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【発明の詳細(xì)な説明】

【０００１】

【産業(yè)上の利用分野】本発明は、環(huán)境等に対して悪影響を及ぼす鉛を含むはんだ合金を用いた廃電子部品等の廃棄物からはんだ合金中の鉛を分離回収する方法、および廃棄物から鉛を分離回収する裝置に関する。

【０００２】

【従來の技術(shù)】従來から、各種部品におけるはんだ接続には、融點(diǎn)が低く、酸化性雰囲気中でもぬれ性がよい等の點(diǎn)から、鉛?錫系のはんだ合金が多用されている。

【０００３】ところで、鉛は毒性を有することから、鉛やそれを含む合金等を扱う業(yè)務(wù)については規(guī)制がなされており、鉛中毒等の発生はほとんど皆無となっている。
しかし、最近の環(huán)境破壊に対する関心の高まりによって、鉛を含むはんだ合金を用いた各種部品、特に電子部品の廃棄処理についても問題視され始めている。

【０００４】すなわち、鉛を含むはんだ合金を多量に使用した廃電子部品は、従來、通常の産業(yè)廃棄物や一般廃棄物と同様に、主として埋め立て処理することが一般的であった。 しかしながら、鉛を含むはんだ合金を多量に使用した廃電子部品をそのまま埋立て等により処理し続けると、廃電子部品中に存在する鉛成分の溶出によって、環(huán)境や生物等に対して悪影響を及ぼすことが危懼されている。

【０００５】このようなことから、鉛を含むはんだ合金を多量に使用した廃電子部品等を処理する際には、鉛を回収した後に処理することを義務(wù)付ける方向に進(jìn)んでいる。 しかし、現(xiàn)狀では廃電子部品等から有効かつ容易に鉛を回収する技術(shù)が見出されておらず、また鉛の回収コストが製品コストの増大を招くおそれがあること等から、鉛を用いないはんだ合金の開発が望まれており、一部実用化されている。

【０００６】上述したように、一部では鉛を用いないはんだ合金が実用化されているものの、現(xiàn)在までに多量に使用されてきた鉛?錫系はんだ合金を用いた廃電子部品等は、上述したような理由から安全に廃棄することができないため、一部ではそのまま多量に蓄積保管されているのが現(xiàn)狀である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、鉛を含むはんだ合金を多量に使用した廃電子部品等の廃棄物は、現(xiàn)狀の処理方法では鉛成分の溶出によって、環(huán)境や生物等に対して悪影響を及ぼすおそれがあるため、鉛を回収した後に処理することが求められている。 しかしながら、現(xiàn)狀では廃電子部品等の廃棄物から有効かつ容易に鉛を回収する技術(shù)が見出されておらず、一部ではそのまま蓄積保管されている。

【０００８】このようなことから、鉛を含むはんだ合金を使用した廃電子部品等の廃棄物からはんだ合金中の鉛を効率よくかつ比較的容易に回収する技術(shù)の開発が強(qiáng)く求められている。 鉛を効率よく回収することができれば、鉛回収後の廃材は無害となるため、自由に廃棄することが可能となる。

【０００９】本発明は、このような課題に対処するためになされたもので、廃電子部品等の廃棄物から環(huán)境等に対して悪影響を及ぼすはんだ合金中の鉛を効率よくかつ確実に回収することを可能にした、廃棄物からの鉛回収方法および廃棄物からの鉛回収裝置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物からの鉛回収方法は、鉛?錫系はんだ合金が使用されていると共に、構(gòu)成材料として銅を含む廃棄物から前記はんだ合金中の鉛を回収する方法であって、前記廃棄物を1273? 2
073Kの範(fàn)囲の溫度に加熱し、前記鉛、錫および銅のそれぞれの蒸気圧の差から前記鉛を分離回収することを特徴としている。

【００１１】また、本発明の廃棄物からの鉛回収裝置は、鉛?錫系はんだ合金が使用されていると共に、構(gòu)成材料として銅を含む廃棄物から前記はんだ合金中の鉛を回収する裝置であって、前記廃棄物を粉砕する粉砕部と、前記廃棄物の粉砕物を加熱し、前記鉛、錫および銅のそれぞれの蒸気圧の差を利用して前記鉛の蒸気を発生させる加熱部と、前記加熱部から発生した鉛の蒸気を冷卻して鉛を分離回収する回収部とを具備することを特徴としている。

