JP3771917B2 - 金属およびプラスチックの回収方法 - Google Patents

Description

この発明は金属およびプラスチックの回収方法、詳しくは使用済みの電化製品等の廃棄物から金属およびプラスチックを選別して回収する金属およびプラスチックの回収方法に関する。

従来、廃棄物から金属およびプラスチックを選別し回収する処理として、以下の方法が行われている。
（１）冷蔵庫，エアコン，洗濯機，テレビ等の使用済みの電化製品や廃車のシュレッダダストなどの廃棄物を破砕機で粗破砕する。
（２）（１）で粗破砕された破砕物を磁力選別機により、磁着物と非磁着物とに選別する。
（３）（２）で分離された非磁着物を非鉄選別機により、非鉄金属とプラスチックを主体とする原料（残渣）とに選別する。
（４）（３）で分離された残渣を、破砕機で１０ｍｍ程度の大きさに細かく破砕する。
（５）（４）で細かく破砕された破砕物を、例えば、湿式の比重選別機の選別槽に投入し、低周波の振動を与える。すると、破砕物は、選別槽の適切な比重をもった液体より比重が大きくて槽底に沈降した主に金属類からなる重比重物（重量物）と、その液体より比重が小さくて液面付近に浮上した主にプラスチック類からなる軽比重物（軽量物）とに比重選別される。そして、これら金属類からなる重比重物とプラスチック類からなる軽比重物とは分別され、その後、回収されていた。

使用済みの電化製品は、通常、プラスチック製の本体ケーシングと、この本体ケーシングの内部に埋設または配設されているリード線等の電線と、ネジ，枠，銅管などの金属とから構成されている。そして、この電線は、束ねられた細くて長い多数の金属線と、その束ねられた金属線の周りを被覆する絶縁性を有したＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）チューブなどで構成されている。金属線の素材は、主に銅または黄銅で形成されている。
使用済みの電化製品を破砕機により破砕すると、その構成物である本体ケーシングおよび電線等も細かく破砕される。破砕された電線は、ＰＶＣチューブが剥離され、短く切断される。束ねて形成されていた多数の金属線も一本ずつばらばらとなる。一本ずつばらされた短尺な金属線は、細かく破砕されたプラスチックと混在する。すなわち、金属線とプラスチック等の小片とが互いに絡み合い、また、金属線同士でも絡み合っている。

破砕処理の後、上記破砕物を湿式の比重選別機の選別槽に投入し、比重選別を行う。すると、投入時に金属線と絡み合ったプラスチック等の小片だけでなく、比重選別処理中に金属線と絡み合ったプラスチック等の小片も、適切な比重をもった選別槽の液体より比重が小さいプラスチックと一緒に液面付近に浮上してしまう。つまり、見かけの比重が変化するため、比重選別の効率が悪く、破砕物の分離回収処理が困難となる。
また、金属線と絡み合ったプラスチックを分離することは難しく、その結果、再利用することができず、最終的に廃棄処分されていた。
また、選別槽内で一本ずつばらばらとなり短く切断された多数の金属線同士は絡み合い、そして、成長していく。その結果、比重選別機の連続運転を阻害し、比重選別処理の効率を低下させていた。

この発明は、破砕された金属線同士ならびに金属線とプラスチックとが互いに絡み合うことなく、金属線およびプラスチックを含む廃棄物から金属線およびプラスチックを効率良く選別し、回収することができる金属およびプラスチックの回収方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、金属線およびプラスチックを含む廃棄物から金属線とプラスチックとを分離回収し、その後、金属線およびプラスチックをそれぞれ再利用することができる金属およびプラスチックの回収方法を提供することを目的とする。
さらに、この発明は、比重選別対象物である短く切断された多数の金属線同士の絡みを解消し、比重選別機の連続運転を可能にすることで、比重選別処理の効率の低下を防止する金属およびプラスチックの回収方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、金属線およびプラスチックを含む廃棄物から金属線およびプラスチックを選別して回収する金属およびプラスチックの回収方法であって、金属線およびプラスチックを含む廃棄物を破砕する破砕工程と、破砕した廃棄物のうち、金属線を環状または渦巻状に変形する変形工程と、この後、金属線とプラスチックとを、比重により選別する比重選別工程とを備えた金属およびプラスチックの回収方法である。

