(57)【要約】  種々の電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に転化させるプロセスに熱分解法を利用するためのクリーンで安全で効率的な方法、装置及びプロセスが開示されている。本発明は、例えば全回路板などの電子廃棄物源を処理し、該廃棄物源を効果的に細断及び／又は粉砕し、次いで熱分解法を用いてハロゲン及び他の有害成分を破壊及び／又は分離して、クリーン燃料ガス及びチャー源を提供し、さらに、チャーから貴金属及びその他の価値のある成分を回収する能力を備えている。【選択図】図１
2019507682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気及び／又は電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に転化させるための方法であって、
熱分解装置に電気及び電子廃棄物源を投入すること、
前記電気及び電子廃棄物源中の炭化水素に解重合及びクラッキング反応を受けさせること、
前記電気及び電子廃棄物源に存在する毒性化合物を破壊及び／又は除去すること、及び、
クリーン燃料ガス及びチャー源を生成すること、
を含み、
前記クリーン燃料ガス源を装置又は用途への動力のために使用し、
前記チャー源は回収可能な金属を含有し、そして
前記クリーン燃料ガス及びチャー源はハロゲン化有機化合物を実質的に含まない、
方法。
【請求項２】
前記電気及び電子廃棄物源は電子廃棄物源である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記電子廃棄物源はプリント配線板、熱可塑性材料、フラットパネルディスプレイ、プリンタカートリッジ及び／又はカセット及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記熱分解装置は少なくとも１つの反応器を含み、プロセス温度が前記廃棄物源に少なくとも部分的なガス化を受けさせるために約３００℃〜約８００℃である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記熱分解装置は少なくとも１つの反応器を含み、プロセス温度が前記廃棄物源に少なくとも部分的なガス化を受けさせるために約４００℃〜約８００℃である、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記熱分解装置は酸素を含まない系内に間接加熱を提供する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記熱分解装置は圧力が約１０〜約１００ミリバールの範囲にある、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記廃棄物源はサイズが実質的に均一であり、平均直径が約１インチ未満である、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記廃棄物源を細断又は粉砕する初期工程をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
破壊及び／又は除去される前記毒性化合物は、前記廃棄物源中に存在する芳香族化合物及び多環式芳香族炭化水素、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル、ピレン、カドミウム、鉛、アンチモン、ヒ素、ベリリウム、クロロフルオロカーボン、水銀、ニッケル及び他の有機化合物を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
破壊される前記化合物は毒性ハロゲン化有機化合物を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
除去される前記化合物は前記チャー中の金属を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記廃棄物源は電子廃棄物源であり、該電子廃棄物源は約１０％以下のハロゲン又はハロゲン化化合物を含み、前記方法は多環式芳香族炭化水素、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル及び／又はピレンを生成しない、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記方法は、前記廃棄物源を前記チャー及び燃料ガスに転化させるプロセスにおいて、が、毒性ハロゲン化有機化合物を生成しない、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
前記チャーは金属状態の形態であり、価値のあるエレクトロニクス用金属、希土類金属、貴金属、ガラス強化材及び／又は他の材料を含有する微細なフレーク及び／又はチップである、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記チャーから前記価値のあるエレクトロニクス用金属、希土類金属、貴金属、ガラス強化材及び／又は他の材料を除去するための追加の工程をさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記クリーン燃料ガス源は、前記電子廃棄物源中の炭化水素の熱分解転化に続いてガス／蒸気混合物から油溶性物質を分離することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記燃料ガスはスクラビングされ、そして蒸気成分は分別凝縮される、ガススクラバー工程をさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記チャー及び燃料ガス源はハロゲン化有機化合物を含まない、請求項１記載の方法。
【請求項２０】
生成された燃料ガス源の少なくとも一部を、電子廃棄物源を転化させる方法に戻し、かかる方法のためのエネルギー源を提供し、及び／又は、別の用途のための燃料源として提供する、請求項１記載の方法。
【請求項２１】
前記廃棄物源１ポンドあたり約３，０００〜約１９，０００ＢＴＵが燃料源として生成される、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に転化させるための方法であって、
電子廃棄物源を細断又は粉砕して、実質的に均一な電子廃棄物源を、酸素を含まない系に間接加熱を提供する熱分解装置に提供すること、
前記電子廃棄物源中の炭化水素に解重合及び分解を受けさせること、
前記電子廃棄物源中に存在する毒性化合物を破壊及び／又は除去すること、
チャーを生成すること、ここで、前記チャーは微細金属状態であり、ハロゲン化有機化合物を含まず、そして価値のあるエレクトロニクス用金属、希土類金属、貴金属、ガラス強化材及び／又は他の材料を含有する、
前記金属、ガラス強化材及び／又は他の材料を前記チャーから分離すること、及び、
前記電子廃棄物源中の炭化水素のパイロリシス転化からクリーン燃料ガス源を生成すること、ここで、前記燃料ガス源はハロゲン化有機化合物を含まず、前記電子廃棄物源１ポンドあたり約３，０００〜１９，０００ＢＴＵを燃料源として生成する、及び、
燃料ガス源の少なくとも一部を、前記電子廃棄物を転化させるための方法に提供し、かかる方法のためのエネルギー源を提供すること、
を含む、方法。
【請求項２３】
前記電子廃棄物源はプリント配線板、熱可塑性材料、フラットパネルディスプレイ、プリンタカートリッジ及び／又はカセット及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記電子廃棄物源は約１０％以下のハロゲン又はハロゲン化化合物を含み、前記方法は多環式芳香族炭化水素、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル及び／又はピレンを生成しない、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記熱分解装置は少なくとも１つの反応器を含み、プロセス温度が約３００℃〜約８００℃であり、圧力範囲が約１０〜約１００ミリバールの範囲にある、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記実質的に均一な電子廃棄物源は平均直径が約１インチ未満である、請求項２２記載の方法。
【請求項２７】
破壊及び／又は除去される前記化合物は、前記電子廃棄物源中に存在する芳香族化合物及び多環式芳香族炭化水素、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル、ピレン、カドミウム、鉛、アンチモン、ヒ素、ベリリウム、クロロフルオロカーボン、水銀、ニッケル及び他の有機化合物を含み、前記方法は、電子廃棄物源をチャー及びクリーン燃料ガスに転化させるプロセスにおいて、毒性ハロゲン化有機化合物を生成しない、請求項２２記載の方法。
【請求項２８】
破壊される前記化合物は毒性ハロゲン化有機化合物を含み、除去される前記化合物は金属を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
前記クリーン燃料ガス源は、前記電子廃棄物源中の炭化水素のパイロリシス転化に続いてガス／蒸気混合物から油溶性物質を分離することをさらに含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３０】
前記燃料ガスはスクラビングされ、そして蒸気成分は分別凝縮される、ガススクラバー工程をさらに含む、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
生成される前記クリーン燃料ガス及びチャー源は約１０ｐｐｂ未満のハロゲン化有機化合物を含む、請求項１〜２１のいずれか１項記載の方法。
【請求項３２】
生成される前記クリーン燃料ガス及びチャー源は約１ｐｐｂ未満のハロゲン化有機化合物を含む、請求項１〜２１のいずれか１項記載の方法。
【請求項３３】
生成される前記クリーン燃料ガス及びチャー源はハロゲン化有機化合物を含まない、請求項１〜２１のいずれか１項記載の方法。
【請求項３４】
クリーン燃料ガス及びチャー源を含む、生成される産出物源はタール及び／又はオイルを含まない、請求項１〜３３のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本出願は３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．  セクション１１９に基づいて２０１５年１２月３１日に出願された仮出願第６２／２７３，７５１号（電子廃棄物材料の安全かつ効率的な転化のための多段熱分解法を発明の名称とする）の優先権を主張し、その明細書、特許請求の範囲及び要約並びに図、表又は図面を限定することなく含めて、全体を参照により本明細書中に取り込む。
【０００２】
発明の分野
本発明は、種々の電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に転化するプロセスに熱分解法を利用するための、清浄で安全でかつ効率的な方法、装置及びプロセスに関する。熱分解は、本明細書に開示されるような電子廃棄物源を加熱及び転化するための高度な熱分解方法を提供する。特定の態様において、本発明は、例えば、全回路板などの電子廃棄物源を処理して、廃棄物源を有効に細断及び／又は粉砕し、次いで、熱分解法を用いてハロゲン及びその他の有害な成分を分離、中和及び／又は破壊し、クリーン燃料ガス及びチャー源を提供し、貴金属及びその他の有価成分をチャーから回収する能力を備えている。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
世界の電子廃棄物市場は年間約５０００万トンを超えて生産し、プリント回路板（ＰＣＢ）とも呼ばれるプリント配線板（ＰＷＢ）において推定３％（１５０万トン）及びプラスチック樹脂において推定３０％（１５００万トン）が含まれる。米国のみで世界の電子廃棄物の合計の約２８〜３３％を占める。電子廃棄物市場は、最新の電気及び電子機器に対する世界的な消費者需要の欲求とともに年間あたり推定１０〜１５％の増加を続けると予測されている。簡単に言えば、世界は電子廃棄物で溢れている。その結果、廃棄された電子廃棄物の解決策を必要とする重大かつ悪化する経済環境となっている。世界的に、貴金属、銅及びアルミニウム（電子廃棄物源の中で支配的）の価値は有意に変動し、ますます拡大する電子廃棄物のリサイクル／回収市場から成分を効果的に回収又はリサイクルすることへの関心が低下している。さらに、様々な州の規制は電子廃棄物源の埋立処分を制限又は限定することを目的としており、電子廃棄物源を処理することのインセンティブを有意に低減する結果となっている。
【０００４】
蓄積している電子廃棄物源は処理技術を開発する際に多くの困難を呈する。コンピュータ、プリンタ及びファクシミリから洗濯機に至るまでの幅広い製品を指す用語である廃電気及び電子機器（ＷＥＥＥ）の処理には様々なアプローチが用いられてきた。特に、ＷＥＥＥは以下を含む１４の明確なカテゴリに分類される：大型家電製品；小型家電製品；ＩＴ及び通信機器；コンシューマ機器；照明器具；電気及び電子ツール；おもちゃ、レジャー及びスポーツ用品；医療機器；監視及び制御機器；自動ディスペンサー；ディスプレイ機器；冷蔵機器；ガス放電ランプ；及び光起電性パネル。
【０００５】
ＷＥＥＥ分類に含まれる電子廃棄物の４つの主要カテゴリとしてはプリント配線板（ＰＷＢ）、ｅ−プラスチック、フラットスクリーンディスプレイ（ＦＳＤ）及びトナーカートリッジなどが挙げられる。当業者に理解されるように、携帯電話、ラップトップ、ハンドヘルド、電気器具及び他のデバイスなどの無数の他のタイプの電気及び電子デバイスがすべてこれらの分類に含まれる。エレクトロニクス物品のリサイクルは、歴史的に非常に労働集約的な作業である。これは、電子廃棄物源を構成する多様な組成物の結果である。電子デバイスのプラスチックハウジングは、回収、選別、再ペレット化及び出荷コストが天然ガスベースのフィードストックに基づくバージン原料のコストの２倍となることがありうるので、非効率にリサイクルされる。水銀を含むＦＳＤは電子廃棄物源を処理するための費用の別の例を提供する。各フラットスクリーンディスプレイは繊細な水銀ランプを取り外すのに約２０分の分解時間を必要とする。このリサイクルプロセスに伴う超高コストに加えて、不良な分解処理及び破損による頻繁な水銀汚染はリサイクル業者にとって大きな問題となっている。これらの例は、電子廃棄物源の手動リサイクルが蓄積している電子廃棄物供給に対するコスト効率的な解決策を提供しないことを実証している。
【０００６】
電子廃棄物源の処理には安全性の問題もある。かなりの割合のリサイクルポリマーはハロゲン化炭化水素及び有機物、アンチモン酸化物及び他のポリマー付加難燃及び／又は防火剤及び／又は難燃剤を含む毒性化合物を含む。電気及び電子機器におけるハロゲン化物質の危険性の記述は、ＷａｔｓｏｎらによりＧｒｅｅｎｐｅａｃｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｎｏｔｅ，  ２０１０年１月に記載されている。これらの成分は、国際ＵＬ−９４可燃性規制に適合することが要求される際に、電子廃棄物源のプラスチックハウジング及び他の部品に配合されて、難燃性を提供する。その結果、ハウジングは毒性防火剤及び／又は難燃剤のために容易に埋め立てられることができない。米国では、ＥＰＡは回路板を処理し、これらの毒素を環境に放出することを精錬所に許可しない。そのような毒素は、ハロゲン化炭化水素及び毒性副産物を生成する有機物、例えば、芳香族化合物及び多環芳香族炭化水素（ＰＡＨ）、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル、ピレンなどの燃焼に起因する。燃焼プロセスは、これらの毒性材料を生成し、この毒性材料はプロセスの下流で除去されなければならず、それによって、焼却アプローチがうまくいかず、及び／又は、経済的でない。その結果、大量の電子廃棄物は製錬業者に海上輸送され、そのことは高い輸送、処理及び環境コストのために経済的に魅力的ではなくなっている。さらに、製錬プロセスは非効率的であり、大きな割合の金属は製錬プロセスにおいて失われる可能性がある。
