(57)【要約】【課題】Ｃｕを含有するスクラップのリサイクル処理方法において、スクラップを焙焼後、加熱された状態で得られた焙焼物から灰と金属を分離し、その後、加熱された状態の分離された灰をさらに加熱して溶融し、スラグと金属に分離して金属を回収することを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法を提供する。【解決手段】Ｃｕを含有するスクラップのリサイクル処理方法において、スクラップを焙焼後、加熱された状態で得られた焙焼物から灰と金属を分離し、その後、加熱された状態の分離された灰をさらに加熱して溶融し、スラグと金属に分離して金属を回収する。またスクラップを焙焼後、加熱された状態で得られた焙焼物から灰と金属を気流分級や篩によって分離してよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕを含有するスクラップのリサイクル処理方法において、
前記スクラップを焙焼し、得られた焙焼後の熱を帯びた状態の焙焼物を分離処理して温度２００℃〜８００℃の範囲に保たれた灰とＣｕを含む金属を得た後、前記灰を加熱、溶融してスラグとＣｕを含む溶融金属に分離して前記Ｃｕを含む溶融金属を回収することを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法。
【請求項２】
前記加熱された状態の焙焼物の分離処理が、気流分級法であることを特徴とする請求項１に記載のＣｕ含有スクラップのリサイクル方法。
【請求項３】
前記加熱された状態の焙焼物の分離処理が、篩を用いた分離処理であることを特徴とする請求項１に記載のＣｕ含有スクラップのリサイクル方法。
【請求項４】
前記スクラップの焙焼が、ロータリーキルンを用いて焙焼することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＣｕ含有スクラップのリサイクル方法。
【請求項５】
前記スクラップの焙焼温度が、３００℃以上、８００℃以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣｕ含有スクラップのリサイクル方法。
【請求項６】
前記スクラップの焙焼時間が、０．５時間以上、５．０時間以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＣｕ含有スクラップのリサイクル方法。
【請求項７】
Ｃｕ含有スクラップを受け入れ、焙焼して灰と金属塊から成る焙焼物を形成する焙焼炉と、
前記焙焼炉から排出された前記焙焼物を受け入れ、灰と金属塊に分離する灰／金属分離装置と、
前記灰／金属分離装置から排出された前記金属塊を収納する固体金属回収槽と、
前記灰／金属分離装置から排出された前記灰を受け入れ、溶融してスラグとＣｕを含む溶融金属に分離する溶融炉と、
前記焙焼炉から前記灰／金属分離装置間、及び前記灰／金属分離装置から前記溶融炉との間を接続する移送装置を備え、
前記移送装置が、前記焙焼炉から排出された焙焼物、及び前記灰／金属分離装置から排出された灰を温度２００〜８００℃の熱を帯びた状態で運搬する熱維持装置を有し、
前記灰／金属分離装置から排出された灰を温度２００℃〜８００℃の熱を帯びた状態で前記溶融炉に供給することを特徴とするＣｕを含むスクラップから金属をリサイクルする金属回収装置。
【請求項８】
Ｃｕ含有スクラップを受け入れ、焙焼して灰と金属塊から成る焙焼物を形成する焙焼炉と、
前記焙焼炉から排出された前記焙焼物を受け入れ、灰と金属塊に分離する灰／金属分離装置と、
前記灰／金属分離装置から排出された前記金属塊を収納する固体金属回収槽と、
前記灰／金属分離装置から排出された前記灰を受け入れ、溶融してスラグとＣｕを含む溶融金属に分離する溶融炉を備え、
前記焙焼炉と前記灰／金属分離装置、及び前記灰／金属分離装置と前記溶融炉が、各々直接接続された配置で、
