(57)【要約】【課題】ｅ廃棄物などの複合廃棄物源を処理する方法、装置及びシステムを提供する。【解決手段】複合廃棄物源は、プラスチック、金属及びセラミックなどの低、中及び高融点成分を含むことがある。この複合廃棄物源を第１の温度ゾーンに加熱して、低融点成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変化するようにする。続いて、この複合廃棄物源を、より高温の第２の温度ゾーンに加熱して、中融点成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変化するようにする。少なくとも部分的に熱変化したこれらの成分の少なくとも一部を回収することができる。開示された方法、装置及びシステムは、通常ならば埋立て地に送られるか又は焼却される材料の回収及び再使用を提供する。【選択図】図１
2019504762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低、中及び高融点成分を含む複合廃棄物源を処理する方法であって、
−  前記複合廃棄物中の前記低融点成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変化するように、前記複合廃棄物を第１の温度ゾーン内で第１の温度に加熱すること、及び
−  前記中融点成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変化するように、前記第１の温度ゾーンからの前記複合廃棄物を、より高温の第２の温度ゾーン内で第２の温度に加熱すること
を含み、
前記高融点成分の少なくとも一部が合理的に不活性のままである、
方法。
【請求項２】
前記低融点成分が、溶融、合金形成、溶解及び／又は相分離により少なくとも部分的に熱変化する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中融点成分が、溶融、合金形成及び／又は溶解により少なくとも部分的に熱変化する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
プラスチック成分、金属成分及びセラミック成分を含む複合廃棄物を処理する方法であって、
−  前記複合廃棄物中の前記プラスチック成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変化するように、前記複合廃棄物を第１の温度ゾーン内で第１の温度に急速に加熱すること、及び
−  前記複合廃棄物中の少なくとも一部の金属成分が少なくとも部分的に熱変化するように、前記複合廃棄物を第２の温度ゾーン内で第２の温度に加熱すること
を含み、
前記セラミック成分が合理的に不活性のままである、
方法。
【請求項５】
前記プラスチック成分が、少なくとも部分的にガス及び固体炭素に熱変化する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ガス及び固体炭素が、前記複合廃棄物中に存在する酸化物の還元を助ける、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ガスが一酸化炭素及び水素である、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記金属成分が、溶融、合金形成及び／又は溶解により少なくとも部分的に熱変化する、請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記複合廃棄物を前記第１の温度ゾーンに急速に加熱する前に、前記複合廃棄物が、前処理温度ゾーン内で、前記第１の温度よりも低い前処理温度に予熱され、それによって、少なくとも一部の低融点金属が、少なくとも部分的に熱変化して金属又は金属合金を形成する、請求項４から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記複合廃棄物を、少なくとも１つの追加の温度ゾーン内で少なくとも１つの追加の温度に加熱する工程をさらに含み、前記少なくとも１つの追加の温度ゾーン内の前記温度が、直前の温度ゾーンよりも高温である、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
それぞれの前記温度ゾーンにおいて少なくとも部分的に熱変化した前記成分の少なくとも一部を捕集することをさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
有害材料の生成を最小限に抑えるように、前記ゾーン内の前記温度が制御される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
不活性条件下で実施される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
加熱前に、前記複合廃棄物が、より小さな片に粗く切断、細断又は粉砕される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記複合廃棄物の成分を決定するため、加熱前に、前記複合廃棄物が分析される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
それぞれの温度ゾーンの前記温度が、前記複合廃棄物の前記成分に依存する、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
それぞれの温度ゾーンにおいて前記複合廃棄物が保持される時間が、前記複合廃棄物の前記成分に依存する、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記複合廃棄物が炉内で加熱される、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
それぞれの温度ゾーンが前記炉の異なる領域である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記炉が、マイクロリサイクリング炉である、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
プラスチック成分、金属成分及びセラミック成分を含む複合廃棄物源から金属合金を生産する方法であって、多段加熱プロセスを含み、前記多段加熱プロセスが、
−  前記複合廃棄物中の少なくとも一部のプラスチック成分が少なくとも部分的に熱変化するように、前記複合廃棄物を第１の温度ゾーン内で第１の温度に急速に加熱する工程と、
−  前記複合廃棄物中の少なくとも一部の金属成分が少なくとも部分的に熱変化するように、前記複合廃棄物を第２の温度ゾーン内で第２の温度に加熱する工程と
を含み、
前記金属成分の少なくとも一部が金属合金に変化する、
方法。
【請求項２２】
前記金属成分が銅を含むときに、結果として生じる前記金属合金が銅基金属合金である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
−  前記複合廃棄物中の残存する銅が溶融し、前記セラミック成分が合理的に不活性のままであるように、前記複合廃棄物を第３の温度ゾーン内で第３の温度に加熱する工程
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記プラスチック成分が、少なくとも部分的にガス及び固体炭素に熱変化し、前記第２又は第３の温度ゾーン内に存在する酸化銅の還元を助ける、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
プラスチック成分、金属成分及びセラミック成分を含む複合廃棄物源から金属を回収する方法であって、多段加熱プロセスを含み、前記多段加熱プロセスが、
−  前記複合廃棄物中の少なくとも一部のプラスチック成分及び低溶融温度金属成分が少なくとも部分的に熱変化するように、前記複合廃棄物を第１の温度ゾーン内で第１の温度に急速に加熱する工程と、
−  前記複合廃棄物中の少なくとも一部の中溶融温度金属成分が少なくとも部分的に熱変化するように、前記複合廃棄物を第２の温度ゾーン内で第２の温度に加熱する工程と
を含み、
前記低溶融温度金属成分及び中溶融温度金属成分の少なくとも一部が、溶融金属及び／又は溶融金属合金として回収される、
方法。
【請求項２６】
−  前記複合廃棄物中の残存する銅が溶融し、前記セラミック成分が合理的に不活性のままであるように、前記複合廃棄物を第３の温度ゾーン内で第３の温度に加熱する工程
をさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
プラスチック成分、金属成分及びセラミック成分を含む複合廃棄物源を処理する装置であって、
−  前記装置内で前記複合廃棄物源を前進させるメッシュコンベヤベルトと、
−  前記複合廃棄物源を第１の温度に加熱する第１の温度ゾーンと、
−  前記第１の温度ゾーン内の前記メッシュコンベヤベルトの下に配置された第１の回収捕集器であり、前記第１の温度ゾーン内で溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収する第１の回収捕集器と、
−  前記複合廃棄物源を第２の温度に加熱する第２の温度ゾーンであり、前記第１の温度ゾーンよりも高温である第２の温度ゾーンと、
−  前記第２の温度ゾーン内の前記メッシュコンベヤベルトの下に配置された第２の回収捕集器であり、前記第２の温度ゾーン内で溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収する第２の回収捕集器と
を備える装置。
【請求項２８】
−  前記複合廃棄物源を少なくとも１つの追加の温度に加熱する少なくとも１つの追加の温度ゾーンであり、直前の温度ゾーンよりも高温である少なくとも１つの追加の温度ゾーンと、