【０００７】
種々の電子廃棄物源を効率的に処理する必要性が依然として存在する。電子廃棄物リサイクル技術（Ｅ−Ｗａｓｔｅ  Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）という題の２０１３年世界知的所有権機関（ＷＩＰＯ）の特許ランドスケープレポートは、次のカテゴリ及び記載を含む多数の最終製品及び部品を特定している。
【０００８】
電池（有害なカドミウム及びその他の毒素を含む）、プリント配線板及び電線又はケーブル。
コンデンサ−回路板上の電子部品の大部分を構成する部品であって、誘電体として使用される外来の、しばしば危険な材料を含む。
ＬＥＤ−別の一般的なプリント配線板のサブ部品であり、通常は別個のパッケージであり、これらの部品はまた、半導体、鉄及び非鉄金属及びプラスチックなどの材料クラスの混合物を含む。
磁性部品−これらはおそらく希土類元素、特にネオジムの主要源である点で興味深いクラスである。
コンピュータ／ラップトップ；携帯デバイス；ディスプレイ；家庭電化製品−これらのトピックは、ＷＩＰＯランドスケープにおいて言及されている主要な「最終製品」タイプである。これらのディスプレイは、テレビ又はコンピュータのモニター形態の最終製品、又は、携帯デバイス、ラップトップ又はタブレットデバイスの部品などの構成要素である可能性があるため、幾分か複合源となる。
テレコム機器−この電子廃棄物の分類は最優先事項の１つである。加入者ビジネスモデル及びモバイルデバイス業界の急速な陳腐化により、携帯電話、タブレット及びその他のデバイスは、ほとんどの国で非常に大きな割合の電子廃棄物流を構成している。電話機及びタブレットに加えて、スマートフォン、スイッチギア、相互接続サーバ、携帯電話、静止型固定電話及びハブなどの他の通信機器も含まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、長年にわたる問題及び多くの電子廃棄物源を処理するための効率的な方法の当該技術分野における必要性を解決することが、特許請求される発明の目的である。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、毒性副生成物を生成（及びさらに除去）することなく、様々な電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に安全かつ効率的に転化させる熱分解法を利用するための方法、装置及び／又はプロセスを提供することであり、毒性副生成物としては、これらの廃棄物投入物ストリームに一般的に使用される塩素化ポリマー、小分子が挙げられる。毒性副生成物としては、さらに、例えば、ＶＯＣ、芳香族化合物及び多環芳香族炭化水素（ＰＡＨ）、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン及びハロゲン化ジベンゾフランを含むダイオキシン及びフラン、ビフェニル、ピレン、カドミウム、鉛、アンチモン、ヒ素、ベリリウム、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、水銀、ニッケル及び他の有機化合物が挙げられる。結果として、本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、最も厳しい環境基準さえも満たす。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、様々な電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に安全かつ効率的に転化させる熱分解法を利用するための方法、装置及び／又はプロセスを提供することである。特に、クリーン燃料ガスの生成は、以前には未使用であった廃棄物源から、クリーン燃料ガスを生成するためのタール及びオイルのリサイクルを通じて望ましい廃棄物−エネルギー経路を提供し、それによって元の製造に投入されたエネルギーを再利用する。さらなる用途において、チャー源の生成は、本発明に従って開示されるような様々な用途のための望ましい成分のさらなる分離のためのチャー源のさらなるリサイクル及び／又は使用に適している。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、廃棄物源の特定の成分中に存在する毒性ハロゲン化有機化合物を破壊し（そして有益にはさらにハロゲン化有機化合物を生成しない）ために熱分解法を利用することである。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、ハロゲン化有機化合物（ＶＯＣを含む）を実質的に含まず又は含まないクリーンな使用可能な燃料ガス源を生成するために熱分解法を利用することである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、価値ある電子金属、貴金属、ガラス強化材及び他の材料を含有し、そのすべてがハロゲン化有機化合物（ＶＯＣを含む）を実質的に含まないか又は含まないチャーを生成するために熱分解法を利用することである。
【００１５】
本発明の他の目的、利点及び特徴は添付の図面と併せて以下の明細書から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
発明の簡単な概要
本発明の利点は、様々な電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に安全かつ効率的に転化させるための熱分解法のためのクリーンで効率的な方法、装置及び／又はプロセスである。本発明のさらなる利点は、電子廃棄物源がその中に存在する毒性ハロゲン化有機物及び有機炭化水素化合物を破壊することによって転化され、ハロゲン化有機物又は炭化水素化合物を実質的に含まず又は含まないクリーンで使用可能な燃料ガス源が生成され、そして価値のあるエレクトロニクス用金属、貴金属、ガラス強化材及び他の材料を含み、そのすべてがハロゲン化又は炭化水素有機化合物を実質的に含まず又は含まないチャーがさらに生成されることである。
【００１７】
本発明の１つの態様において、電気及び／又は電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に転化させるための方法は、電気及び電子廃棄物源を熱分解装置に投入すること、廃棄物源中の炭化水素に解重合及びクラッキング反応を受けさせること、廃棄物源中に存在する毒性化合物を破壊及び／又は除去すること、及び、クリーン燃料ガス及びチャー源を生成させることを含む。さらなる態様において、クリーン燃料ガス源は、装置又は用途への動力のために使用され、チャー源は回収可能な金属を含み、そしてクリーン燃料ガス及びチャー源はハロゲン化有機化合物を実質的に含まない。
【００１８】
本発明の１つの態様において、電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に転化させるための方法は提供され、該方法は電子廃棄物源を細断又は粉砕して、平均直径が１インチ未満である実質的に均一な電子廃棄物源を熱分解装置に提供すること、ここで、該熱分解装置は約３００℃〜８００℃のプロセス温度及び約１０〜約１００ミリバールの圧力範囲を有する少なくとも１つの反応器を含み、該装置に酸素を含まない間接加熱が提供される；電子廃棄物源中の炭化水素に解重合及びクラッキングを受けさせること；電子廃棄物源に存在する毒性化合物を破壊及び／又は除去すること；チャーを生成させること、ここで、該チャーはハロゲン化有機化合物を含まず、価値のあるエレクトロニクス用金属、希土類金属、貴金属、ガラス強化材及び／又は他の材料を含む、微細な金属状態である；前記金属、ガラス強化材及び／又は他の材料をチャーから分離すること；及び、電子廃棄物源中の炭化水素のパイロリシス転化からクリーン燃料ガス源を生成させること、ここで、前記燃料ガス源はハロゲン化有機化合物を含まず、約３，０００〜１９，０００ＢＴＵ／ポンドの電子廃棄物源が燃料源として発生する；及び、燃料ガス源の少なくとも一部を、電子廃棄物源を転化させるための方法に提供し、かかる方法にエネルギー源を提供することを含む。
【００１９】
さらなる態様において、廃棄物源を転化させるための記載のプロセス及び方法によって生成される製品が提供される。
【００２０】
複数の実施形態が開示されているが、本発明のさらに他の実施形態は、本発明の例示的実施形態を示しそして説明する以下の詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。したがって、図面及び詳細な説明は本質的に例示的であり、限定的ではないと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
図面の簡単な説明
【図１】図１は本発明の方法、装置及び／又はプロセスのプロセス図を示す。
【図２】図２は、本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる処理に適した電子廃棄物（ＰＷＢ）の描写を示す。
【図３】図３〜図４は本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる初期処理工程に従って粉砕された電子廃棄物投入物（ＰＷＢ）の写真を示す。図３は粉砕されたｅ−プラスチックの形態の電子廃棄物投入源を示す。図４は粉砕されたプリンタカートリッジの形態の電子廃棄物投入源を示す。
【図４】図３〜図４は本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる初期処理工程に従って粉砕された電子廃棄物投入物（ＰＷＢ）の写真を示す。図３は粉砕されたｅ−プラスチックの形態の電子廃棄物投入源を示す。図４は粉砕されたプリンタカートリッジの形態の電子廃棄物投入源を示す。
【図５】図５〜図６は、複数種類の大型ｅ−プラスチック廃棄物投入物（図５Ａ）、プラスチックコンピュータモニタエンクロージャ（図５Ｂ）及びその他のｅ−プラスチックプリンタエンクロージャ（図５Ｃ）を含む、全プラスチック材料（図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）、特にＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）プラスチックから作られたプラスチック部品（図６Ａ）、特にＡＢＳ−ＦＲ（難燃性）プラスチックから作られたプラスチック部品（図６Ｂ）、及び、特にＰＣ（ポリカーボネート）＋ＦＲを含むＡＢＳプラスチックから作られたプラスチック部品（図６Ｃ）を含む、混合プラスチック材料（図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ）を含む、本発明の方法、装置及び／又はプロセスにより各々処理される、電子廃棄物投入物の写真を示す。
【図６】図５〜図６は、複数種類の大型ｅ−プラスチック廃棄物投入物（図５Ａ）、プラスチックコンピュータモニタエンクロージャ（図５Ｂ）及びその他のｅ−プラスチックプリンタエンクロージャ（図５Ｃ）を含む、全プラスチック材料（図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）、特にＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）プラスチックから作られたプラスチック部品（図６Ａ）、特にＡＢＳ−ＦＲ（難燃性）プラスチックから作られたプラスチック部品（図６Ｂ）、及び、特にＰＣ（ポリカーボネート）＋ＦＲを含むＡＢＳプラスチックから作られたプラスチック部品（図６Ｃ）を含む、混合プラスチック材料（図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ）を含む、本発明の方法、装置及び／又はプロセスにより各々処理される、電子廃棄物投入物の写真を示す。
【図７】図７は、本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる初期処理工程に従って粉砕された全プラスチック材料の写真を示す。
【図８】図８及び９は、本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる電子廃棄物投入物から生成されたチャーの写真を示す。
【図９】図８及び９は、本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる電子廃棄物投入物から生成されたチャーの写真を示す。
【図１０】図１０〜１５は、大きいサイズの銅材料（１．３ｍｍ以上）（図１０）、より小さいサイズ銅材料及び貴金属材料（図１１）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１２）、３００μｍ未満のサイズの銅及び貴金属材料（図１３）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１４）及び主に微細な炭素材料（図１５）を含む、清浄なチャーからの本発明の任意の実施形態による分離段階における分離材料の写真を示す。
【図１１】図１０〜１５は、大きいサイズの銅材料（１．３ｍｍ以上）（図１０）、より小さいサイズ銅材料及び貴金属材料（図１１）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１２）、３００μｍ未満のサイズの銅及び貴金属材料（図１３）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１４）及び主に微細な炭素材料（図１５）を含む、清浄なチャーからの本発明の任意の実施形態による分離段階における分離材料の写真を示す。
【図１２】図１０〜１５は、大きいサイズの銅材料（１．３ｍｍ以上）（図１０）、より小さいサイズ銅材料及び貴金属材料（図１１）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１２）、３００μｍ未満のサイズの銅及び貴金属材料（図１３）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１４）及び主に微細な炭素材料（図１５）を含む、清浄なチャーからの本発明の任意の実施形態による分離段階における分離材料の写真を示す。
【図１３】図１０〜１５は、大きいサイズの銅材料（１．３ｍｍ以上）（図１０）、より小さいサイズ銅材料及び貴金属材料（図１１）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１２）、３００μｍ未満のサイズの銅及び貴金属材料（図１３）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１４）及び主に微細な炭素材料（図１５）を含む、清浄なチャーからの本発明の任意の実施形態による分離段階における分離材料の写真を示す。
【図１４】図１０〜１５は、大きいサイズの銅材料（１．３ｍｍ以上）（図１０）、より小さいサイズ銅材料及び貴金属材料（図１１）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１２）、３００μｍ未満のサイズの銅及び貴金属材料（図１３）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１４）及び主に微細な炭素材料（図１５）を含む、清浄なチャーからの本発明の任意の実施形態による分離段階における分離材料の写真を示す。
