(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を含む電気・電子部品屑を粉砕し、気流分級を用いて体積基準のＤ５０で１５０μｍ以下のサイズにする工程と、
前記粉砕された電気・電子部品屑を銅の溶錬炉で処理する工程と、
を備えた電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項２】
前記粉砕工程が、前記銅を含む電気・電子部品屑を粉砕し、気流分級を用いて体積基準のＤ５０で１５０μｍ以下且つ体積基準のＤ８０で２５０μｍ以下のサイズにする工程である請求項１に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項３】
前記粉砕工程後の電気・電子部品屑中の炭素濃度が３％以上である請求項１または２に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項４】
前記溶錬炉で処理する工程において、前記粉砕された電気・電子部品屑に銅精鉱を混合して処理する請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項５】
前記溶錬炉で処理する工程において、前記粉砕された電気・電子部品屑に銅精鉱を混合して溶錬炉のバーナーから投入して処理する請求項４に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項６】
前記粉砕工程において、前記電気・電子部品屑を、前記溶錬炉にて前記銅精鉱と共に装入する珪酸鉱と混ぜて粉砕する請求項４または５に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項７】
前記溶錬炉で処理する工程において、前記銅精鉱に対する前記粉砕された電気・電子部品屑の重量比率を１％以上で混合する請求項４〜６のいずれか一項に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項８】
前記溶錬炉で処理する工程において、前記粉砕された電気・電子部品屑の燃焼熱を反応熱として利用する請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項９】
前記溶錬炉が自溶炉である請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項１０】
前記粉砕工程において、前記電気・電子部品屑の少なくとも一部を竪型ローラーミルを用いて粉砕する請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項１１】
前記粉砕工程の前に、前記銅を含む電気・電子部品屑の少なくとも一部を焼却する工程をさらに備えた請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【請求項１２】
前記溶錬炉で処理する工程において、前記粉砕された電気・電子部品屑を重量で３ｔｏｎ／ｈ以上６ｔｏｎ／ｈ以下で処理する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電気・電子部品屑の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気・電子部品屑の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気・電子部品製造業やそれら電気・電子部品を利用する製品および産業から発生するスクラップ類（電線屑、リードフレーム、ＩＣチップ、樹脂付き基板屑、超小型コイル、スイッチ等々）の発生量が大幅に増大する傾向にある。これらスクラップ類は、金属、樹脂、セラミック等を含む複合材料であり、具体的には電気導体として使われる銅や、接点、メッキ皮膜等に使用された金、銀、白金、パラジウム等の有価金属が含まれている。この有価金属の回収は、資源のリサイクルによる省資源の観点からも重要である。
【０００３】
上記のようなスクラップ類はもちろん以前からも発生しており、そのリサイクル方法は多様である。銅分が多くて、他の有価金属（貴金属）の含有率が低ければ、単純に、溶融した銅の中にスクラップ類を投入し、銅や有価金属を回収することができる。
【０００４】