−  対応するそれぞれの前記追加の温度ゾーン内の前記メッシュコンベヤベルトの下に配置された、対応するそれぞれの追加の温度ゾーン用の追加の回収捕集器であり、前記追加の温度ゾーン内で溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収する追加の回収捕集器と
をさらに備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記メッシュコンベヤベルトの速度が可変である、請求項２７又は２８に記載の装置。
【請求項３０】
それぞれの温度ゾーンの加熱速度が可変である、請求項２７から２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
それぞれの温度ゾーンの前記温度が可変である、請求項２７から３０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３２】
それぞれの温度ゾーンの加熱が天然ガスによる、請求項２７から３１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
それぞれの温度ゾーンが、前記メッシュコンベヤベルトの上方から加熱される、請求項２７から３２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３４】
最後の温度ゾーンでの加熱が完了した後に前記メッシュコンベヤベルト上に残った固体を回収する固体回収捕集器をさらに備える、請求項２７から３３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
不活性条件下で動作させることができる、請求項２７から３４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３６】
前記メッシュコンベヤベルトを手動で操作することができる、請求項２７から３５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３７】
プラスチック成分、金属成分及びセラミック成分を含む複合廃棄物源を処理するシステムであって、
−  前記複合廃棄物源を第１の温度に加熱する第１の温度ゾーンと、
−  前記複合廃棄物源を第２の温度に加熱する第２の温度ゾーンと、
−  前記システム内の少なくとも前記第１及び第２の温度ゾーン内で前記複合廃棄物源を前進させるメッシュコンベヤベルトと、
−  それぞれ前記第１の温度ゾーン内及び前記第２の温度ゾーン内の前記メッシュコンベヤベルトの下に配置された少なくとも第１及び第２の回収捕集器であり、前記第１及び第２の温度ゾーン内で溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収する少なくとも第１及び第２の回収捕集器と
を備え、
前記第２の温度ゾーンが、前記第１の温度ゾーンよりも高温である、
システム。
【請求項３８】
−  前記複合廃棄物源を少なくとも１つの追加の温度に加熱する少なくとも１つの追加の温度ゾーンであり、直前の温度ゾーンよりも高温である少なくとも１つの追加の温度ゾーンと、
−  対応するそれぞれの前記追加の温度ゾーン内の前記メッシュコンベヤベルトの下に配置された、対応するそれぞれの追加の温度ゾーン用の追加の回収捕集器であり、前記追加の温度ゾーン内で溶融金属合金を捕集及び回収する追加の回収捕集器と
をさらに備える、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記メッシュコンベヤベルトの速度が可変である、請求項３７又は３８に記載のシステム。
【請求項４０】
それぞれの温度ゾーンの加熱速度が可変である、請求項３７から３９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４１】
それぞれの温度ゾーンの前記温度が可変である、請求項３７から４０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４２】
それぞれの温度ゾーンが天然ガスによって加熱される、請求項３７から４１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４３】
それぞれの温度ゾーンが、前記メッシュコンベヤベルトの上方から加熱される、請求項３７から４２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４４】
最後の温度ゾーンでの加熱が完了した後に前記メッシュコンベヤベルト上に残った固体を回収する固体回収捕集器をさらに備える、請求項３７から４３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４５】
不活性条件下で動作させる、請求項３７から４４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４６】
前記メッシュコンベヤベルトが手動で操作される、請求項３７から４５のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
複合廃棄物源（composite waste source）を処理する方法、装置及びシステムが開示される。この方法、装置及びシステムは特に、複合廃棄物源から金属及び金属合金を回収する際に使用することができ、複合廃棄物をリサイクルする単純な方法、装置及びシステムを提供する。
【背景技術】
【０００２】
国際的に、電子消費者製品の処分（disposal）の問題が大きくなっている。テレビジョン、コンピュータ、タブレット、ｅリーダ（e-reader）及びモバイル（セル）ホンなどの電子消費者製品の大部分は、新たな設計及び技術が定期的に出現することに伴う情報技術の急速な取込み、並びにエレクトロニクス部門における熱心なマーケティングにより、生産から約３年以内に旧式になる。経済的に豊かな国々及び開発途上国での高い消費需要に伴い、エレクトロニクス産業における機器の製造及び販売は現在、年間約１兆ドルにのぼっており、世界中で毎年、３０００〜５０００万トンの旧式の機器が処分されている。洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどのより大型の家庭用電気製品は、電子消費者製品よりも長い寿命を有することがあるが、やはりリサイクルするのが難しい。
【０００３】
一般にｅ廃棄物（e-waste）と呼ばれるこのような電気及び電子製品は、プラスチック、金属及びセラミックを主成分とする最高１０００種類の異なる物質を含むことがあるそれらの多様な組成のため、リサイクルするのが難しい。ｅ廃棄物をリサイクルすること又はさもなければ埋立て処分することが難しいのは、地下水中へ溶脱しうる鉛、カドミウム、アンチモン及び難燃材（flame retardant）などの有毒材料が存在するためでもある。さらに、埋立て地のｅ廃棄物中に存在する炭素は、メタン及び二酸化炭素などの温室効果ガスを含む有害な副生物の放出につながりうる。
【０００４】
ｅ廃棄物が現在リサイクルされている１つの手法は、ｅ廃棄物を解体及び破砕、粉砕又は細断し、比重選別及び／又は磁気選別によってさまざまなコンポーネントを分離するプロセスなど、機械的プロセスによるものである。次いで、分離されたｅ廃棄物をさらに化学的処理にかけることもある。しかしながら、ｅ廃棄物の複雑さ及び大きく異なる組成のため、ｅ廃棄物の材料の中身は、明確及び精確には分からず、万能のリサイクリング方法は見つかっていない。
【０００５】
ｅ廃棄物が現在リサイクルされている別の手法は、熱分解、水和及び冶金プロセスなどの熱プロセスを含む、化学的及び湿式冶金的（hydrometallurgical）手法によって、貴金属又は銅を抽出するものである。リサイクリングは例えば、ｅ廃棄物を燃やすこと、プラスチックの小片化及び溶融、銅線を燃やして銅を回収すること、並びに酸及びシアン化物塩の浸出を含む。これらのリサイクリングプロセスは、重金属及び難燃材を含むダスト粒子を大気中へ放出しうる。燃焼活動により生成されるヒューム（fume）、灰及び粒子は、解体ダストのそれと同様であり、最終的に、ダイオキシン、フラン及び鉛などの有毒汚染物が、土壌、地下水及び大気に到達する。これらのリサイクリング方法の成果は限定的であり、これらの方法は、大量の２次廃棄物を生み出すいくつかの処理工程を使用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ｅ廃棄物は一般に、不純廃棄物資源として取り扱われているため、金属を回収するために、鉱石（最高１０〜１５％）と一緒に金属溶解炉（metal smelter）内で処理されている。しかしながら、ｅ廃棄物中の大部分の金属は既に精錬された状態（refined state）で存在しているため、ｅ廃棄物の組成は典型的な鉱石とはかなり異なる。これらの精錬された金属を鉱石と一緒にリサイクルすることは、それらの酸化並びに後続の製錬（smelting）、還元及び精錬を含む。大量の鉱石から所望の元素を経済的且つ効率的に抽出することに対して最適化されている従来の冶金プロセスは、ｅ廃棄物材料を処理するのに適していないことがある。関心の金属へのアクセスを可能にするため、ｅ廃棄物の燃焼は一般に、プラスチックが燃焼され尽くされるよう酸化条件下で実施される。その結果、スラグ相（溶融酸化物）中に金属性成分が失われ、その後にそれらを回収することは難しい。
【０００７】