【図１５】図１０〜１５は、大きいサイズの銅材料（１．３ｍｍ以上）（図１０）、より小さいサイズ銅材料及び貴金属材料（図１１）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１２）、３００μｍ未満のサイズの銅及び貴金属材料（図１３）、さらに微細なサイズの銅及び貴金属材料（図１４）及び主に微細な炭素材料（図１５）を含む、清浄なチャーからの本発明の任意の実施形態による分離段階における分離材料の写真を示す。
【図１６】図１６は本発明の実施形態による電子廃棄物投入物を処理するために使用される反応器における代表的な温度測定値を示す。
【図１７】図１７は本発明の実施形態による電子廃棄物投入物を処理するために使用される反応器における代表的なガス流量測定値を示す。
【図１８】図１８は本発明の実施形態による電子廃棄物投入物を処理するために使用される反応器における代表的な温度測定値を示す。
【図１９】図１９は本発明の実施形態による電子廃棄物投入物を処理するために使用される反応器における代表的なガス流量測定値を示す。
【００２２】
本発明の様々な実施形態は図面を参照して詳細に説明され、同様の参照番号は、いくつかの図を通して同様の部品を表す。様々な実施形態への言及は、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書で表される図は、本発明による様々な実施形態の限定ではなく、本発明の例示的な説明のために提示される。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の実施形態は、様々な電子廃棄物源を安全かつ効率的に転化させるための熱分解法の特定の方法、装置及び／又はプロセスに限定されず、変更することができ、当業者によって理解される。本明細書で使用される全ての用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、いかなる様式又は範囲にも限定することを意図するものではないことも理解されたい。例えば、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるときに、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が明らかにそうでないことを示さない限り、複数の指示対象を含むことができる。さらに、すべての単位、プレフィックス及び符号はＳＩの受け入れられた形式で示されてもよい。本明細書内に列挙された数値範囲は、範囲を定義する数字を含み、定義された範囲内の各整数を含む。
【００２４】
他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明の実施形態が関係する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されたものと同様、変更された又は同等の多くの方法及び材料は、過度の実験なしに本発明の実施形態の実施において使用されることができ、好ましい材料及び方法は本明細書中に記載されている。本発明の実施形態の説明及び請求において、以下に示す定義に従って以下の用語は使用される。
【００２５】
用語「約」は、本明細書で使用されるときに、例えば現実世界で濃縮液又は使用溶液を製造するために使用される典型的な測定及び液体取り扱い手順、これらの手順における意図せぬ誤り、組成物を製造する又は方法を実施するために使用される成分の製造、供給源又は純度の差異などにより生じうる数値量の変動を指す。用語「約」はまた、特定の初期混合物から得られる組成物についての異なる平衡条件のために異なる量を包含する。用語「約」によって修飾されているかどうかにかかわらず、特許請求の範囲はその量と同等のものを含む。
【００２６】
用語「実質的に含まない」は、本明細書で使用されるときに、本発明の方法、プロセス及び装置によって生成されるチャーなどの材料中の望ましくない及び／又は毒性成分の最小量を指すことができる。１つの態様において、規定成分の検出可能な量未満、又は、約１０ｐｐｂ未満、又はより好ましくは約１ｐｐｂ未満で含有する場合に、材料は規定成分を実質的に含まない。ある実施形態において、電子廃棄物の処理により生成されるチャー及び燃料ガスはハロゲンを含む毒素を実質的に含まず、約１０ｐｐｂ未満の検出限界未満、又はより好ましくは約１ｐｐｂ未満のハロゲンを含む毒素を含む。毒性及び／又は有害材料については、含まないとは実験誤差内の適切な材料の検出限界未満の量を表す。本発明の１つの態様において、電子廃棄物の処理により生成されたチャー及び燃料ガスは毒素を含まず、測定される源中に検出不能な量の毒素が存在することを示す。
【００２７】
熱分解法における酸素を指す際の用語「実質的に含まない」は本明細書で使用されるときに、最小量の酸素又は空気を指す。１つの態様において、装置が約４ｗｔ％未満、好ましくは約２ｗｔ％未満を含有する場合、装置は酸素を実質的に含まない。
【００２８】
用語「熱分解」は、本明細書で使用するときに、一般に、クリーン燃料ガス及びチャー源への転化を必要とする投入源に熱を使用する熱化学分解転化プロセスを指す。熱分解とは、一般に３００℃超の温度で、幾つかの場合には外部の酸素なしに、化学原料又は燃料として使用できるガス、タール、オイル及びチャーを生成する有機材料の熱化学分解を指す。タール及びオイルは、例えば揮発性有機化合物、粘性液体、パラフィン、ワックス、芳香族化合物、脂肪族化合物、脂肪及び他の石油化学系有機混合物などの群を表す。本発明により開示される熱分解法は、炎又は熱源を使用し、生産物としてオイルを含む、従来のパイロリシス及び／又は熱分解法よりも進歩している。本発明により本明細書に記載されるように、本発明の熱分解法の生産物としてオイルは生成されない。本明細書においてさらに詳細に開示されるように、本熱分解法は、少なくともタール及びオイルの再処理を使用する。熱転化法の間の少なくともこれらのこのような区別に基づいて、熱分解（ｔｈｅｒｍｏｌｙｓｉｓ）がパイロリシス法（ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ  ｍｅｔｈｏｄｓ）及び／又は従来の熱分解法（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  ｔｈｅｒｍｏｌｙｉｓ  ｍｅｔｈｏｄｓ）によってこれまで達成されていない様々な有益な改善をもたらすので、用語「熱分解」及び「パイロリシス」は同義ではない。
【００２９】
用語「質量パーセント」、「ｗｔ％」、「ｗｔ．−％」及び「質量基準でのパーセント」、「質量基準での％」及びその変形は、本明細書で使用されるときに、組成物の総質量でその物質の質量を割って１００を掛けた濃度を指す。ここで使用されるように、「パーセント」、「％」などは「質量パーセント」、「ｗｔ．−％」などと同義であることが意図されることが理解される。
【００３０】
本発明の方法、装置及び／又は組成物は、本発明の構成要素及び成分並びに本明細書に記載される他の成分を含むか、それらから本質的になるか、又は、それらからなることができる。本明細書で使用されるときに、「から本質的になる」とは、方法、装置及び／又は組成物が追加の工程、構成要素又は成分を含むことができることを意味するが、追加工程、構成要素又は成分が特許請求される方法、プロセス及び／又は装置の基本的かつ新規な特徴を実質的に変更しない場合に限る。
【００３１】
また、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるときに、用語「構成される（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）」は特定の役割を実行するか又は特定の構成を採用するように作られ又は構成された装置、機器又はその他の構造を記載する。用語「構成される」は、配置され及び構成される、作られ及び配置される、適合され及び構成される、適合され、作られ、製造され及び配置されるなどの他の同様の用語で置き換えて使用することができる。
【００３２】
本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、様々な電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に安全かつ効率的に転化させるための熱分解法に関する。有利なことに、本発明の方法、装置及び／又はプロセスは従来の熱分解法を超えて、有意かつ予期せぬ進歩を提供する。例えば、電子廃棄物源を燃焼させる従来の燃焼プロセスは非常に予測不能であり、制御が困難である。熱分解の進歩が先行技術でなされてきたが、本発明は電子廃棄物源を価値のある生産物に転化させることにおいて既知の熱分解法の能力を有利に超え、該方法は電子廃棄物源中に存在する毒性ハロゲン化有機化合物を有利に破壊し（かつ新規に生成しない）。さらに、本発明の熱分解法は、複数の反応器の使用、生成されたタール及びオイルのすべての再注入及びクラッキングを含む。更なる利点として、本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、ハロゲン化有機化合物を実質的に含まない又は含まないクリーンな使用可能な燃料ガス源を生成する。さらに別の利点として、本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、価値のあるエレクトロニクス用金属、貴金属、ガラス強化材及び他の材料を含み、そのすべてはハロゲン化有機化合物を実質的に含まない又は含まないチャーを生成する。注目すべきことに、本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、臭素化化合物及び他の毒素の量を単に減少させるだけでなく、これらは処理された電子廃棄物源から（追加生成なしに）除去され、本明細書にさらに規定される本発明の有用で価値のある生産物を提供する。
【００３３】
電子廃棄物源
本発明の方法、装置及び／又はプロセスは電子廃棄物源を含む様々な電気及び電子機器（ＷＥＥＥ）を非常に安全かつ効率的に転化させる熱分解法を用いる新規プロセスに関する。本明細書で言及されるときに、「電子廃棄物」源として、限定するわけではないが、（ｉ）電子回路板（ＥＣＢ）を含むプリント配線板（ＰＷＢ）であって、ＰＷＢに取り付けられた電子部品及び配線、並びに、臭素化防火剤及び／又は難燃剤（ＦＲ）を含むエポキシと一緒に保持されたガラス繊維を含む、（ｉｉ）ｅ−プラスチック材料であって、プラスチックハウジング、ケース、ベース、支持体、フレーム、エンクロージャ、端子コネクタ及びその他のポリマー部品を含み、ＰＷＢとともに使用されるもの、（ｉｉｉ）フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）であって、スチール、ｅ−プラスチック、アルミニウム、ガラス、ＰＷＢ及び水銀ランプをその中に含むもの、及び、（ｉｖ）プリンタカートリッジ及び／又はカセット、トナーカートリッジ、溶剤及びインク含有モジュールが挙げられる。
【００３４】
当業者が確信するように、本発明による電子廃棄物源は、電子廃棄物源のポリマータイプの防火性及び／又は難燃性、すなわち電子廃棄物源に使用される特定のポリマー系のために設計された熱可塑性ポリマーのためのハロゲン化防火剤及び／又は難燃剤を含む要因に基づいて異なる。ハロゲン化防火剤及び／又は難燃剤は、特定のポリマー系との適合性に合致し、設計された米国アンダーライターラボラトリーズ（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  ｏｆ  ＵＳＡ）（ＵＬ）の要件、官庁及び業界の試験基準を満たすように設計されてきた。その結果、本発明による処理を必要とする電子廃棄物源に含まれる防火性ポリマー材料及び／又は難燃性ポリマー材料の間には有意な違いがある。本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、このような多様な電子廃棄物源を望ましい生産物に転化させるための適切な条件を予期せず提供する。しかしながら、電子廃棄物源の性質は、そのような電子廃棄物源をクリーン燃料ガス及びチャー源に転化させるための本発明の特定の熱分解法、装置及び／又はプロセスに影響を与える。
【００３５】
本発明の特定の理論に限定されるものではないが、添加剤の防火剤及び／又は難燃剤は、一般に、熱可塑性ポリマー（例えば、プラスチック含有ＰＷＢを含むエレクトロニクス用のプラスチックハウジング及び／又はキャビネットに使用されるもの）のために配合され、ＰＷＢのエポキシ骨格に使用される反応性防火剤及び／又は難燃剤よりユニークである。有利なことに、熱分解法は、本明細書に開示される処理方法、装置及び／又は機器の変更を伴う両方のタイプの電子廃棄物源の処理に適している。
【００３６】
電子廃棄物源としてエポキシ骨格中に反応性防火性及び／又は難燃性ポリマーを含むＰＷＢ及びＥＣＢ（ＦＲ４）
本発明の１つの態様において、ＥＣＢを含むＰＷＢは、本発明の方法、装置及び／又はプロセスにより使用するのに適した電子廃棄物源である。ＰＷＢは、貴金属、有機物、有害なハロゲン化防火剤及び／又は難燃剤（防火性及び／又は難燃性ポリマーとも呼ばれる）及びガラス繊維を含有する。ＥＣＢは、ＰＷＢに取り付けられた電子部品及び配線を含む電子廃棄物源であり、例えば、ハロゲン防火剤及び／又は難燃剤も含むエポキシと一緒に保持されたガラス繊維又は布などである。本明細書で使用される用語ＰＷＢの使用は、ＥＣＢを含むとさらに理解される。
【００３７】
１つの態様において、本発明により処理されるＰＷＢは、個々の金属のための精製（溶解の代わりに）又は化学的又は電気化学的分離によってＰＷＢ中の金属を回収することを可能にし、さらにガラス繊維を回収し、その各々は、金属を含む生成チャーからの毒素成分（ダイオキシン及びフランなど）を除去するさらなる利点を有する。さらに、ガラス繊維の精製及び除去は、貴金属を含むチャーの量をさらに低減させる。有利なことに、金属は実質的に元の形で回収され、ほとんどが溶融されず、金属の価値を保持する。本発明の１つの態様において、貴金属（例えば、金、銀、パラジウム）、エレクトロニクス用金属（例えば銅、アルミニウム）及び希土類金属を含む少なくとも５０％の回収率の金属はチャーから分離法により回収され、好ましくは少なくとも約５５％、好ましくは少なくとも約６０％、好ましくは少なくとも約６５％、好ましくは少なくとも約７０％、好ましくは少なくとも約７５％、好ましくは少なくとも約８０％、好ましくは少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、又は、最も好ましくは少なくとも約９５％である。本明細書で言及するときに、「分離」は、内容物又は物質（この場合はチャー内の金属）を、金、パラジウムなどの構成元素又は明確な元素に分割することを意味する。本発明によりＰＷＢ電子廃棄物源を処理することのこれら及び他の利点を本明細書に開示する。
【００３８】
本発明の１つの態様において、ＰＷＢのエポキシ骨格に使用される反応性防火性及び／又は難燃性ポリマーは、本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる使用に適した電子廃棄物源である。本明細書で言及されるときに、エポキシは、高熱操作の間にハロゲン化基（例えば臭素）がエポキシポリマーを熱的に安定化するように、防火性及び／又は難燃性基がポリマーマトリックスに固定されている架橋マトリックスであり、ペンダントハロゲン化基（例えば、Ｂｒ−基）は、ＰＷＢ可使寿命中にエポキシド結合を化学物質、湿分及び酸化から保護し、ハロゲン化基（臭素など）は、開放火炎又はホットワイヤ曝露（例えば、短絡した表面実装デバイスによる）によってのみ解放される。ＰＷＢのエポキシ骨格に反応性防火性及び／又は難燃性ポリマーを使用する電子廃棄物源は、一般に、電気的理由でアンチモン（Ｓｂ）又は他の特定の相乗剤を使用しない。
【００３９】