電気・電子部品屑から銅および有価金属を回収する方法としては、従来、種々の研究・開発がなされている。例えば、特許文献１には、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シャフト天井部から装入し、有価金属を炉内に滞留するマットへ回収することを特徴とするスクラップ類からの有価金属のリサイクル方法が開示されている。そして、このような構成によれば、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と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−７８１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、製錬所で受け入れる電気・電子部品屑は、通常粒度が例えば２０〜８０ｍｍと大きいため、受け入れた電気・電子部品屑の大半は鉱石を溶融製錬する溶錬炉で得られたマットを処理する転炉へ装入して処理している。近年、電気・電子部品屑のリサイクルの需要が増加し、それに伴い電気・電子部品屑の処理量が増加する傾向にある。ここで、従来の電気・電子部品屑の処理方法のように転炉のようなマット製錬炉で処理量を増加させると、溶錬炉に比べて電気・電子部品屑に含まれる不純物を分離する能力がマット製錬炉は劣るために最終的に電解用のアノードを製造する際に不純物が多くなるという問題があった。このため溶錬炉にて電気・電子部品屑を処理する方が望ましいが、溶錬炉において電気・電子部品屑を処理する場合には電気・電子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、これによって溶錬炉の処理時に過還元によるトラブルが発生するため溶錬炉において処理量を増加させることができなかった。より具体的には、溶錬炉において以下のような問題があった。特許文献１では実施例として溶錬炉の１種である自溶炉において電気・電子部品屑スクラップの処理方法が開示されており、銅鉱石処理量６５ｔｏｎ／ｈに対して電気・電子部品屑のスクラップ装入量は０．５５ｔｏｎ／ｈと銅鉱石に対して１％未満であった。現在の自溶炉の操業技術は当時から進歩して銅精鉱の処理量が２００ｔｏｎ／ｈを超える処理量も可能となっているが、この増加した銅精鉱処理量に対して特許文献１の実施例と同等の比率でスクラップ装入量を維持すると溶錬炉において過還元によるトラブルが増加していた。このような問題は他の溶錬炉でも同様に発生することが十分に考えられる。このため、従来の乾式製錬工程における電気・電子部品屑の処理方法では、近年のリサイクル需要を満足させるだけの電気・電子部品屑の処理効率が得られていない。
【０００７】
そこで、本発明は、溶錬炉における過還元の発生を抑制し、電気・電子部品屑をできる限り多く効率的に溶錬炉で処理することができる電気・電子部品屑の処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、電気・電子部品屑を溶錬炉で処理する前に、所定のサイズ以下に粉砕することで上記課題を解決することができることを見出した。
【０００９】
従って、本発明は一側面において、銅を含む電気・電子部品屑を粉砕し、気流分級を用いて体積基準のＤ５０で１５０μｍ以下のサイズにする工程と、前記粉砕された電気・電子部品屑を銅の溶錬炉で処理する工程とを備えた電気・電子部品屑の処理方法である。
【００１０】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は一実施形態において、前記粉砕工程の前に、前記銅を含む電気・電子部品屑の少なくとも一部を焼却する工程をさらに備える。
【００１２】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記粉砕工程が、前記銅を含む電気・電子部品屑を粉砕し、気流分級を用いて体積基準のＤ５０で１５０μｍ以下且つ体積基準のＤ８０で２５０μｍ以下のサイズにする工程である。
【００１４】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記粉砕工程後の電気・電子部品屑中の炭素濃度が３％以上である。
【００１５】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記溶錬炉で処理する工程において、前記粉砕された電気・電子部品屑に銅精鉱を混合して処理する。
【００１６】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記溶錬炉で処理する工程において、前記粉砕された電気・電子部品屑に銅精鉱を混合して溶錬炉のバーナーから投入して処理する。
【００１７】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記溶錬炉で処理する工程において、前記粉砕された電気・電子部品屑の燃焼熱を反応熱として利用する。