ｅ廃棄物中には一般に、イットリウム、ネオジム、ジスプロシウム、ランタン及びセリウムなどのいくつかの希土類元素が、例えば小型磁石、磁気ブレーキ、高性能電池、電気自動車、スマートホン及びＬＣＤスクリーンなどの形態で存在する。これらのコンポーネントは、有機結合剤を用いて所定の位置に接着されており、リサイクリング中に物理的に分離することが非常に難しい。これらの有価元素は一般に、金属溶解炉内でのｅ廃棄物のリサイクリングの間に、スラグ相中に失われる。濃度が非常に低いこと及び高温が必要なことにより、現在までのところ、それらの元素の回収は経済的に実行可能なものとはなっていない。
【０００８】
ｅ廃棄物のリサイクリングを推進する主な経済的推進力は貴金属及び他の金属の回収であり、プラスチック及びセラミックを含む非金属性フラクション（non-metallic fraction）（NMF）は、燃焼又は埋立てによって処理されている。ＮＭＦの燃焼は、非常に有毒なガスの形成を引き起こすことが知られており、埋立て処分は、重金属及び難燃材の地下水中への溶脱による２次汚染を引き起こしうる。そのため、ｅ廃棄物の主たる危険性の１つは、重金属、永存性の有機汚染物、難燃材及び潜在的に危険な他の物質の存在に起因する。
【０００９】
本明細書における先行技術への言及は、それらの先行技術が、当業者の共通の一般的知識の部分を形成していることを容認するものではなく、本明細書における先行技術への言及が、本明細書に開示された方法、装置及びシステムの範囲を限定することは意図されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様では、複合廃棄物源を処理する方法が開示される。本明細書の文脈では、用語「複合廃棄物源」又は「複合廃棄物」が、プラスチック、金属、セラミック及び／又は他の微量不純物を潜在的に含む廃棄物源を指す。この点に関して、プラスチックは例えば、エポキシ及びフェノール樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）、耐衝撃性ポリスチレン（HIPS）、ポリアセテート（PA）、ポリメタクリル酸メチル（PMMA）、ポリ塩化ビニル（PVC）、熱硬化性プラスチック及びその他のポリマーを含む。金属は例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、スズ、亜鉛及び鉄などの卑金属、金、銀、パラジウム及び白金などの貴金属、ベリリウム、タンタル及びインジウムなどの希金属、イットリウム、ジスプロシウム、ネオジム、ランタン、セリウム、プラセオジムなどの希土類金属、並びに鉛、カドミウム及びアンチモンなどの有毒重金属を含む。セラミックは例えば、シリカ、アルミナ及び酸化鉛などの酸化物、並びにアルミナ−シリケートなどを含む。
【００１１】
例示的な複合廃棄物源は例えばいわゆる電子廃棄物（又はｅ廃棄物）を含む。ｅ廃棄物は、最高１０００種類の異なる物質を含み、プラスチック、金属及びセラミックが主成分である。このようなｅ廃棄物は、テレビジョン、ＤＶＤプレーヤ及び増幅器などの消費者／娯楽電子機器、コンピュータ、中央処理ユニット（CPU）、モニタ、ノートブック、キーボード、ファクシミリ、電話機及びモバイル（セル）ホン、（トナー及びカートリッジを含む）プリンタ及び写真複写機などのオフィス、情報及び通信技術、冷蔵庫、洗濯機及び電子レンジを含む家電製品、デスクランプ及び蛍光灯を含む照明デバイス、パワードリルなどの動力工具、並びにフィットネスマシン及びリモートコントロール車などのスポーツ及びレジャー機器を含みうる。さまざまな電気コンポーネントを接続及び保持する目的に主に使用されるプリント回路板（PCB）は、これらの上述の電気製品のうちの、開示された方法で使用されるのに適した１つの部品である。開示された方法は、それらのｅ廃棄物を、本明細書に記載された複合廃棄物の源にする。さまざまな電子及び電気製品の中に存在することがある点火プラグ、トランジスタ及びコンデンサなどの他の製品も、本明細書に記載された複合廃棄物源として使用するのに適している。
【００１２】
この態様では、複合廃棄物源が、低、中及び高融点成分を含むと考えることができる。このような低融点成分は例えばプラスチックを含むが、鉛又はスズなどの低融点金属を含むこともある。中融点成分は例えば、銅、アルミニウム、亜鉛、金、銀などの金属を含む。高融点成分は例えばシリカなどのセラミックを含む。
【００１３】
この方法は、複合廃棄物中の低融点成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変化する（thermally transformed）ように、複合廃棄物を第１の温度ゾーンに加熱することを含む。この点に関して、低融点成分は、溶融、合金形成、溶解及び／又は相分離により熱変化することがある。例えば、スズ及び／又は鉛が存在するとき、それらは溶融し、又はそれらの合金を形成し、回収可能となることがある。他方、プラスチックは熱分解し始めることがある。この方法は、低融点成分の合金が形成されたときに、それらの合金を回収することを可能にすることができる。それらの合金が形成されたとき、それらの合金は、残存する複合廃棄物源から相分離される。例えば、複合廃棄物源がメッシュコンベヤベルト（mesh conveyor belt）上に置かれ、低融点成分の合金が、回収用のメッシュを通して、例えば捕集器（collector）の中に滴り落ち、一方、より高融点の成分及び粘性が高くメッシュを通過することができない成分は、コンベヤベルトの上に残る。
【００１４】
この方法はさらに、中融点成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変化するように、第１の温度ゾーン内の複合廃棄物を、より高温の第２の温度ゾーンに加熱することを含む。金属などの中融点成分は、溶融、合金形成及び／又は溶解により少なくとも部分的に熱変化することがある。この場合も、これにより、生成された中融点成分の溶融金属又は溶融金属合金の回収が可能になることがある。例えば、複合廃棄物源がメッシュコンベヤベルト上に位置するとき、中融点成分の合金は、回収用のメッシュを通して、例えば捕集器の中に滴り落ち、一方、より高融点の成分及び粘性が高くメッシュを通過することができない成分は、コンベヤベルトの上に残り続ける。他方、プラスチックは熱変化を続け、一酸化炭素及び水素などのガス及び固体炭素（solid carbon）に変化することがある。さらに、第１の温度ゾーンから第２の温度ゾーンに複合廃棄物源を急速に加熱することにより、ダイオキシン及びフランなどの有毒ガスの発生を最小限に抑えることができる。有毒ガスの生成が完全に排除されることはおそらくないが、本明細書に開示された方法は、有毒ガスの発生を最小限に抑えることができる。さらに、知られているスクラビング又は捕捉技法を使用して、このようなガスが環境又は大気中に漏れることを防ぐこともできる。
【００１５】
高融点成分の少なくとも一部は、合理的に不活性（reasonably inert）のままであることがある。この点に関して、シリカガラス繊維などの高融点成分の少なくとも一部は、比較的に不活性のままであることがあり、メッシュコンベヤベルトの上に残る傾向がある。
【００１６】
この方法はさらに、中融点成分の大半が少なくとも部分的に熱変化するように、第２の温度ゾーン内の複合廃棄物を、より高温の第３の温度ゾーンに加熱することを含むことができる。例えば、第３の温度ゾーンが約１１００℃の温度に対応する場合、これにより、残存する銅は溶融する（銅の融点は１０８５℃である）。この加熱は、シリカガラス繊維などの高融点成分を、比較的に不活性なままにする。ガラス繊維は、メッシュコンベヤベルトの上に残り続け、他の残存する固体と一緒に捕集することができる。
【００１７】
酸化された銅が存在する場合には、第２の温度ゾーン内で生成されたＣＯ及びＨ２などのガス並びに固体炭素により、酸化された銅が還元されることがある。
【００１８】
開示されたこの方法は、通常ならば埋立て地に送られるか又は焼却される材料の回収及び再使用を可能にすることができる。異なる温度−時間レジーム（regime）で出現する鍵となる熱変化段階により、広範囲の複合廃棄物源に対する段階的な相分離、ｅ廃棄物成分の分割及び高価値生成物の形成が開示される。この点に関して、ｅ廃棄物を含む複合廃棄物のマイクロリサイクリング（micro-recycling）のための方法が開示される。例えば、第１の温度ゾーンでは、ポリマーの変化及びスズ−鉛合金などの低融点金属合金の形成が起こり、第２の温度ゾーンでは、銅の溶融、銅中の元素の溶解、及び、揮発性放出物、ガス放出物、並びにプラスチックの炭素形成が起こり、第３の温度ゾーン（例えば最高約１２５０℃）では、例えば銅の溶融が完了し、その一方で、シリカなどの比較的に高融点の成分は、コンベヤベルト上で不活性のままである。それぞれの温度ゾーンは、その温度ゾーンに特有の溶融金属及び溶融合金を別々に捕捉及び回収することを可能にすることができる。これは、バルクｅ廃棄物を液相に追加又は投入することを含む現行のｅ廃棄物リサイクリング法とは正反対である。知られている炉は、金属及び合金を異なる温度ゾーンから漸進的に（progressively）回収する能力であって、回収される金属及び合金が、そのゾーンの温度及び複合廃棄物源がその温度に維持される時間に直接に依存する能力を提供しない。
【００１９】
複合廃棄物源がメッシュコンベヤベルト上に位置するとき、超高融点成分及び粘性が高くメッシュを通過することができない成分はベルト上に残る。このような成分は例えば、第２／第３の温度ゾーン内で生成された固体炭素、ガラス繊維、及びセラミックなどの他の超高融点成分を含み、セラミックは、シリカ及びアルミナなどの酸化物、アルミナ−シリケートなどを含む。例えば、複合廃棄物源がメッシュコンベヤベルト上に位置するとき、低及び中融点成分の合金は、回収用のメッシュを通して、例えば捕集器の中に滴り落ち、一方、高及び超高融点成分並びに粘性が高くメッシュを通過することができない成分は、コンベヤベルトの上に残り続ける。残存する複合廃棄物源の残存する高及び超高融点成分並びに粘性成分も、さらなる処理のために捕集及び／又は回収することができる。
