(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板または部品を搭載したプリント基板、および、これらの製造工程で発生する枠材などの成形残の廃棄物を処理して、銅１０〜２５質量％、鉄２５〜４５質量％を含有する銅含有合金を生成する工程と、
前記銅含有合金を平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕処理する工程と、そして、
前記粉砕した銅含有合金を自溶炉内に導入して処理する工程と、
を含んで構成されてなることを特徴とする銅含有合金の処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の銅含有合金の処理方法において、
前記粉砕処理した銅含有合金を気流によりサイクロン、バグフィルターにおいて回収し、前記自溶炉で処理することを特徴とする銅含有合金の処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の銅含有合金の処理方法において、
前記粉砕処理工程は、乾式自生粉砕ミルにより行われることを特徴とする銅含有合金の処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の銅含有合金の処理方法において、
前記粉砕処理工程は、回転数１５〜２５ｒｐｍ、処理速度０．５〜２．０トン/時の条件で処理することを特徴とする銅含有合金の処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の銅含有合金の処理方法において、
前記銅含有合金には、さらに、金が１００〜３５０ｇ/トン及び/又は銀が５００〜３０００ｇ/トンが含まれていることを特徴とする銅含有合金の処理方法。
【請求項６】
請求項１に記載の銅含有合金の処理方法において、
前記自溶炉での処理工程は、粉砕された銅含有合金を自溶炉の精鉱バーナを通して炉内に投入することにより行われることを特徴とする銅含有合金の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電気機器に用いられるプリント基板または部品を搭載したプリント基板、および、これらの製造工程で発生する枠材などの成形残（以下、「プリント基板」と総称する）の廃棄物を処理して得た銅含有合金の処理方法に係り、特に、銅の含有量が低いために転炉での処理が不可能な銅含有合金の処理方法に関するものである。
【０００２】
【先行技術】
従来、充填材、樹脂、金属などを主要構成成分とするプリント基板や、これに電子部品を搭載した基板の従来の再資源化方法としては、焼却処理し、熱エネルギを回収する方法が一部で実施されている。さらに、プリント基板などの複合材料から有価物を回収する方法としては、これらの複合材料中の樹脂成分を加熱して炭化させた後、銅などの有価物を分離回収する方法がある（特開平２−８８７２５号公報）。また、特開昭６３−２７６５０９号公報には、樹脂と金属から成る廃棄複合材を、樹脂の脆化温度以下に冷却後、粉砕した後、磁力を利用して金属と樹脂とを分離する再生処理方法が開示されている。
【０００３】
従来の焼却処理や炭化処理を用いるプリント基板や部品搭載基板の再資源化方法や有価物回収方法では、さまざまな廃ガスが発生するため、高度な廃ガス処理施設を設置しなければならず、更にプリント基板や部品搭載基板に含まれる有価金属成分が酸化されやすくなり、回収した場合の付加価値が低減することが懸念される。また他の再資源化の方法としては、プリント基板上の銅などをエッチングすることも考えられるが、排水処理や銅の回収に大規模な設備を要するので実用的でない。また、特開昭６３−２７６５０９号公報に開示されている樹脂と金属から成る廃棄複合材の再生処理方法では、エネルギ消費の大きな冷却設備が必要であるという問題点、および、磁力により金属と樹脂とを分離しているため、この技術では、プリント基板の回路部分で多用される銅やアルミなど非磁性の金属を分離回収することができないという問題点がある。
以上のように、プリント基板や部品搭載基板およびこれらの製造工程での成形残から金属などの有価物を分離回収する方法を確立することは、大きな課題であった。
【０００４】