【００１８】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記溶錬炉が自溶炉である。
【００１９】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記粉砕工程において、前記電気・電子部品屑を、前記溶錬炉にて前記銅精鉱と共に装入する珪酸鉱と混ぜて粉砕する。
【００２０】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記粉砕工程において、前記電気・電子部品屑の少なくとも一部を竪型ローラーミルを用いて粉砕する。
【００２１】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記粉砕工程の前に、前記銅を含む電気・電子部品屑の少なくとも一部を焼却する工程をさらに備える。
【００２２】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記溶錬炉で処理する工程において、前記銅精鉱に対する前記粉砕された電気・電子部品屑の重量比率を１％以上で混合する。
【００２３】
本発明の電気・電子部品屑の処理方法は更に別の一実施形態において、前記溶錬炉で処理する工程において、前記粉砕された電気・電子部品屑を重量で３ｔｏｎ／ｈ以上６ｔｏｎ／ｈ以下で処理する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、銅を含む電気・電子部品屑を所定のサイズ以下に粉砕した後、粉砕された電気・電子部品屑を銅の溶錬炉で処理するため、銅の溶錬炉、例えば自溶炉の単位処理時間当たりの部品屑処理量をより多くすることができる。このため、溶練炉における炭素成分による過還元現象の発生を抑え、効率的に電気・電子部品屑を処理すること可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る電気・電子部品屑の処理方法のフローチャートを示す。
【図２】竪型ローラーミルの模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る電気・電子部品屑の処理方法の実施形態を、図を参照しながら説明する。
【００２７】
図１に、本発明の実施形態に係る電気・電子部品屑の処理方法のフローチャートを示す。本発明に係る電気・電子部品屑の処理方法は、銅を含む電気・電子部品屑を所定のサイズに粉砕する工程と、粉砕された電気・電子部品屑を銅の溶錬炉で処理する工程とを備える。
【００２８】
本発明では、粉砕及び溶錬炉での処理の前に、まず電気・電子部品屑の少なくとも一部、好ましくは全部を焼却するのが好ましい。電気・電子部品屑を粉砕する前に焼却するため、電気・電子部品屑に含まれている樹脂等の有機物の少なくとも一部を焼却により除去することで容量を小さくすることができる。このため、より効率的な処理を行うことができる。また、電気・電子部品屑に含まれている樹脂等の有機物の少なくとも一部を焼却により除去することで、溶錬炉の処理等での電気・電子部品屑に含まれる炭素成分による過還元トラブルの発生をより良好に抑制し、炉体レンガおよびジャケットの損傷等を抑制することができる。さらに、電気・電子部品屑に含まれている金属が脆くなり、後段の粉砕工程で粉砕が容易になる。また、焼却することで、電気・電子部品屑中の揮発成分を除去することができる。このため、溶錬炉にフッ素、塩素、臭素等の好ましくない成分が混入することを抑制することができる。
【００２９】
焼却工程は、特に限定されないが、例えば、ロータリーキルンによって電気・電子部品屑を５５０〜６５０℃程度で焼却した後、冷却し、１０ｍｍ〜２０ｍｍの篩目で篩い分けしてもよい。
【００３０】
また、従来は、特許文献１に記載のように溶錬炉で処理するために電気・電子部品屑を珪酸鉱と共にボールミルで粉砕することもあったが、メタルやガラス繊維のような粉砕困難物も含まれるため、このときの電気・電子部品屑の珪酸鉱に対する比率は約１／１０以下に混合し、これを例えば自溶炉へ装入しており、自溶炉の部品屑処理量が少量であった。また、従来の他の方法としては、部品屑処理量を増加させるために粒径１０ｍｍ以下または２０ｍｍ以下に篩い分けした部品屑を粉砕せずに自溶炉へ装入していた。これに対し、焼却した電気・電子部品屑をさらに粉砕して自溶炉で処理するため、電気・電子部品屑の処理量が増加する。
【００３１】
