この場合、 特異な溶解力や各種 反応の活性化などの超臨界流体の特性が温度および圧力の変化により自在に調節 されるので、 回路部材の分解処理の状態を簡単な操作で自在に調節することがで き、 回路部材の各種構造および各種物質を良好に分解処理することができる。 上述のような部材処理方法において、 超臨界流体の状態の水に分解処理される 回路部材が発生する物質を密閉容器から適宜排出させることも可能である。 この 場合、 超臨界流体の状態の水により高温高圧の条件下で分解処理される回路部材 から各種物質が発生すると、 そのままでは密閉容器の内部圧力が上昇するが、 発 生物質を適宜排出させれば密閉容器の内部を所望圧力に維持することができるの で、 超臨界流体の状態の水による回路部材の分解処理を良好に進行させることが できる。
上述のような部材処理方法において、 密閉容器から排出される物質を別途貯蔵 することも可能である。 この場合、 超臨界流 ί本の状態の水により分解処理される 回路部材からは樹脂の有機分子などが発生するが、 このように発生して密閉容器 から排出された物質が貯蔵されるので、 この物質の熱量をエネルギとして利用す ることや、 物質を原材料として再度利用するようなことが可能となる。
上述のような部材処理方法において、 加圧媒 ί本が不活性ガスからなることも可 能である。 この場合、 密閉容器に封入されて不活性ガスの加圧媒体により加圧さ れている水が加熱されて超臨界流 ί本となるが、 この高温高圧の条件下で回路部材 から発生する各種物質と加圧媒 (本とが反応しないので、 回路部材から発生する各 種物質を良好に回収することができる。
上述のような部材処理方法において、 回路部材に存在する所定の金属と化合す る反応物質を液体の水に混入させることも可能である。 この場合、 超臨界流体の 状態の水により分解処理される回路部材から所定の金属が発生すると、 これと反 応物質が化合するので、 この化合物として所定の金属を回収することができる。 上述のような部材処理方法において、 水に混入させておく反応物質が硫黄であ ることも可能である。 この場合、 回路部材に金属として金が使用されていると、 超臨界流体となる水に混入されて 、る硫黄が化合して A u ( H S ) 2となるので、 回路部材に多分に使用されている金を化合物として回収することができる。 また、 回路部材に金属として錫が使用されていると、 硫黄との化合物として S n Sを回 収することができ、 鉛が使用されていると P b Sを回収することができ、 銅が使 用されていると C u Sを回収することができる。 一般的に、 回路部材には錫と鉛 の合金からなる半田が多量に使用されている。 また、 回路部材には銅からなる多 数のプリンテッ ドサ一キッ トが形成されている。
上述のような部材処理方法において、 回路部材に存在する所定の金属の容量に 対応して水に混入させておく反応物質の容量を調節することも可能である。 この 場合、 水に混入させておく反応物質の容量が化含する金属の容量に対応して調節 されるので、 分解処理する回路部材の金属を過不足なく化合させて回収すること ができる。
上述のような部材処理方法において、 回路部材の分解処理を完了した超臨界流 体の状態の水を温度および圧力の低下により液体状態に変化させ、 この液体状態 の水を常圧で冷却して凝固させることも可能である。 この場合、 回路部材の分解 処理が完了してから超臨界流体の状態の水が凝固するので、 超臨界流体の状態の 水に混入していた各種物質を析出させることができる。 凝固した水である氷への 物質(分子、 原子)の溶解度は 0 . 001 %程度であるので、 回路部材から発生した各 種物質を容易に回収することができる。
