(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄されたテレビジョンのブラウン管を粉砕し、該粉砕による粉砕ガラスの粒度を平均２〜３ｍｍに調整し、銅製錬の熔錬工程に添加する廃テレビジョンの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、廃棄量が増加している廃家電品のリサイクル方法に関わり、特にテレビジョンのブラウン管処理に関しての処理方法である。
【０００２】
【従来の技術】
家電製品の普及に伴い、家電製品の廃棄量も増加しつつある。家電製品は、プラスチック、鉄などの金属、ガラス等多種の材料で構成されていることが多く、廃家電品からのそれらの材料の回収、再利用などが近年、社会的な課題とされている。
【０００３】
しかし、家電製品は、金属材料類が減少し、プラスチックが増えるなどのため金属の回収コストが回収量に見合わないため廃家電品からの金属材料等の回収も産業上難しくなりつつある。特に廃棄された廃テレビジョンは、金属材料類の使用量が減少し、プラスチック類は増加しているが、回路の小型化により、廃テレビジョンではブラウン管が大きな重量を占めるようになって来ている。従って、廃テレビジョンのブラウン管からのガラスの回収または再利用が注目されつつある。
ブラウン管の材質はほとんどがガラスであるが、画面分のパネル部と後部円錐形の部分のファンネル部によって構成される材料が異なる。廃カラーテレビジョンでは、パネル部にバリウム、ファンネル部には酸化鉛が含有されていることが多い。
ガラスは、その用途に応じて組成が異なるため、ガラスを再利用するためには上記、金属類などを除去する必要がある。
このため、ブラウン管からガラスを回収するためには、ブラウン管をパネル部とファンネル部とに選別し、それぞれを分解後、磁力選別や、酸で金属類を溶解するなど多々の工程を経て行わないとガラスとして再利用するのが困難であった。また、金属の回収にも、ブラウン管に含む金属は、ガラスの中に溶け込まれており、単純に振るい等の物理的な選別を行うのが難しく、前記の多数の工程を経ねばならずコストがかかり産業状見合うものはなかった。
廃ブラウン管をそのまま焼却や溶錬工程に添加しても、ブラウン管内に含まれている金属等により溶剤として使用するには含有されるレアアース金属等によりスラグの粘性が高くなり、鉛が煙灰に移行できずスラグに混入する等の弊害があった。
このため、廃テレビジョンからのブラウン管のガラスの利用方法ならびにブラウン管に含まれる金属の回収法について簡便な処理方法が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
廃家電品で特にガラスを多く含む家電品、例えば廃テレビジョンのブラウン管からのガラス成分の利用または金属の回収を簡便かつ環境に影響の少ない方法を見出すことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
廃家電品で特にガラスを多く含む家電品について、廃家電品から解体分離したガラスを含む部品について、粉砕して粒度を細かくし、他の成分との混合比を適正に施せばガラスを含む部品を製錬の溶剤として使用できること見出した。
特に廃テレビジョンのブラウン管は、ファンネル部およびパネル部の分解を行うことなく、そのままブラウン管を破砕したものであっても製錬の溶剤として使用できることを見出した。さらには、ブラウン管の破砕後の粒度を調整し、該粒度が平均２〜３ｍｍであればより好ましいことを見出した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、廃テレビジョンからの解体、分離された廃ブラウン管の処理方法として、廃ブラウン管を破砕し、粉砕ガラスとして製錬の溶錬工程に投入することで、廃ブラウン管に含まれる酸化硅素を溶錬工程の溶剤として、他に含まれる金属分、特に鉛について破砕の粒度を調整することでより金属分の回収を効率良く行うようにしたものである。さらには、粉砕ガラスの表面近傍に金属分を多く露出、または含ませることで金属分に熱が伝わりやすく、昇華し易すくなり、他の回収金属に混入を抑制することで、粉砕ガラスに含まれている金属分の回収を行い、金属分が脱離されたため破砕ガラスの酸化硅素が溶剤としてより有効に利用できるようにしたことである。また、溶錬工程に用いる際には、その添加量は投入鉱石に対して１％以内とすることで他の鉱石への影響を制限し好ましい。
【０００７】
廃家電品は、市場から回収業者等により集荷される。集荷された廃家電品は、廃家電品の分解、部品の回収、材料の選別等を行うリサイクル工場に搬入する。搬入された廃家電品の中に廃テレビジョンも含まれている。
リサイクル工場に搬入された廃テレビジョンは、作業台等の上で筐体の分解から始まり、手作業でブラウン管、回路基板、その他部品、材料等に解体される。
【０００８】
ブラウン管は、破砕機に投入され、ブラウン管のガラスを主に破砕し、ガラス片状、粒状する（以下、破砕ガラスと言う）。破砕機は、衝撃破砕機、ジョークラッシャーなどで良い。ここで言う破砕とは主に剪断力によりブラウン管を分断して粒度を下げることである。