前記灰／金属分離装置から排出された灰を温度２００℃〜８００℃の熱を帯びた状態で前記溶融炉に供給することを特徴とするＣｕを含むスクラップから金属をリサイクルする金属回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃｕを含有するスクラップのリサイクル処理方法に関し、より詳しくは、スクラップを焙焼後、加熱された状態で得られた焙焼物から灰と金属を分離し、その後、加熱された状態の分離された灰をさらに加熱して溶融し、スラグと金属に分離して金属を回収することを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法及びその方法を用いた金属回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、資源枯渇の観点から、様々なもののリサイクルが進んできている。特に多量に消費されている金属のリサイクルは以前から行われており、例えばＣｕなどは世の中で多量に使われ、盛んにリサイクルも行われている。
しかし、銅配線などは被覆材である有機物を多量に含み、その除去に手間が掛るため、人件費が比較的安価な国などでは人の手により、被覆を剥がしてＣｕ線だけにしてリサイクル処理しているが、人件費の高い日本では人手に頼る作業は行うことが難しく、さらには処理時間も長くなってしまう。
また電子部品等に多く使用されているＡｕやＡｇなどの貴金属は高価であることから、リサイクル費用が多少かかっても利益を出せることが多く、日本においてもリサイクルが進んでいる。
【０００３】
しかし、例えばＣｕだけや、Ａｕだけといった一つの金属だけをリサイクルするとなると効率が悪く、現状では採算が合わないことが多い。
以上のようにリサイクルする場合は、まずその処理コストが大きな問題となるが、リサイクルするものやリサイクル方法によっていろいろな技術があり、技術的な課題も多く残されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には「（１）ナゲット処理で行うような細断工程が不要であり、前処理工程が簡素化され、短時間処理が可能なため、大量処理ができ、被覆電線から銅をほぼ１００％回収できるのでリサイクルコストが低減できる。（２）既にナゲット機等で裁断処理して、銅及び被覆物のリサイクルシステムが出来上がっているのに対して、経済的な要因でリサイクルが困難で未解決となっている細線や雑線等の多量に廃棄処分される自動車ハーネス等にターゲットを当てたことで、さらなる資源の有効利用と環境保全に役立つ。」などの効果があるとされる「被覆電線を無乃至低酸素雰囲気下で、電気ヒーターとマイクロ波照射による加熱手段を用いて熱分解し、被覆材と銅線とを分離・回収する連続乾留装置と、この連続乾留装置で発生した分解ガスを浄化する触媒ガス浄化装置と、被覆電線の熱分解で発生した塩化水素を除去する塩化水素吸収塔とから構成されることを特徴とする被覆電線のリサイクルシステム。」が開示されている。
【０００５】
また特許文献２には「貴金属スクラップを第一の燃焼炉において低空気比下で加熱することにより低温度下で熱分解させてガス化し、ガス化した後の残渣であるガス化減容物をさらに第二の燃焼炉で燃焼処理することで貴金属類が含まれる焼却灰を銅製錬所の中間原料に使用することによって貴金属類のリサイクルを容易に行うことが可能であり、ダイオキシンの発生や焼却灰の発火という危険性を確実に防止することが可能な貴金属スクラップの処理方法及びその装置を提供すること」を目的として、「銅、金、白金などの有価金属を含む電子部品などから回収された貴金属スクラップをフリーエアの侵入を防止しつつ第一の燃焼炉で加熱することにより熱分解させてガス化し、ガス化した後の残渣である炭素質主体のガス化減容物を前記第一の燃焼炉に連設された第二の燃焼炉で焼却し、前記焼却灰を有価金属含有滓として水槽内で所定温度に冷却した後コンベアで連続的に回収すると共に、ガス化した可燃性の熱分解ガスを第三の燃焼炉で完全燃焼させることを特徴とする貴金属スクラップの処理方法」が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されている「被覆電線を無乃至低酸素雰囲気下で、電気ヒーターとマイクロ波照射による加熱手段を用いて熱分解」するようなシステムは初期コストがかかり過ぎるとともに、無乃至低酸素雰囲気下を保つには大気雰囲気で処理する場合に比べ非常にランニングコストがかかってしまう。さらに電気ヒーターによって熱分解するのではコスト単価が高い電気を用いるため安価に処理することはできない。加えてマイクロ波照射による加熱で熱分解をする場合は設備がかかるうえ、多量の被覆電線やスクラップを処理しようとした場合、現実的には不可能である。