本発明による部材処理装置の部材処埋方法では、 水が処理対象の回路部材とと もに密閉容器に封入され、 この密閉容器の内部が媒 ί本 ί共給手段による加圧媒体の 供給により所定の圧力まで加圧される。 このように所定の圧力まで加圧された密 閉容器の内部が内部加熱手段により加熱されて水が超臨界流体とされるので、 こ の超臨界流体の状態の水により回路部材が分解処理される。
つまり、 毒物でなく取り扱いも容易で安価な水により回路部材を良好に分解処 理することができ、 分解処理する回路部材から各種物質を回収することも容易で ある。 しかも、 水を回路部材とともに密閉容器に封入してから加圧媒体の供給に より加圧し、 この状態の密閉容器の内部を加熱して水を超臨界流体とするので、 超臨界流体の状態の水による回路部材の分解処理を簡単な設備で実行することが できる。
上述のような部材処理装置において、 密閉容器の内部に存在する物質を内部減 圧手段が適宜排出させ、 この内部減圧手段および内部加熱手段の動作を状態制御 手段が制御することも可能である。 この場合、 超臨界流体の状態の水は特異な溶 解力を発揮するとともに各種反応を良好に活性化するが、 このような特性が温度 および圧力の変化により自在に調節されるので、 回路部材の分解処理の状態を自 在に調節することができ、 回路部材の各種構造および各種物質を良好に分解処理 することができる。
上述のような部材処理装置において、 密閉容器の内部に存在する物質を内部減 圧手段が適宜排出させ、 このように排出される物質が物質貯蔵手段により別途貯 蔵されるすることも可能である。 この場台、 物質の熱量をエネルギとして利用す ることや、 物質を原材料として再度利用するようなことが可能である。
上述のような部材処理装置において、 超臨界流 ί本の状態で回路部材の分解処理 を完了した液 ί本状態の水を物質析出手段が常圧で冷却して凝固させることも可能 である。 この場合、 凝固した水である氷への物質(分子、 原子)の溶解度は 0 . 001 %程度であるので、 超臨界流体の状態の水に混入していた各種物質を析出 させることができ、 回路部材から発生した各種物質を容易に回収することができ '
なお、 本発明で言う各種手段は、 その機能を実現するように形成されていれば 良く、 例えば、 専用のハードウヱァ、 適正な機能がプログラムにより付与された コンピュータ、 適正なプログラムによりコンピュータの内部に実現された機能、 これらの組み合わせ、 等を許容する 図面の簡単な説明
Fig.1は、 本発明による部材処理装置の実施の形態である部材処理システムを 示す模式図である。
Fig.2は、 温度と圧力との変化による水の状態変化を示す特性図である。 発明を実施するための最良の形態
Fig.1を参照すると、 本発明による部材処理装置の実施の形態である部材処理 システム 1は、 密閉容器 2を有しており、 この密閉容器 2は、 開閉自在なハッチ 3を有したステンレス製の高圧ボンべからなる (> この密閉容器 2の底部には、 内 部加熱装置 4が装着されており、 この内部加熱装置 4が密閉容器 2を加熱する。 密閉容器 2は、 圧力調整弁 5を有する吸気管 6がハツチ 3に配管されており、 この吸気管 6にヘリウムボンべ 7が交換自在に連結されているので、 これらによ り媒体 ί共給機構 8が形成されている。 この媒体洪給機構 8は、 加圧媒体として不 活性ガスであるヘリゥムガスを密閉容器 2の内部に ί共給し、 この密閉容器 2の内 部を 100〜110 (atm)の初期圧力まで加圧する (
ヘリウムボンべ 7は、 一般に市販されている製品であり、 ヘリウムガスが 180 (atm)の圧力で封入されている。 このようにヘリウムボンべ 7の内圧が
180 (atm)なので、 媒体 ί共給機構 8は吸気管 6の圧力調整弁 5を調整するだけで 密閉容器 2の内圧を 100〜; L10 (atm)まで加圧する。