電子デバイス及び部品が取り付けられたＦＲ４エポキシ板を含む回路板は、一般に見出される電子廃棄物源である。一例として、臭素化エポキシ樹脂は、回路板（ＰＷＢ）として使用されるＦＲ４ラミネート、デバイス及び回路部品をコーティングするためのカプセル化化合物、及び、基板上又はエレクトロニクスハウジング内の電子デバイスを保護するためのシーラント又はパテに使用される。この電子廃棄物源において、エポキシのテトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＢＰＡ）（テトラブロモＢＰＡ−エポキシドは以下の式で示されるような臭素含有分子である）も、本発明の実施形態による電子廃棄物源中に見られるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ナイロン及びウレタン中に見られる。
【００４０】
【化１】
2019507682.tif 000003
はエポキシポリマー骨格中に反応して、ポリマーを生成する。ＴＢＢＰＡからの臭素原子は、基板処理に使用される化学物質からエポキシ化学結合を保護し、材料の耐熱特性、加水分解安定性及び湿潤環境に対する耐性を高め、表面ワイヤ及び実装デバイスからの火炎拡散保護を提供する。例示のＦＲ４  ＰＷＢラミネート電子廃棄物源としてのＴＢＢＰＡは約１６〜２０％の臭素を含有する（可燃性及びホットワイヤ点火試験のＵＬ要件）。ＦＲ４ラミネートは、４０〜６０％の織布ガラスマットを含有し、ＦＲ４ラミネート中８〜１２％の臭素含有分をもたらす。ＴＢＢＰＡ分子上の臭素原子の形態のこの臭素含有分は、火炎源（回路板上の短絡又は過負荷に関連するものなど）を消滅させるために直接火炎状況に曝されたときに放出される。当業者が認識するように、結合エネルギーは腐食性臭素イオンを放出することなく、高い操作条件（はんだ槽処理又は他の基板処理プロセスなど）の間に臭素原子及びエポキシ樹脂を安定に維持する。ＵＬ要件は連続操作又は充電操作のための直流１１０〜２２０ボルトの電気的接続を有する用途で防火及び／又は難燃性として分類するために要求される。同様に、ラミネートは、自己消火性として分類するためにはＵＬ  ｂｕｌｌｅｔｉｎ  ９４  Ｖ−０でなければならない。
【００４１】
例えばＦＲ４ラミネートを含む防火性及び／又は難燃性ポリマーのこれらの特性の結果として、ＰＷＢのエポキシ骨格に使用される防火性及び／又は難燃性ポリマーを、本発明のいくつかの実施形態による単独の電子廃棄物源として処理する利点がある。
【００４２】
電子廃棄物源としての熱可塑性樹脂ハウジング
本発明の１つの態様において、ｅ−プラスチック又は熱可塑性プラスチックは、本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる使用のための適切な電子廃棄物源である。多くが有害な防火剤及び／又は難燃剤を含むＥ−プラスチック又は熱可塑性プラスチックの体積は、使用される広範囲のプラスチックの結果としてＰＷＢの体積の約１０倍である。１つの態様において、本発明により処理されるｅ−プラスチック又は熱可塑性プラスチックはプラスチック中のエネルギーを回収し、それを再使用可能なエネルギー源として戻し、さらに有害な成分（ダイオキシン及びフランなど）を生成することなく有害な防火剤及び／又は難燃剤を安全に分解する。本発明によるＰＷＢ電子廃棄物源を処理することのこれら及び他の利点はここに開示される。
【００４３】
本発明の１つの態様において、熱可塑性ハウジングは、その多くがエレクトロニクスのためのプラスチックハウジング及び／又はキャビネットに使用される防火性及び／又は難燃性ポリマーを含み、かかるハウジングは本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる使用に適した電子廃棄物源である。本発明により処理されリサイクルされる特定のタイプの電子廃棄物に限定されるものではないが、全体として、１トンのＰＷＢに対して、処理を必要とするＰＷＢを収容する約１０トンの熱可塑性プラスチックが存在すると推定される。したがって、熱可塑性ハウジングは、本発明の実施形態による処理を必要とする有意な電子廃棄物源である。
【００４４】
本明細書で言及されるときに、ハウジングに使用される防火性及び／又は難燃性ポリマーは、コンパウンディング中にプラスチックポリマーとブレンドするように化学的に設計された添加剤ハロゲン化分子（臭素又は塩素など）である。そのような防火性及び／又は難燃性分子は、熱暴露又は火炎燃焼の間にポリマーマトリックス内を移行する。さらに、防火及び／又は難燃性分子は強力な相乗剤としての三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）とコンパウンドされ、火炎を消し、表面に断熱チャーを形成するように設計された三臭化アンチモン（ＳｂＢｒ３）を生じる。全体的に、電子廃棄物ハウジングに使用されるそのような防火性及び／又は難燃性ポリマーは可塑化効果を有し、ポリマーの物理的性質を向上する代わりに希釈することが知られている。
【００４５】
防火性及び／又は難燃性ポリマーを含有する熱可塑性ハウジング、エンクロージャ、ケース及び他のモジュールは豊富な電子廃棄物源である。例えば、熱可塑性ポリマーのための臭素化防火剤及び／又は難燃剤は各ベースポリマー系に対して化学的に設計される。添加剤防火及び／又は難燃性（ＦＲ）分子は、他の添加剤、着色剤、安定剤及び補強剤と共に、樹脂コンパウンディングプロセス中に添加される。例示のポリマー及びその用途としては、高光沢外部ハウジング、カバー、ベゼル及びドアに適したＦＲ−アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、望ましい外観とともに物理的強度、耐久性及び靭性を必要とするハウジングに適したポリカーボネート、ローエンド経済性と低物性要求のハウジング、カバー、エンクロージャに適したＦＲ−ＨＩＰＳ（高耐衝撃性ポリスチレン）、より低い表面外観が要求される低コストエレクトロニクスカバー又はケースに適したＦＲ−ポリプロピレン；低い物性要件及び低コスト圧力を有する低コストのエレクトロニクスカバー、ドア及びハウジングに適したＰＶＣ、電気コネクタ、端子、ワイヤブロック、ソケットなどに適したＦＲ−Ｎｙｌｏｎ＆ＰＢＴが挙げられる。熱可塑性ハウジングポリマーのためのこれら及び他の防火剤及び／又は難燃剤の設計は、ベースポリマーの物理的特性を損なわず、一方、火炎暴露の臨界点又は発火点で三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）と組み合わせて利用可能であるように熱暴露の間にポリマーの表面に移行することに焦点を当てている。これらのハロゲン化防火剤及び／又は難燃剤は三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）とコンパウンドされ、それは重質ガスである三臭化アンチモン（ＳｂＢｒ３）を生成するための相乗剤として作用し、それにより、開放火炎を窒息させ、そして燃焼場所を冷却して火炎伝播を停止させる。
【００４６】
防火性及び／又は難燃性熱ポリマーのこれらの特性の結果として、プラスチックハウジング、エンクロージャ、ケース、キャビネット及び他の電子機器用モジュールにおいて使用される防火性及び／又は難燃性ポリマーを本発明のいくつかの実施形態による単一の電子廃棄物源として処理する利点がある。
【００４７】
電子廃棄物源としてのフラットパネルディスプレイ
本発明の１つの態様において、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）は、本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる使用に適した電子廃棄物源である。電子廃棄物源としてのＦＰＤは、スチール、プラスチック、アルミニウム、ガラス、板及びその中に含まれる有害な水銀ランプなどの様々な構成要素を含む。１つの態様において、本発明により処理されるＦＰＤは、毒性成分（ダイオキシン及びフランなど）の生成なしに、水銀及び有害な防火剤及び／又は難燃剤を安全に抽出及び除去する。本発明によりＦＰＤ電子廃棄物源を処理するこれら及び他の利点はここに開示される。
【００４８】
１つの態様において、本発明の方法によるＦＰＤ内に含まれる水銀ランプの取り扱いは、ＦＰＤ内からの水銀ランプの初期除去又は分離の時間がかかり、潜在的に危険である工程を必要としない。これは、ＦＳＤが１〜２０ｍｇの水銀を各々含むガラスアンプルを２０個以下又はそれ以上含み、水銀アンプルを保護するためにＦＰＤエンクロージャ内に６０〜７０個と多くのネジでシールされうるので、有意な利点である。このことはハズマット（ＨＡＺＭＡＴ）条件下で分解する作業を時間のかかるプロセスとする。むしろ、本発明の方法、装置及び／又はプロセスを用いることにより、工程の必要性がなくなり、水銀を含む毒素を除去することができる閉止無酸素系内で電子廃棄物源を処理する。特定の作用機構に限定されるものではないが、熱分解法は有益に水銀を蒸発させ、スクラバー内でハロゲンと反応してハロゲン化水銀を生成し、それを内部廃水処理装置から安全に除去することができる。
【００４９】
電子廃棄物ソースとしてのプリンタカートリッジ及びカセット
本発明の１つの態様において、プリンタカセット及び／又はインクカートリッジは、本発明の方法、装置及び／又はプロセスによる使用に適した電子廃棄物源である。そのようなプリンタカセット及び／又はインクカートリッジは、熱可塑性樹脂、溶媒及びカーボンブラック／インクを含む。幾つかの場合に、これらの熱可塑性樹脂にはまた、ハロゲン化防火剤及び／又は難燃剤が含まれる。有利なことに、溶媒は高レベルの転化電位を提供し、インク中のカーボンブラックをさらに回収し、そして再使用することができる。
【００５０】
電子廃棄物源の組み合わせ
本発明の１つの態様において、電子廃棄物源を含む上述の電気及び電子機器のいずれかの組み合わせを、本発明の実施形態による組み合わせ処理で処理することができる。
【００５１】
熱分解法
本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、様々な電子廃棄物源をガス／蒸気混合物及び炭素質材料、すなわちクリーン燃料ガス源、及び、貴金属及び非貴金属の種々の金属を含有するチャーに安全かつ効率的に転化させるための熱分解法に関する。１つの態様において、ハロゲンを含むガス／蒸気はクリーニングされ、廃棄可能な塩として除去される。さらなる態様において、水銀は装置の反応器内で気化される。金属は実質的に元の形態で回収され、ほとんどが溶融されていない。本明細書に記載の方法の結果として、クリーンなチャー源及び燃料ガスのみが装置の生成物である。
【００５２】
本明細書で言及されるように、熱分解法は、熱エネルギーを使用する電子廃棄物源の連続的な無酸素熱プロセスを使用する。有利には、本発明の方法、装置及び／又はプロセスは電子廃棄物源に存在する毒性ハロゲン化有機化合物を破壊し、追加の毒性ハロゲン化有機化合物を生成させないことによって、電子廃棄物源を転化させる。更なる利点として、本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、ハロゲン化有機化合物を実質的に含まない又は含まないクリーンで使用可能な燃料ガス源を生成する。さらなる利点として、本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、価値のあるエレクトロニクス用金属、貴金属、ガラス強化材及びその他の材料を含み、そのすべてがハロゲン化有機化合物を実質的に含まない又は含まないチャーを生成する。本発明の１つの態様において、貴金属（例えば、金、銀、パラジウム）、エレクトロニクス用金属（例えば銅、アルミニウム）及び希土類金属を含む金属の少なくとも５０％回収率は分離法によりチャーから回収され、好ましくは少なくとも約５５％、好ましくは少なくとも約６０％、好ましくは少なくとも約６５％、好ましくは少なくとも約７０％、好ましくは少なくとも約７５％、好ましくは少なくとも約８０％、好ましくは少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、又は、最も好ましくは少なくとも約９５％で回収される。さらに別の利点として、（ハロゲン化化合物の破壊とともに）ハロゲン化化合物の生成を伴わないクリーン燃料ガス及びチャーの生成を提供する本発明は、熱分解法に使用される装置の寿命を有利に延ばす。特定の機構に制限されることなく、水との溶液中で臭化水素酸を生成することが知られている臭化水素などのハロゲン化化合物の生成の低減により、装置、例えば弁、フィルター、反応器などへの腐食損傷を低減する。
【００５３】
１つの態様において、本発明の方法及びプロセスに利用される装置及び機器は、図１に実質的に示されるように、少なくとも以下の構成要素を含み、フィードストック投入口、エアロック、少なくとも１つの反応器（好ましくは一連の反応器）、ガススクラバー、タール／オイルクラッカー（又はクラッキング反応器と呼ばれることもある）、チャー用の回収タンク、及び、クリーン燃料ガス用の出口を含む。追加の場合により存在する構成要素は、例えば、チャーから炭素を除去するための炭素除去ユニットを含むことができる。本明細書に記載されるものを含むこれらの装置及び機器に対する変更は、本明細書に記載された本発明の説明に基づいて当業者の水準内で考えられる。
【００５４】
１つの態様において、本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、図１に実質的に示されるとおりの工程を含み、以下の処理工程を含む：電子廃棄物投入物を細断、切断及び／又は粉砕すること、間接加熱による実質的に無酸素で連続の低圧熱分解法において反応又は一連の熱分解反応させること、熱分解反応のために１より多くの反応器を用いること、チャーを分離すること、タール及びオイルを再処理又はクラッキングする工程、及び、燃料ガスをスクラビングすること。
【００５５】
本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、場合により、１つ以上の以下の工程を含むことができる：電子廃棄物源を分離すること、電子廃棄物投入物を乾燥させること、電子廃棄物源から価値のある成分を除去すること、粉砕され及び／又は細断された電子廃棄物投入物から金属又は他の成分を抽出すること、分離工程及び追加のガススクラバー工程、及び、チャーから成分（例えば、炭素、金属）を回収及び分離すること。
【００５６】
本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、熱分解のための様々な機器で実施することができる。オイル及び他のセパレータ、チャー／オイルセパレータ、ガススクラバー、エバポレータなどをさらに含む例示的なデバイス又は一連の反応器は、例えば米国特許公開第２０１４／０１８２１９４号明細書に示されており、その全体を参照より本明細書中に取り込む。
【００５７】
１つの態様において、本発明は、本発明による処理のための電子廃棄物源を分離する初期の任意工程を含む。１つの態様において、本発明の方法による独立した処理で１つ以上のタイプの電子廃棄物を分離することができる。例えば、ＰＷＢは、ＰＷＢを含む熱可塑性ハウジングから除去され、その後の処理のために電子廃棄物投入源として分離されてよい。１つの実施形態において、分離された電子廃棄物投入源は、別々の反応器装置を使用して処理することができ、又は、異なるバッチで同じ反応器装置を使用して処理することができる。図２に示すように、様々な電子廃棄物源（ＰＷＢと示す）を本発明の１つの実施形態により処理することができる。図３に示すように、様々な電子廃棄物源（ｅ−プラスチックと示す）は、本発明の実施形態により処理することができる。図４に示すように、様々な電子廃棄物源（プリンタカートリッジと示す）は、本発明の１つの実施形態により処理することができる。図５〜図７に示すように、様々な電子廃棄物源（全プラスチック及び混合プラスチックを含むプラスチック材料と示される）は、本発明の１つの実施形態により処理することができる。