かかる従来技術の課題に鑑み、本発明者等はプリント基板を銅精錬における副原材料とみなして既存の乾式精錬設備を用いた銅回収方法を鋭意研究し、反射炉で硫化鉱を主原料としてスパイスを生産した結果、この銅含有合金が以外に脆く自溶炉の精鉱バーナから投入して処理できる程度の粒度に容易に粉砕できることを発見し、本発明を完成した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決すべき課題は、高価な廃ガス処理装置や冷却設備を必要とすることなく且つエネルギ消費も少なくてすむ銅含有合金の処理方法を提供することにある。本発明は、上記した課題を解決したもので、プリント基板の廃棄物を処理して、銅１０〜２５質量％、鉄２５〜４５質量％を含有する銅含有合金を生成する工程と、銅含有合金を平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕処理する工程と、そして、粉砕した銅含有合金を自溶炉内に導入して処理する工程とを含んで構成されてなることを特徴とする銅含有合金の処理方法を提供する。
【０００６】
前述のような金属組成の銅含有合金は、典型的には、硫化鉱とプリント基板とを原材料として反射炉でスパイスを生成することによって得ることができる。かかる銅含有合金は、比較的脆く、平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕処理する。粉砕した銅含有合金は、自溶炉に搬送して銅精鉱と共に炉内に投入され、通常の銅精錬の処理工程に従って回収される。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の銅含有合金の処理方法において、粉砕処理した銅含有合金を気流により前記自溶炉まで搬送し処理することを特徴とする。
粉砕された銅含有合金は、平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕処理されているため、自溶炉までダクトを介して気流によって簡単且つ安価に搬送することができる。
【０００７】
請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の銅含有合金の処理方法において、粉砕処理工程が、乾式自生粉砕ミルにより行われることを特徴とする。
乾式自生粉砕ミルとしては、例えば、エロフォールミル（商品名：東京都港区三田５−１−１２大塚鉄工株式会社）がある。
請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の銅含有合金の処理方法において、粉砕処理工程が、回転数１５〜２５ｒｐｍ、処理速度０．５〜２．０トン/時の条件で処理することを特徴とする。
請求項５に記載の本発明は、請求項１に記載の銅含有合金の処理方法において、銅含有合金には、さらに、金が１００〜３５０ｇ/トン及び/又は銀が５００〜３０００ｇ/トンが含まれていることを特徴とする。
請求項６に記載の本発明は、請求項１に記載の銅含有合金の処理方法において、自溶炉での処理工程が、粉砕された銅含有合金を自溶炉の精鉱バーナを通して炉内に投入することにより行われることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る銅含有合金の処理方法を図示された実施の形態に基づいて、更に詳しく説明する。
図１は、本発明に係る銅含有合金の処理方法の一実施形態を示すフローチャートである。
本発明に係る銅含有合金の処理方法は、概略的に、反射炉におけるスパイス生成工程(ステップ１)と、前記エロフォールミル（商品名：東京都港区三田５−１−１２大塚鉄工株式会社）による粉砕工程(ステップ２)と、ダクトを通しての気流による搬送工程(ステップ３)と、そして、自溶炉の精鉱バーナから炉内への投入工程(ステップ４)とを含んで構成されている。
【０００９】
本発明で対象とするプリント基板や部品搭載基板およびこれらの製造工程での成形残としては、通常電気機器に使用されているものを指す。プリント基板は樹脂成分、充填材成分および回路などの金属成分からなるものであり、樹脂としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられ、充填材としてはガラス繊維、紙、カーボン繊維などが挙げられ、更に金属としては、銅、アルミ、鉄、ニッケル、ハンダ（スズと鉛）、金、銀などが挙げられる。部品搭載基板とは上記のプリント基板にＩＣパッケージなどの電子部品が搭載されたものである。尚、電子部品が搭載されたプリント基板から、電子部品の一部または全部を取り外したものも部品搭載基板に含める。成形残とは、プリント基板製造時の枠材や銅張りプリプレグの不良品、およびこれらの加熱硬化体などを指し、構成成分が製品のプリント基板とほぼ同じものを指す。