密閉容器 2のハッチ 3の上部には、 水 ί共給管 1 1と物質投入容器 12とが配置 されている。 水 ί 給管 1 1は、 ハッチ 3が開放された密閉容器 2の内部に常温常 圧で液 ί本状態の水( Η,Ό ) 13を供給し、 物質投入容器 12は、 ハッチ 3が開放 された密閉容器 2の内部に粉末の硫黄 14を投入する。
密閉容器 2は、 ハッチ 3に排気管 15も配管されており、 この排気管 15も内 部減圧手段である圧力調整弁 16を有している。 この圧力調整弁 16は安全弁を 兼用しており、 密閉容器 2の内部に存在する物質を排気管 15に適宜排出させる。 この圧力調整弁 16の駆動機構 (図示せず) および前述の内部加熱装置 4には、 状態制御手段として機能するパーソナルコンピュータ 17が配線されており、 こ のパーソナルコンピュータ 17が圧力調整弁 16および内部加熱装置 4の動 ί乍を 制御する。
より詳細には、 上述のパーソナルコンピュータ 丄 7は、 CPU(Central Pro cessing Unit) > ROM (Read Only Memory) , RAM (Random Access Me mory)、 I /F (Interface), 等のハードウェアを少なくとも有しており(図示 せず)、 R OMや R AMに事前に設定されている各種のプログラムやパラメータ に対応した C P Uのデータ処理により圧力調整弁 16や内部加熱装置 4を動作制 御する。
また、 排気管 15には物質貯蔵容器 18も配管されており、 この物質貯蔵容器 18は圧力計 19と排気ポンプ 20とを有している。 物質貯蔵容器 18は、 圧力 調整弁 16により密閉容器 2から排出される物質を別途貯蔵し、 排気ポンプ 2〇 は、 物質貯蔵容器 18の内部の気体を外部に排出する。
さらに、 本実施の形態による部材処理システム 1では、 吸引ポンプ 21と物質 析出手段である冷凍機 22とが、 上述の装置とは別体に設けられている,, 吸引ポ ンプ 21は、 密閉容器 2の内部から常温常圧で液体状態の水 13を吸引して冷凍 機 22に (共給し、 この冷凍機 22は、 密閉容器 2の内部から ί共給された水 13を 常圧で 0〜― 5 C)まで冷却して凝固させる。
上述のような構成において、 本実施の形態による部材処理システム 1による部 材処理方法を以下に説明する。 本実施の形態による部材処理システム 1は、 各種 の電子機器に使用されている、 回路基板、 チップ部品、 ディスプレイパネル、 ノ ッテリ、 等の回路部材 30を処理対象とする。
まず、 ハッチ 3を開放した密閉容器 2の内部に、 所望の回路部材 30を投入し、 水供給管 1 1から常温常圧の液 ί本状態の水(H O) 13を洪給するとともに、 物 質投入容器 12から硫黄 14を投入する。
このとき、 例えば、 水 13は超純水であって、 密閉容器 2の容積や回路部材 3 0
0のサイズなどに対応した容量まで ί共給される。 硫黄 1 4は回路部材 3◦に存在 が予測される、 金(A u )、 錫(S n )、 鉛(P b )、 銅(C u )、 等の金属の容量に 対応した容量だけ投入される。
つぎに、 ハッチ 3が閉止されて密閉容器 2が密閉され、 ヘリウムボンべ 7の 180 ( atm)の圧力の常温のヘリウムガスが、 圧力調整弁 5の操作により密閉容器 2の内部に 100〜110 ( atm)の圧力まで ί共給される。 つぎに、 パーソナルコンビ ユータ 1 7が動作制御する内部加熱装置 4により密閉容器 2が加熱され、 Fig . 2 に示すように、 密閉容器 2の内部の液体状態の水 1 3が 375 (°C )以上の温度で 220 ( atm)以上の圧力の超臨界流体とされる。