【００１２】

【作用】本発明においては、鉛?錫系はんだ合金が使用された廃棄物を1273? 2073Kの範(fàn)囲の溫度に加熱する。
ここで、鉛?錫系はんだ合金を用いてはんだ付けされる部分の構(gòu)成材料は、大部分が銅を主成分とするものであるため、はんだ付け部分の構(gòu)成元素は主として鉛、錫および銅となる。 従って、この鉛、錫および銅の混合系からの鉛の回収が重要となる。

【００１３】図１は、鉛、錫および銅の蒸気圧を溫度の関數(shù)としてそれぞれ示す図である。 図１から明らかなように、鉛の蒸気圧は錫および銅のそれに対して大きく、
例えば 1673Kの溫度にそれらを加熱した場合、鉛の蒸気圧は84mmHgに達(dá)するのに対し、錫および銅の蒸気圧は 1
mmHgにも達(dá)しない。 従って、加熱により鉛の蒸気のみを選択的に生じさせることができる。 この鉛の蒸気を加熱溫度以下の低溫に冷卻することによって、鉛を選択的に回収することができる。 また、例えば 2013Kに加熱した場合には、鉛の蒸気圧は 760mmHgに達(dá)するのに対し、錫の蒸気圧は約15mmHg、銅の蒸気圧は約 3mmHgにしかならない。 従って、加熱によりほぼ鉛のみの蒸気を生じさせることができる。 この蒸気を加熱溫度以下の低溫に冷卻することによって、ほとんど鉛の金屬を回収することができる。

【００１４】上述したようにして、本発明によれば鉛?
錫系はんだ合金が使用された廃棄物から全量の鉛をほぼ選択的にかつ効率よく分離回収することが可能となる。
分離回収した鉛は、純度が高ければ鉛の原材料として使用することができ、また銅や錫を含む低純度のものであったとしても、その體積は當(dāng)初の廃棄物と比べて僅少であるため、蓄積保管する場合においても大幅な減容が達(dá)成される。 さらに、銅や錫を含む低純度の鉛をさらに精製して、鉛の原材料として使用可能な高純度の鉛を得ることも可能である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１６】図２は、本発明方法を適用した一実施例の廃棄物からの鉛回収裝置の概略構(gòu)成を模式的に示す図である。 同図に示す鉛回収裝置１は、主に粉砕部１０と加熱部２０と回収部３０とから構(gòu)成されている。

【００１７】処理を施す廃棄物、例えば鉛?錫系はんだ合金が使用されていると共に、はんだ付け部分が主として銅で構(gòu)成されている廃プリント基板等の廃電子部品は、まず粉砕部１０で適當(dāng)な大きさに粉砕される。 ここで、上記粉砕物の構(gòu)成材料は、主にはんだ合金中の鉛と錫、はんだ付け部分の銅、少量の他の金屬、基板材料である有機(jī)物質(zhì)となる。

【００１８】上述した粉砕部１０は、例えばジョーククラッシャ、ロールジョーククラッシャ、旋回クラッシャ、ロールクラッシャ等の粉砕機(jī)１１を有している。 また、液體窒素溫度等の極低溫まで冷卻した後に、上述したような粉砕機(jī)１１で粉砕するように構(gòu)成してもよい。
また、この粉砕部１０に比重分別器を併設(shè)し、金屬やプラスチック等に予め分別した後に、以下の処理を施すようにしてもよい。 これにより、処理効率を高めることができる。

【００１９】粉砕部１０で粉砕された廃電子部品は、例えばバルブ１２ａが介挿されたコンベア１２により加熱部２０に送られる。 加熱部２０は、粉砕された廃棄物を所定の溫度に加熱する加熱爐２１を有し、この加熱爐２
１はヒータコイル等の加熱器２２を有している。 加熱器２２として用いられるヒータは、設(shè)定加熱溫度に応じて選択される。 例えば、 1523K程度までの加熱にはカンタル線を用いることができ、 1673K程度までの加熱には白金線、 1873K程度までの加熱には SiCヒータ、2273K程度までの加熱にはモリブデン線を用いることができる。

【００２０】また、加熱爐２１の上部には、蒸気送出部２１ａが設(shè)けられており、この蒸気送出部２１ａは蒸気排出管２３に接続されている。 蒸気排出管２３の他方の端部は、回収部３０に接続されている。