【００１０】
反射炉におけるスパイス生成工程(ステップ１)では、硫化鉱とプリント基板とを原材料として反射炉でスパイスを生成する。金属以外の物質は、燃焼して廃ガスとして外部に排出されるか、スラグ中に含まれて除去される。なお、反射炉は１９００Ｋ付近で溶錬するため、各種プラスチックをダイオキシンその他の有害物質を排出することなく燃焼させることができる。このスパイスは、銅１０〜２５質量％、鉄２５〜４５質量％を含有する銅含有合金である。なお、かかる銅含有合金であるスパイスには、さらに、金が１００〜３５０ｇ/トン及び/又は銀が５００〜３０００ｇ/トンが含まれており、通常の銅精錬におけるプロセスを介することにより、前述のような貴金属を同時に回収することもできる。
【００１１】
銅含有合金であるスパイスは、比較的脆く、粉砕工程(ステップ２)において、容易に平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕処理することができる。かかる粉砕処理は、乾式自生粉砕ミル例えば、エロフォールミル（商品名：東京都港区三田５−１−１２大塚鉄工株式会社）により行うことができる。本発明における粉砕工程の際、スパイス微粉砕物の平均粒径が大きすぎると、気流による搬送が十分に行えなくなるのでダクト内に堆積物として残留してしまう恐れがある。また、平均粒径が小さすぎる場合には、粉砕に時間とエネルギとがかかり過ぎ不経済である欠点がある。そこで、スパイスの平均粒径は、０．０１mm（１０μm ）以上で１．０mm（１０００μm）未満であることが望ましい。
【００１２】
図２は、かかる乾式自生粉砕ミルの一実施例の概念図である。先ず、硫化鉱とプリント基板とを混在させた原料を反射炉で溶錬しスパイスを生成する。これをストックビン１に貯蔵し、必要に応じてスパイスを乾式自生粉砕ミル３に投入する。ミルの産物は、例えば、ミル周辺のグレート目１ｍｍ、或いは、０．５ｍｍといった小孔を通過して排出される。産物に１ｍｍ或いは０．５ｍｍ以上のものの混入が許されない場合には、ミル周辺産物をスクリーン５で篩分けし、そのスクリーンアンダとクラッシファイヤ７、サイクロン９、バグフィルタ１１の捕集物と一緒にして産物とすることもできる。バグフィルタ１１は、排気ファン１３によって吸引されており、その排気は外部に排出される。なお、サイクロン９で分級された重量の重い成分は、主ファン１５に吸引されており、その大部分は乾燥用のエアーヒータ１７を介して乾式自生粉砕ミル３に戻される。図示された好ましい実施例では、かかるシステムを用いて銅含有合金であるスパイスを平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕処理する。乾式自生粉砕ミル３は、回転数１５〜２５ｒｐｍ、処理速度０．５〜２．０トン/時の条件で処理することができる。
【００１３】
ダクトによる気流搬送工程(ステップ３)においては、スパイスが平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕処理されているため、自溶炉までダクトを介して気流によって簡単且つ安価に搬送することができる。また他の方法としては、サイクロン、バグフィルターで回収後自溶炉で処理しても良い。
粉砕されたスパイスの炉内への投入工程(ステップ４)では、ダクトを介して搬送されてきたスパイスが自溶炉の精鉱バーナから炉内へ投入される。スパイスの平均粒径が１〜０．０１ｍｍと十分に小さな粒径の粉体とされているため、精鉱バーナから炉内へ投入することによりスパイスは炉内で瞬間的に溶解することができる。
【００１４】
図３は、自溶炉の典型例の縦断面図である。
従来周知の方法により得られた銅精鉱と共に、前述のようにして生成された銅含有合金であるスパイスを自溶炉４０に酸素富化空気あるいは高温熱風と同時に吹き込んで瞬間的に化学反応を起こさせてマットとスラグに分離する。図３に示すように、自溶炉４０は反応シャフト４１、セットラ４３、アップテイク４５から構成され、反応シャフト４１には１〜３本の精鉱バーナ４７、４７が備えられている。精鉱及び粉砕されたスパイスはこの精鉱バーナ４７、４７から炉内に吹き込まれる。自溶炉は精鉱の酸化反応熱を利用するため他の方法より燃料消費率が低いという特徴がある。尚、酸化反応熱だけでは熱量の不足をきたすおそれがある場合には、精鉱バーナ４７、４７から重油等で助燃することもできる。
