JP6888965B2 - リサイクル原料の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭ごみの焼却灰、電子電気製品の部品屑、シュレッダーダスト等のリサイクル原料の処理方法に関する。

リサイクル原料には、一般的に銅や亜鉛、さらに金、銀、白金、パラジウム等の有価金属が含まれている。これらの金属の回収は、資源のリサイクルによる省資源の観点からも重要である。
リサイクル原料から銅等の有価金属を回収する方法としては、従来、種々の研究・開発がなされている。例えば、特許文献１には、有価金属を含有するスクラップ類を銅鉱石溶錬用自溶炉へシャフト天井部から装入し、有価金属を炉内に滞留するマットへ回収することを特徴とするスクラップ類からの有価金属のリサイクル方法が開示されている。そして、このような構成によれば、銅溶錬自溶炉での銅製錬にスクラップ処理を組み合わせるため、有価金属含有率が低いスクラップ類からでも、低コストで有価金属を回収することができると記載されている。

特開平９−７８１５１号公報 特開２００３−３２０３１１号公報

しかしながら、リサイクル原料にアルミニウムが多く含まれている場合、アルミニウムの存在によって自溶炉による処理負担が大きくなったり、銅等の有価金属の回収効率が悪くなったりする問題があった。
具体的には、自溶炉による有価金属の回収において、有価金属は炉内に保持されるマットに取り込み、鉄分やアルミニウムはスラグ化して分離されるが、アルミニウムが多く含まれるリサイクル原料を処理する場合、アルミニウムは酸化され、酸化アルミニウムの融体でスラグ中に存在するが、スラグの粘性等に悪影響を与える可能性がある。スラグが所定の粘性でなければ、スラグとマットの分離処理が困難となり、これよって有価金属の回収率が低下してしまう。

したがって、リサイクル原料から有価金属を回収するに先立って、リサイクル原料に含まれるアルミニウムを分離除去することが好ましいと考えられる。

そこで、リサイクル原料は、ある程度の大きさに破砕された後、渦電流選別やエアテーブルによる選別等の選別工程を経て、アルミニウムを分離除去させる（特許文献２）。分離除去されたリサイクル原料はアルミニウムの濃度の高いリサイクル原料として処分される。しかしながら、アルミニウムの濃度の高いリサイクル原料には、しばしば、有価金属、特には、貴金属が含まれる場合がある。たとえば、アルミニウムの濃度が高い部品として分離されるコンデンサーやヒートシンクの一部には貴金属メッキされたもの、破砕等の操作で部品屑中に貴金属が食い込んでしまったものなどがあり、これらは、物理選別で分けることはできない。また、粉砕したリサイクル原料からアルミニウムのみを分離しようと取り組むものの、少なからずアルミニウムの分離物に貴金属が含まれてしまう場合もある。これらのアルミニウムの濃度の高いリサイクル原料は、従来、アルミニウムのリサイクル原料として処理されるが、貴金属が含まれる場合には、貴金属を回収することが重要となる。そして、アルミニウムは処理される必要があるが、その具体的な方策は見出されていない。
本発明の課題は、貴金属を含有した、アルミニウムの濃度の高いリサイクル原料から、貴金属をアルミニウムから分離回収し、同時にアルミニウムを処理する処理方法を提供することである。