【０００７】
また特許文献２に記載されている「銅、金、白金などの有価金属を含む電子部品などから回収された貴金属スクラップをフリーエアの侵入を防止しつつ第一の燃焼炉で加熱することにより熱分解させてガス化し、ガス化した後の残渣である炭素質主体のガス化減容物を前記第一の燃焼炉に連設された第二の燃焼炉で焼却し、前記焼却灰を有価金属含有滓として水槽内で所定温度に冷却した後コンベアで連続的に回収すると共に、ガス化した可燃性の熱分解ガスを第三の燃焼炉で完全燃焼」させるようなシステムでは炉が３機も必要であり設備コストやランニングコストがかかるうえ、連続的に炉の間の取次ぎをすることは、装置トラブル発生時や操業状態の変化が大きいスクラップ（回収される電子部品により操業条件が大きく異なる）では操業上難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２０１４／０２０９５８
【特許文献２】特開２０１５−１４８３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑み提案されたものであり、Ｃｕを含有するスクラップのリサイクル処理方法において、スクラップを焙焼後、その焙焼により得た加熱された状態の焙焼物から、灰と金属を分離した後、熱を帯びた状態で分離された灰をさらに加熱して溶融し、スラグと金属に分離して有価金属を回収することを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ね、その結果、Ｃｕを含有するスクラップのリサイクル処理方法において、スクラップを焙焼後、その焙焼により得た加熱された状態の焙焼物を、熱を帯びた状態で灰と金属に分離した後、その熱を帯びた状態の分離された灰を、さらに加熱して溶融してスラグと金属に分離して金属を回収することにより、スクラップ焙焼物から効率的に有価金属を回収できることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は以下のものを提供する。
【００１１】
本発明の第１の発明は、Ｃｕを含有するスクラップのリサイクル処理方法において、前記スクラップを焙焼し、得られた焙焼後の熱を帯びた状態の焙焼物を分離処理して温度２００℃〜８００℃の範囲に保たれた灰とＣｕを含む金属を得た後、前記灰を加熱、溶融してスラグとＣｕを含む溶融金属に分離して前記Ｃｕを含む溶融金属を回収することを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法である。
【００１２】
本発明の第２の発明は、第１の発明における加熱された状態の焙焼物の分離処理が、気流分級法であることを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法である。
【００１３】
本発明の第３の発明は、第１の発明における加熱された状態の焙焼物の分離処理が、篩を用いた分離処理であることを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法である。
【００１４】
本発明の第４の発明は、第１から第３の発明におけるスクラップの焙焼が、ロータリーキルンを用いて焙焼することを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法である。
【００１５】
本発明の第５の発明は、第１から第４の発明におけるスクラップの焙焼温度が、３００℃以上、８００℃以下であることを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法である。