【００２１】上述したような加熱部２０において、鉛、
錫、銅、少量の他の金屬、基板材料である有機(jī)物質(zhì)を含む廃電子部品の粉砕物は、1273?2073K の範(fàn)囲の溫度に加熱される。 ここで、加熱溫度が 1273K未満であると、
全量の鉛を回収するのに長時(shí)間を要して分離回収効率が低下し、また 2073Kを超えると逆に鉛の選択回収率が低下すると共に、加熱爐２１の損傷等を招きやすくなる。
加熱溫度は、廃電子部品等の廃棄物の種類（構(gòu)成材料の種類等）や、要求される回収條件（例えば回収した鉛の純度を高めるか、あるいは回収に要する時(shí)間を短縮する）等に応じて適宜設(shè)定する。 加熱溫度は特に1200? 2
000Kの範(fàn)囲に設(shè)定することが好ましい。

【００２２】廃電子部品の粉砕物を加熱部２０で上述したような溫度に加熱すると、まず粉砕物中の有機(jī)物が67
3K程度の溫度で、酸素雰囲気中では炭酸ガスに、また非酸化性雰囲気中では炭素に変換する。 これらは、回収部３０に一旦送られた後、図示を省略した排気管を介して大気中に放出される。 また、673K程度の溫度で臭素等のハロゲンガスが発生する場合があるが、これは水中を通過させることにより捕集することができる。

【００２３】加熱爐２１の溫度が上述したような加熱設(shè)定溫度まで達(dá)すると、はんだ付け部分の主構(gòu)成元素である鉛、錫、銅の中から主として鉛の蒸気が選択的に発生する。 これは、図１に示したように、鉛の蒸気圧が錫および銅のそれに対して十分に大きいためである。 例えば、加熱溫度を 1673Kとすれば、鉛の蒸気のみを選択的に生じさせることができる。 また、加熱溫度を 2013Kとした場合においても、多少錫と鉛の蒸気が混在するものの、ほぼ鉛のみの蒸気を生じさせることができる。 このようにして、はんだ付け部分を構(gòu)成する金屬から全量の鉛を確実に分離することができる。 また、鉛の回収効率を高めるために、上記加熱を真空を含む減圧雰囲気中で行うようにしてもよい。

【００２４】鉛を蒸気として排出した後の殘?jiān)铯?、図示を省略した殘?jiān)懦隹冥榕懦訾丹欷搿?この殘?jiān)铯摔香Uは含まれていないため、通常の廃棄物として安全に処理することができる。 なお、はんだ付け部分には、僅かに酸化アンチモン等が含まれているが、例えば三酸化アンチモンは蒸気圧が低いため、上記した殘?jiān)镏肖藲垽搿?

【００２５】加熱爐２１で生じた鉛の蒸気は、蒸気送出部２１ａおよび蒸気排出管２３を介して回収部３０に送られる。 回収部３０は、鉛回収容器３１とこの鉛回収容器３１を所定の溫度に冷卻する冷卻機(jī)構(gòu)３２とを有している。 なお、蒸気排出管２３には、その內(nèi)部に鉛が付著しないように、加熱機(jī)構(gòu)例えば帯狀ヒータ等を設(shè)置することが好ましい。

【００２６】回収部３０に送られた鉛の蒸気は、鉛回収容器３１で鉛の融點(diǎn)以下の所定の溫度、例えば573K以下の溫度（より好ましくは298K以下の溫度）に冷卻され、
この鉛回収容器３１中に金屬鉛として回収される。 分離回収した鉛は、純度が高ければ鉛の原材料として使用することができ、また銅や錫を含む低純度のものであったとしても、その體積は當(dāng)初の廃棄物と比べて僅少であるため、蓄積保管する場合においても大幅な減容が達(dá)成される。 さらに、銅や錫を含む低純度の鉛をさらに精製して、鉛の原材料として使用可能な高純度の鉛を得ることも可能である。 また、上記実施例の鉛回収裝置においては、加熱部２０に通常の加熱爐２１を用いた例について説明したが、例えば廃棄物の粉砕物の落下距離を十分にとると共に、その落下経路に加熱ゾーンを設(shè)けた加熱爐を用いることによって、連続的に加熱処理を行うように構(gòu)成することも可能である。

【００２７】次に、図１に概略構(gòu)成を示した廃棄物からの鉛回収裝置１を用いた具體例について説明する。

【００２８】実施例１ まず、鉛の回収性を確認(rèn)するために、鉛?錫はんだ合金
(Pb:37重量%)を加熱爐２１に投入した後、これを真空溶解し、得られた合金溶融液を 1573Kまで加熱して沸騰させた。 1573Kにおける鉛の蒸気圧は35mmHgであるのに対して、錫の蒸気圧はほとんど 0mmHgであるため、気相部分は鉛のみの蒸気であった。 この蒸気を回収部３０に送って、鉛の融點(diǎn)(600.4K)より低溫の273Kに保持した鉛回収容器３１で捕獲した。 得られた鉛は、錫をほとんど含まない純度の高いものであった。 また、加熱爐２１に殘った殘?jiān)铯摔香Uは含まれなかった。