前述のように超臨界流体は気体と液体との性質を合わせ持ち、 分子間の衝突頻 度が極度に高く、 特異な溶解力を発揮するとともに各種反応を良好に活性化する ので、 液体や気体の状態の水では分解処理が困難な回路部材 3 0も良好かつ迅速 に分解処理される。
このとき、 高温で分解処理される回路部材 3 0から樹脂の気 ί本や有機分子など も発生するため、 密閉容器 2の内部の圧力が上昇することが予想される。 しかし、 パーソナルコンピュータ 1 7は内部加熱装置 4とともに圧力調整弁 1 6の動作も 適宜制御するので、 回路部材 3 0の分解処理が進行しても密閉容器 2の内部の圧 力は適正に維持される。
特に、 本実施の形態による部材処理システム iでは、 パ一ソナルコンピュータ 1 7が内部加熱装置 4と圧力調整弁 1 6とを能動的に制御するので、 超臨界流体 の状態の水の特性が各種に調節されて回路部材 3 0の各種構造および各種物質が 良好に分解処理される。
さらに、 上述のように密閉容器 2の内部に存在する物質を圧力調整弁 1 6が適 宜排出させるとき、 本実施の形態による部材処理システム 1では、 排出される物 質が物質貯蔵容器 1 8により別途貯蔵される。 このため、 この物質の熱量をエネ ルギとして利用することもでき、 貯蔵した物質を原材料として再度利用するよう なこともできる。
また、 上述のように分解処理される回路部材 3 0から発生する物質に、 金(A u)、 錫(Sn)、 鉛(Pb)、 銅(Cu)、 等が存在することも想定される力 本実 施の形態による部材処理システム 1では、 水 13には硫黄( S ) 14が混入されて いる。 このため、 上述の各種の金属が硫黄 14と反応して、 Au(HS):、 Sn S、 PbS、 CuS、 なる化合物となるので、 これが超臨界流体の状態の水中に 存在する状態となる。
所定時間の作業により回路部材 30の分解処理が完了すると、 パーソナルコン ピュータ 17は内部加熱装置 4の動 ί乍を停止させて密閉容器 2の内部の温度を常 温まで (氐下させ、 圧力調整弁 16の動作を制御して密閉容器 2の内部の圧力を常 圧まで低下させる。
これで密閉容器 2の内部には A u (HS):等の化合物が混入された状態の液体 状態の水 13が滞積することになるので、 ハッチ 3が開放された密閉容器 2から 常温常圧の液体状態の水 13が吸引ポンプ 21により冷凍機 22に移送され、 こ の冷凍機 22が液体状態の水 13を常压で 0~ ^— 5 C)程度に冷却して凝固させ る。
凝固した水 13である氷への物質(分子、 原子)の溶解度は 0.001%程度である ので、 これで水 13に混入している Au (HS);.、 SnS、 PbS、 CuS、 等 の化合物が析出することになり、 この析出した化合物から金(Au)、 錫(Sn)、 鉛(Fb)、 銅(Cu)、 等の有用な金属を容易に回収することができる。
本実施の形態による部材処理システム 1では、 上述のように水を超臨界流体と して回路部材 30を分解処理することにより、 毒物でなく取り扱いも容易で安価 な水により、 構造が微細で各部が一体に固着した回路部材 30を良好かつ迅速に 分解処理することができる。
しかも、 液体状態の水 13を回路部材 30とともに密閉容器 2に封入してから ヘリウムガスの ί共給により所定圧力まで加圧し、 この状態で密閉された水 13を 加熱して超臨界流 ί本とするので、 簡単な設備で容易に超臨界流体の状態の水を獲 得することができる。
特に、 上述のように液体状態の水 13に初期圧力まで加圧する媒体が不活性ガ スであるヘリゥムガスなので、 分解処理する回路部材 30から発生する各種物質 が不容易に反応することもなく、 回路部材 3 ϋから各種物質を良好に回収するこ とができる。
