成果報告書詳細
管理番号20110000000856
タイトル平成22年度成果報告書 省資源型・環境調和型資源循環プロジェクト 使用済み小型家電からのレアメタルリサイクルシステム構築 レアメタル回収事業者(東京都、福岡県)
公開日2011/6/29
報告書年度2010 - 2010
委託先名三井物産株式会社 三井金属鉱業株式会社 財団法人福岡県環境保全公社
プロジェクト番号P10015
部署名環境部
和文要約1.効率的・効果的な中間処理方法の開発:より低コストに、かつより効果的にレアメタル等を回収するため、使用済み小型家電の破砕機による中間処理方法の研究を行った。 第一段階:HC(ハンマークラッシャー)を利用し、小型家電本体から効率的に基板を取り出すための条件を見出す、粗破砕試験を実施。この粗破砕のポイントは、レアメタルの効率的な濃縮のため、実装部品を破壊せず、部品形状を残したまま、基板を取り出すこと。粗破砕試験に引き続き、色彩選別装置等を用いることで、90%以上の基板回収率を得た。 この、一連の機械処理による基板回収の効果の検証のため、このHCによる機械処理とは別に実施した、手解体処理との比較を行ったところ、手解体と遜色のないレベルで基板が回収できていることが確認できた。 第二段階:PS(パーツセパレーター)を使用し、基板から実装部品を機械的に剥離する試験を実施。結果として、PSの設定を最適化することで、90%以上の剥離率を得ることができた。/2.レアメタル含有部品屑の効率的濃縮手法の開発:破砕機によって基板から分離されたコンデンサ等の部品屑を比重選別機等により、効率的に選別・濃縮するためのフロー・機器の組み合わせ等について研究を行った。 PSによって分離回収されたコンデンサ等の部品屑について、エアテーブル・JIG等各種比重選別機による選別・濃縮を実施。対象とした部品は、Taコンデンサ、Nbコンデンサ、BaTiO3セラミックコンデンサ、携帯電話のW振動子。比重選別の結果、Ta4%程度の濃縮を確認できた。/3.レアメタル濃縮物からの効率的レアメタル回収手法の確立:破砕機で基板から分離され、比重選別機で選別・濃縮されたレアメタル含有部品屑から効率的にレアメタルを回収する手法を確立し、更に濃縮部品屑を取り除いた残渣物からも、可能な限りレアメタル等を回収する手法の確立を試みた。 破砕機で基板から分離回収し、比重選別機で濃縮したレアメタル含有部品屑について、湿式処理によるTa濃縮を試みた。今回は塩酸処理法によりTa以外の金属溶解除去を実施。結果としてTa18%まで濃縮を確認した。この段階において残存する不純物の大半はSi, Alであり、これらについては、既存の技術を応用することで除去可能と見込まれ、更なる純度向上が可能と考えている。/4.レアメタル回収量・コスト算定: レアメタル回収に関する使用済小型家電回収~分別~手解体~機械処理~濃縮の一連のプロセスの各工程における物量バランス及び各工程での所要コストを算定した。これに加え、最終産物として得られたTa濃縮物にかかる抽出コストも算定した。 今回開発した機械破砕法と、既存法(手解体)とのコスト比較を行った結果、機械破砕法の経済的優位性が確認できた。レアメタル回収までのコストについて、その経済性を見た場合、Taのみを回収ターゲットとすると、現状の濃縮レベルでは採算を見込める水準にないとの結果となったが、更なるTa濃度向上に期待が持てることから、今後使用済小型家電からのレアメタル回収を採算ベースで行うための検討の基礎材料としては十分な情報が得られたものと考えている。
英文要約Title: The development of efficient methods for recovering rare metals from used small home appliances.
(1) Developing efficient intermediary processing methods
Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.: Developing a mechanical separation method
Fukuoka Environmental Preservation Foundation: Communicating and coordinating with model recycling program operators and local governments in the Fukuoka area
Mitsui & Co., Ltd.: Offering guidance and advice
Stage I: We conducted a rough crushing test to identify how circuit boards can be efficiently recovered from small home electronics products (EPs) using a hammer crusher. The key objective was to recover boards while leaving mounted components intact so that rare metals could be concentrated in an efficient manner. We achieved a board recovery rate of at least 90% by using color sorting and other equipment. A comparison of mechanical processing performed with the crusher and manual disassembly and processing conducted to verify our results indicated that performance of the mechanical approach was on par with the manual method.
Stage II: We conducted a test to assess whether mounted components could be removed from boards mechanically using a part separator (PS) and achieved a separation rate of at least 90% by optimizing equipment settings.
(2) Developing an efficient method for concentrating component scrap containing rare metals
Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.: Conducting concentration tests
Mitsui & Co., Ltd.: Offering guidance and advice
We used a range of gravity sorting equipment to sort and concentrate scrap from capacitors and other components that had been separated and recovered using a PS. Targeted components included Ta and Nb capacitors, BaTiO3 ceramic capacitors, and tungsten oscillators from mobile phones. Gravity sorting yielded a concentration level of about 4% for Ta.
(3) Establishing an efficient method for recovering rare metals from rare metal concentrate
Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.: Conducting recovery tests
Mitsui & Co., Ltd.: Offering guidance and advice
In attempting a wet process for concentrating Ta, we dissolved and removed other metals by treating the scrap with hydrochloric acid, yielding a Ta concentration level of 18%. The Si and Al accounting for most of the remaining impurities at this stage can be removed using existing technologies to increase purity.
(4) Estimating rare metal recovery volumes and costs
We estimated the relative balance of material volumes and associated costs for each step in rare metal recovery. In addition, we calculated Ta concentrate extraction costs.
A comparison of our mechanical crushing method and the manual disassembly method revealed economic advantages for the mechanical approach. Concerning economic viability, we found the process could not be expected to break even at current concentration levels if only Ta is targeted for recovery. However, in light of the fact that the process can further increase Ta concentration while recovering other metals, our data provides a sufficient basis for further investigation of profitable metal recovery methods.
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