【００５８】
１つの態様において、本発明は、細断及び／又は粉砕段階の前に価値のある成分を除去する初期の任意工程を含む。例えば、１つの態様において、回路板は電子廃棄物源の細断及び／又は粉砕の前に、プラスチック材料（キーボード、ラップトップ、ｉＰｈｏｎｅ／ｉＰａｄなど）から除去することができる。
【００５９】
１つの態様において、本発明は、電子廃棄物源の初期の細断、破砕及び／又は粉砕工程を含み、これらの各々は、本明細書において細断及び／又は粉砕と称することができる。本発明の範囲は、電子廃棄物のサイズを低減し、実質的に均一な投入源を提供するためのこの初期処理工程に関して限定されない。１つの態様において、電子廃棄物源はグラインダー又はシュレッダー中に直接配置することができる。１つの態様において、粉砕及び／又は細断工程は、投入源の実質的に均一な片を提供する。１つの態様において、粉砕及び／又は細断工程は、約２インチ未満、好ましくは約１インチ未満（図３〜４及び７に示す）、又は、いくつかの態様では、約０．５インチ未満の平均直径を有する投入源の片を提供する。１つの態様において、細断及び／又は粉砕は、第一の粗い工程、次いで、細かい細断及び／又は粉砕工程を含むことができる。別の態様において、細断及び／又は粉砕は単一の処理工程を含むことができる。
【００６０】
様々な細断及び／又は粉砕技術を本発明により使用して、処理のための望ましいサイズ又は形態の電子廃棄物投入源を提供することができる。好ましい態様において、ＰＷＢなどの電子廃棄物源を、約１インチ未満のサイズに粉砕及び／又は細断して、実質的に均一な投入源を提供する。さらに好ましい態様において、実質的に均一な投入源は、本発明の方法による処理のために回収される細断及び／又は粉砕工程からのダスト又は他の破片と組み合わされる。
【００６１】
有利なことに、本発明によれば、個別及び別個の処理のために様々な構成要素を除去又は分離する実質的な抽出工程を行うことなく、様々な電子廃棄物源を本発明により処理することができる。これは、構成要素の実質的な仕分け及び分離を必要とする先行技術の処理装置及び技術に対して有意な利点である。「電子廃棄物リサイクル技術」と題する２０１３年ＷＩＰＯ報告書に示されているように、「各工程の一般的な意図は、複雑な材料をできるだけ類似のタイプの材料、スチールとスチール、アルミニウムとアルミニウム、銅と銅などにできるだけ多く仕分けしそして分離すべきことである。各工程において、材料が新しい材料として市場に出されるまで、より濃縮された排出材料は別のプロセスへのより価値のある投入物となる」。本発明はこのような電子廃棄物処理のために類似のタイプの材料へのこのような大規模な分離を必要としない。
【００６２】
１つの態様において、本発明は、粉砕され及び／又は細断された電子廃棄物源投入物から特定の金属を除去するための任意の抽出工程を含む。１つの態様において、金属の抽出のための工程は、電子廃棄物源の細断及び／又は粉砕の直ぐ後に行う。この工程で言及されるように、金属の抽出物は鉄金属及び非鉄金属（例えば、アルミニウム）を含む。
【００６３】
除去工程は、機械的及び／又は手動による除去の組み合わせを含む、本発明に関する当業者に公知のいずれかの技術を含むことができる。１つの態様において、分離は、鉄金属の吸引及び除去のための磁気分離器及び高磁気分離器を含む磁石分離器の使用を含むことができる。さらなる態様において、渦電流の使用は、銅及びアルミニウムなどの金属を除去するために使用されうる。１つの態様において、分離は、静電分離の使用を含むことができる。１つの態様において、分離は比重分離の使用を含むことができる。１つの態様において、分離は空気又は流体選別デバイスの使用を含むことができる。
【００６４】
１つの態様において、本発明は、熱エネルギーを使用する実質的に無酸素で連続の低圧熱分解法における反応又は一連の熱分解法及び反応を含む。１つの態様において、低圧は、約１０〜約１００ミリバール又はその中の任意の範囲を含む。１つの態様において、本発明は、反応器又は一連の反応器における無酸素で連続の低圧熱分解法を含む。本明細書で言及されるように、反応器内の無酸素プロセスは電子廃棄物投入源と接触する空気又は酸素を含まない。有利なことに、本発明の方法、装置及び／又はプロセスからの酸素の低減及び／又は排除の結果として、電子廃棄物投入源は火炎又はプラズマ源に暴露されず、したがって多環芳香族炭化水素（ＰＡＨ）、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル及び／又はピレン又はその他のハロゲン化有機物を生成しない。１つの態様において、１０％までのハロゲン含有分を含む電子廃棄物源の総凝集体組成物は、ＰＡＨ、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル及び／又はピレンを生成することなく、本発明の方法、装置及び／又はプロセスにより処理される。
【００６５】
更なる態様において、本発明は、上述のように毒素を生成しないことに加えて、毒素、すなわちハロゲン化合物の破壊をさらに含む。１つの態様において、その方法は脂肪族化合物、芳香族化合物及び多環式芳香族炭化水素、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル、ピレン、クロロフルオロカーボンなどを破壊する。電子廃棄物源中に存在するカドミウム、鉛、アンチモン、ヒ素、ベリリウム、水銀、ニッケルなどの金属及び他の有機化合物は本質的に元の状態で回収される。
【００６６】
１つの態様において、本発明は、実質的に無酸素又は無酸素で連続の低圧熱分解プロセスを熱エネルギーの供給と共に使用する。熱分解法は、例えば、５００℃未満のプロセス温度での低温熱分解；５００〜８００℃の温度範囲での中温熱分解；８００〜１，５００℃の温度での溶融熱分解を含む、様々な方法及び熱エネルギー量を用いることが知られている。本発明の態様によれば、実質的に無酸素又は無酸素で連続の低圧熱分解プロセスは、間接加熱を使用する。１つの態様において、加熱は、約４００℃〜８００℃の温度で電子廃棄物源投入物を処理することを含む。有利なことに、より低温の熱分解プロセスの使用は、反応器（例えばスチール反応器）にかかる負荷を少なくし、本発明による連続プロセスを実施するのにより少ないエネルギーを必要とし、プラント設備内で、寿命、処理性などを改善する、より低い温度範囲で装置と金属との接触を維持する。
【００６７】
１つの態様において、反応器又は一連の反応器（カスケード反応器とも呼ばれる）は、約４００℃〜約８００℃のより低い温度範囲にわたって熱分解処理を可能にする。当業者に理解されるように、本発明による投入源のための単一の処理温度はなく、代わりに反応器（又は一連の反応器）内の温度範囲が得られる。例えば、単一の反応器内で、反応器の頂部内への投入源は反応器の底部よりも高い温度になりうる。さらに、当業者に理解されるように、単一の反応器の使用は、約６００℃〜約８００℃などの、より高い温度範囲を必要とすることがあるが、一連の反応器は、約４００℃〜約６００℃のなどの、より低い温度範囲を可能にする。好ましい態様において、本発明の方法により使用される反応器は、比較的低い温度及び圧力（例えば平均で約６５０℃及び平均で周囲圧力が約５０ミリバール）が使用されるときに、高温／高圧に耐える設計は必要ない。
【００６８】
連続的な熱分解プロセスは、少なくとも部分的なガス化を受けるために少なくとも１つの反応器で行われる。例えば、回転ドラム反応器、シャフト反応器、水平反応器、連行流ガス化装置、固定床ガス化装置、連行流ガス化装置などを含む、当該技術分野で公知の様々な反応器を使用することができる。例示の反応器は、例えば、米国公開第２０１４／０１８２１９４号及びＤＥ  １００  ４７  ７８７、ＤＥ  １００  ３３  ４５３、ＤＥ  １００  ６５  ９２１、ＤＥ  ２００  ０１  ９２０及びＤＥ  １００  １８  ２０１に開示されており、その全体を参照により本明細書中に取り込む。当業者は、本発明により使用される反応器の数、順序及び規模は、本発明の範囲内で具体化される、投入される電子廃棄物源の規模及び体積に応じて適合されうることを確信するであろう。
【００６９】
いくつかの実施形態において、本発明により使用される一次反応器は、分配器を備えた投入領域、反応器混合チャンバ、高温領域、高温チャンバ、バーナー付き加熱ジャケットチャンバ、転化セクション、インナーレジスタ及び／又は熱伝導レジスタを含み、それらからなり、又は、それらから本質的になる。例示の実施形態において、本発明により使用される二次の（又は三次の）反応器は、ドームを有するガスコンパートメント、垂直搬送デバイスを有する高温チャンバ、内部レジスタ及び外部レジスタ、コンベヤデバイスを有する転化セクション、加熱ジャケットチャンバ及び／又は燃焼チャンバを含み、それらからなり、又は、それらから本質的になることができる。
【００７０】
１つの態様において、反応器はジャケット加熱される。１つの態様において、反応器は垂直及び／又は水平に配置される。１つの態様において、少なくとも２つの反応器が使用される。１つの態様において、少なくとも３つの反応器が使用される。１つの態様において、反応器は場合により撹拌を受けることができる。好ましい態様において、少なくとも１つの反応器又は一次反応器は垂直であり、移動床設計であり、加熱された壁に沿って燃料ガスが向流で二次反応器に入る。本発明の実施形態に制限されることなく、そのような設計は、望ましくないタール及び燃料油の生成を最小限に抑える。さらに好ましい実施形態において、移動床設計はさらに二次水平反応器に採用され、本発明による改善された固体／ガス反応及びガス／ガス反応から燃料ガス及びチャーの制御された反応時間及び温度を延ばす。
【００７１】
電子廃棄物源は、米国公開第２０１４／０１８２１９４号明細書の方法により実質的に示されるように少なくとも部分的な転化を提供するのに十分な時間、反応器内での転化を受ける。１つの態様において、反応器中の保持時間の量は、少なくとも約２０分、少なくとも約３０分、少なくとも約４０分、少なくとも約５０分、又は、少なくとも約６０分で変化し、例えば、ガス化反応に影響を与える投入源の細断サイズなどを含む要因に基づいて変化させることができる。
【００７２】
１つの態様において、反応器内の圧力は、約１０〜約１００ミリバール、又は、好ましくは約２０〜約５０ミリバールの圧力範囲内で一定に保持される。
【００７３】
１つの態様において、方法はタール及びオイルクラッキング工程をさらに含む。当業者に理解されるように、タール及びオイルは、タール及び有害成分を含有するオレフィン及びパラフィンの非不均一混合物であるパイロリシスプロセスの不可避の生成物である。ＰＶＣ及び／又は難燃剤がプラスチックフィードストックに含まれているならば、これらの有害成分は発癌性ベンゼン、トルエン及び塩素化臭素化成分を含む。パイロリシスオイルは引火点が低く、非常に危険であることが知られている（しばしば、様々な国で有害規制許可を必要とする）。有利なことに、本発明によれば、このような不可避的に生成されるタール及びオイルは単に中間体であり、その後にクラッキングされる。本明細書で言及する「分解（クラッキング）」とは、複雑な有機分子が、前駆体中の炭素−炭素結合の切断により、軽質炭化水素などのより単純な分子に分解されるプロセスを指す。このように、クラッキングは、熱、触媒及び溶媒の影響下での分子のあらゆるタイプの分断を表す。したがって、タール及びオイルは回収されないか、又は、本発明の熱分解法の生産物でない。１つの態様において、高級有機成分がさらに分解されるなどのさらなるガス転化器（クラッキング反応器）は使用されるであろう。これらの重質オイル又はタールの除去及びクリーン燃料ガスへの転化は、ハロゲン化された有害物質を選択的に吸収するこれらの材料を除去するために望ましい。１つの態様において、該工程は有害ハロゲン化化合物を除去するために、タール及びオイルをリサイクルする。さらなる態様において、タール及びオイルクラッキング工程はよりクリーンな燃料ガスを生成する有益な効果を有する。
【００７４】
１つの態様において、生成したタール及びオイルは、例えばゼオライトなど、場合により触媒の存在下で処理される。１つの実施形態において、クラッキング工程は、例えば米国特許公開第２０１４／０１８２１９４号明細書に開示されているように軽油と重油を分離し、その全体を参照により本明細書に取り込む。
【００７５】
１つの態様において、方法はガスのための任意冷却工程をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、ガスは、スクラビング段階でのさらなる処理のために冷却される。例えば、冷却された転化チャンバは、本発明の方法による反応器と連結されうる。１つの態様において、約４００℃〜８００℃の温度のガスを約１００℃未満、好ましくは約８０℃未満の温度に冷却する。その後、ガスを、例えば、隣接する水スクラバーなどで周囲温度に冷却して、ガスから過剰の水及び／又はスチームを除去することができる。
【００７６】
１つの態様において、本方法は、追加のガススクラバーを使用するなどの状態調節工程をさらに含むことができる。１つの実施形態において、生成されたガスを、ガススクラビング段階、すなわちアルカリ段階（例えば、ＨＣｌ及びＨＢｒの結合のためのＮａＯＨ）での冷却後にさらに精製し、下流プロセスに供給することができる。
【００７７】
１つの態様において、本発明は、水銀含有化合物が処理された電子廃棄物源に含まれるときに、さらなる処理のためのクリーニング工程をさらに含む。元素水銀は水スクラバーで除去されるであろう。このような工程はまた、スクラバー内で除去される水中の不溶性ハロゲン塩でありうる、生成されたハロゲン化水銀を有する水銀の除去を含むことができる。１つの態様において、ハロゲン化水銀はスクラバー内でスクラビングされ、その後に廃棄される。
【００７８】
１つの態様において、本発明は、生成された燃料ガスをさらに処理するためのクリーニング工程をさらに含む。そのような工程は、「湿式スクラビング」工程と呼ぶことができる。１つの態様において、ガスは、精製のために湿式スクラバーにガス流として導入される。１つの態様において、ガススクラバーは、生成物ガス流からタール、オイル及びチャーを分離する。さらなる態様において、ガススクラバーは、例えば約８０℃未満の温度に生成物ガスをさらに冷却することができる。スクラバーは、燃料ガス生成物中のあらゆる毒性化合物の最終的な除去工程のためにさらに使用されうる。
【００７９】
１つの態様において、生成された燃料ガス／水蒸気混合物は、ガスクリーニング、すなわちスクラバー装置に入る。１つの態様において、各反応器ラインは、それ自体の第一のガスクリーニングユニットを有する。ガス流は、第一のスクラバーユニットの後で混合され、その後に、追加のスクラバーに入る。
【００８０】
１つの態様において、ガスクリーニングユニットは、スクラバー、容器、ポンプ、オイル排出ユニット及び熱交換器を含むか、又は、それらからなる。焼却技術の当業者に知られている添加剤、例えばアルカリ源（例えばＮａＯＨ）又は硫黄の除去のための石灰石などの他の源と水は組み合わせられる。特に、本発明による加熱方法は、外部加熱が提供されるので、焼却とは区別される。明確にするために、本発明の方法は焼却を使用しない。焼却技術分野の当業者は、アルカリ性材料を含む水を用いて酸性成分を除去するスクラビングは区別される方法であると理解している。これらは閉ループ系で使用され、凝縮物及び汚染物質をガス流から清浄化し、ガスを冷却する。凝縮物は、固体としてオレフィン、芳香族化合物及びパラフィン、及び水を含む。標準装置は５つのガスクリーニング装置を含むか、又は、それらからなる。この数は、本発明の実施形態により使用されるフィードストックの仕様に応じて、減少又は増加させることができる。タールなどのスクラブされた成分はクラッキング反応器のフィードストックとなり、芳香族オイル及びオレフィンの軽油分は固体／水から分離され、ガス化装置で再処理され、水は前洗浄されそして再使用される。