しかも、 市販のへリゥムボンべ 7の圧力 180 ( atm )を利用して密閉容器 2の内 部を圧力 1 00〜1 10 ( atm)まで加圧するので、 専用のコンプレッサ (図示せず) などを要することなく極度に簡単な構成で密閉容器 2の内部を所望の初期圧力と することができる。
さらに、 上述のように液 ί本状態の水 i 3に硫黄 1 4を混入させておくことで回 路部材 3 0から各種の金属を良好に回収することができ、 回路部材 3 0に存在す る物質の容量に対応して水 1 3に混入させておく硫黄 1 4の容量を調節するので、 分解処理する回路部材 3 0の金属を過不足なく回収することができる。
なお、 上記形態では部材処理装置である部材処理システム 1として試作段階の 実験装置を例示し、 各種動作を手作業で実行することを想定した。 しかし、 実際 に業務用の部材処理装置 (図示せず) を実現する場合には、 各部を自動化して統 合制御することが好ましい。
例えば、 上記形態では ί乍業者が手作業で処理対象の回路部材 3 0を密閉容器 2 に投入することを例示したが、 業務用の部材処理装置では、 上述の作業をベルト コンベアやロボッ トアーム等からなる部材搬送機構で自動的に実行することが好 ましい。
同様に、 密閉容器 2に水 1 3を ί共給することや硫黄 1 4を投入することも各種 機構で自動化することが好ましく、 密閉容器 2から水 1 3を吸引して凝固させる ことも自動化することが好ましく、 一連の ί乍業をコンピュータシステムで統合制 御することが好ましい。
さらに、 上記形態による部材処理システム 1は、 密閉容器 2の内部の超臨界流 体の状態の水を加熱する内部加熱装置 4と減圧する圧力調整弁 1 6とは有してい る t 超臨界流体の状態の水を強制的に冷却する内部冷却手段と加圧する内部加 圧手段とは有していない。
このため、 上記形態では、
①超臨界流体の状態の水の温度と圧力とを一定に維持すること、 ②加熱により超臨界流体の状態の水の温度と圧力とを上昇させること、
③減圧により超臨界流体の状態の水の温度と圧力とを低下させること、
④加熱および減圧により超臨界流体の状態の水の温度を上昇させながら圧力を 一定に維持すること、
⑤加熱および減圧により超臨界流 ί本の状態の水の温度を一定に維持しながら圧 力を ί氐下させること、
⑥加熱および減圧により超臨界流体の状態の水の温度を上昇させながら圧力を 低下させること、
は可能である。
しかし、
⑦超臨界流 ί本の状態の水の温度を低下させながら圧力を一定に維持すること、
⑧超臨界流体の状態の水の温度を一定に維持しながら圧力を上昇させること、
⑨超臨界流体の状態の水の温度を低下させながら圧力を上昇させること、 は困難である。
本発明者の実験によると、 試作した実験用の部材処理システム 1でも回路部材 3 0を良好に分解処理できることは確認されているが、 実際の業務用の部材処理 装置で上述の⑦〜⑨の操作が必要な場合には、 超臨界流体の状態の水を強制的に 冷却する内部冷却手段と加圧する内部加圧手段とを追加することが好ましい。 また、 上記形態では回路部材 3 0から発生する物質を無用に反応させることな く良好に回収するために水 1 3を超純水とすることを冽示した力、 物質の回収よ り回路部材 3◦の分解処理を優先するような場 であれば、 水 1 3として水道水 を直接に使用するようなことも可能である。
さらに、 上記形態では回路部材 3 0から回収する物質として金( A u )を想定し、 液 ί本状態の水 1 3に反応物質として硫黄(S )を混入させることを例示した。 しか し、 このように液 ί本状態の水 1 3に混入させる反応物質は回収したい物質に対応 させて各種に変化させることが可能である。

Claims

請求の範囲
1 . 液体状態の水( 0 )を所定の温度以上に加熱するとともに所定の圧力以 上に加圧して超臨界流体とする工程と、