【００１６】
本発明の第６の発明は、第１から第５の発明におけるスクラップの焙焼時間が、０．５時間以上、５．０時間以下であることを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法である。
【００１７】
本発明の第７の発明は、Ｃｕ含有スクラップを受け入れ、焙焼して灰と金属塊から成る焙焼物を形成する焙焼炉と、前記焙焼炉から排出された前記焙焼物を受け入れ、灰と金属塊に分離する灰／金属分離装置と、前記灰／金属分離装置から排出された前記金属塊を収納する固体金属回収槽と、前記灰／金属分離装置から排出された前記灰を受け入れ、溶融してスラグとＣｕを含む溶融金属に分離する溶融炉と、前記焙焼炉から前記灰／金属分離装置間、及び前記灰／金属分離装置から前記溶融炉との間を接続する移送装置を備え、前記移送装置が、前記焙焼炉から排出された焙焼物、及び前記灰／金属分離装置から排出された灰を温度２００℃〜８００℃の熱を帯びた状態で運搬する熱維持装置を有し、前記灰／金属分離装置から排出された灰を温度２００℃〜８００℃の熱を帯びた状態で前記溶融炉に供給することを特徴とするＣｕを含むスクラップから金属をリサイクルする金属回収装置である。
【００１８】
本発明の第８の発明は、Ｃｕ含有スクラップを受け入れ、焙焼して灰と金属塊から成る焙焼物を形成する焙焼炉と、前記焙焼炉から排出された前記焙焼物を受け入れ、灰と金属塊に分離する灰／金属分離装置と、前記灰／金属分離装置から排出された前記金属塊を収納する固体金属回収槽と、前記灰／金属分離装置から排出された前記灰を受け入れ、溶融してスラグとＣｕを含む溶融金属に分離する溶融炉を備え、前記焙焼炉と前記灰／金属分離装置、及び前記灰／金属分離装置と前記溶融炉が、各々直接接続された配置で、前記灰／金属分離装置から排出された灰を温度２００℃〜８００℃の熱を帯びた状態で前記溶融炉に供給することを特徴とするＣｕを含むスクラップから金属をリサイクルする金属回収装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、Ｃｕを含有するスクラップのリサイクル処理方法において、スクラップを焙焼後、その焙焼により得られた熱を帯びた状態の焙焼物を、熱を帯びた状態の灰と金属に分離した後、その熱を帯びた状態の分離された灰を、さらに加熱、溶融してスラグと金属に分離して金属を回収することよって、廃棄物から有価金属を効率的に回収でき、処理コストを安く抑えられ、資源の再利用が可能となり、工業的貢献度は非常に高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明におけるＣｕ含有スクラップのリサイクル方法の工程フロー図である。
【図２】本発明におけるＣｕ含有スクラップのリサイクル方法による金属回収装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２２】
［Ｃｕ含有スクラップのリサイクル方法］
本発明は、Ｃｕを含有するスクラップのリサイクル処理方法において、スクラップを焙焼後、その焙焼により得られた熱を帯びた状態の焙焼物を、熱を帯びた状態の灰と金属に分離した後、その分離された灰を、さらに加熱、溶融してスラグと金属に分離して金属を回収することを特徴とするＣｕ含有スクラップのリサイクル方法である。その概略フロー工程図を図１に示す。
【００２３】
原料とするＣｕを含有するスクラップは、特に限定されないが、スクラップに含まれる金属成分としてはＣｕを主とし、さらには高価なＡｕ、Ａｇなどの貴金属を含有するスクラップであれば、分離した金属の価値が上がり、コスト的に有利になって、より一層好ましい。またスクラップは被覆銅線のような有機物を含有していてよく、その有機物は炉内で焙焼するとき燃焼するため、燃焼コストを下げることに繋がる。
以下、各工程について詳細に説明する。
【００２４】
＜焙焼工程＞
Ｃｕを含むスクラップの焙焼方法は、特に限定されないが、スクラップを効率的に焙焼でき、次工程に焙焼後のスクラップをできるだけ冷やさないように送れる装置が好ましい。