【００２０】
捕集された対応するそれぞれの金属又は金属合金をそれぞれさらに処理して、例えばさらに精錬処理して、使用可能な形態の金属などを得ることができ、そのため、その金属を、含金属製品の製造において再使用することができる。
【００２１】
第２の態様では、複合廃棄物を処理する方法が開示される。この複合廃棄物は、プラスチック成分、金属成分及びセラミック成分を含む。この方法は、複合廃棄物中のプラスチック成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変化するように、複合廃棄物を第１の温度ゾーンに急速に加熱することを含む。この方法はさらに、複合廃棄物中の金属成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変化するように、複合廃棄物を第２の温度ゾーンに加熱することを含む。セラミック成分は合理的に不活性のままである。
【００２２】
この方法はさらに、少なくとも一部の金属成分の熱変化が有効に完了し、その一方で、複合廃棄物中のセラミック成分が、メッシュコンベヤベルトの上で合理的に不活性のままであるように、複合廃棄物を第３の温度ゾーンに加熱することを含むことができる。
【００２３】
プラスチック成分は、第１の温度ゾーン内で熱的に分解し始めることがあり、第２及び／又は第３の温度ゾーン内では、ガス及び固体炭素への熱変化が起こる。酸化された銅が存在する場合には、第２の温度ゾーン内で生成されたＣＯ及びＨ２などのガス並びに固体炭素が、酸化された銅の還元を助けることがある。
【００２４】
金属成分は、溶融、合金形成、溶解及び／又は拡散により熱変化することがある。例えば、スズ、鉛及びニッケルなどのさまざまな金属と溶媒としての銅との親和力を利用して、それらの金属を、さらなる精錬及び処理のために、濃縮された金属性固溶体として抽出することができる。
【００２５】
それぞれの温度ゾーンは、その温度ゾーンに特有の溶融金属及び溶融合金を別々に捕捉及び回収することを可能にすることができる。これは、ｅ廃棄物を製錬プロセスに単に追加する知られている技法とは正反対であり、成分は液相の部分になる。
【００２６】
複合廃棄物を第１の温度ゾーンに急速に加熱する前に、複合廃棄物を前処理温度ゾーンに予熱することができ、それによって、少なくとも一部の低融点金属が少なくとも部分的に熱変化して金属又は金属合金を形成する。このような低融点金属は例えば鉛及びスズを含む。この場合も、これらの低融点合金を、他の生成された溶融金属又は溶融金属合金とは別個に回収することができる。
【００２７】
上記の方法のさまざまな態様で、複合廃棄物を、１つ又は複数の追加の温度ゾーンに加熱することができ、それぞれの温度ゾーンは、直前の温度ゾーンよりも高温である。追加の温度ゾーンは例えば、上に開示された第１、第２、第３又は前処理温度ゾーンの前、間又は後に含めることができる。そのため、これらの温度ゾーンの温度は漸進的に増大する。この点に関して、特定の最終生成物を回避し、且つ／又は特定の最終生成物を標的とすることができる。例えば、異なる／特定の銅合金などを異なる温度ゾーンで形成することを目標とすることができ、同時に、有害材料の生成、例えば鉛の気化（すなわち１２５０℃よりも高い温度）などを最小限に抑えるように、ゾーン内の温度を制御することができる。そのため、この方法はさらに、それぞれの温度ゾーンにおいて少なくとも部分的に熱変化した成分の少なくとも一部を捕集することを含むことができる。複合廃棄物が加熱される特定のそれぞれの温度で、異なる／特定の合金を回収することができる。この点に関して、さまざまな合金の制御された回収を可能にする方法が提供される。この方法は、金属及び合金を異なる温度ゾーンから漸進的に回収する能力であって、回収される金属及び合金が、そのゾーンの温度及び複合廃棄物源がその温度に維持される時間に直接に依存する能力を提供しない知られている方法とは対照的である。
【００２８】
上記の方法のさまざまな態様で、複合廃棄物の加熱を不活性条件下で実施することができる。例えば、加熱段階の間、アルゴン又は別の不活性ガスでパージされた炉内で複合廃棄物を加熱することができる。不活性条件では、炉内に存在する金属、希土類元素及び合金の酸化を防ぐことができ、それによって劣化及び化学変化を制限し、スラグ相への有価資源（例えば金属）の損失をかなり低減させることができる。第１又は第２の温度ゾーン内で生成されたガス及び固体炭素の存在が、この酸化の防止をさらに助けることがある。
【００２９】
上記の方法のさまざまな態様で、加熱前に、複合廃棄物を、より小さな片に粗く切断、細断又は粉砕することができる。必ず必要というわけではないが、この操作は、複合廃棄物の均質な加熱を助けることができる。さらに、最初に、コンピュータ又は電子レンジのハウジングなど複合廃棄物の大きな部品を取り外し又は解体して、別個にリサイクリングしてもよい。このようにすると、有価金属及び合金の優先的な回収のために、複合廃棄物の従来リサイクルが難しかった部品（例えばプリント回路板など）を分離することができる。プリント回路板上の銅線及び半導体などの構成部品（componentry）は、急速に加熱することができる大きな表面積を有する複合廃棄物源を提供する。
【００３０】
上記の方法のさまざまな態様で、複合廃棄物の成分を決定するために、加熱前に、複合廃棄物を分析することができる。この点に関して、さまざまな成分及びさまざまな成分の比率が分かっている場合には、目標とする選択された金属及び合金の回収が可能となる可能性がある。これによって、標的とする金属及び合金、したがって温度ゾーン及び加熱時間を、複合廃棄物中の利用可能な材料に基づいて選択することが可能になることがある。
【００３１】
上記の方法のさまざまな態様で、それぞれの温度ゾーンの温度が、複合廃棄物の成分又は回収の標的となっている金属合金に依存してもよい。同様に、それぞれの温度ゾーンにおいて複合廃棄物が保持される時間が、複合廃棄物の成分に依存してもよい。この点に関して、たとえ複合廃棄物の成分の正確な組成が分かっていなくても、複合廃棄物の全体的なタイプが分かっている場合には、存在する可能性が高い成分のタイプを仮定することが可能なことがある。例えば、複合廃棄物が片面プリント回路板である場合、その複合廃棄物は、より古い電子コンポーネントで使用されたより古い世代の回路板であり、紙の割合が比較的に高い。一方、多層プリント回路板は、より新しい世代の電子コンポーネント内で使用されており、より古い世代の回路板よりもセラミック及びポリマーの割合が高い。所与の方法で使用する時間及び温度特性を決定する際に、この知識が有用であることがある。
【００３２】
上記の方法のさまざまな態様で、複合廃棄物を、マイクロリサイクリング炉内で加熱することができる。温度ゾーンを、マイクロ炉の異なる領域とすることができる。このマイクロリサイクリング炉は、例えば約５０〜１００℃／分又はそれよりも大きな速度で加熱する急速加熱性能を含むことができる。このマイクロリサイクリング炉はさらに、炉の異なるゾーンを異なる温度に加熱する能力を含むことができる。この能力は、炉内の異なる温度ゾーンから金属及び金属合金を選択的且つ漸進的に除去及び回収することを可能にすることができる。マイクロリサイクリング炉は、水平炉又は水平管状炉と同様の炉とすることができ、例えば、必要なときに温度ゾーン間で複合廃棄物を移動させることを可能にすることができるコンベヤベルトを含むことができる。同様に、水平炉又は他の適当な炉を、本明細書に開示された方法を実施するように適合させることもできる。
【００３３】
コンベヤベルトが、メッシュコンベヤベルトの形態を有することが好ましいことがある。メッシュコンベヤベルトは、成分の溶融金属及び／又は溶融金属合金が、回収用のメッシュを通して、例えば捕集器の中に滴り落ちることを可能にすることができ、一方、より高融点の成分及び粘性が高くメッシュを通過することができない成分は、コンベヤベルトの上に残る。コンベヤベルトは手動で操作してもよく、又は自動で動作させてもよい。マイクロリサイクリング炉のそれぞれの温度ゾーンは、異なる金属及び／又は金属合金を別々に回収するために別個の捕集器を含むことが好ましい。
【００３４】
さらに、このようなマイクロリサイクリング炉は、ｅ廃棄物を処理して高価値金属及び／又は合金にするために局所に展開することができる、比較的に小さくて運搬可能な費用効果の高い炉を提供することができる。マイクロリサイクリング炉はさらに、十分な体積を回収しない可能性がある、大規模な高コスト炉まで大体積の複合廃棄物を長距離輸送する現在行われている作業を回避することができる。得られると思われる金属及び／又は合金が、市場の小さい高価値生成物であるときには、金属及び／又は合金の微小規模のリサイクリング及び回収を可能にする適度な体積のｅ廃棄物が、経済的に実行可能であることがある。
【００３５】
使用可能な炉構造及び他の経済的実現可能性因子に応じて、金属又は金属合金を１種類だけ又は２種類以上回収するように、本明細書に開示された方法を適合させることができることも理解すべきである。
【００３６】
別の態様では、複合廃棄物源から金属合金を生産する方法が開示される。この複合廃棄物源は、プラスチック成分、金属成分及びセラミック成分を含む。この方法は、多段加熱プロセスを含み、この多段加熱プロセスは、複合廃棄物中の少なくとも一部のプラスチック成分が少なくとも部分的に熱変化するように、複合廃棄物を第１の温度ゾーンに急速に加熱する工程と、複合廃棄物中の少なくとも一部の金属成分が少なくとも部分的に熱変化するように、複合廃棄物を第２の温度ゾーンに加熱する工程とを含む。この態様では、金属成分の一部が、１種又は数種の金属合金に変化することがある。
【００３７】