請求項１に記載の金属およびプラスチックの回収方法にあっては、まず、使用済みの電化製品などの廃棄物を破砕する。次いで、破砕された破砕物中の金属線を環状または渦巻状に変形する。この後、破砕物を金属およびプラスチックとに比重選別する。このとき、金属線は環状または渦巻状に変形されているので、プラスチックと絡むことがない。よって、金属線とプラスチックとを分離回収して、金属線およびプラスチックをそれぞれ再利用することができる。

金属線およびプラスチックを含む廃棄物は限定されない。例えば、冷蔵庫，洗濯機，エアコンまたはテレビ等の使用済みの電化製品でもよい。または、工場用の冷暖房器具等の電化製品や廃車のシュレッダーダストでもよい。これらの製品の本体部分は、プラスチック製で、この内部に配線部分を有する。配線部分は、電線，プリント基板および電子部品等で構成されている。電線は、主として金属線から形成されている。プリント基板は、主としてプラスチック類で、電子部品は、シリコンチップ等で形成されている。したがって、電化製品などの廃棄物の回収処理において、比重選別を実施した場合、重比重物である金属類と軽比重物であるプラスチック類とに最終的に選別される。
電化製品などで使用されている電線の種類は、リード線，同軸ケーブル等である。これらは、金属線を多数束ねて形成される。導体の素材は、主に銅または黄銅である。束ねて形成された金属線の周りには、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の絶縁性の素材が被覆されている。

使用済みの電化製品などの廃棄物は、一般的に公知の破砕機で粗く破砕される。次に、その破砕物は、公知の磁力選別機により磁着物と非磁着物とに選別される。そして、その非磁着物は、公知の非鉄選別機により非鉄金属とプラスチックを主体とする原料（残渣）とに選別される。
この残渣（所定大きさの金属・非金属の混在物）について、例えば、以下の処理が行われる。まず、残渣は、破砕機で例えば１０ｍｍ以下の小片に破砕される。１０ｍｍ以下に破砕する破砕機は限定されない。例えば、一軸または二軸の剪断破砕機を用いてもよいし、回転型衝撃破砕機等を用いてもよい。

１０ｍｍ以下に破砕された破砕物である金属線は環状または渦巻状に変形される（造粒される）。金属線を環状または渦巻状に変形する装置は限定されない。例えば、回転型衝撃破砕機が用いられる。また、変形された金属線の環状または渦巻状の大きさも限定されない。変形工程では、略直線状の金属線を環状または渦巻き状に加工する。
金属線を変形した後、比重選別機で金属線とプラスチックとに選別する。比重選別の方法は限定されない。例えば、湿式の比重選別機であってもよいし、乾式の比重選別機であってもよい。または、重液を用いた比重選別機であってもよい。

請求項２に記載の発明は、上記変形工程は、回転型衝撃破砕機を用いて金属線を変形する請求項１に記載の金属とプラスチックの回収方法である。
回転型衝撃破砕機とは、ドラムおよびロータ等を回転させながら、投入された処理物に連続的に衝撃を加えることにより処理物を破砕する装置である。例えば、ロータリーインパクトミル、ハンマークラッシャ、インパクトクラッシャ、ケージミル、ローリングクラッシャ等をいう。
回転型衝撃破砕機（ロータリーインパクトミル）は、低速で回転するドラム部の回転中心部に高速回転するロータ部を配設している。ドラム部の内周面には、内周面の接線方向に対してそれぞれ所定角度を有し傾斜して設けられた複数の反撥板が、周方向に同一間隔で設けられている。また、ロータ部外周面には、同じくその外周面の接線方向に対してそれぞれ所定角度に傾斜した複数の打撃板が周方向に同一間隔で設けられている。