【００８１】
１つの態様において、本発明は電子廃棄物源をチャー源及びクリーン燃料ガス源に転化させる。１つの態様において、本発明は、本明細書に記載の方法から生成されるオイル及びタールのリサイクルのためのリサイクル工程をさらに含むであろう。１つの態様において、オイル及びタールのリサイクルは、それらをクラッキングし、次いで、より短い鎖分子を主反応器にて再処理し、追加のクリーン燃料ガスに転化させることを含む。本発明の有利な態様において、このように生成されたクリーン燃料ガスは、使用点（すなわち、本発明の方法、装置及び／又はプロセスを使用する設備）で本発明のプロセスの操作を維持する際の使用に適している。
【００８２】
１つの態様において、本発明は生成されたチャー源をさらに処理するための分離工程をさらに含む（図８及び図９に示すとおり）。１つの態様において、本発明により生成されるチャー源は微細な金属状態の金属を含む。さらなる態様において、本発明により生成されるチャー源はガラス繊維（ＦＲ４板からのものなど）、炭素微粒子／微細物質、金属、貴金属及び／又はそれらの組み合わせを含む。チャー源は、種々の商業的に知られている方法によって達成され得るように、チャーから所望の成分を除去するなど、後続の分離工程をさらに受ける。
【００８３】
１つの実施形態において、チャー源から炭素を除去するために炭素転化ユニットを使用することができる。有利には、生成されるチャー源は、有機物を除去し、その後に、残りの成分をさらに分離することができる本発明による熱分解処理の結果として、約４０％、５０％又はそれ以上の減少（質量基準）を受けている。１つの態様において、チャー源中の炭素が５０％（質量基準）より大きく低減するように、チャー源から追加の炭素を除去することが望ましい。好ましい実施形態において、炭素は１０％（質量基準）未満にまで低減される。好ましい実施形態において、炭素はチャー源から除去される。
【００８４】
１つの態様において、チャー源のさらなる処理は、炭素を燃料ガス（二酸化炭素又は一酸化炭素の形態で、その後にスクラバーを介してさらに処理される）に転化させるためにオゾンの使用を含むことができる。このような実施形態において、チャーを含むチャンバ（周囲温度又は約１００℃〜約３００℃などの高温）にオゾンを添加することができる。そのようなチャンバは反応器の１つであっても、又は、別個のチャンバであってもよい。１つの態様において、炭素を燃料ガスに転化させるためのオゾンの使用は低温焼却プロセスの使用を不要にする。
【００８５】
１つの態様において、チャー源のさらなる処理は、約３００℃〜約５００℃などの制御された温度で残留物中の炭素を焼却する。空気供給は温度制御され、全プロセスを約３００℃〜約５００℃の温度などに冷却することができる。そのようなプロセスは低温焼却プロセスと呼ばれる。１つの態様において、装置は、供給スクリューコンベヤ、フライト及び熱伝達用レジスタパイプ付き回転式焼成器、冷却された排出スクリューコンベヤ、微粒子除去付きの排気ガスクリーニングユニット及び任意要素のスクラビングデバイスを含み、又は、それらからなる。
【００８６】
１つの態様において、供給スクリューコンベヤは従来の設計を有し、その副産物の温度がその仕様の主なパラメータである。回転式焼成器に入る前に、間接加熱及び制御された空気供給によって、副生成物の温度を上昇させる。
【００８７】
１つの態様において、回転式焼成器は２つのベアリングを有する細長いドラム、フライト付き内部ドラム及び中央排出スクリューコンベヤの基本設計を有する。入口及び出口は対称に配置されている。ドライブは回転式焼成器の頂部にある。材料の投入と排出はシャフトを介して行われ、このようにして大気への防毒を行う。ドラム内の２つのレベルのパイプレジスタはプロセスを冷却する。この材料は内部のフライトによって排出スクリューコンベヤに運ばれることができる。材料は、一定の温度及び一定の冷却下で回転式焼成器を通って連続的に輸送されうる。さらに、このプロセスでは炭素はＣＯ２に酸化される。
【００８８】
１つの態様において、排出スクリューコンベヤは冷却ジャケットを備え、貯蔵容器に接続されている従来の設計を有する。
【００８９】
１つの態様において、排気ガスクリーニングモジュールは従来の粒子除去装置を有し、場合により、固体除去を伴うガススクラバーを備えることができる。必要に応じて、スタックに入る前にファンを追加することができる。
【００９０】
１つの態様において、分離工程を用いて、微細金属及び／又はガラス繊維をチャーから除去する。１つの態様において、ガラス繊維を分離して、高濃度の金属／チャー混合物を得ることができる。１つの態様において、ガラス繊維の除去は、２Ｘ濃縮物金属／チャー混合物、又は３Ｘ金属／チャー混合物、又は好ましくは４Ｘ金属／チャー混合物を提供する。有利なことに、金属／チャー材料は国際製錬所へのオフショア出荷を要求するのではなく、処理済みの状態にて国内精製所で処理することができる。さらなる利点として、チャー混合物中の金属はチャーから分離された各成分が毒性成分（例えば、ダイオキシン及びフラン）を実質的に含まないか又は含まないように、ガラス繊維をさらに除去しながら精製することによって回収することができる。このようなガラス繊維の精製及び除去は、貴金属を含む金属を分離することができる既知の分離方法（スクリーン及び重力分離など）によって達成され、該金属は実質的に元の形態で回収される。さらに、分離された金属は、プロセスで溶融されていないか、又は金属の主要部分は溶融されておらず、金属の価値を保持する。
【００９１】
本発明の１つの態様において、貴金属（例えば、金、銀、パラジウム）、エレクトロニクス用金属（例えば、銅、アルミニウム）及び希土類金属を含む金属の少なくとも５０％の回収率でチャーから分離法により回収され、好ましくは少なくとも約５５％、好ましくは少なくとも約６０％、好ましくは少なくとも約６５％、好ましくは少なくとも約７０％、好ましくは少なくとも約７５％、好ましくは少なくとも約８０％、好ましくは少なくとも約８５％、好ましくは少なくとも約８５％、好ましくは少なくとも約９０％、又は最も好ましくは、少なくとも約９５％である。分離技術の例としては、例えば、機械的（すなわち、振盪）分離、電気化学的処理などが挙げられる。本発明の例示的な実施形態において、チャー（金属及びガラスを含む）中の金は、９０％超、９５％超、最も好ましい実施形態において、９８％超で回収された。本発明の１つの態様において、抽出された金属は、所望の用途のためにさらに精製することができる。貴金属は本来の形態であり、合金化されていないので、化学的及び電気化学的プロセスを使用して、他の既知の方法によって個々に回収することができる。
【００９２】
１つの態様において、燃料ガスは、通気装置によって約１００ｍｂａｒなどに圧力を増加させることによって、ガスクリーニング装置を通って輸送される。１つの態様において、１００ｍｂａｒは本発明により使用される装置の限界値である。
【００９３】
１つの態様において、廃水処理は物理的及び生物学的処理セグメントを含むか、又はそれからなる。廃水は前処理後及びクリーニング後に排出することができる。
【００９４】
１つの態様において、安全装置は緊急時に燃料ガスをフレアに輸送する。１つの態様において、全てのパイプラインは弁を有し、動力故障時に自動的に開く。さらなる態様において、フレアへの接続パイプにはバーストディスクが装備されており、これにより、反応器及びガスクリーニング装置の過度の圧力が防止される。緊急の場合に、この装置は装置を安全にシャットダウンするのに役立つ。
【００９５】
熱分解法の改良された処理及び効率のための任意の追加物
本発明の方法は、使用される方法及び装置の効率をさらに最大限にするために、追加の投入物と組み合わせるのに適している。出力発生装置は供給された燃料を指定された燃料負荷範囲で出力に変換するための最高の効率を発揮するように設計されていることが知られている。ガスタービン及びガスエンジンのこの範囲は、一般に、選択されたガスタービン又はガスエンジンの８０％〜１００％燃料ガス能力である。効率は出力を発生させるために燃料ガスに必要とされる熱エネルギーとして決定され、ＢＴＵ／ｋＷｈでベンダーによって提供され、装置の８０％〜１００％能力の燃料ガス負荷の特定の範囲で有効である。当業者が確信するように、８０％未満の燃料ガス負荷は、燃料ガスの熱エネルギーを出力に変換する効率を低下させる。
【００９６】
本発明の任意の場合の実施形態によれば、本発明の方法によるクリーン燃料ガス源産出物はさらに改良されていることができ、例えば、ｃｆｍ（立方フィート毎分）で測定され、そしてクリーン燃料ガス源の発熱量はＢＴＵ／ｃｕｆｔで一定に制御される。クリーン燃料ガス源の量及び発熱量は、本発明の実施形態により処理されるフィードストック特性に依存する。反応器への均質なフィードストック投入は両方のパラメータ：ｃｆｍ及びガスタービン／エンジンに供給される１ｃｕｆｔあたりの発熱量に関して一貫したクリーン燃料ガス源産出物をもたらすであろう。フィードストックの変動は、生成されるクリーン燃料ガス源の量及びそのｃｕｆｔ当たりの発熱量を変化させる。したがって、本発明の方法は、クリーン燃料ガス源をガスタービン／エンジンなどに燃料として供給する前に、天然ガスを事前混合貯蔵容器内でクリーン燃料ガス源に添加することによって、クリーン燃料ガス源の産出物に関してさらに制御されうる。
【００９７】
１つの態様において、本発明のクリーン燃料ガス源産出物に天然ガス（メタンなど）を添加することは様々な利点を有する。添加される天然ガスはクリーン燃料ガス源のガス流量の変動を均等化することができ、２つの混合ガス流のブレンドは、ガスタービン／エンジンへの合計ガスの必要な供給を保証し、出力発生装置の最適化性能のために８０％〜１００％燃料ガス負荷を達成する。さらに、利用可能なクリーン燃料ガス源容量に天然ガスを加えることにより、プロジェクト現場での出力発生の総容量を増やすことができる。なおもさらには、使用される装置のメンテナンス期間中にクリーン燃料ガス源を天然ガスで置き換えることは装置の停止期間中の出力発生に冗長性を提供する。
【００９８】
追加の燃料源は、本発明の方法で利用することができ、以下に「追加の燃料源」として各投入源についての例示的なＢＴＵとともに示すものが挙げられる。
【００９９】
熱分解法の生成産出物
１つの態様において、本発明の方法、装置及び／又はプロセスは、電子廃棄物源をチャー源及びクリーン燃料ガス源に転化させる。有利なことに、電子廃棄物投入物からの炭化水素材料はクリーン燃料ガスに転化され、一方、金属及びカーボンコークスは「チャー」として回収される。さらなる利点として、生成されるいかなるオイル及びタールも二次反応器及びクラッキング反応器にリサイクルされて、追加の燃料ガスに転化され、例えば、使用場所（すなわち、本発明の方法、装置及び／又はプロセスを使用する設備）で本発明のプロセスの操作を維持するために使用されてよい。
【０１００】
チャー
熱分解法を用いる本発明による方法は、有利なことに、ガラス繊維（ＦＲ４板からのものなど）、炭素微粒子／微細物質、金属、貴金属及び／又はそれらの組み合わせを含む、処理済みのチャーを提供する。１つの態様において、チャーは危険でない材料である。１つの態様において、チャーは毒性化学物質を実質的に含まないか又は含まない。チャーは有害なダイオキシン及びフランの発生を防ぐために、空気に開放する前に冷却（例えば、約１２０℃未満）する必要がある。
【０１０１】
１つの態様において、チャーはハロゲン化合物を実質的に含まない。さらなる態様において、チャーは毒性化学物質及びハロゲン化合物を実質的に含まない。１つの態様において、チャーは、例えば水銀含有化合物を含む毒性化学物質を含まない。１つの態様において、チャーはハロゲン化合物を含まない。さらなる態様において、チャーは毒性化学物質及びハロゲン化合物を含まない。
【０１０２】
燃料源
熱分解法を用いる本発明による方法は、有利には、クリーン燃料源を提供する。１つの態様において、燃料ガス源は、クリーンで危険でない材料である。１つの態様において、燃料ガス源は毒性化学物質を実質的に含まない。１つの態様において、燃料ガス源はハロゲン化合物を実質的に含まない。さらなる態様において、燃料ガス源は毒性化学物質及びハロゲン化合物を実質的に含まない。１つの態様において、燃料ガス源は毒性化学物質を含まない。１つの態様において、燃料ガス源はハロゲン化合物を含まない。さらなる態様において、燃料ガス源は毒性化学物質及びハロゲン化合物を含まない。１つの態様において、燃料源は、多環式芳香族炭化水素（ＰＡＨ）、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル及び／又はピレンを実質的に含まないか又は含まない。
【０１０３】
１つの実施形態において、生成された燃料ガスは、本発明の熱分解法の装置及び方法のための反応器を加熱するために利用される。１つの態様において、反応器のための熱は、生成された燃料ガスの約１０〜５０％、生成された燃料ガスの約１０〜４０％、又は、生成された燃料ガスの約２０〜３０％によって供給される。
【０１０４】
１つの実施形態において、生成される燃料ガスは実施例の表に示されるとおりの組成を有する。
【０１０５】
１つの態様において、燃料ガスは、パイロリシス及び／又は部分酸化装置で一般的であるように、空気又は外部酸素が反応器に導入されない結果として優れた生成物である。
【０１０６】
本発明の１つの実施形態において、電子廃棄物源の熱分解は、電子廃棄物１ポンド当たり約３，０００〜約１９，０００ＢＴＵを含み、エネルギー源としてのクリーン燃料ガスを生成する。当業者であれば、本明細書に記載の本発明の開示に基づいて確信するように、電子廃棄物源の違いは、１ポンド当たりのＢＴＵに影響を与える。１つの態様において、熱可塑性ハウジング電子廃棄物源は、例えば、約１４，０００〜１６，０００ＢＴＵ／ポンドを含むことができる。
【０１０７】
なおもさらなる態様によれば、様々な廃棄物源は以下の推定ＢＴＵ／ポンドを提供する：
【表１】
2019507682.tif 000004
【０１０８】
１つの態様において、生成される燃料ガス源の発熱量は、電子廃棄物投入源のタイプに基づいて変化する。例えば、非限定的な実施形態において、実施例で生成されたデータにより下記の投入源から生成される燃料ガスの発熱量は約４００Ｂｔｕ／ｆｔ３〜８００Ｂｔｕ／ｆｔ３である。他の態様において、発熱量は約２００Ｂｔｕ／ｆｔ３〜約１５００Ｂｔｕ／ｆｔ３又は約５００Ｂｔｕ／ｆｔ３〜約１０００Ｂｔｕ／ｆｔ３の範囲を提供するために投入物に基づいて変更することができる。１つの態様において、評価された燃料ガスは、評価されたすべての排出要件を満たしていた。
【０１０９】
１つの態様において、燃料ガスの生成は様々な用途に適している。１つの実施形態において、生成された燃料源は天然ガス及び／又は電気の代替として、製造プラント及び／又はボイラーに動力供給するためにエンジン又はガスタービンを使用して電力を生成するために使用されうる。別の態様において、燃料ガスは、バーナー又はスチーム及び電気の生産及び／又は分配に使用することができる。そのような使用の多くの例は、当業者に周知である。
【実施例】
【０１１０】
実施例
本発明の実施形態は下記の非限定的な実施例においてさらに規定される。これらの実施例は、本発明の特定の実施形態を示しているが、単なる例示として与えられていることを理解すべきである。上記の議論及びこれらの実施例から、当業者は本発明の本質的な特徴を確認することができ、そして本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の実施形態の様々な変更及び改変を行い、様々な用途及び条件に適合させることができる。したがって、本明細書に示されそして説明されたものに加えて、本発明の実施形態の様々な変更は前述の説明から当業者に明らかであろう。そのような改変も、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図される。
