專利名稱：電子設備粉碎物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在回收用粉碎機將包含電子設備的廢棄物粉碎而得的粉碎物、特別是電子設備中所含的稀有元素時提高其效率的技術。
背景技術：
目前，在汽車、便攜式電話機、自動售貨機、彈珠機、個人計算機、電視機、電視游戲機及其它具有自動功能的機器類的廢棄物中幾乎全都包含電子設備，該電子設備含有金、 銀、鉬等貴金屬或稀土元素等稀有元素。這些稀有元素是很稀少的，所以要從天然礦山采集的話會存在極限，因此嘗試著將所述廢棄物作為用于回收稀有元素的都市礦山，回收金、銀、鉬等貴金屬或稀土元素等稀有元素進行再利用。(專利文獻1、4)根據(jù)表示稀有元素的含有濃度的TMR指數(shù)(表3所示的表示元素的含有濃度的指標)，在濃度方面都市礦山也高于天然礦山，因此認為與天然礦山相比，以都市礦山為對象的方法的效率要高得多。在資源危機加劇的過程中，在日本有越來越多的人認識到了利用“都市礦山”蓄積潛能的重要性。但是，雖然存在“都市礦山”的可能性，但人們尚未找到其“礦脈”，現(xiàn)在仍有很多使用完的制品未被再循環(huán)，以難以回收的散料(日語散逸7卜7々)的形式散落。雖然來源于制品的稀有金屬的再循環(huán)的努力在國家、自治體、企業(yè)水平、甚至于個人水平上正逐漸加大，但作為資源再循環(huán)而言尚未形成連成一體的鏈狀。造成該困難的一大原因例如為在來源于制品的稀有金屬的再循環(huán)中，會隨之產(chǎn)生與由此得到的稀有金屬的量相比要多得多的需處理的廢棄物，要創(chuàng)造出能在籌措該廢棄物的處理成本的同時將回收稀有金屬而得的收益根據(jù)形成再循環(huán)鏈的經(jīng)濟主體進行分配的商業(yè)模式，需要通過相當廉價的工藝的連接來形成再循環(huán)鏈。例如，將使用完的電子設備基板所含的稀有金屬成分定為粗金屬錠價格(日語 地金価格)時，每臺設備的稀有金屬回收所得的收益比通常期待的收益要小得多，人們已經(jīng)了解降低工藝成本的重要性?，F(xiàn)行的再循環(huán)系統(tǒng)開發(fā)中，相較于考慮所述工藝成本整體的降低，進行了大量的優(yōu)先取出有價值的部分的精細型分選·摘取技術的開發(fā)。雖然上述技術開發(fā)也很重要，但與此同時，也存在如下事實，即，在分選 摘取中，要超越“用廉價勞動力進行的手工分選”這一選項，還有很長的路要走。專利文獻1 日本專利特許3878996專利文獻2 日本專利特愿2003-412660專利文獻3 日本專利特開2004-216^7專利文獻4 日本專利特開2000-294919發(fā)明的揭示發(fā)明人原田認為，要超越上述“用廉價勞動力進行的手工分選”，唯有在制品設計中進行能最終實現(xiàn)機械解體的面向解體的設計，將其作為再循環(huán)鏈的供應鏈那樣來管理， 于是他想到，在上述工藝尚不完善的現(xiàn)有的日本的使用完制品再循環(huán)中，需要預先準備好以混合物的形式進行處理的工藝來代替分選·摘取型工藝。以混合物的形式進行處理的工藝的參考是天然礦石的處理，天然礦石除了含有目標元素以外還含有多種作為副產(chǎn)物的元素?，F(xiàn)有的冶煉技術在以元素水平將這些元素分離取出方面很有優(yōu)勢，特別是日本的技術處于世界的最尖端。因此，本發(fā)明人決定進行以低成本的工藝為對象的技術開發(fā)，該工藝可制造容易實施上述冶煉處理的含有大量稀有金屬的原料，即所謂的“都市礦石”。S卩，本發(fā)明人以1)盡量不使用人的辨識能力、分離操作能力；2)容易從回收狀態(tài)直接進行處理；3)運轉成本低，環(huán)境成本低到也能進行都市選址；4)容易進行生成物的下一階段的處理；作為開發(fā)目標，這次首先在實驗室水平上揭示了上述可能性的存在，從而提供了制造“都市礦石”的技術開發(fā)的一個例子。