【００２９】実施例２ 廃棄物となったパソコンを分解し、プリント基板を取出した。 このプリント基板を廃電子部品として、図１に概略構(gòu)成を示した廃棄物からの鉛回収裝置１で処理した。
まず、上記プリント基板を粉砕機(jī)１１で適當(dāng)な大きさまで粉砕した後に、コンベア１１で加熱爐２１に投入した。

【００３０】次いで、加熱爐２１內(nèi)を真空引きした後、
773Kまで徐々に加熱した。 基板材料や搭載物からの分解ガスは、773Kに到達(dá)するまでにほとんど排出された。 また、この分解ガス中には少量の臭素が含まれていたが、
分解ガスを水を通すことによって捕集した。 その後、分解ガスが排出されなくなったところで、773Kから1873K
まで加熱爐２１を昇溫した。 1873Kにおける鉛の蒸気圧は 300mmHgであるのに対して、錫の蒸気圧は 3.5mmHg、
銅の蒸気圧は 1mmHg以下であるため、得られる蒸気はほぼ鉛のみからなるものとなる。

【００３１】そして、 1873Kでの加熱により得られた蒸気を、300Kに保持した鉛回収容器３１に送ることによって、金屬鉛を回収した。 回収された鉛には、錫が僅かに含まれていたが、加熱爐２１に殘った殘?jiān)铯摔香Uは含まれず、鉛の分離回収目的は達(dá)成された。 また、上述したように、回収した鉛には錫が僅かに含まれていたが、
その體積と鉛を含む當(dāng)初のプリント基板のそれとを比較した場合、回収した鉛の體積は 1/100以下となり、減容目的は十分に達(dá)成された。

【００３２】実施例３ 廃棄物となったパソコンを分解し、プリント基板を取出した。 このプリント基板を廃電子部品として、図１に概略構(gòu)成を示した廃棄物からの鉛回収裝置１で処理した。
まず、上記プリント基板を液體窒素溫度まで冷卻した後、粉砕機(jī)１１で冷卻しながら微粉砕した。 この微粉砕物を比重分別によって、金屬のみ、金屬とプラスチックとの混合物、プラスチックのみの 3種類に分別した。

【００３３】そして、金屬の粉砕粒に関しては、実施例１と同様に処理して、鉛の回収を行った。 また、金屬とプラスチックとの混合物の粉砕粒に関しては、実施例２
と同様に処理して、鉛の回収を行った。 なお、プラスチックの粉砕粒は、プラスチック油化裝置により油とした。

【００３４】このように、粉砕物を比重分別で構(gòu)成材料毎に分別することによって、一層効率よく鉛を回収することができる。

【００３５】実施例４ 廃棄物となったパソコンを、プラスチック油化裝置にて約793Kで熱分解して油とした。 このプラスチック油化裝置から排出された殘?jiān)铯颉恚堡烁怕詷?gòu)成を示した廃棄物からの鉛回収裝置１で処理した。 その結(jié)果、殘?jiān)镏肖撕蓼欷虢饘巽Uが回収された。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の廃棄物からの鉛回収方法および鉛回収裝置によれば、廃電子部品等の鉛?錫系はんだ合金を用いた廃棄物から鉛を効率よくかつ確実に分離回収することができる。 そして、鉛を回収した後の殘?jiān)铯摔嫌卸兢抒Uは含まれないため、産業(yè)廃棄物等として通常の方法で安全に処理することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 鉛、錫および銅それぞれの蒸気圧を溫度の関數(shù)として示す特性図である。

【図２】 本発明の一実施例による廃棄物からの鉛回収裝置の概略構(gòu)成を模式的に示す図である。

【符號(hào)の説明】 １………鉛回収裝置 １０……粉砕部 １１……粉砕機(jī) ２０……加熱部 ２１……加熱爐 ２２……加熱機(jī)構(gòu) ３０……回収部 ３１……鉛回収容器 ３２……冷卻機(jī)構(gòu)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手塚 史展 神奈川県橫浜市磯子區(qū)新杉田町８番地 株 式會(huì)社東芝橫浜事業(yè)所內(nèi)