一形態では、複合廃棄物源の金属成分が銅を含むときに、結果として生じる金属合金が銅基金属合金である。この方法はさらに、複合廃棄物中の残存する銅が溶融し、セラミック成分が合理的に不活性のままであるように、複合廃棄物を第３の温度ゾーンに加熱する工程を含むことができる。
【００３８】
プラスチック成分は、ガス及び固体炭素に熱変化することがあり、第２及び／又は第３の温度ゾーン内の酸化銅などの酸化物の還元の強化を助けることがある。
【００３９】
複合廃棄物を第１の温度ゾーンに急速に加熱する前に、複合廃棄物を前処理温度ゾーンに予熱することができ、それによって低融点金属が溶融して金属又は金属合金を形成する。このような低融点金属は例えば鉛及びスズを含む。この場合も、これらの低融点合金を、他の生成された溶融金属及び溶融合金とは別個に回収することができる。
【００４０】
上記の諸態様で開示したのとは異なる態様で、この方法を実施することもできる。
【００４１】
さらに別の態様では、複合廃棄物源から金属を回収する方法が開示される。この複合廃棄物源は、プラスチック成分、金属成分及びセラミック成分を含む。この方法は、多段加熱プロセスを含み、この多段加熱プロセスは、複合廃棄物中のプラスチック成分及び低溶融温度（low-melting temperature）金属成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変化するように、複合廃棄物を、少なくとも第１の温度ゾーンに急速に加熱する工程と、複合廃棄物中の少なくとも一部の中溶融温度金属成分が少なくとも部分的に熱変化するように、複合廃棄物を第２の温度ゾーンに加熱する工程とを含む。低溶融温度金属成分及び中溶融温度金属成分の少なくとも一部は、溶融金属及び／又は溶融金属合金として別々に回収される。
【００４２】
この方法はさらに、例えば銅の溶融が本質的に完了し、その一方で、シリカなどの比較的に高融点の成分が、メッシュコンベヤベルト上で不活性のままであるように、複合廃棄物を第３の温度ゾーンに加熱する工程を含むことができる。
【００４３】
上記の諸態様で開示したのとは異なる態様で、この方法を実施することもできる。
【００４４】
プラスチック成分、金属成分及びセラミック成分を含む複合廃棄物源を処理する装置も開示される。この装置は、装置内で複合廃棄物源を前進させるメッシュコンベヤベルトを備える。この装置はさらに、複合廃棄物源を第１の温度に加熱する第１の温度ゾーンと、第１の温度ゾーン内のメッシュコンベヤベルトの下に配置された第１の回収捕集器とを備える。第１の回収捕集器は、メッシュコンベヤベルトを通して滴り落ちた第１の温度ゾーン内の溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収する。この装置はさらに、複合廃棄物源を第２の温度に加熱する第２の温度ゾーンであり、第１の温度ゾーンよりも高温である第２の温度ゾーンと、第２の温度ゾーン内のメッシュコンベヤベルトの下に配置された第２の回収捕集器とを備える。第２の回収捕集器は、メッシュコンベヤベルトを通して滴り落ちた第２の温度ゾーン内の溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収する。
【００４５】
この装置は、マイクロリサイクリング炉として使用するのに適している。この装置は、知られている炉とは違い、温度を上昇させてｅ廃棄物などの複合廃棄物源から金属合金を除去する制御された漸進的な除去を可能にする。
【００４６】
この装置はさらに、複合廃棄物源を少なくとも１つの追加の温度に加熱する少なくとも１つの追加の温度ゾーンを備えることができる。追加の温度ゾーンは例えば、上に開示された第１及び第２の温度ゾーンの間、前又は後に含めることができる。この少なくとも１つの追加の温度ゾーンは、直前の温度ゾーンよりも高温である。この点に関して、装置内を移動するこれらの温度ゾーンの温度は漸進的に増大する。対応するそれぞれの追加の温度ゾーンのための追加の回収捕集器も提供される。追加の捕集器はそれぞれ、その追加の温度ゾーン内の溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収するために、その追加の温度ゾーン内のメッシュコンベヤベルトの下に配置することができる。
【００４７】
一実施形態では、メッシュコンベヤベルトの速度が可変であってよい。これによって、複合廃棄物源が所与の温度ゾーンを通過するのにかかる時間を変更することを可能にすることができる。これによって、所与の金属合金を優先的に形成するために、複合廃棄物源を所与の温度に維持するのを助けることもできる。
【００４８】
一実施形態では、メッシュコンベヤベルトの動作が自動化されうる。他の実施形態では、メッシュコンベヤベルトが手動で操作されうる。これによって、複合廃棄物源の処理及び少なくとも１種の金属合金の回収を可能にする適切な機器を備えるように、既存の炉を改造することを可能にすることができる。さらに、このことは、既存の炉が改変されている開発途上地域において有用であることがあり、自動化された装置及び／又はコンベヤベルトを実施するコストは、法外に高くなることがある。
【００４９】
一実施形態では、装置内のそれぞれの温度ゾーンの加熱速度が可変であってよい。これにより、特定の温度範囲を回避するのかどうかに応じて、温度を緩やかに上昇させること又は急速に上昇させることを可能にすることができる。例えば、ダイオキシン及びフランの生成を最小限に抑えるために、約３５０℃〜約８５０℃の温度範囲を回避したいことがある。その場合には、第１の温度ゾーン（最高約３５０℃）から第２の温度ゾーン（約８５０℃）へ移行するときに使用する加熱速度を、第２の温度ゾーンから第３の温度ゾーン（約１２５０℃）へ移行するときに使用する加速速度よりも大きくすることができる。第２の温度ゾーンから第３の温度ゾーンへの移行では、いずれの温度も回避する必要がない（すなわち約８５０℃〜１２５０℃の間の温度を回避する必要はない。しかしながら、鉛の気化を最小限に抑えるため１２５０℃よりも高い温度は回避すべきである）。
【００５０】
一実施形態では、それぞれの温度ゾーンの温度が可変であってよい。変更することができる温度ゾーンを提供することによって、標的とする金属合金を変更することができる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、装置内のそれぞれの温度ゾーンの加熱が天然ガスによることができる。これにより、加熱速度と温度の両方を正確に制御することを可能にすることができる。いくつかの形態では、それぞれの温度ゾーンが、メッシュコンベヤベルトの上方から加熱されうる。
【００５２】
いくつかの形態では、この装置がさらに、最後の温度ゾーンでの加熱が完了した後にメッシュコンベヤベルト上に残った固体を回収する固体回収捕集器を備えることができる。これにより、複合廃棄物源の残存する超高温成分を、さらなる処理のために回収することを可能にすることができる。
【００５３】
いくつかの形態では、この装置を不活性条件下で動作させることができる。例えば、さまざまな温度ゾーン内での加熱段階の間、この装置を、アルゴン又は別の不活性ガスでパージすることができる。不活性条件では、炉内に存在する金属、希土類元素及び合金の酸化を防ぐことができ、それによって劣化及び化学変化を制限し、スラグ相への有価資源（例えば金属）の損失をかなり低減させることができる。
【００５４】
上に記載された方法を実行する際に、開示されたこの装置を使用することができる。
【００５５】
プラスチック成分、金属成分及びセラミック成分を含む複合廃棄物源を処理するシステムも開示される。このシステムは、システム内の少なくとも第１及び第２の温度ゾーン内で複合廃棄物源を前進させるメッシュコンベヤベルトと、少なくとも第１及び第２の回収捕集器とを備える。各捕集器はそれぞれ、第１及び第２の温度ゾーン内で溶融金属及び／又は溶融金属合金を捕集及び回収するために、第１及び第２の温度ゾーン内のメッシュコンベヤベルトの下に配置される。第２の温度ゾーンの温度は第１の温度ゾーンよりも高い。このシステムは、ｅ廃棄物などの複合廃棄物源のリサイクリングにおいてマイクロリサイクリング炉として使用するのに適している。知られているシステムとは違い、本明細書に開示されたシステムは、温度を上昇させ、炉に複合廃棄物源を固体状態で追加することだけによって金属又は金属合金を除去する制御された漸進的な除去を可能にする。
【００５６】
いくつかの形態では、このシステムがさらに、複合廃棄物源を加熱する少なくとも１つの追加の温度ゾーンを備えることができる。この追加の温度ゾーンは、上に開示された第１又は第２の温度ゾーンの前、間又は後に含めることができる。この少なくとも１つの追加の温度ゾーンは、システム内の直前の温度ゾーンよりも高温とすることができる。この点に関して、システム内を移動するこれらの温度ゾーンの温度は漸進的に増大する。対応するそれぞれの追加の温度ゾーンのための追加の回収捕集器を提供することもでき、追加の回収捕集器は、その追加の温度ゾーン内の溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収するために、対応するそれぞれの追加の温度ゾーン内のメッシュコンベヤベルトの下に配置することができる。追加の温度ゾーン及び追加の回収捕集器を含めることにより、目標とする追加の金属及び／又は金属合金の回収を助けることができる。
【００５７】
いくつかの形態では、メッシュコンベヤベルトの速度が可変であってよい。これによって、複合廃棄物源が所与の温度ゾーンを通過するのにかかる時間を変更することを可能にすることができ、これによって、所与の金属又は合金を優先的に形成するために、複合廃棄物源を所与の温度に維持するのを助けることができる。
【００５８】