請求項２に記載の金属およびプラスチックの回収方法にあっては、回転型衝撃破砕機に、上記破砕物が投入される。回転型衝撃破砕機では、ドラム部が低速で、ロータ部は高速でそれぞれ回転される。投入された破砕物は、低速のドラム部の反撥板で打撃されるとともに、高速で回転するロータ部の外周面に設けられた打撃板で破砕される。ロータ部で破砕された破砕物は、回転により跳ねて再びドラム部の反撥板やロータ部の打撃板に当たり、細かく破砕される。このような破砕を何度も繰り返しながら、破砕物は均一に破砕されていく。このとき、破砕物の金属線は、この回転型衝撃破砕機のドラム内で元の略線状（直線状または一部が曲がった形状）から環状または渦巻状に変形される。すなわち、回転型衝撃破砕機を用いることにより、効率よく、金属線を環状または渦巻き状に形成することができる。

請求項３に記載の発明は、上記破砕工程は、金属線およびプラスチックを１０ｍｍ以下に破砕する請求項１に記載の金属およびプラスチックの回収方法である。
１０ｍｍ以下とすることにより、以降の変形工程でより効率的に金属線を造粒変形させることができる。

請求項３に記載の金属およびプラスチックの回収方法にあっては、上記残渣を１０ｍｍ以下に破砕する。１０ｍｍを超えると、比重選別機で選別したとき、破砕した原料（金属線）同士が絡まり易く、比重別に分離選別することが難しい。また、絡まった原料が多数発生すると、比重選別機の連続運転を阻害し、比重選別処理の効率を低下させる。

請求項４に記載の発明は、上記比重選別工程は、湿式の比重選別機を用いて比重選別する請求項１に記載の金属およびプラスチックの回収方法である。
湿式の比重選別機は、選別槽を有し、例えばこの選別槽の液体に振動を与えることにより、比重の差による液体中の沈降速度の違いを利用して原料の選別を行う装置である。

請求項４に記載の金属およびプラスチックの回収方法にあっては、比重選別は湿式の比重選別機を使用する。湿式の比重選別機であれば、選別槽のなかで比重選別を行うため、振動または慣性力を使用する乾式の比重選別機より、金属線とプラスチックとの絡みで比重選別の連続運転を妨げたりすることは少ない。また、２次公害を起こす可能性がある重液を用いることもない。

この発明によれば、比重選別前に、使用済みの電化製品などの廃棄物の金属線を環状または渦巻状に変形するので、比重選別したときに金属線とプラスチックとが互いに絡み合うことがない。これにより、使用済みの電化製品などの廃棄物から金属線とプラスチックとを効率良く分離して回収することができる。分離回収した金属線およびプラスチックは、再利用することができる。

以下、この発明の一実施例を、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係る金属およびプラスチックの回収方法は、図１に示すような工程で行われる。本実施形態の金属線およびプラスチックの回収方法は、主として三つの工程、すなわち破砕工程、変形工程、比重選別工程（１次比重選別および２次比重選別）をこの順に経て行われる。
以下、破砕工程、変形工程、比重選別工程の各工程について詳細に説明する。

まず、使用済みの電化製品などの廃棄物は、公知の破砕機で粗く破砕される。次に、その破砕物は、公知の磁力選別機により磁着物と非磁着物とに選別される。そして、その非磁着物は、公知の非鉄選別機により非鉄金属とプラスチックを主体とする原料（残渣）とに選別される。この残渣（所定大きさの金属・非金属の混在物）は、例えば、御池鉄工所社製の１軸せん断破砕機（ＭＲＣ−４５６０）を使用して１０ｍｍ以下の小片に破砕される（図１（ａ））。