例えば、ロータリーキルンを用いるとよい。ロータリーキルンはスクラップを混ぜながら加熱でき、スクラップを均一に焙焼し易いため好ましい。
加熱方法については特に限定されず、電気、コークス、微粉炭、重油などを用いてよい。特に微粉炭や重油は安価であるため好ましい。その焙焼温度も特に限定されないが、被覆銅線などのように有機物を比較的多く含む場合は３００℃以上、８００℃以下が好ましい。３００℃未満では有機物が分解、燃焼しづらく、燃え残ってしまう可能性が高い。８００℃を超えてしまうと焙焼する上では問題ないが無駄に温度が高く燃料費が高くなってしまい好ましくない。
【００２５】
ロータリーキルンで焙焼する場合、回転速度は装置規模や処理能力に大きく依存するが、概ね数ｒｐｍである。回転速度が遅すぎると均一にスクラップを焙焼することが難しく、回転速度が速すぎるとスクラップが舞い上がって十分に焙焼できないうちにキルンから排出されてしまうため好ましくない。また排出口の口径はキルン胴体部より細くすることが好ましい。排出口口径を細くすることにより排ガスの流速が上がり灰と比較的大きな金属分を分離し易くなる。
【００２６】
スクラップがＣｄやＺｎなどを含み、かつこれらの元素を除去したい場合はさらに高温で焙焼することが好ましい。例えば８００℃を超える温度に加熱すれば焙焼物中に含まれるＣｄやＺｎの量を減少させることができる。
【００２７】
＜分離工程＞
スクラップを焙焼した焙焼物は、可能な限り冷えないようにして熱を帯びた状態で分離する。灰を冷やさないで、熱を帯びた状態の灰を用いることで、その灰を溶融してスラグと溶融金属に分離する際のエネルギーを小さく抑えることができる。
そのために、次工程の溶融・分離工程に供する灰の温度は、２００℃から８００℃の範囲に維持されていることが望ましい。
【００２８】
この時の分離方法は特に限定されない。例えば篩を用いて比較的大きな固体金属分の金属塊だけを回収し、灰を気流により次工程へ流送してよい。固体金属の回収率を上げるため篩を複数段にしてもよい。篩による回収は装置コストが比較的安価であるため好ましい。
また電磁誘導法によって固体金属分の金属塊を回収してよい。電磁誘導回収設備は装置をコンパクトにでき、メンテナンスにあまりコストがかからず好ましい。処理量、スクラップの大きさや成分などを考慮し、灰と固体金属分を最適に分離ができる設備を使用すればよい。
【００２９】
＜溶融・分離工程＞
比較的大きな金属分と分離された灰は可能なかぎり冷やさないように、温度２００℃〜８００℃の範囲で熱を帯びた状態のまま、溶融炉に送り込んで溶融させる。この工程で、溶融したスラグ分と金属分になり、比重差で金属分が下の溜まるため、定期的に下から抜いて回収する。
溶融炉は形状、加熱方式等は特に限定されない。熱効率がよく、ランニングコストや設備コストが安いなど、安価に金属を回収できる装置を選べばよい。また加熱方式については特に限定されず、電気、コークス、微粉炭、重油などを用いてよい。特に微粉炭や重油は安価であるため好ましい。
なお、分離回収された金属は、含まれる金属成分に適した方法により精製されて有価金属として個別回収する。
【００３０】
［金属回収装置］
図２は、本発明に係るＣｕ含有スクラップのリサイクル方法を実施する金属回収装置の一例を示す概略図で、１は焙焼炉、１ａは焙焼炉の炉体、１ｂは焙焼炉の排出口、２は移送装置、３は固体金属回収槽、４は溶融炉、５はスラグ、６は溶融金属、７は灰／金属分離装置、８は原料のスクラップ、１０は金属回収装置である。
【００３１】
本金属回収装置１０において、焙焼炉１の炉体１ａ内で所定条件により焙焼されたスクラップ８が灰と金属塊（固体金属）へと形成され、排出口１ｂから排出された灰と金属塊が温度２００℃から８００℃の熱を帯びた状態で、移送装置２を通じて焙焼炉１から搬出、運搬されて灰／金属分離装置７に運ばれて「灰」成分と「金属塊（固体金属）」成分に分けられ、「金属塊（固体金属）」は、固体金属回収槽３を介して回収される。残りの「灰」成分は、灰／金属分離装置７から、さらに移送装置２で溶融炉４に運ばれ、炉内に投入、溶融処理されて「スラグ」成分と「溶融金属」成分に分離後、各自回収される。