破砕ガラスの粒度は、平均２〜３mm程度に行うのが良い。
粒度は、振るい等で調整しても良い。
理由は明らかではないが、以下のようにであると思われる。平均粒径が２〜３ｍｍ程度であれば製錬の溶錬工程に用いた際、金属の回収に適していた。これは、ブラウン管は、主にガラスで構成されている。通常、ガラスを破砕する際には、非晶質のため破砕は、特に内部的な結晶中の固溶物から起因して破砕（剪断）が発生する起点はなく、形状や応力のかけ方で起点が決まる。ブラウン管は多種の金属分が含まれているため、金属分が含まれる部分により破砕の起点となり、破砕面に金属の成分が露出される、このため溶錬工程など高温で反応するさいに熱が早く伝わり、昇華しやすくなる。同時、金属分が減少し、ガラス面が露出するのでガラス成分として反応性が向上する。しかし、これ以上、細かく破砕を行っても金属が含まれる部分よりガラスが破砕され金属分が表面に出にくくなるほか、粒度が大きいと破砕ガラス全体で破砕面の面積が少なく、金属の露出が少ないため金属自体の昇華等の反応がし難いと思われる。  粒度が細かすぎると後工程での飛散の原因になり、大きすぎると嵩密度が増し、搬送コストに影響を与えるためである。
【０００９】
粒度分布の制御は、使用する方法、ガラスを投入する設備の仕様により適宜合わせれば良い。必要に応じて、破砕ガラスを粉砕機に投入しさらに粒度を小さくしても良い。破砕ガラスは、磁力選別機を経て、鉄およびニッケルと分離される。また、粉砕ガラスに異物など混入されている時や、必要に応じて水で洗う水洗を行っても良い。
【００１０】
粉砕ガラスの成分は、ＳｉＯ２  ５０〜６５％、酸化アルミニウム  ２〜４％、酸化ナトリウム  ０〜６％、酸化鉛  １０〜２５％、その他  酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム等が含まれている。その形態は、ほとんどがガラスの中に溶け込まれている状況である。
粉砕ガラスは、ホッパー、コンテナ、袋等に収納され、搬送される。
【００１１】
このようにして得た粉砕ガラスは、ほぼガラスの成分であるＳｉＯ2が主であるため銅製錬の熔錬工程にて溶剤として使用できる。
硫化鉱から銅を製錬する乾式の銅製錬において、珪酸鉱（主成分、ＳｉＯ2）を溶剤として使用し、硫化鉱に含まれる鉄、硫黄を分離、銅を金属として回収する。
例えば、銅製錬の溶錬工程としては、自溶炉や転炉を用いる方法がある。溶錬工程としては、自溶炉を用いた銅製錬の場合は、
下記の式に表される反応を基本としている。
１）２ＣｕＦｅＳ２＋Ｏ２→２Ｃｕ２Ｓ＋ＦｅＳ＋ＳＯ２
２）ＦｅＳ＋２Ｏ２＋ＳｉＯ2→ＦｅＯ・ＳｉＯ2＋ＳＯ2
２）式に示すように珪酸鉱が溶剤として使用されており、この珪酸鉱の代わりに粉砕ガラスを用いることが可能である。
自溶炉で生成した硫化銅および硫化鉄等は転炉に移され、酸化反応等を行い、転炉にて粗銅を得る。転炉の場合には下記の反応式が基本となっている。
３）Ｃｕ２Ｓ＋Ｏ２→２Ｃｕ＋ＳＯ２
４）ＦｅＳ＋Ｏ２＋ＳｉＯ2→ｘＦｅＯ・ｙＳｉＯ＋ＳＯ2
４）式中のｘ、ｙは係数。
４）式に示すように珪酸鉱が溶剤として使用されており、この珪酸鉱の代わりに粉砕ガラスを用いることが可能である。
また、破砕ガラスに含まれる鉛は、亜硫酸ガスとともに揮発し、硫酸鉛として回収すれば、鉛製錬の原料として使用可能である。その他の破砕ガラスに含まれる成分についても、酸化物等になり製錬工程内で回収可能となる。
このように、破砕ガラス中に複数の成分が混在しているため、利用方法の開発が困難であったにも関わらず、製錬工程の溶錬に用いることが見出され、なおかつ、破砕ガラス中の金属の回収も可能となる。
【００１２】
【実施例】
廃テレビジョンを手作業で解体し、ブラウン管を１００ｋｇ得た。
ブラウン管を粉砕し、平均２mmの粒径の粉砕ガラスとした。
この時の粉砕ガラスの成分は、ＳｉＯ2 ５５％、酸化アルミニウム  ４％、酸化ナトリウム  ６％、酸化鉛  ２５％、その他  酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化バリウムが含まれていた。
【００１３】
粉砕ガラスを銅製錬の溶剤として使用可能かを確認した。るつぼに自溶炉内と同等の組成比となるように、黄銅鉱粉末と粉砕ガラス１ｗｔ％を一緒に投入した。るつぼに蓋をし、これを１３００℃まで酸化雰囲気で炉内で加熱後、放冷した。るつぼ内から生成したものを取り出し、金属銅を得た。また、るつぼの蓋に付着したものから酸化鉛が生成していることを定性分析により確認した。
このことより、銅製錬の溶剤として粉砕ガラスは使用可能であることがわかり、さらには金属の回収も可能であることがわかった。
【００１４】
【発明の効果】
本発明により、廃家電品からのガラス部品を解体、分離したものから、ガラス分を分離することで、製錬原料、あるいは金属の回収の原料ともなることを見出し、特にこれまで困難であった廃テレビジョンのブラウン管におけるガラスの処理法を見出し、さらには金属の回収をも可能となることで循環型社会への貢献と、資源の有効利用が図れた。