いくつかの形態では、メッシュコンベヤベルトの動作が自動化されうる。他の実施形態では、メッシュコンベヤベルトが手動で操作されうる。これによって、複合廃棄物源の処理及び少なくとも１種の金属又は合金の回収を可能にする適切な機器を備えるように、既存の炉を改造することを可能にすることができる。さらに、このことは、既存の炉が改変されている開発途上地域において有用であることがあり、自動化されたシステム及び／又はコンベヤベルトを実施するコストは、法外に高くなることがある。
【００５９】
このシステムのいくつかの実施形態では、それぞれの温度ゾーンの加熱速度が可変であってよい。上記の装置に関して説明したのと同様に、これにより、特定の温度範囲を回避するのかどうかに応じて、温度を緩やかに上昇させること又は急速に上昇させることを可能にすることができる。
【００６０】
このシステムのいくつかの実施形態では、それぞれの温度ゾーンの温度が可変であってよい。可変温度ゾーンを提供することにより、回収の標的とする金属合金を変更することができる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、システム内のそれぞれの温度ゾーンの加熱が天然ガスによることができる。これにより、加熱速度と温度の両方を正確に制御することを可能にすることができる。いくつかの形態では、それぞれの温度ゾーンが、メッシュコンベヤベルトの上方から加熱されうる。
【００６２】
いくつかの形態では、このシステムがさらに、最後の温度ゾーンでの加熱が完了した後にメッシュコンベヤベルト上に残った固体を回収する固体回収捕集器を備えることができる。これにより、複合廃棄物源の残存する超高温成分を、さらなる処理のために回収することを可能にすることができる。
【００６３】
いくつかの形態では、このシステムを不活性条件下で動作させることができる。例えば、さまざまな温度ゾーン内での加熱段階の間、このシステムを、アルゴン又は別の不活性ガスでパージすることができる。不活性条件では、炉内に存在する金属、希土類元素及び合金の酸化を防ぐことができ、それによって劣化及び化学変化を制限し、スラグ相への有価資源（例えば金属）の損失をかなり低減させることができる。
【００６４】
上に開示された装置を、開示されたシステム内で使用することができる。同様に、開示されたシステムを使用して、上で説明した方法を実行することもできる。
【００６５】
「課題を解決するための手段」の項に記載された方法、装置及びシステムの範囲に含まれる他の形態があるにもかかわらず、次に、添付図面を参照して、特定の実施形態を単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】開示された方法、システム及び装置の実施形態に従って使用される概略的なマイクロリサイクリング炉を示す図である。
【図２Ａ】開示された方法、システム及び装置の実施形態に従って使用されている、図１の概略的なマイクロリサイクリング炉を示す図である。
【図２Ｂ】開示された方法、システム及び装置の実施形態に従って使用されている、図１の概略的なマイクロリサイクリング炉を示す図である。
【図２Ｃ】開示された方法、システム及び装置の実施形態に従って使用されている、図１の概略的なマイクロリサイクリング炉を示す図である。
【図２Ｄ】開示された方法、システム及び装置の実施形態に従って使用されている、図１の概略的なマイクロリサイクリング炉を示す図である。
【図２Ｅ】開示された方法、システム及び装置の実施形態に従って使用されている、図１の概略的なマイクロリサイクリング炉を示す図である。
【図２Ｆ】開示された方法、システム及び装置の実施形態に従って使用されている、図１の概略的なマイクロリサイクリング炉を示す図である。
【図２Ｇ】開示された方法、システム及び装置の実施形態に従って使用されている、図１の概略的なマイクロリサイクリング炉を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
マイクロリサイクリング炉１０の略図が図１に示されている。マイクロリサイクリング炉１０は、炉内の低温ゾーンから高温ゾーンへ複合廃棄物源が移動することを可能にするコンベヤベルト１２を含む。マイクロリサイクリング炉１０はさらに、複合廃棄物源を保持するための熱間加工ステージ（hot working stage）などの容器１４を含むが、コンベヤベルトがメッシュである場合、又はコンベヤベルトの部分がメッシュ若しくはふるい（sieve）である場合など、いくつかの形態では、コンベヤベルト１２上に複合廃棄物源が直接に置かれてもよいことを理解すべきである。
【００６８】
容器１４は、適切な場合に、ふるい又はメッシュベース１６を含むことができ、ふるい又はメッシュベース１６は、捕集及び後続の処理のために、溶融した材料（以後、溶融材料）がふるい又はメッシュベース１６を通り抜けることを可能にすることができる。この目的のため、図１のマイクロリサイクリング炉１０は、３つの回収捕集器１８、２０及び２２を有するように示されている。このような捕集器が２つだけであってもよく、又はこのような追加の捕集器（図示せず）があってもよいことを理解すべきである。
【００６９】
示されたマイクロリサイクリング炉１０は、炉１０内の異なる温度ゾーン内へ容器１４を移動させるようにコンベヤベルト１２を自動的に動作させるための自動化されたモーションシステム（automated motion system）（以後、自動モーションシステム）２４を含む。それにもかかわらず、コンベヤベルト１２の自動化は、コンベヤベルトの速度又はコンベヤベルトが特定の温度ゾーンに留まる時間の長さなどの特定のパラメータの支配を受けることがあること、及びそれらのパラメータを、自動モーションシステムを制御する制御プログラムに入力することができることを理解すべきである。代替形態では、コンベヤベルト１２が手動で操作されうること、及びこのようにすると、示された自動モーションシステム２４の必要性が排除されることも理解すべきである。
【００７０】
マイクロリサイクリング炉１０はさらに、炉１０の使用中に生成されたガス放出物を除去するためのガススクラバ（gas scrubber）２６を有するように示されている。
【００７１】
次に、使用中のマイクロリサイクリング炉１０のいくつかの例示的な逐次的段階を示す図２Ａ〜２Ｇを参照する。図２Ａは、容器１４のふるいベース１６上の複合廃棄物３０が炉１０の低温ゾーン内に位置する、図１のマイクロリサイクリング炉１０を示す。低温ゾーン内で一定の時間が経過すると、図２Ｂに示されているように、溶融材料３２がふるいベース１６を通過し、第１の回収捕集器１８の中に捕集される。
【００７２】
次いで、コンベヤベルト１２が、容器１４を、高温ゾーン内の第１の位置に移動させる。この第１の位置の温度は低温ゾーンの温度よりも高い。溶融材料３２が回収されたため、複合廃棄物３０の体積は減っており、図２Ｃの容器１４内には、体積が減った複合廃棄物３０Ｂが示されている。高温ゾーンのこの第１の位置で一定の時間が経過すると、図２Ｄに示されているように、溶融材料３４がふるいベース１６を通過し、第２の回収捕集器２０の中に捕集される。
【００７３】
コンベヤベルト１２は再び、容器１４を、高温ゾーン内の第２の位置に移動させる（図２Ｅを参照されたい）。高温ゾーンのこの第２の位置の温度は、高温ゾーンの第１の位置の温度よりも高く、低温ゾーンの温度よりも高い。高温ゾーンのこの第２の位置で一定の時間が経過すると、図２Ｆに示されているように、複合廃棄物３０Ｃからの溶融材料３６がふるいベース１６を通過し、第２の回収捕集器２２の中に捕集される。
【００７４】
この回収プロセスが完了した後、コンベヤベルト１２は再び容器１４を、選択された温度ゾーンで溶融せずに容器１４内に残留した他の残った材料３８と一緒に移動させることができる。この残った材料３８も、例えば廃棄、処分又は採集及びさらなる処理のために捕集することができる。マイクロリサイクリング炉１０は、有毒廃棄物及び金属をも含む複合廃棄物を処理する安全で持続可能な解決策を提供する。
【００７５】
鉛又はスズなどの低融点材料は、比較的に低温のゾーンで合金３２又は溶融金属を形成することがある。鉛などの低融点材料は、比較的に中程度の温度（以後、中温）のゾーンでも合金３４を形成することがあることも理解すべきである。例えば、たとえ異なる鉛合金（例えば鉛−スズ又は銅−鉛など）がさまざまな温度（それぞれ約２５０℃〜３５０℃の間及び３５０℃〜１２５０℃の間）で形成されることがあるとしても、系から鉛を除去する目的には特定の合金が好ましいことがある。例えば、銅の反応性がより高いとき、又は鉛が気化する可能性がより高いときなどには、２５０℃〜３５０℃で鉛−スズ合金を形成させて、より低い温度で鉛を除去し、より高い温度における系中の鉛の量を最小化することが好ましい。この点に関して、合金化された形態で鉛を除去及び回収すると、潜在的な環境影響が低下する可能性がある。
【００７６】
温度ゾーン、加熱速度及びさまざまな温度下に置かれる時間を選択する際の１つの目標は、比較的に低温のゾーン及び比較的に中温のゾーンにおいて例えば鉛のかなりの部分を除去し、鉛入り合金を別個に回収し、回収される銅合金などの他の合金の部分となる鉛を最小限に抑えることであることも理解すべきである。この点に関しては、複合廃棄物源から大部分の鉛を除去するために、比較的に低温から中温のゾーン内において特定の温度下に置かれる時間を長くすることが必要となることがある。そのため、（旧式のプリント回路板などの）鉛含量が比較的に高い源が同時に処理されるように、複合廃棄物源を賢明に選択することができる。
【００７７】
当業者には容易に理解されることだが、低温ゾーン及び中温ゾーンにおいてできるだけ多くの鉛を除去することの背後にある理論的根拠は、鉛が気化する温度に炉温を上昇させているときに複合廃棄物源３０中に残存する鉛を最小限に抑えるというものである。しかしながら、これも当業者には理解されることだが、万一鉛が気化した場合でもそのようなガスが環境又は大気中に漏れることを防ぐ目的に使用することができる知られているスクラビング又は捕捉技法が存在する。例えば、マイクロリサイクリング炉１０とともにガススクラバ２６を使用して、処理中に生成されたガス放出物を除去することができる。