本發(fā)明鑒于上述實際情況，其目的是實現(xiàn)實質上不需要分解成零部件和分選的操作，或者顯著減少分解成零部件和分選的操作。發(fā)明1的電子設備粉碎物是用粉碎機將包含電子設備的廢棄物粉碎而得的粉碎物，其特征在于，包含粒徑小于規(guī)定尺寸的粉碎粒子和尺寸在規(guī)定尺寸以上的粉碎片，所述粉碎粒子的TMR指數(shù)在廢棄物的TMR指數(shù)的2倍以上。發(fā)明2的電子設備粉碎物如發(fā)明1所述，其特征在于，所述粉碎片中，尺寸在規(guī)定尺寸的2倍以上的粉碎片占全部粉碎片的9成以上。發(fā)明3的電子設備粉碎物如發(fā)明2所述，其特征在于，所述粉碎片中，尺寸在規(guī)定尺寸的4倍以上的粉碎片占全部粉碎片的7成以上。發(fā)明4的電子設備粉碎物如發(fā)明1 3中任一項所述，其特征在于，所述規(guī)定尺寸是 Imm0發(fā)明5是對用粉碎機粉碎電子設備而得的粉碎物根據(jù)尺寸進行分選而得的分選回收物，其特征在于，是從發(fā)明1 4中任一項所述的電子設備粉碎物中分選回收尺寸在規(guī)定尺寸以下的粉碎粒子而得的分選回收物。利用本發(fā)明，即使在不將包含電子設備的廢棄物分解成各個零部件的情況下進行粉碎，也能容易地獲得具有比人工進行的分解操作更高的TMR指數(shù)的粉碎粒子。其結果是，幾乎無需進行以往所必需的廢棄物的分解操作的情況下就可進行都市礦山的回收操作，可大幅提高該操作的效率。特別是發(fā)明2、發(fā)明3、發(fā)明4所述，對于使含有絕大部分的稀有元素的粉碎粒子和其它粉碎片之間產(chǎn)生了尺寸差異的粉碎物，分級操作本身也可在不要求精度的情況下容易地進行，因此可進一步提高操作效率。生成該粉碎物的明確的原因尚不清楚，但認為與如下因素不無關系電子設備中所含的稀有元素的絕大部分包含于結晶化的無機材料中，其它部分由塑料等有機材料構成。
推測其原因可能基于如下現(xiàn)象與有機材料相比，無機材料通常質地較硬，容易破碎，而且結晶化的無機材料存在更易破碎的傾向，因此通過用粉碎機粉碎，無機材料比有機材料更快地被粉碎并微小化。本發(fā)明揭示了通過球磨法這一簡易的工藝來實現(xiàn)“都市礦石”化的可能性，用于實現(xiàn)“都市礦石”化的廉價的工藝技術的開發(fā)尚有足夠大的余地。僅就本發(fā)明的方法而言，在前期階段設置將尺寸調整至可進行給料的尺寸的簡單的破碎工序即可，是能簡便地導入的工藝。并且，作為后續(xù)工序，破碎粒子不僅可以通過浮選、風選等進一步提高濃度或進行分離，還可以直接實施濕法溶解，因此銅類稀有金屬以外的稀有金屬也可作為副產(chǎn)品分離回收。而且，在單獨采用該工藝的情況下，既不需要熱量，也不需要水或溶劑，因此可大幅降低因考慮到周邊環(huán)境而產(chǎn)生的成本，且選址也可選在使用完的制品的產(chǎn)生頻率高的都市近郊。此外，在球磨機的特征方面，也可與回收規(guī)模相匹配地設定裝置規(guī)模，可在多種地域實施分散處理。而且，關于生成物，粉狀的破碎粒子和板狀物的堆積密度均有所提高，有利于運輸和后續(xù)處理。本發(fā)明具有上述優(yōu)點，對于以使用完的制品為對象的“都市礦山”的開發(fā)有效，有助于建造小型分散型系統(tǒng)。實施發(fā)明的最佳方式針對“都市礦石(urban concentrates) ”的常規(guī)的金屬濃度基準等尚未確定，但如果采用所含的金屬成分的化學分析值和表示各金屬的稀有度的TMR系數(shù)，則可進行數(shù)值化的表示。表2所示為其一例，從特定的金屬、例如金(Au)的分析值來看，可知處理前的便攜式電子安裝基板中的含有率為21g中的6. 8mg，即0. 33%，而該含有率在本專利的粉碎物中為1. 4%，濃縮了數(shù)倍。