本発明の発明者は、貴金属を含有し、アルミニウムの濃度の高いリサイクル原料を溶融炉で処理し、アルミニウムを酸化させ、溶融スラグ層の成分にすることで系外に除去させ、同時に貴金属を溶融しているメタル層やマット層に溶け込ませることで、マットから通常の回収技術を用いて貴金属を回収できることを見出した。
すなわち、貴金属を含有し、アルミニウムを６質量％以上含むリサイクル原料を溶融炉で処理し、アルミニウムと貴金属を分離除去することを特徴とするリサイクル原料の処理方法であり、その溶融炉の溶融物はマット層又はメタル層とスラグ層を有することを特徴とするリサイクル原料の処理方法である。
また、リサイクル原料中の貴金属を前記マット層又はメタル層に溶け込ませ、リサイクル原料中のアルミニウムを前記スラグ層に取り込むことである。
また、本発明の処理方法は、マット層又はメタル層のメタル成分が銅であることが好ましい。
また、本発明の処理方法は、溶融後、前記マット層を冷却して得られたマットから貴金属を回収することが好ましい。
さらに、貴金属を含有し、アルミニウムを６質量％以上含むリサイクル原料が破砕工程、選別工程を経て、アルミニウムが濃縮された原料であることが好ましい。

本発明の処理方法によれば、リサイクル原料に含まれるアルミニウムをスラグ化することで系外に除去し、貴金属等の有価金属を効率的に回収できる。

溶融してスラグ層及びマット層を形成する溶融炉の断面図である。

続いて、本発明の処理方法の最良の実施形態について説明する。
図１は、溶融してスラグ層及びマット層を形成する溶融炉１の断面図である。
図中、１０は１３００〜１４００℃の温度に保たれる溶融部、１１は原料の投入口、１３はマット層、１４はスラグ層、１５はバーナータイル、１６は燃焼炎、１８は湯溜り部である。
図１における溶融炉では、原料３０は、天井部の両側に２列、合計４個投入口１１より適宜投入され、堆積した原料（堆積物４０）は、重油等を燃料とするバーナーにより加熱、溶融せしめられる。
図１においては、溶融すると、溶融物４１として湯溜り部に流れてゆき、湯溜り部で酸化物はスラグ層１４として、硫化物はマット層１３として分かれる。
原料は、堆積物４０として加熱を経て溶融物４１を形成することができるほか、原料の投入口２０から直接スラグ層へ投入することもできる。
本発明に用いる溶融炉は、リサイクル原料を溶融し、スラグ層及びマット層を形成させればよく、必ずしも図１に示す構造を有しなくてもよい。例えば、直接粗銅（ブラックカッパー等）を精錬することができる傾転式反射炉、炉床付きシャフト炉、長円形炉、ドラム炉、上部吹き込み式転炉等の溶融炉も、本発明に用いることができる。
また、溶融炉は、マット層の代わりにメタル層を構成する溶融炉でもよい。
上述したような溶融炉は、リサイクル原料のみを処理することを目的とした炉であることが望ましい。

本発明は、スラグ層とマット層又はメタル層（以下、「マット層等」という。）を有する溶融炉に、貴金属を含有したアルミニウムの濃度の高いリサイクル原料を投入して処理することである。投入については、図１のように、一旦堆積した原料をバーナーにて加熱溶融した後、スラグ層とマット層等に流れ込む場合と、原料を直接、溶融状態のスラグ層及びマット層等に投入する場合とがある。
投入されたリサイクル原料に含まれるアルミニウムは溶融した後、酸化され、酸化アルミニウムとなり、スラグを構成する成分としてスラグ層に取り込まれる。そのため溶融炉の温度は１３００〜１４００℃に保つことが好ましい。また、原料中にＦｅを含む場合は、炉内の酸素ポテンシャルを低くすることで、スラグ粘性を悪化させるマグネタイト（Ｆｅ₃Ｏ₄）の生成を抑えることができる。さらに、スラグ融点を下げる成分を多く含む他の原料、例えば、アスベストやＳｉＯ₂、汚泥、ＣａＯ等、と共に処理をすることも、アルミニウムによるスラグの粘性悪化を抑える方法として有効である。スラグ中の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）の品位が、５質量％以上であってもよい。一方、貴金属等の有価金属は、溶融してマット層等に取り込まれるか、マット層等中で溶融してマット層１３に取り込まれる。溶融炉内には、その後の処理の便宜のため、硫黄を添加してマット層を形成することもできる。マット層の品位としては２０〜６０質量％（硫化物の質量として）が好ましい。
リサイクル原料の処理工程における典型的なマット層は銅の硫化物である。