該超臨界流 ί本の状態の水により処理対象の回路部材を分解処理する工程と、 を有している部材処理方法。
2. 超臨界流体の状態の前記水の温度および圧力を制御する工程を、 さらに有 している請求項 1記載の部材処理方法。
3. 液 ί本状態の水( Η..0 )を処理対象の回路部材とともに密閉容器に封入する 工程と、
該密閉容器の内部を加圧媒 ί本の洪給により所定の圧力まで加圧する工程と、 所定の圧力まで加圧された前記密閉容器の内部を加熱して前記水を所定の温度 以上かつ所定の圧力以上の超臨界流体とする工程と、
を有している部材処理方法。
4. 超臨界流体の状態の前記水の温度および圧力を加熱および減圧で制御する 工程を、 さらに有している請求項 3記載の部材処理方法,,
5. 超臨界流体の状態の前記水に分解処理される前記回路部材が発生する物質 を前記密閉容器から適宜排出させる工程を、 さらに有している請求項 3記載の部 材処理方法。
6. 前記密閉容器から排出される物質を別途貯蔵する工程を、 さらに有してい る請求項 5記載の部材処理方法。
7. 前記加圧媒体が不活性ガスからなる請求項 3記載の部材処理方法。
8. 前記回路部材に存在する所定の金属と化合する反応物質を液体の前記水に 混入させる工程を、 さらに有している請求項 1記載の部材処理方法。 9. 前記回路部材に存在する所定の金属と化合する反応物質を液 ί本の前記水に 混入させる工程を、 さらに有している請求項 3記載の部材処理方法。
1 0. 前記水に混入させておく前記反応物質が硫黄(S )である請求項 8記載の 部材処理方法。
1 1 . 前記水に混入させておく前記反応物質が硫黄(S )である請求項 9記載の 部材処理方法。
1 2. 前記回路部材に存在する所定の金属の容量に対応して前記水に混入させ ておく前記反応物質の容量を調節する工程を、 さらに有している請求項 8記載の 部材処理方法。
1 3. 前記回路部材に存在する所定の金属の容量に対応して前記水に混入させ ておく前記反応物質の容量を調節する工程を、 さらに有している請求項 9記載の 部材処理方法。
1 4. 前記回路部材の分解処理を完了した超臨界流体の状態の前記水を温度お よび圧力の (氐下により液体状態に変化させる工程と、
該液 ί本状態の水を常圧で冷却して凝固させる工程とを、 さらに有している請求 項 1記載の部材処理方法。
1 5. 前記回路部材の分解処理を完了した超臨界流体の状態の前記水を温度お よび圧力の (氐下により液 ί本状態に変化させる工程と、 該液 ί本状態の水を常圧で冷却して凝固させる工程とを、 さらに有している請求 項 3記載の部材処理方法。
1 6. 液体状態の水(Η:0 )を処理対象の回路部材とともに封入する密閉容器 δ と、
該密閉容器の内部を加圧媒体の ί共給により所定の圧力まで加圧する媒体供給手 段と、
該所定の圧力まで加圧された前記密閉容器の内部を加熱して前記水を超臨界流 体とする内部加熱手段と、
0 を有して V、る部材処理装置。
1 7. 前記密閉容器の内部に存在する物質を適宜排出させる内部減圧手段と、 該内部減圧手段および前記内部加熱手段の動作を制御する状態制御手段とを、 さらに有している請求項 1 6記載の部材処理装置。
5
1 8. 前記密閉容器の内部に存在する物質を適宜排出させる内部減圧手段と、 該内部減圧手段により前記密閉容器から排出される物質を別途貯蔵する物質貯 蔵手段とを、
さらに有している請求項 1 6記載の部材処理装置。
0
1 9. 前記回路部材の分解処理を完了して超臨界流体から液体状態に変化され た前記水を常圧で冷却して凝固させる物質析出手段を、
さらに有している請求項 1 6記載の部材処理装置。
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