【０１１１】
本出願明細書に記載された各参考文献の開示は、参照によりその全体が本明細書に取り込まれる。
【０１１２】
例１
本発明の実施形態による様々な電子廃棄物源の評価は、電子廃棄物源の混合物を処理のための投入物として検討し分析するために実施された。以下の電子廃棄物発生源を分析し、投入物の評価の要約を以下に示す。
【０１１３】
【表２】
2019507682.tif 000005
【０１１４】
【表３】
2019507682.tif 000006
【０１１５】
【表４】
2019507682.tif 000007
【０１１６】
【表５】
2019507682.tif 000008
【０１１７】
【表６】
2019507682.tif 000009
【０１１８】
【表７】
2019507682.tif 000010
【０１１９】
【表８】
2019507682.tif 000011
【０１２０】
【表９】
2019507682.tif 000012
【０１２１】
【表１０】
2019507682.tif 000013
【０１２２】
【表１１】
2019507682.tif 000014
【０１２３】
例２
電子廃棄物源を処理するための装置及び機器
ＰＷＢのための機器及び処理装置は、本発明の実施形態に従って開示されるような製品の特徴及び材料バランスの査定について評価した。試験の目標は、供給されたＰＷＢの連続供給を伴うプラントの技術能力を証明し、さらなる評価のために特定の製品及び操作パラメータを得ることであった。本発明による方法は、さらなる使用のために高メタン、水素及び一酸化炭素含有量の適切な組成を有するガス産出物、及び水酸化ナトリウムでガススクラバーにて中和された臭化水素又は塩化水素を確認するように評価された。本発明による方法を評価して、ＰＷＢフィードストックに含まれている当初のダイオキシン含有量にかかわらず、チャー中の検出不可能なものとしてのダイオキシン含有分を含むダイオキシンの完全な破壊を確認した。本発明による方法を評価して、潜在的に有害な成分及びＶＣＯの測定とともに、ＶＯＣ及び他の毒性成分の完全破壊を確認し、工場での使用プロセスの適性を評価した。本発明による方法を評価して、機械的分離によってチャーから金属粒子を回収する能力を評価した。
【０１２４】
試験操作のパラメータ
１０００ポンドのＰＷＢフィードストックを受け取り、そして検査した。フィードストックは、試験のために２インチ未満に細断された。図１に実質的に描かれている反応器は試験前に清浄化されていた。プロセスソフトウェア及びセンサは操作条件を記録するように調整された。材料取扱い条件及び供給条件は試験前に調整した。この特定のフィードストックの技術的調整は以下に概説されるように実施された。
【０１２５】
連続処理
装置を加熱した後に、連続プラント操作を行い、制御されたフィードストック投入及び製品排出を用いた。操作パラメータをフィードストックの要求に合わせて調節した。得られた材料及び媒体をサンプリングし、記録した。さらなる分析のために、合計３つのガスサンプル、フィードストックサンプル及びチャーサンプルを得た。サンプルの分析は認証された独立した研究室によって行った。
【０１２６】
プラントの標準的な操作条件には以下のプラントの操作準備が含まれた：プラントの始動：午前６時３０分、フィードストック投入：午前１１時００分〜、サンプリング午後１３：００〜１５：３０、プラント操作の完了：午後１８時００分まで、製品及び媒体の排出、質量バランスのための生産品の記録。
【０１２７】
一般的な条件
フィードストックを細断し、そして試験プロトコールにより供給した。始動プロセスには、反応器の加熱及びガススクラビングユニット及び隣接プラント構成要素の調整が含まれた。以下に概説するように、操作条件を試験プラントに調節した。
【０１２８】
プラント条件
試験中のプラント操作は装置の標準構成を使用し、そしてこのフィードストックのために特定の調整を用いた。これらの調整には以下のことが含まれる。
下部バーナーのみでのプラント操作；
供給チャンバが空になると、フィードストックを定期的に供給；
反応器の頂部で６３０℃、反応器の下部で７５０℃〜８５０℃の反応器条件；
ガスドームからスクラバー１へのガスの放出、反応器頂部からスクラバー４への直接的な接続はない；
熱交換器を介したスチーム発生及び特殊パイプラインを介したスチームの反応器頂部への直接的な注入；
生成された凝縮物のためのクラッカーモジュールは作動していなかった。なぜなら、これらのオイルの体積は効率的な操作を行うためには少なすぎたからである；及び、
ガススクラバーの操作は再循環なしで実施した。正しいレベルの手動調整によるスクラバー１及び２のレベル制御；及び操作中のスクラバーとプラントのガスパイプラインとの間の油水分離器の制御。
【０１２９】
試験操作の特殊条件
選択された基本動作パラメータを連続的にモニターし、わずかな調整しか必要とされなかった。フィードストックの供給体積は試験の第二の段階中に増加した。選択された間隔で、フィードストック投入は連続的であった。フィードストックの高い反応性及び速いガス化のために、ガス体積及び圧力の脈動的な増加をモニターした。この効果は試験操作に悪影響を及ぼさなかった。フィードストックの増加はより多くのガス発生をもたらし、数ミリバールの範囲内のわずかな圧力上昇は試験操作に影響を与えなかった。
【０１３０】
反応器内の水分含量はスチーム注入によってわずかに増加し、これは化学平衡反応によるガス生成を増加させた。ガス体積を常に測定した。フィードストックの供給量が増加した段階で発生したガス体積は３０ｍ３／ｈｒ以上であった。平均値は約２０ｍ３／ｈｒであった。
【０１３１】
スクラバーは通常の静止状態で動作した。差圧は約２０〜５０ｍｂａｒの以前の試験運転での差圧のような範囲にあった。
【０１３２】
スクラバー１及び２からの生成油の再循環及び注入はなかった。少量のオイル成分をスクラバー１及び２から除去し、回収した。
【０１３３】
操作中の媒体のレベル制御は常にその範囲レベルに調整された。第一のスクラバー中の媒体：オイル、後続のスクラバーの媒体：添加剤を含む水。生成されたすべての媒体は試験後に取り出し、質量バランスについて測定した。
【０１３４】
上記のプラント条件から試験操作中に特別な技術的調整をする必要はなかった。技術的な故障は発生しなかった。プラントは完全に安定して操作され、その能力はこのフィードストックを処理することを証明した。
【０１３５】
機器装置及び処理設備の概要
フィードストックはこれらの温度条件下で主反応器内にて迅速に反応し、急速にガス化する。このガス化プロファイルは、フィードストックが装置に供給された直後の圧力増加によってモニターされた。観察される圧力増加は重要でなく、商業的サイズのユニットのためのより一定のフィードストック投入によって均衡化することができる。有利には、本明細書に記載の試験されたフィードストックのガス化及び反応速度は、高い処理量を可能にする。生成されたガスは反応器からガススクラビングユニットにパイプ送りされ、凝縮物がガス流から除去される。次いで、凝縮物はスクラバー１及び２で回収され、それらの粘度は、燃料源としてのプロセスへの再注入に適している。残留タールはスクラバーに残されない。
【０１３６】
様々な操作パラメータを調整した。該パラメータとしては供給スクリューコンベアの処理体積、反応器内の反応を均衡化させるためのスチーム注入の調節；反応器温度；フィードストック投入物の体積；及びチャー除去率に依存する滞留時間。これらの調整と記載の設備では、安定したプラント操作が達成された。
【０１３７】
例３
ＰＷＢフィードストック処理のための例示的プラント操作
例２の機器及び装置設備を評価した後、プラント操作を利用して電子廃棄物フィードストックを処理した。
【０１３８】
供給されたフィードストック材料は、試験運転のために２インチ未満に細断され、短い間隔でプラントに連続的にフィードされた。スチームを注入し、凝縮物をスクラバー１及び２から除去し、チャースクリュー搬送ユニットからチャーを除去した。
【０１３９】
前処理されていないこの材料のスクリューコンベアの供給仕様を始動中に試験し、段階１の間に短く供給体積を低減させた。供給体積もまた、後に試験中に減少させた。というのは、チャー回収ドラム中の温度が急速に増加し、チャーを冷却するためにより多くの時間が必要だったからである。クールダウン期間は、プラント構成の外での化学反応を避けるために必要である。温度クールダウンの遅れは、この特定のフィードストックのチャー金属混合物の熱容量によって引き起こされた。供給速度は装置の設計に依存し、最適化されるパラメータである。
【０１４０】
【表１２】
2019507682.tif 000015
【０１４１】
温度及び圧力の測定値を図１６〜１７（摂氏で測定）に示す。ここで、温度１は反応器の中央部であり、温度２は反応器頂部であり、温度３はガスドームであり（図１６）、圧力（ｍｂａｒ）は流量と比較して示されている（図１７）。
【０１４２】
測定値及びデータの評価
プラントは、電子廃棄物投入の完全な化学転化を確保するために、反応器中で高温範囲（７００℃超）にて操作した。反応器内の圧力は平均して５ミリバール超であった。材料の高い反応性及び迅速なガス化にもかかわらず、有意な圧力スパイクは記録されなかった。試験中にわずかな温度調整を行った。生成されたガス体積は、材料の高い反応性のために有意なスパイクを有し、これは、より一定の供給体積によって均等化できた。パイロットプラントは、このフィードストックに対して異なる供給装置を必要とし、より高い処理量を達成することができた。これはまた、空気混入のないチャー金属混合物の急速冷却を確保するための追加の装置をパイロットプラントに要求する。得られた増加したガス発生を伴う間隔での材料供給は試験の第一の段階において記録される。試験中の後の処理量低下はチャーの冷却時間を増加させた。これらの効果は試験プラント技術には関係ないが、プロセス全体の評価に役立つ。この試験中に約５ｗｔ％〜約１０ｗｔ％などの異なる量のスチーム注入はプロセスデータ全体に影響を与えなかった。導入される材料流の湿分含有量を制御するためにスチームを添加する。スチームはプロセス熱から生成される。
【０１４３】
反応器頂部の温度は約６００℃〜８００℃の間で測定された。これらの温度は、チャーの熱伝達能力によって調節されるので、より高い処理量でも達成することができる。
【０１４４】
ガススクラビングユニットからのデータの評価には、温度制御とスクラブアウトされた成分の体積が関係している。スクラバー１の温度を約７５℃、スクラバー２及び３を３０℃で調節した。スクラバーの温度及び充填レベルを制御するために、媒体（アルカリ源及び／又は安定剤などの添加剤によるスクラバー中のオイル又は水）を添加した。スクラバー１の凝縮物は長鎖炭化水素であり、反応器に再注入される。スクラバー２では水及び芳香族化合物をスクラビングした。オイル成分を含まないプロセス水をＮｏ．３でスクラビングした。
【０１４５】
試験操作の説明
試験材料の反応性は不明であった。高い比熱容量を有するチャー金属混合物は、以前に試験した他のフィードストックよりも長い冷却期間を必要とした。パイロットプラントの試験中に問題を生じなかったフィードストックの高い反応性のために、ガス生成は脈動していた。
【０１４６】
サンプリング、分析、評価
フィードストック及びチャーサンプルを回収し、分析した。フィードストック及びチャー中のダイオキシンに関する追加の分析試験を指示した。ガスサンプルは特殊ガスボトルに回収し、外部試験のために実験室に送った。生成されたオイル体積は非常に小さく、そのため、分析しなかった。オイルサンプルを回収し、分析に利用可能であった。試験サンプルを分析のために試験運転の後に実験室に送った。分析は１つの代表的なサンプルを用いて行い、この試験では異なるフィードストックの含有分の条件を評価することはできなかった。
【０１４７】
分析データ及びＭ＋Ｅバランス
分析の結果を表２〜４に示す。
【表１３】
2019507682.tif 000016
【０１４８】
【表１４】
2019507682.tif 000017
【０１４９】
【表１５】
2019507682.tif 000018
【０１５０】
表２〜４に示す結果は、いくつかの回収したサンプルから代表的なサンプルを分析した。より大きな金属粒子を有する追加のサンプルの分析は、全体の金属がずっと少なくなり、代表的なサンプルと見なすことができない。この分析は高レベルのＺｎを有した。ガラス繊維粒子の選択的低減は、金属の量を増加させ、代表的なサンプルを生じさせない。
【０１５１】
ＰＷＢフィードストック中の防火剤及び／又は難燃剤は臭素を含むことが知られており、フィードストック中に２％と分析された。フィードストック中のダイオキシンの分析はフィードストック中で高レベルのダイオキシンを示した。この試験の目標は新しいダイオキシンの発生を避け、既存のダイオキシンをクラッキングにより低減することであった。
【０１５２】
製品ガスの分析
分析の結果を表５に示す。
【表１６】
2019507682.tif 000019
【０１５３】
発生したガスのサンプルは、段階１及び段階２（１３：５０及び１５：５０）で回収された。分析結果は均一な操作条件を反映している。ガス分析は比較的に高い水素含有量及び低いパラフィン含有量を示す。ＣＯとＣＯ２の比はこの温度プロファイルに特徴的である。酸素及び窒素は元のガス組成物の成分ではなく、ガラス容器の輸送中のガスサンプル中への侵入物である。
【０１５４】
特徴的なフェノール成分を有するフィードストックの分子構造は、有意な量のパラフィン及びオレフィンなどの長鎖分子を生成しない。ガス蒸気の芳香族成分は、クラッキング反応器なしでは完全にクラッキングされず、低粘度の液体画分を生成する。生成された少量の油性成分は平均温度でポンプ輸送され、クラッキング反応器で転化されうる。
【０１５５】
チャー金属混合物の分析
分析の結果を表６〜７に示す。
【表１７】
2019507682.tif 000020
【０１５６】
表６に示すように、チャー金属混合物の分析結果はチャーの完全な組成を反映していない。非鉄金属Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＣｕは有意に低すぎる。回収されたサンプルの分析は含有分及び粒子サイズの不均一な分布に基づいて、５０％だけ異なる。より大きい金属片はチャー中に発見され、それは凝集しているか又は溶融している。これらの凝集物は追加されなければならず、分析データには示されていなかった。
【０１５７】
【表１８】
2019507682.tif 000021
【０１５８】
表７に示すように、チャーをダイオキシン含有量について分析した。ほとんどの測定データは検出限界を下回った（表中のデータは検出限界であり、チャーの実際の測定データではない）。この分析は、ダイオキシンが生成されなかったこと、及び、フィードストック中の既存のダイオキシンでさえ化学的還元条件下でこの試験中にクラッキングされたことを示している。フィードストック及びチャー中のダイオキシン値を比較すると、ダイオキシン分子の完全な破壊が確認される。特に、追加の反応器によるフィードストック処理を最適化して、後続反応による完全なクラッキングを確保することにより、クラッキングによるさらなる破壊を得ることができる。
【０１５９】
全体の結果
供給されたフィードストックを用いたプラント操作は成功した。パイロットプラントの技術的設計により、ＰＷＢフィードストックの所望の処理が実証された。複数の用途のためのガスが生成され、さらなる処理に適したチャー金属混合物が得られた。さらなる利点として、ダイオキシンが発生せず、既存のダイオキシンがクラッキングされたことを確認することが挙げられ、ＰＷＢの臭素化防火剤及び／又は難燃剤に起因する毒性材料を生成しないような実施化を確認した。したがって、パイロットプラントは、プラスチックの組成も金属もプロセスに悪影響を及ぼさない安定した性能を示した。
【０１６０】
例４