【００７８】
温度ゾーン、加熱速度及びさまざまな温度ゾーンに置かれる時間を選択する際の別の目標は、例えば銅の反応性を最大にすることである。この点に関しては、この目標が、系中に鉛又はスズが存在する場合に、それらが、材料３４として回収される材料など銅との合金を形成するように、銅が溶け出すことを防ぐことであることがある。温度ゾーンを調節することによって、銅合金中の例えばスズの百分率を変化させることができる。
【００７９】
温度ゾーン、加熱速度及びさまざまな温度ゾーンに置かれる時間を選択する際の別の目標は、ダイオキシン及びフランなどの有毒ガスの発生を最小限に抑えることである。
【００８０】
中温でも、複合廃棄物源中のプラスチックは相変化を受け続け、揮発性及びガス放出物並びに固体炭素を形成する。
【００８１】
温度をさらに上昇させると、ガラス繊維の形態のシリカなどの高融点成分は一般に不活性のままであるが、残存する銅は溶融する。この点に関して、残存する銅は溶融して、コンベヤベルト１２のメッシュ／ふるいベース１６を材料３６として通過し、一方、ガラス繊維は、メッシュコンベヤベルト上に残り、同じく選択された温度ゾーンで溶融しなかった他の残った材料３８の部分となる。
【００８２】
処分のため又はさらなる使用若しくは処理のために、残った材料３８も回収することができる。例えば、残った材料３８の炭素含量が大きい場合、それらの材料を、他の冶金プロセス（例えば鉄合金生産又は製錬）用の炭素源として使用することができる。たとえ残った材料３８を使用できない場合であっても、残った材料３８の量は、始めの複合廃棄物源３０よりもかなり少なく、その結果、埋立て地に送られるバルク材料はかなり少なくなる。
【００８３】
さらに、材料３２、３４及び３６の回収は、希少若しくは高価である可能性があり、又はさもなければ環境リスクを生じさせる可能性がある有価資源の再利用を可能にした。さらに、金属及び金属合金のリサイクリングは、鉱石から金属を製造することと比較したときに、エネルギー効率がより高く、金属の製造においてエネルギー消費量の低減につながることが一般に受け入れられている。この点に関して、本明細書に開示された方法、システム及び装置を、廃棄物からの資源を生み出す「マイクロ工場（micro-factory）」と考えることができ、そのマイクロ工場は、局所化された処理及び金属を含む有毒複合廃棄物のための安全で持続可能な解決策を提供する。
【００８４】
例示的な方法
次に、図１を参照して、複合廃棄物源を処理する非限定的で例示的な方法を説明する。この例示的な方法では、複合廃棄物源が、モバイル（セル）ホン、ｅリーダ、ＤＶＤプレーヤ及びテレビジョンなどの電子コンポーネントの混合物を含んでいた。さまざまな金属合金の回収を増やすため、電子コンポーネントのカバー及びケースを取り除いて、処理中の金属の希釈を最小限に抑えることとした。この点に関しては、フラグメンタ（fragmenter）を使用して、モバイル（セル）ホン、ｅリーダ、ＤＶＤプレーヤ及びテレビジョンをばらばらにし、それによってデバイスの回路板及び他の回収可能な構成部品からプラスチックケーシングを分離した。それらのプラスチックケーシングは、知られている技術を使用した別個のプロセスでリサイクルすることができた。
【００８５】
次いで、デバイスのプリント回路板及び他の回収可能な構成部品を分解して、回路板及び構成部品をより小さな塊にし、複合廃棄物源３０を形成した。コンベヤベルト１２上の容器１４のメッシュベース１６上に複合廃棄物源３０を置き、第１の温度ゾーンを約３２５℃に加熱し、この温度を約６０分間維持した。溶融材料３２が容器１４のメッシュベース１６を通して滴り落ちるのが観察された。溶融材料３２を第１の回収捕集器１８の中に捕集した。
【００８６】
約６０分後、コンベヤベルト１２を動かして、残存する複合廃棄物源３０Ｂが第２の温度ゾーン内に配置されるようにした。第２の温度ゾーン内の温度を約９００℃超まで急速に上げ、この温度を約３０分間維持した。約３５０〜８５０℃の間の温度で起こるダイオキシン及びフランの発生を最小限に抑えるため、第２の温度ゾーン内の温度は、約５０〜１００℃／分又はそれよりも大きな速度で上昇させた。この場合も、溶融材料３４が、容器１４のメッシュベース１６を通して滴り落ちるのが観察された。溶融材料３４を、第２の温度ゾーン内に配置された第２の回収捕集器２０の中に捕集した。ガスの形成も観察された。このプロセス中にマイクロリサイクリング炉１０から生成されたガスは、ガススクラバ２６が除去した。
【００８７】
約３０分後、コンベヤベルト１２を再び動かして、残存する廃棄物源３０Ｃが入った容器１４が第３の温度ゾーン内に配置されるようにした。第３の温度ゾーン内の温度を約１１００℃に上げ、この温度を約３０分間維持した。この場合も、溶融材料３６が、容器１４のメッシュベース１６を通して滴り落ちるのが観察された。溶融材料３６を、第３の温度ゾーン内に配置された第３の回収捕集器２２の中に捕集した。
【００８８】
回収された材料３２、３４及び３６を別々に取り出し、さらなる処理に供し、この金属合金のリサイクリング及び精錬を完了した。残った材料３８も取り出し、処理して、有価材料を回収した。
【００８９】
開示された固体状態プロセス（solid-state process）は、多くの異なるタイプの材料の手動分離又は知られているプロセスの製錬技術の使用を必要としない、複合廃棄物源の単純なマイクロリサイクリング法を提供することが分かった。このプロセスは、有毒な複合廃棄物を含む材料のリサイクリングのための安全で持続可能な解決策を提供する効果を有するだけでなく、その廃棄物から資源を生み出し回収することを可能にするマイクロ工場でもあった。
【００９０】
いくつかの特定の実施形態を説明したが、本発明の方法、装置及びシステムは、他の多くの形態で実施することができることを理解すべきである。例えば、複合廃棄物源を所望の温度ゾーンに加熱するのに使用する加熱速度を変更することができ、水平炉などの異なるタイプの炉を使用することができ、温度ゾーンの好ましい温度を変化させる可能性がある、ある種の金属又は金属合金の回収が好ましいことがあり、回収の標的である材料に応じて、追加の温度ゾーン又はより少数の温度ゾーンを使用することができ、指定された温度において必要な時間を、どの材料が回収の標的であるのか又は複合廃棄物源中に存在する成分に応じて変更することができる。
【００９１】
以下の特許請求の範囲及び以上の説明において、語「備える（comprise）」、及び「備える（comprises）」又は「備える（comprising）」などの異形は、言語による明示又は当然の含意により文脈がそうでないことを要求している場合を除き、包括的な意味で使用される。すなわち、これらの語又は異形は、本明細書に開示された方法、装置及びシステムのさまざまな実施形態において、明示された特徴の存在を指定するために使用されるが、さらなる特徴の存在又は追加を排除する目的には使用されない。
【図１】
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【図２Ａ】
2019504762.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月10日(2018.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低、中及び高融点成分を含む電子廃棄物を処理する方法であって、
−  前記電子廃棄物中の前記低融点成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変形するように、前記電子廃棄物を第１の温度ゾーン内で第１の温度に加熱すること、及び
−  前記中融点成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変形するように、前記第１の温度ゾーンからの前記電子廃棄物を、より高温の第２の温度ゾーン内で第２の温度に加熱すること
を含み、
前記高融点成分の少なくとも一部が合理的に不活性のままである、
方法。
【請求項２】
前記低融点成分が、溶融、合金形成、溶解及び／又は相分離により少なくとも部分的に熱変形する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中融点成分が、溶融、合金形成及び／又は溶解により少なくとも部分的に熱変形する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
電子廃棄物を処理する方法であって、
−  前記電子廃棄物中の少なくとも一部のプラスチック成分が部分的に熱変形する態様で、前記電子廃棄物を第１の温度ゾーン内で第１の温度に急速に加熱すること、及び
−  前記電子廃棄物中の少なくとも一部の金属成分が少なくとも部分的に熱変形するように、前記電子廃棄物を第２の温度ゾーン内で第２の温度に加熱すること
を含み、
前記セラミック成分が合理的に不活性のままである、
方法。
【請求項５】