【００３２】
上記のような金属回収装置１０における特徴は、焙焼炉１から排出される焙焼されて熱を帯びた灰及び金属塊を、先ず金属塊の分離を灰／金属分離装置７で行い、金属塊（固体金属）を回収し、残った「灰」成分を、その熱を帯びた状態を維持したまま溶融炉４へと移送、溶融炉内へ投入、溶融することで、従来の焙焼後に室温程度に冷却された焙焼物を溶融分離する場合に比べて溶融炉に掛る燃料費を低廉に済ませることができ、さらに焙焼物の冷却が省略できることによりスクラップから金属回収までのリードタイムの短縮が可能となり、生産性の向上も図ることができる。
そのため、使用する移送装置２には「灰」や「金属塊」の温度が所定範囲以下には下がらなくするための熱維持手段が備えられている。そのような熱維持手段を備えた移送装置２としては、例えばパイプ状の移送装置や移送物の上方を囲む覆いを設けた移送装置などが挙げられる。
【００３３】
また、金属回収装置の他の例として、焙焼物に与えられた熱を下げる因子を除外するために、焙焼物や灰、金属塊を運搬する移送装置２を省いて、焙焼炉１の排出口１ｂから焙焼物が直接、灰／金属分離装置７に投入可能なように、焙焼炉の排出口と灰／金属分離装置７の受け入れ口が直接接続するように配置されていても良く、さらに灰／金属分離装置７から分離された灰が溶融炉４に直接投入可能なように、灰／金属分離装置７の排出口と溶融炉４の投入口が直接接続されているように配置しても良い。なお、この説明に際しては、説明図を付していないが、図２に示す金属回収装置１０の各装置の符号を参照している。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例、参考例、及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
まずスクラップとして、リードフレーム、トランジスタ、被覆銅配線などを破砕機で細かく破砕、混合後、１０．００ｋｇずつに取り分け、実施例１〜１０、参考例、及び比較例の試料とした。
その後、各試料について小型ロータリーキルンを用い、焙焼温度を５００℃〜８００℃（実施例１〜１０）９００℃（参考例）、焙焼時間１〜５時間の条件で、重油燃焼雰囲気中（Ｎ２：ＣＯ２：Ｈ２Ｏ＝７５：１５：１０）で焙焼した。その後、小型ロータリーキルンの排出口に接続した篩装置または気流分級装置を用いて比較的大きな金属と灰を分離し、分離した灰を各装置の排出口に直接接続した溶融炉に投入し、スラグ分と金属分を比重により分離して金属分を回収した。溶融炉の温度は１２５０℃とした。
処理条件及び灰と分離して固体状で回収された金属、そして灰を溶融してスラグと分離して回収された実施例１〜１０及び参考例に係る金属の回収量を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2018193594.tif 000003
【００３６】
表１に示すようにスクラップを焙焼後、加熱された状態で得られた焙焼物から灰と金属を分離し、その後、加熱された状態の分離された灰をさらに加熱して溶融し、スラグと金属に分離して金属を回収することによって、有価な金属が回収できることが分かる。また灰を冷却しないで溶融炉で処理することにより与える熱エネルギーが少なくて済み、安価に有価な金属を回収できることも分かる。
【００３７】
（比較例１）
比較例１として、一度加熱した灰を室温まで冷却し、その他の条件は実施例１と同様の条件で実施した。
実施例１の結果と比較したところ、実施例１の方が溶融炉に用いる電力を７０％削減できていることが確認された。
【符号の説明】
【００３８】
１    焙焼炉
１ａ  焙焼炉の炉体
１ｂ  焙焼炉の排出口
２    移送装置
３    固体金属回収槽
４    溶融炉
５    スラグ
６    溶融金属
７    灰／金属分離装置
８    スクラップ
１０    金属回収装置
【図１】
2018193594.tif 000004
【図２】
2018193594.tif 000005