本発明の粉砕工程における粉砕は、焼却部品屑が溶錬炉（例えば自溶炉）セットラー底部まで沈降する前に、又は、マットやスラグの排出部から排出されるまでに、未燃焼カーボン分が酸化し、Ｃｕ分は銅精鉱中のＳ分と反応してマットとなり、Ｆｅ分は酸素と反応してスラグ化させることが可能な粒度まで行うことが好ましい。特に溶錬炉装入前に焼却しても残存するＣｕ分やＦｅ分にはメタル状のものが存在し、このメタル状のものが炭素成分と同様に炉体ベコのような酸化物を還元させ、過還元トラブルを発生させることがある。メタル状のＣｕ分、Ｆｅ分を炉体や排出樋と接触する前にＣｕ分は原料中のＳ分と反応させてマットとし、Ｆｅ分は酸素と反応させてスラグ化させるためには粒度が小さくなるように所定サイズまで粉砕して溶錬炉に装入する。具体的には、溶錬炉に挿入する精鉱と同等かそれ以下の粒度であればよい。より具体的には、溶錬炉に装入される精鉱は一般的には体積基準のＤ５０（メディアン径）として１０〜１５０μｍであることから、例えば、電気・電子部品屑を体積基準のＤ５０が１５０μｍ以下まで粉砕するのが好ましい。また、体積基準のＤ８０が２５０μｍ以下まで粉砕してもよい。このような構成によれば、焼却電気・電子部品屑を体積基準のＤ５０が１５０μｍ以下又は体積基準のＤ８０が２５０μｍ以下となるサイズ（粒度）まで粉砕して自溶炉処理するため、自溶炉内の過還元によるトラブルがより低減する。ここで、Ｄ５０が１５０μｍ以下である粉体、及び、Ｄ８０が２５０μｍ以下である粒体は、パウダーのように細かいものであり、砂粒の大きさの砂状体よりもずっと細かな粒体である。電気・電子部品屑の処理において、本発明の好ましい形態では、このようなパウダーのように細かな粒体となるまで粉砕する。
当該Ｄ５０は１２０μｍ以下、１００μｍ以下、８０μｍ以下としてもよい。また、当該Ｄ８０は２２０μｍ以下、２００μｍ以下、１８０μｍ以下としてもよい。
【００３２】
なお、自溶炉内の過還元によるトラブルとしては、例えば、自溶炉の内壁にセルフコーティングとしての炉体ベコ（例えば、マグネタイトを主成分とする酸化物）が形成されているが、これが過還元によって融解して除去されてしまい、炉体レンガおよびジャケットの損傷等が発生するもの等が挙げられる。
【００３３】
より詳細には、従来は電気・電子部品屑を珪酸鉱と共にボールミルで粉砕しているが、電気・電子部品屑にはボールミルで粉砕されずに滞留する粉砕困難物が含まれるため、上述したような珪酸鉱に対する電気・電子部品屑の投入比率を高くしてボールミルに導入するとメタルや、メタルのような比重の大きいもの等の粉砕困難物がボールミル内に蓄積しボールミルの容積を徐々に減少させることで粉砕処理速度の低減につながっていた。これに対し、本発明のように焼却電気・電子部品屑を精鉱と同じ体積基準のＤ５０が１５０μｍ以下又は体積基準のＤ８０が２５０μｍ以下まで粉砕して自溶炉に装入することにより、精鉱と同程度の反応速度が見込まれるため炉壁や炉底に到達する前にシャフト部や溶湯内で残留炭素の還元反応を完了させ、自溶炉内の過還元によるトラブルが低減する。したがって、溶錬炉において電気・電子部品屑処理量を制限する必要が無くなり、製錬工程において従来以上に電気・電子部品屑の処理量を増加させることができる。また、本発明では、溶錬炉で処理する工程において、粉砕された電気・電子部品屑に銅精鉱を混合して溶錬炉のバーナーから投入して処理してもよい。また、本発明では、溶錬炉で処理する工程において、粉砕された電気・電子部品屑の燃焼熱を反応熱として利用することができ、このような構成によって良好なコストで効率的な電気・電子部品屑の処理を行うことができる。
【００３４】
また、本発明の電気・電子部品屑の処理方法においては、粉砕工程において、電気・電子部品屑を、溶錬炉にて銅精鉱と共に装入する珪酸鉱と混ぜて粉砕してもよい。通常、非鉄製錬炉においてはスラグの流動性を良好にするために珪酸鉱などの溶剤を原料精鉱とともに溶錬炉に装入するが、溶剤を購入する際には安価な塊状で購入する場合が多く、ボールミルなどを用いて自社で粉砕している場合が多い。したがって、溶剤ミルの能力に余裕がある場合は、電気・電子部品屑を溶錬炉にて銅精鉱と共に装入する珪酸鉱と混ぜて粉砕処理することで、破砕設備導入コストを要することなく実施することができる。
【００３５】
粉砕工程後の電気・電子部品屑は、当該部品屑に含まれている樹脂等の有機物等に起因する炭素成分が残存していてもよい。ここで、当該粉砕工程後の電気・電子部品屑中の炭素濃度が３％以上であってもよく、５％以上であってもよく、１０％以上であってもよい。また、炭素濃度の上限としては、３０％以下であってもよい。
【００３６】