前記プラスチック成分が、少なくとも部分的にガス及び固体炭素に熱変形する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ガス及び固体炭素が、前記電子廃棄物中に存在する酸化物の還元を助ける、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ガスが一酸化炭素及び水素である、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記金属成分が、溶融、合金形成及び／又は溶解により少なくとも部分的に熱変形する、請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記金属成分が、合金形成により少なくとも部分的に熱変形する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の温度ゾーン内の前記電子廃棄物を急速に加熱する前に、前記電子廃棄物が、前処理温度ゾーン内で、前記第１の温度よりも低い前処理温度に予熱され、それによって、少なくとも一部の低融点金属が、少なくとも部分的に熱変形して金属又は金属合金を形成する、請求項４から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記電子廃棄物を、少なくとも１つの追加の温度ゾーン内で少なくとも１つの追加の温度に加熱する工程をさらに含み、前記少なくとも１つの追加の温度ゾーン内の前記温度が、直前の温度ゾーンよりも高温である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
それぞれの前記温度ゾーンにおいて少なくとも部分的に熱変形した前記成分の少なくとも一部を捕集することをさらに含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
有害材料の生成を最小限に抑えるように、前記ゾーン内の前記温度が制御される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ゾーン内の前記温度が、約３５０℃〜８５０℃の温度範囲を回避する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
不活性条件下で実施される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
加熱前に、前記電子廃棄物が、より小さな片に粗く切断、細断又は粉砕される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記電子廃棄物の成分を決定するため、加熱前に、前記電子廃棄物が分析される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
それぞれの温度ゾーンの前記温度が、前記電子廃棄物の前記成分に依存する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
それぞれの温度ゾーンにおいて前記電子廃棄物が保持される時間が、前記電子廃棄物の前記成分に依存する、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記電子廃棄物が炉内で加熱される、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
それぞれの温度ゾーンが前記炉の異なる領域である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記炉が、マイクロリサイクリング炉である、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
電子廃棄物から金属合金を生産する方法であって、多段加熱プロセスを含み、前記多段加熱プロセスが、
−  前記電子廃棄物中の少なくとも一部のプラスチック成分が少なくとも部分的に熱変形するように、前記電子廃棄物を第１の温度ゾーン内で第１の温度に急速に加熱する工程と、
−  前記電子廃棄物中の少なくとも一部の金属成分が少なくとも部分的に熱変形するように、前記電子廃棄物を第２の温度ゾーン内で第２の温度に加熱する工程と
を含み、
前記金属成分の少なくとも一部が金属合金に変形する、
方法。
【請求項２４】
前記金属成分が銅を含むときに、結果として生じる前記金属合金が銅基金属合金である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
−  前記電子廃棄物中の残存する銅が溶融し、前記セラミック成分が合理的に不活性のままであるように、前記電子廃棄物を第３の温度ゾーン内で第３の温度に加熱する工程
をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記プラスチック成分が、少なくとも部分的にガス及び固体炭素に熱変形し、前記第２又は第３の温度ゾーン内に存在する酸化銅の還元を助ける、請求項２３から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記ゾーン内の前記温度が、約３５０℃〜８５０℃の温度範囲を回避する、請求項２３から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
電子廃棄物から金属を回収する方法であって、多段加熱プロセスを含み、前記多段加熱プロセスが、
−  前記電子廃棄物中の少なくとも一部のプラスチック成分及び低溶融温度金属成分が少なくとも部分的に熱変形するように、前記電子廃棄物を第１の温度ゾーン内で第１の温度に急速に加熱する工程と、
−  前記電子廃棄物中の少なくとも一部の中溶融温度金属成分が少なくとも部分的に熱変形するように、前記電子廃棄物を第２の温度ゾーン内で第２の温度に加熱する工程と
を含み、
前記低溶融温度金属成分及び中溶融温度金属成分の少なくとも一部が、溶融金属及び／又は溶融金属合金として回収される、
方法。
【請求項２９】
−  前記電子廃棄物中の残存する銅が溶融し、前記セラミック成分が合理的に不活性のままであるように、前記電子廃棄物を第３の温度ゾーン内で第３の温度に加熱する工程
をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ゾーン内の前記温度が、約３５０℃〜８５０℃の温度範囲を回避する、請求項２８又は２９に記載の方法。
【請求項３１】
低、中及び高融点成分を含む複合廃棄物源を処理する方法であって、
−  前記複合廃棄物中の前記低融点成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変形するように、前記複合廃棄物を第１の温度ゾーン内で第１の温度に加熱すること、及び
−  前記中融点成分の少なくとも一部が少なくとも部分的に熱変形するように、前記第１の温度ゾーンからの前記複合廃棄物を、より高温の第２の温度ゾーン内で第２の温度に加熱すること
を含み、
前記高融点成分の少なくとも一部が合理的に不活性のままであり、前記ゾーン内の前記温度が、約３５０℃〜８５０℃の温度範囲を回避する、
方法。
【請求項３２】
電子廃棄物を処理する装置であって、
−  前記装置内で前記電子廃棄物源を前進させるメッシュコンベヤベルトと、
−  前記電子廃棄物源を第１の温度に加熱する第１の温度ゾーンと、
−  前記第１の温度ゾーン内の前記メッシュコンベヤベルトの下に配置された第１の回収捕集器であり、前記第１の温度ゾーン内で溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収する第１の回収捕集器と、
−  前記電子廃棄物源を第２の温度に加熱する第２の温度ゾーンであり、前記第１の温度ゾーンよりも高温である第２の温度ゾーンと、
−  前記第２の温度ゾーン内の前記メッシュコンベヤベルトの下に配置された第２の回収捕集器であり、前記第２の温度ゾーン内で溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収する第２の回収捕集器と
を備える装置。
【請求項３３】
−  前記電子廃棄物源を少なくとも１つの追加の温度に加熱する少なくとも１つの追加の温度ゾーンであり、直前の温度ゾーンよりも高温である少なくとも１つの追加の温度ゾーンと、
−  対応するそれぞれの前記追加の温度ゾーン内の前記メッシュコンベヤベルトの下に配置された、対応するそれぞれの追加の温度ゾーン用の追加の回収捕集器であり、前記追加の温度ゾーン内で溶融金属又は溶融金属合金を捕集及び回収する追加の回収捕集器と
をさらに備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記メッシュコンベヤベルトの速度が可変である、請求項３２又は３３に記載の装置。
【請求項３５】
それぞれの温度ゾーンの加熱速度が可変である、請求項３２から３４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３６】
それぞれの温度ゾーンの前記温度が可変である、請求項３２から３５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３７】
それぞれの温度ゾーンの加熱が天然ガスによる、請求項３２から３６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３８】
それぞれの温度ゾーンが、前記メッシュコンベヤベルトの上方から加熱される、請求項３２から３７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３９】
最後の温度ゾーンでの加熱が完了した後に前記メッシュコンベヤベルト上に残った固体を回収する固体回収捕集器をさらに備える、請求項３２から３８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４０】
不活性条件下で動作させることができる、請求項３２から３９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４１】
前記メッシュコンベヤベルトを手動で操作することができる、請求項３２から４０のいずれか一項に記載の装置。
【国際調査報告】
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