但另一方面，對于電子設備廢棄物，作為對象的金屬不限于特定的金屬，鉭、鈷、鉬族金屬等有時也會作為對象，此時，用金之類的特定的金屬的含有率來評價濃縮度是不夠的。TMR(物質需求總量，Total Material Requirement)系數(shù)是表示要得到Ikg被稱為生態(tài)包揪(ecological rucksack)的金屬需要多少kg的天然資源的量，反映了各金屬的稀有度。藉由通過該TMR確定所含金屬成分的重要性，可在不拘于特定的金屬的情況下判定稀有度高的金屬的濃縮度。未施加處理的廢棄物狀態(tài)下的便攜式電話機的TMR指數(shù)為122，相對地，實施例的破碎粉末為1044，可知得到了稀有金屬的高濃縮度。另外，如表2所示，假定存在具有天然礦石采掘下限濃度的假想天然礦石。通過 TMR系數(shù)確定該假想天然礦石成分的重要性而得的TMR指數(shù)的值為每克69，因此如果TMR 指數(shù)高于每克500，則可認為已濃縮至超過天然礦石中的高品位礦石的“都市礦石(urban concentrates)，，。本發(fā)明中，通過獲得已濃縮至廢棄物的TMR指數(shù)的2倍以上的粉碎粒子，可解決以往的粉碎工序繁瑣的問題，將粉碎工序用于廢棄物的濃縮，從而藉由粉碎工序進行基于粉碎的有用原子的濃縮。還有，可得到尺寸的差異顯著的粉碎物，該差異被認為基于粉碎粒子主要是通過
5無機材料零部件的粉碎而得的粒子，相對地，粉碎片是樹脂等有機材料零部件。該粉碎粒子和粉碎片的尺寸可以Imm為界，但根據(jù)廢棄物的構成材料的不同，該數(shù)值可通過所用的粉碎子的形狀和量以及粉碎時的旋轉速度、粉碎時間等在0. 5mm 2mm 的范圍內調整。此外，粉碎片與粉碎粒子相比在尺寸上存在較大的差異，因此容易進行兩者的分選。特別是9成以上的粉碎片的尺寸在粉碎粒子的最大尺寸的2倍以上或7成以上的粉碎片的尺寸在粉碎粒子的最大尺寸的4倍以上時，粉碎物的粉碎粒子的回收效率可接近 100%。關于本發(fā)明所用的粉碎機，基本上可使用現(xiàn)有公知的球磨機或齒式粉碎機(gear mill)來粉碎電子設備。作為球磨機，除了行星式粉碎機(planetary mill)、滾筒式粉碎機 (tumbling mill)外，攪拌磨、振動磨等也同樣地采用通過粉碎子的相互運動來粉碎對象物的機理，因此可期待同樣的效果。使用這種粉碎機的目的在以往是為了使粉碎片(粒子)整體具有一定數(shù)值以下的尺寸而使用，但本發(fā)明中，在成為粉碎的廢棄物中所含的稀有元素的濃度(TMR指數(shù)物質需求總量指數(shù)，即每克物質的物質需求總量(Total Material Requirement))達到2倍以上的粉碎粒子(下面記作高含量粒子)時結束。實施本發(fā)明時，要使粉碎物的尺寸在包含有用原子的粉碎物和除此之外的粉碎物之間有所不同，使用尺寸不同的粉碎子的方法是有效的。下面的實施例揭示了使用3種粉碎子的情況，但也可使用該數(shù)量以上的4種或5 種粉碎子。此外，粉碎子的形狀不限于球狀，使用不規(guī)則形或方形等形狀的粉碎子作為其一部分的方法或使所用的粉碎子的形狀不同的方法也是有效的。例舉了通過嘗試求出最佳粉碎時間的方法。粉碎的對象不僅是便攜式電話，也不限于USB存儲器或SD卡之類的電子介質、液晶照相機或便攜式音頻設備等小型電子設備，即使是家用TV或DVD錄像機、個人計算機及其相關設備等，也可通過實施粗破碎將其調整至可插入粉碎機的尺寸來進行處理。由于除粉化外也共存有破碎和接合部的剝離，因此對于AC適配器、干燥器等稀有金屬含量不多的設備，也可期待異種原材料從固著部分分離的效果，可使解體操作進一步簡化。球磨機中，粉碎子和球磨機罐(ball mill pot)的材質不僅可使用不銹鋼、高鉻鋼、其它鐵合金、超硬合金等金屬類，也可使用氧化鋁、氧化鋯等陶瓷及其組合，此外，在小徑粉碎子中使用碳化硅等研磨切削性好的化合物粒子的情況下也可期待其效果。作為粉碎子，通過使用圖示的具有角部的不規(guī)則形粉碎子，可高效地獲得高含量粒子，可迅速生成本發(fā)明的粉碎物。作為該不規(guī)則形粉碎子的形狀，除