また、本発明の電気・電子部品屑の処理方法においては、粉砕工程において、電気・電子部品屑の少なくとも一部を、竪型ローラーミルを用いて粉砕してもよい。図２は、竪型ローラーミルの模式図である。竪型ローラーミルを用いた粉砕方式としては、まず、粉砕対象の電気・電子部品屑をスクリューフィーダを通して水平回転するテーブル中央へ供給する。テーブルには、外周側に沿って設けられた凹部が形成されている。テーブル中央に供給された電気・電子部品屑は、遠心力でテーブル外周方向に移動する。このとき、テーブルの凹部上面に沿うように取り付けられたローラ（２〜３個）と、テーブルとの間で電気・電子部品屑が粉砕される。粉砕されて微粉となった電気・電子部品屑は、さらに外周方向に移動して、下方から上方へと流れる上昇気流（大気を利用）で吹き上げられ、分級（気流分級）されて上方に設けられたロータ内へ運ばれて回収される。
【００３７】
竪型ローラーミルを用いた粉砕方式によれば、気流分級効果を利用して風量を調節することにより、電気・電子部品屑の粉砕後の粒度を制御することができる。すなわち、比重の大きいメタルは細かく粉砕されていなければ気流によって上方へ運べないため、この作用を利用して所定の大きさ以下のメタルのみを気流で上方へ運び、それ以上の大きさのメタルから分離（気流分級）することができる。
また、未粉砕物はテーブル下に落ちて溜まるため、未粉砕物が発生する場合は定期的に排出運転をすることによって未粉砕物を排出することができる。また、熱風を導入することができるため、乾燥粉砕が可能である。また、動力源単位が小さく、高効率な粉砕が可能である。また、電気・電子部品屑の粉砕で発生するメタル等の比重の大きい未粉砕物を自動排出することで、連続的な運転が可能である。
【００３８】
また、本発明では、上述のように銅を含む電気・電子部品屑を所定のサイズ以下に粉砕する工程と、粉砕された電気・電子部品屑を銅の溶錬炉で処理する工程とを備えるため、溶錬炉で処理する工程において、銅精鉱に対する粉砕された電気・電子部品屑の重量比率を１％以上で混合することができ、従来に比べ、所定処理量の銅精鉱に対してより多くの電気・電子部品屑の処理が可能となる。さらに、本発明では、溶錬炉で処理する工程において、粉砕された電気・電子部品屑を重量で３ｔｏｎ／ｈ以上６ｔｏｎ／ｈ以下で処理することができ、従来に比べ、効率的な電気・電子部品屑の処理が可能となる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明の実施例を説明するが、実施例は例示目的であって発明が限定されることを意図しない。
【００４０】
以下に示すように、本発明の電気・電子部品屑の処理方法を実操業で実施するための模擬試験を行った。
Ｃｕ：３０質量％、Ｆｅ：４．２質量％、ＳｉＯ2：２０質量％、：Ａｌ2Ｏ3：１０質量％を含む電気・電子部品屑を準備し、当該電気・電子部品屑をロータリーキルンによって５５０〜６５０℃で焼却した後、冷却し、１０ｍｍの篩目で篩い分けした。焼却後の電気・電子部品屑は、焼却前の電気・電子部品屑に対して２５体積％減少していた。当該減少分は、電気・電子部品屑に含まれていた有機物の炭素成分がＣＯ2となって除去されたものと考えられる。
次に、篩い分け後の篩下の電気・電子部品屑を図２に示すような竪型ローラーミルを用いて体積基準のＤ５０が１００μｍ以下まで粉砕した。なお、体積基準のＤ５０は日機装社製マイクロトラックＭＴ３３００にて測定した。ミル内のテーブルは１２００ｍｍ径、ローラ数を３つ、駆動方式を竪型減速機（カップリング直結型）、電動機の出力を３４０ｋＷ（ミル本体）とした。
粉砕されて微粉となった電気・電子部品屑は、ミル内において下方から上方へと流れる上昇気流（大気を利用）で吹き上げ、風量を調節することで分級（気流分級）して、上方に設けたロータ内へ運んで回収した。
回収後の電気・電子部品屑の組成は、Ｃｕ：２７質量％、Ｆｅ：４．１質量％、ＳｉＯ2：２１質量％、：Ａｌ2Ｏ3：１１質量％であった。
また、水分含有量は、焼却前の電気・電子部品屑においては１５％以下、回収後の電気・電子部品屑においては３％以下であった。
【００４１】
次に、粉砕後、気流分級によって回収した電気・電子部品屑を銅の溶錬炉の１種である自溶炉で処理した。自溶炉の原料処理条件は、銅精鉱処理量が２１５ｔｏｎ／ｈであり、電気・電子部品屑処理量が銅精鉱処理量に対して２.０％であった。このとき、自熔炉において過還元が発生することなく電気・電子部品屑を良好に処理することができた。溶錬炉で生成したマットを転炉の酸化製錬炉で粗銅とした後、電解用アノードを製造した。このように、上述したような、特許文献１に記載の従来の電気・電子部品屑スクラップの処理方法で、銅鉱石処理量６５ｔｏｎ／ｈに対して電気・電子部品屑のスクラップ装入量が０．５５ｔｏｎ／ｈと銅鉱石に対して１％未満であったものに比べて、処理効率が大きく向上した結果となった。
また、上記実施例では、焼却前の電気・電子部品屑を５，０００ｔｏｎ／月の処理量で処理することができた。
【図１】
0006050222.tif 000002
【図２】
0006050222.tif 000003