チャー源に存在する金属及び他の元素を評価するために、本発明の方法により生成されたチャー源の定量的評価を行った。チャー源をロッドミルで粉砕し、次いで、粒子状物質のサイズに基づいて分離するためにスクリーニングした。アンダーサイズのものは、振とうテーブルを通した。次に、貴金属を分離するために、テーブルテールを遠心分離機で試験した。金属及び他の元素を分離した後に、質量バランスからの量を％又はｐｐｍで示す。結果を表８Ａ〜８Ｃに示す。
【０１６１】
【表１９】
2019507682.tif 000022
【０１６２】
【表２０】
2019507682.tif 000023
【０１６３】
【表２１】
2019507682.tif 000024
【０１６４】
表８Ａ〜８Ｃに収集されたデータでは、＋１．３ｍｍの大型物質については、材料があまりに粗く不均一であるため、材料をアッセイすることができなかった。その量は、磁気的及び視覚的分類（材料の半分について）によって等級化することによって評価し、以下を見出した：８１．７％の銅カラーフレーク（質量バランスに対して純粋な銅であると仮定する）、１０．６％の磁性フレーク（純粋な鉄であると仮定されるが、おそらく他の金属も含む）、６．７％の非磁性金属（質量バランスで使用されない）及び１．０％の炭素様材料（質量バランスで使用しない）。これらの大型物質に貴金属がないとさらに仮定した。
【０１６５】
このデータは、本発明の方法が、汚染物質及び／又は他の有害材料を導入することなく、金属及び他の元素の形態を維持することを示している。これは有利なことに、金属及び他の元素の価値を保存する。
【０１６６】
表９に示すように、重力試験の質量バランスは、金、パラジウム及び白金の元素について示されている。これは、特定の金属及び／又は商業的に関心のある他の元素が、本発明によるチャー源から高濃度で回収されうることをさらに示す。
【０１６７】
【表２２】
2019507682.tif 000025
【０１６８】
例５
例１で確認したように、本発明の方法は、ＰＡＨを生成することなく、ハロゲンを含有する炭化水素材料を安全に転化させた。例示の電子廃棄物源は、約１ポンドの重さの典型的なデスクトップコンピュータマザーボードを含む。この合計質量のうち、約３０％はボード自体であろう。ボードは、強度のために約５０％のガラス繊維を含む。この残部として樹脂バインダが約１５％である。ＰＷＢの臭素含量は１８％にもなる可能性がある。したがって、ハロゲン含量は約２〜３質量％であることができる。
【０１６９】
本発明により処理される７％、８％、９％、１０％又はそれ以上のハロゲンを含む電子廃棄物源の処理がＰＡＨ、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル及び／又はピレンを生成しないことを確認するために本発明の方法をさらに評価する。この方法の確認許容レベルは少なくとも７〜１０％のハロゲンであり、ＰＡＨ、ハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ハロゲン化ジベンゾフラン、ビフェニル及び／又はピレンを生成することなく、本発明により処理される。有利なことに、本発明の方法は新しい分子を生成せず、電子廃棄物源投入物自体に含まれる分子をさらに排除する。
【０１７０】
有利なことに、示されているように、本発明の方法は水銀を揮発させ、それにより、スクラバー装置でのその捕捉によって水銀を効果的に除去することがさらに可能である。この方法で製造されたチャー残留物及び／又はガス中に水銀が検出されなかったため、水銀成分を手動で除去する必要なしに水銀含有電子廃棄物を処理するのに安全かつ有効であることが実証された。自動シュレッダー残留物のサンプルを利用したさらなる評価では、５０ｍＬの水銀を処理の前に注入した。処理後に、チャー又はガス中に水銀は検出されず、スクラバーによる完全な除去が確認された。
【０１７１】
例６
パイロット設備での追加の試験を、例２及び３に記載したように実施したが、電子廃棄物源としてのＡＢＳ及びポリスチレンフィードストック、すなわち電子廃棄物を含むプラスチックの処理のためのプラント条件を以下のように変更した。
・下部バーナーのみのプラント操作、
・短い時間間隔でのフィードストック供給、
・反応器頂部の温度が６００℃、反応器下部の温度が６５０℃〜７００℃の反応器条件、
・ガスドームからスクラバー１へのガスの放出、反応器頂部からスクラバー４への直接的な接続なし、
・熱交換器によるスチーム発生及び特殊パイプラインを介したスチームの反応器頂部への直接噴射、
・生成された凝縮物のクラッカーモジュールは作動していなかった。というのは、効率的な操作のためにはこれらのオイルの体積が少なすぎるからであった。
・ガススクラバーの操作は再循環なしに実施した。
−正しいレベルの手動調整によるスクラバー１及び２でのレベル制御、
−操作中のプラントのスクラバーとガスパイプラインとの間の油水分離器の制御。
【０１７２】
試験操作のための特殊条件：
・選択された基本操作パラメータを継続的にモニターし、必要な調整はわずかであった。フィードストックの供給体積は試験の第二の段階中に増加した。
・選択された間隔で、フィードストック投入は連続的であった。フィードストックの高い反応性及び速いガス化のために、ガス体積及び圧力の脈動的な増加をモニターした。この効果は試験操作に悪影響を及ぼさなかった。フィードストックの増加はより多くのガス発生をもたらし、数ミリバールの範囲内のわずかな圧力上昇は試験操作に影響を与えなかった。
・反応器内の水分含量はスチーム注入によってわずかに増加し、これは化学平衡反応によるガス生成を増加させた。
・ガス体積を常に測定した。フィードストックの供給量が増加した段階で発生したガス体積は３０ｍ３／ｈｒ以上であった。平均値は約１５ｍ３／ｈｒであった。
・スクラバーは通常の静止状態で動作した。差圧は以前の試験運転での差圧のような範囲にあった。
・スクラバー１及び２からの生成オイルの再循環及び注入はなかった。少量のオイル成分をスクラバー１及び２から除去し、回収した。
・操作中の媒体のレベル制御は常にその範囲レベルに調整された。生成された全ての媒体（すなわち、スクラバーに含まれる液体であって、ＮａＯＨなどの関連する添加剤をも含むもの）を試験後に除去し、質量バランスについて測定した。媒体について本明細書で言及されるように、媒体は、ガスクリーニングのための添加剤を含むオイル及び水として定義される。
・試験操作の間の特殊な技術調整は必要なかった。試験運転の前に顧客の指示に従って、このフィードストックの調整を実施した。技術的な失敗はなかった。プラントは完全に安定的に動作しこのフィードストックを処理する能力が実証された。
【０１７３】
【表２３】
2019507682.tif 000026
【０１７４】
温度及び圧力の測定値を図１８〜１９（摂氏温度で測定）に示す。ここで、温度１は反応器の中央部であり、温度２は反応器頂部であり、温度３はガスドームであり（図１８）、圧力（ｍｂａｒ）は流量と比較して示している（図１９）。
【０１７５】
測定値とデータの評価
プラントは６００℃〜７００℃の反応器内の温度範囲で操作された。反応器内の圧力は平均して５ミリバール超であった。材料の高い反応性及び迅速なガス化にもかかわらず、有意な圧力スパイクは記録されず、圧力スパイクは１０ｍｂａｒ未満に留まった。フィードストックの処理量の変化は測定データに記録される。生成ガス体積は材料の高い反応性のために有意なスパイクを有した。この効果は、より一定の供給体積によって均等化することができた。反応器頂部の温度は６００℃であった。これらの温度はチャーの熱伝達能力によって調節されるので、より高い処理量でも達成することができる。
【０１７６】
温度制御及びスクラブされた成分の体積はガススクラブユニットからのデータの評価に関係する。スクラバー１の温度を約７９℃、スクラバー２を６０℃、スクラバー３を３０℃に調節した。スクラバーの温度及び充填レベルを制御するために媒体（水又はオイル及び化学物質）を添加した。スクラバー１の凝縮物は長鎖炭化水素であり、反応器に再注入される。水及び芳香族化合物をスクラバー２でスクラビングした。オイル成分を含まないプロセス水をＮｏ．３でスクラブした。オイル成分は芳香族化合物であり、プロセスに再注入することができる。
【０１７７】
吸収プロセス
水銀及びＨＢｒを検出するために追加のスクラバーを使用した。このスクラバーは水銀を検出するために王水で最初に、そして高濃度の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）で第二の段階で操作された。臭素化された塩も水銀も検出されなかった。
【０１７８】
試験操作の説明
試験材料の反応性は不明であった。フィードストックの高い反応性のために、ガス生成は脈動しており、これはパイロットプラントの試験中に問題を生じさせなかった。試験サンプルは、分析のために試験操作の後に実験室に送った。分析は、投入物及びチャーの１つの代表的なサンプルを使用して行い、３つのガスサンプルを分析した。
【０１７９】
サンプリング、分析、評価
フィードストック及びチャーサンプルを回収し、そして分析した。フィードストック及びチャーのダイオキシンに関する追加の分析試験を指示した。試験サンプルを分析のために試験運転の後に実験室に送った。分析は１つの代表的なサンプルを用いて行い、この試験では異なるフィードストックの含有量の条件を評価することはできなかった。
【０１８０】
分析データ及びＭ＋Ｅバランス
分析の結果を表１１〜１３に示す。
【表２４】
2019507682.tif 000027
【０１８１】
【表２５】
2019507682.tif 000028
【０１８２】
臭素１００＊ｍｇ／ｋｇ未満：実験室は２桁の範囲の臭素を示したが、それを正確に定量することができず、１００＊ｍｇ／ｋｇ未満の控えめな値を選択した。
【表２６】
2019507682.tif 000029
【０１８３】
上記の結果は、いくつかの回収されたサンプルからの代表的なサンプルを分析した。評価されたｅ−プラスチックは臭素を含むフィードストック中の難燃剤を含有し、１００ｍｇ／ｋｇ未満と分析された。フィードストック中のダイオキシンの分析は表５に示されており、ダイオキシンはフィードストック中に存在しない。
【０１８４】
ＰＷＢフィードストック中の防火剤及び／又は難燃剤は臭素を含むことが知られており、フィードストック中に２％と分析された。フィードストック中のダイオキシン分析では、フィードストック中に高レベルのダイオキシンを示した。この試験の目標は新しいダイオキシンの生成を避け、クラッキングにより既存のダイオキシンを低減することであった。
【０１８５】
製品ガスの分析
分析の結果を表１４に示す。
【表２７】
2019507682.tif 000030
【０１８６】
生成されたガスのサンプルは段階１及び段階２（１２．１０，１５．１０，１７．１０）で回収された。分析結果は均一な操作条件を反映する。ガス分析は比較的に高いメタン含有量及び低いパラフィン含有量を示す。ＣＯとＣＯ２の比はこの温度プロファイルに特徴的である。酸素及び窒素は元のガス組成物の成分ではなく、ガラス容器の輸送中のガスサンプル中に侵入する。
【０１８７】
フィードストックの分子構造は、高いポリスチレン含有量を特徴とする。より多量のベンゼン及びメタンは、このフィードストック組成物の結果である。ガス蒸気の芳香族成分はクラッキング反応器なしでは完全にクラッキングされず、低粘度の液体画分を生成する。生成された少量のオイル成分は平均温度でポンプ輸送され、クラッキング反応器で転化させることができる。
【０１８８】
チャー金属混合物の分析
分析の結果を表１５〜１６に示す。
【表２８】
2019507682.tif 000031
【０１８９】
【表２９】
2019507682.tif 000032
【０１９０】
表１５に示すように、チャーを金属粒子について分析した。残りのチャーにおける分析された金属の構成に加えて、クリーンなチャーの約２５ｋｇのサンプルを分離及びアッセイによるさらなる評価のために送った。チャーはサイズで分けられた。また、図１０〜図１５は、大型銅材料（１．３ｍｍ以上）（図１０）、より小さい銅及び貴金属材料（図１１）、さらに細かいサイズの銅及び貴金属材料（図１２）、３００μｍ未満の銅及び貴金属材料（図１３）、さらに細かいサイズの銅及び貴金属材料（図１４）及び主に微細な炭素材料（図１５）を含むクリーンなチャーからの本発明の任意の実施形態による分離段階における分離材料の写真を示す。最初にトラムメルを通過させてチャーを分離し、次いで、２つの振とうテーブルで材料を＋１．３ｍｍオーバーサイズ及び＋６００μｍで分離した。２つの次の振盪テーブルは、約６００μｍ以下のサイズで回収した。最後に、回転分離を使用して、最小部分のチャー及び使用不能な微粉を回収した。
【０１９１】
表１６に示すように、チャーを残留ダイオキシンについてさらに分析した。示された結果は、チャーのダイオキシン含有量が検出不可能であることにより示されるとおり、本発明の実施形態による処理方法の結果として、ダイオキシンを発生させることなく難燃剤を破壊させることを確認する。
【０１９２】
全体的な結果
供給されたフィードストックを用いたプラント操作は成功した。パイロットプラントの技術設計は、ｅ−プラスチックフィードストックの望ましい処理を実証した。複数の用途のためのガスは生成され、さらなる処理に適したチャー金属混合物が得られた。さらなる利点として、ダイオキシンが発生せず、既存のダイオキシンがクラッキングされたことを確認することが挙げられ、ｅ−プラスチックの臭素化防火剤及び／又は難燃剤に起因する毒性材料を生成しないような実証化を確認した。したがって、パイロットプラントは、プラスチックの組成も金属もプロセスに悪影響を及ぼさない安定した性能を示した。
【０１９３】
評価の結果は本発明の方法がＡＢＳ及びポリスチレンから主としてなるこの特定のフィードストックの要件を満たすことを確認した。プラントの操作は、その組成、溶融仕様及び予想される高速ガス化性能に関してこの材料タイプについて検証された。製品仕様及びガス組成は以下のとおりであった：（１）ガスは、メタン、水素及び一酸化炭素の含有量が高く、さらなる使用のためにＣＯ２含有量が低い適切な組成を有する。（２）臭化水素は、水酸化ナトリウムを含むガススクラバーで中和された。（３）ガススクラビング効率はスクラバーの後のアブソーバで確認した。（４）ダイオキシンを発生させることなく、難燃剤の破壊は証明された：チャー中のダイオキシン含有量は検出されなかった。（５）処理後に（機械的に）金属粒子及び残りのチャーを回収した。
【図１】
2019507682.tif 000033
【図２】
2019507682.tif 000034
【図３】
2019507682.tif 000035
【図４】
2019507682.tif 000036
【図５Ａ】
2019507682.tif 000037
【図５Ｂ】
2019507682.tif 000038
【図５Ｃ】
2019507682.tif 000039
【図６Ａ】
2019507682.tif 000040
【図６Ｂ】
2019507682.tif 000041
【図６Ｃ】
2019507682.tif 000042
【図７】
2019507682.tif 000043
【図８】
2019507682.tif 000044
【図９】
2019507682.tif 000045
【図１０】
2019507682.tif 000046
【図１１】
2019507682.tif 000047
【図１２】
2019507682.tif 000048
【図１３】
2019507682.tif 000049
【図１４】
2019507682.tif 000050
【図１５】
2019507682.tif 000051
【図１６】
2019507682.tif 000052
【図１７】
2019507682.tif 000053
【図１８】
2019507682.tif 000054
【図１９】
2019507682.tif 000055
【国際調査報告】
2019507682.tif 000056
2019507682.tif 000057