圖1所示的形狀外，可想到毛栗狀、方形等非球形的可對對象物施加不規(guī)則的沖擊的各種形態(tài)。此外，大球狀粉碎子和小球狀粉碎子中的兩者或任一者可以是不規(guī)則形粉碎子。以下實施例中所用的粉碎機是下述粉碎機。
1)行星式球磨機制造商福里茨公司(FRITSCH)型號05.20. 1額定電壓110V最高功率0. 55KW(無負荷時)使用時電流4. 3A (旋轉5)，6. IA (旋轉7)轉速0 360轉轉速比公轉(轉盤)1 自轉(罐)22)滾筒式球磨機制造商寺崗公司(TERA0KA)型號8KFD_203額定電壓200V功耗750W使用時電力0·88Α旋轉頻率0 60Hz實施例1作為實施例的確認的本實驗用行星式粉碎機(罐直徑100mm)以6. IA的電流進行。作為粉碎子(球)，以體積比1 2使用908個大球(18mm Φ)和小球(4. 7mm Φ)。作為試樣，將真的便攜式電話切割成約IOmm左右見方并粉碎，以使其能裝入罐內。處理時間最長為5小時，在處理的過程中打開球磨機進行觀察、計量。所得試樣的按尺寸區(qū)分的重量如表1所示。尺寸的分選通過干式振蕩篩選法進行。[表 1]
權利要求
1.電子設備粉碎物，該粉碎物是用粉碎機將包含電子設備的廢棄物粉碎而得的粉碎物，其特征在于，包含粒徑小于規(guī)定尺寸的粉碎粒子和尺寸在規(guī)定尺寸以上的粉碎片，所述粉碎粒子的TMR指數(shù)在廢棄物的TMR指數(shù)的2倍以上。
2.如權利要求1所述的電子設備粉碎物，其特征在于，所述粉碎片中，尺寸在規(guī)定尺寸的2倍以上的粉碎片占全部粉碎片的9成以上。
3.如權利要求2所述的電子設備粉碎物，其特征在于，所述粉碎片中，尺寸在規(guī)定尺寸的4倍以上的粉碎片占全部粉碎片的7成以上。
4.如權利要求1 3中任一項所述的電子設備粉碎物，其特征在于，所述規(guī)定尺寸是Imm0
5.分選回收物，該分選回收物是對用粉碎機粉碎電子設備而得的粉碎物根據(jù)尺寸進行分選而得的分選回收物，其特征在于，是從權利要求1 4中任一項所述的電子設備粉碎物中分選回收尺寸在規(guī)定尺寸以下的粉碎粒子而得的分選回收物。
全文摘要
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)實質上不需要分解成零部件和分選的操作，或者顯著減少分解成零部件和分選的操作。本發(fā)明的電子設備粉碎物是用粉碎機將包含電子設備的廢棄物粉碎而得的粉碎物，其特征在于，包含粒徑小于規(guī)定尺寸的粉碎粒子和尺寸在規(guī)定尺寸以上的粉碎片，所述粉碎粒子的TMR指數(shù)在廢棄物的TMR指數(shù)的2倍以上。本發(fā)明的電子設備粉碎物的特征在于，所述粉碎片中，尺寸在規(guī)定尺寸的2倍以上的粉碎片占全部粉碎片的9成以上。本發(fā)明的電子設備粉碎物的特征在于，所述粉碎片中，尺寸在規(guī)定尺寸的4倍以上的粉碎片占全部粉碎片的7成以上。本發(fā)明的電子設備粉碎物的特征在于，所述規(guī)定尺寸是1mm。本發(fā)明是對用粉碎機粉碎電子設備而得的粉碎物根據(jù)尺寸進行分選而得的分選回收物，其特征在于，是從任一電子設備粉碎物中分選回收尺寸在規(guī)定尺寸以下的粉碎粒子而得的分選回收物。
文檔編號B09B5/00GK102215988SQ200980145859
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權日2008年11月17日
發(fā)明者井島清, 原田幸明, 山口仁志, 菅原直之 申請人:獨立行政法人物質·材料研究機構