ここで得られたマットには、通常の自溶炉による精錬と同様に、銅が６０〜６５％含まれる。また、スラグには１％前後の銅が含まれるので錬かん炉４９にて錬かんし、銅をマットとして回収し自溶炉４０からのマットとあわせて転炉で処理する。
【００１５】
【実施例】
反射炉に、硫化鉱２００トンと共にプリント基板を４００トンを投入し、通常の運転条件と同じ運転条件で溶錬した。平成１２年３月中における実験プラントにおいて、反射炉内には、Ｆeが２５〜４５質量％、Ｃuが１０〜２５質量％のスパイス相と、ＣuＳからなるマット相に分かれて得られた。
マットとスパイスは、同時にレードルに回収する。次いで、上部のマットを除いた後、スパイスを磁石で吸着して分離した。スパイスは、Ｃu品位が低くＦｅ分のある合金であるため、マットよりも比重が重く且つ磁性があるためである。
【００１６】
このようにして得られた銅含有合金であるスパイスを、先ず、粗粉砕した後、前述のエロフォールミルで平均粒径０．５ｍｍに微粉砕した。エロフォールミルは、直径が約３ｍで軸方向の長さが約１ｍのものに直径８０〜１００ｍｍの鋼球を３０〜４０個入れて、回転数１５〜２５ｒｐｍ、処理速度０．５〜２．０トン/時の条件で約６時間操業した。これにより、実質的にほぼ全てのスパイスが平均粒径０．５ｍｍに微粉砕できた。
エロフォールミルから自溶炉へは、直径８００ｍｍのダクトを介して約２０ｍ/秒の速度で気流搬送を行った。この時の吸引容量は、６００立方ｍ/分であった。
スパイス中における貴金属の含有量を平成１２年４月２日〜４日の期間調べたところ、金、銀、銅がそれぞれ以下の通りとなった。
【００１７】
【表１】
0004248133.tif 000002
【００１８】
１日の処理量は概算で４〜５トン/日で、月２５日稼動すると、約１００トン/月となるから、月産で金が約１５〜２６Kg、銀が１１３〜１８７Kg生産される。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、銅１０〜２５質量％、鉄２５〜４５質量％を含有する銅含有合金を生成する工程と、銅含有合金を平均粒径１〜０．０１ｍｍに粉砕処理する工程と、そして、粉砕した銅含有合金を自溶炉内に導入して処理する工程とを含んで構成されてなるため、廃棄物処理を行って得られる銅含有合金を通常の銅精錬の設備を使って効率よく処理回収することができる効果がある。
【００２０】
また、本発明によれば、従来の焼却処理や炭化処理を用いる有価物回収方法で必要であった高度な廃ガス処理施設のような大規模な設備を設置する必要がない。また、プリント基板や部品搭載基板に含まれる有価金属成分が銅の精錬設備を利用して高品位な有価物として回収することができる。すなわち、貴金属含有処理物から金、銀等の貴金属を容易に且つ安価に回収することができる。
さらに、鉄と合金化した銅含有合金は、比較的粉砕が容易に出来、それにより、気流運搬により自溶炉に搬送できると共に最適な粒度で自溶炉にて処理することができる。また、自溶炉において、鉄は還元材、発熱材となり有効利用できる。
さらにまた、銅転炉にて処理し難い銅品位の低い、例えば、５０質量％未満の銅含有合金をも容易に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る銅含有合金の処理方法の一実施形態のフローチャートである。
【図２】  図２は、かかる乾式自生粉砕ミルの一実施例の概念図である。
【図３】  図３は、自溶炉の典型例の縦断面図である。
【符号の説明】
１      ストックピン
３      エロフォールミル
５      スクリーン
７      クラッシファイヤ
９      サイクロン
１１    バグフィルタ
１３    排気ファン
１５    主ファン
１７    エアーヒータ
４０    自溶炉
４１    反応シャフト
４３    セットラ
４５    アップテイク
４７    精鉱バーナ
４９    錬かん炉
【図１】
0004248133.tif 000003
【図２】
0004248133.tif 000004
【図３】
0004248133.tif 000005