マット層等は、溶融状態で溶融炉から排出された後、冷却される。冷却されたマット層等は、必要に応じて粉砕して、マット層等を構成する金属成分の製錬工程に持ち込まれ、目的の金属を回収するとともに、工程に付随する有価金属回収工程にて、貴金属は回収される。たとえば、マット層等が、銅又は銅硫化物である場合には銅製錬工程に持ち込まれる。具体的には、本発明のマットは自溶炉に投入され、電解工程にて銅が製造される際に、貴金属は電解沈殿物となって貴金属の回収工程にて回収されることになる。
一方、スラグ層は、排出された後、冷却される。冷却されたスラグは、必要に応じて粉砕して、外販するか、そのまま、処分され、結果としては、リサイクル原料に含まれるアルミニウムは、スラグとして系外に除去することができる。

本発明における「リサイクル原料」とは、一般家庭ごみの焼却灰、アスベスト、汚泥等の産業廃棄物、電子電気製品の部品屑、自動車等のシュレッダーダスト等のリサイクルを目的とした原料である。そして、これらからアルミニウムを除去する目的で、適宜乾燥、磁力選別、篩分け、粉砕、渦電流選別等の処理を行い、除去したアルミニウムを多く含む（アルミニウムの濃度の高い）リサイクル原料が、本発明における「貴金属を含有したアルミニウムの濃度の高いリサイクル原料」である。リサイクル原料中に含まれるアルミニウムは、６質量％以上が好ましく、１５質量％以上がさらに好ましく、３０質量％以上がさらに好ましい。特に、本発明では、破砕したリサイクル原料を選別してアルミニウム濃度が高い原料であって貴金属を含有するもの、さらには、アルミニウムのリサイクル原料として処理されるはずの原料であって貴金属を含有するものに有効である。そのため、本発明において、リサイクル原料を溶融炉で処理するに先立って、破砕したリサイクル原料を選別してアルミニウム濃度が高い原料であって貴金属を含有するものを得る工程を経ることが好ましい。このような選別工程を経る場合には、当該アルミニウム濃度が高い原料であって貴金属を含有するものは、従来そのままアルミニウムのリサイクル原料として処理される、アルミニウムを９５質量％以上含むものであることが好ましい。

１０ 溶融部
１１ 原料の投入口
１３ マット層又はメタル層
１４ スラグ層
１５ バーナータイル
１６ 燃焼炎
１８ 湯溜り部
２０ 原料の投入口
３０ 原料
４０ 堆積物
４１ 溶融物
５０ ガス

Claims (5)

1. 渦電流選別により得られたリサイクル原料であって、貴金属を含有し、アルミニウムを１５質量％以上含むリサイクル原料を、リサイクル原料のみを処理することを目的とした炉であって、溶融物がマット層又はメタル層とスラグ層を有する溶融炉で、炉の温度を１３００〜１４００℃に保つことで、アルミニウムと貴金属を分離することを特徴とするリサイクル原料の処理方法。
2. 前記溶融炉において、リサイクル原料中の貴金属を前記マット層又はメタル層に溶け込ませ、リサイクル原料中のアルミニウムを前記スラグ層に取り込むことを特徴とする請求項１に記載のリサイクル原料の処理方法。
3. 前記マット層又はメタル層のメタル成分が銅であることを特徴とする請求項１又は２に記載のリサイクル原料の処理方法。
4. 溶融後、前記マット層を冷却して得られたマットから貴金属を回収することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリサイクル原料の処理方法。
5. 貴金属を含有し、アルミニウムを１５質量％以上含むリサイクル原料が破砕工程、渦電流選別工程を経て、アルミニウムが濃縮された原料であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリサイクル原料の処理方法。

Images