次に、１０ｍｍ以下に破砕された上記破砕物をロータリーインパクトミル２０（以下ＲＩＭという）に投入して、破砕物の金属線１１を環状または渦巻状に変形する（図１（ｂ））。
図２に示すように、ＲＩＭ２０の本体の幅は略６００ｍｍ、長さは略８００ｍｍ、高さは略６００ｍｍである。このＲＩＭ２０は、ドラム部２１と、ロータ部２２と、給鉱口部２５と、集塵フード２７とを有している。回転軸２９を中心として低速回転する筒状のドラム部２１の外側には、ドラム部２１を回転させる図示していない駆動部がドラム部２１と連結されている。また、ロータ部２２は、ドラム部２１の内側にドラム部２１と同心状に隙間を有して配置された高速回転する円柱シャフト状である。そのロータ部２２の外側には、ロータ部２２を回転させる図示していない駆動部がロータ部２２と連結されている。同軸配置されたドラム部２１とロータ部２２とは、それぞれ独立して駆動回転される。
給鉱口部２５は、ドラム部２１に原料を投入するためにドラム部２１の軸方向の一端側上方に設けられている。ドラム部２１の他端側には、ＲＩＭ２０により破砕された原料を、ドラム部２１より図示していない排出装置に送る排出口部２６が設けられている。排出口部２６の下端部は、原料の排出口が形成されている。集塵フード２７は、排出口部２６の上部に連通され、破砕の際に発生する粉塵はこの集塵フード２７から図示していない集塵機へ負圧力により回収されるようになっている。

ドラム部２１の内周面には、複数の断面略Ｖ字状の反撥板取付け部材４０が、内周面の接線方向に対して９５度〜１３０度の傾斜で周方向に一定間隔を有して取り付けられ、反撥板２３は反撥板取付け部材４０にそれぞれ設けられている。また、ロータ部２２の外周面には、複数の打撃板取付け部材４１が外周面の接線方向に対して１１５度〜１５５度の傾斜で周方向に一定間隔を有して取り付けられ、その打撃板取付け部材４１に打撃板２４がそれぞれ設けられている。
そして、ドラム部２１に内周面には、ドラム部２１の内方に突出した１枚の仕切り板２８が、給鉱口部２５から排出口部２６に向かって螺旋状に取り付けられている。仕切り板２８は、板幅が反撥板２３の高さより長い板で、各反撥板２３に跨って配置されている。反撥板取付け部材４０および仕切り板２８により囲まれた部分が、給鉱口部２５から投入された破砕対象物を排出口部２６へ搬送する原料搬送路となる。

ＲＩＭ２０に、１０ｍｍ以下に破砕された上記破砕物（原料）を給鉱口部２５より投入する。ドラム部２１を１０〜３０ｒｐｍの低速で、ロータ部２２を５００〜４０００ｒｐｍの高速で図２中時計方向にそれぞれ回転させる。給鉱口部２５からの原料は、原料搬送部に投入され、低速のドラム部２１の回転により持ち上げられながら、ある高さに達すると落下する。落下した原料の大部分は、高速回転しているロータ部２２の打撃板２４に当たり、破砕されて飛ばされる。飛ばされた原料は再び打撃板２４に当たったり、あるいはドラム部２１の反撥板２３に当たってさらに破砕される。そして、これらの工程が何回も繰り返され、原料はさらに細かく破砕される。その結果、原料に含まれる金属線１１は、図３（ｂ）に示すように、略線状から環状または渦巻状に変形されていく。また、給鉱口部２５から投入された原料は、ドラム部２１の内周面に設けられた仕切り板２８に当接されながら、排出口部２６へ向かって軸線方向に沿って移動する。この破砕および変形の工程時に発生した粉塵は集塵フード２７から排出され、図示しない集塵機に吸い込まれ排出される。粉塵以外の変形および破砕された原料は、排出口部２６から排出される。

次に、図１（ｃ）および（ｄ）の比重選別工程について説明する。
ＲＩＭ２０で変形および破砕された原料は、湿式の比重選別機３０に投入される。湿式の比重選別機３０は、図４に示すように、選別槽３１と、給鉱口部３２と、排出口部３３とを有している。
選別槽３１は、平面視して矩形であり、横が２５０ｍｍ、縦が２００ｍｍ、高さが２３０ｍｍである。この選別槽３１には、槽内の液体に対して上下振動を付与する図示しない振動機が設けられている。この振動機により液体に上下振動を与えると、液体（水）が攪拌される。すると、原料は、液体より比重が小さくて液面付近に浮上した軽比重物と液体より比重が大きくて槽底に沈降した重比重物として徐々に選別される。
給鉱口部３２は、選別槽３１の側面上部に設けられ、この給鉱口部３２から選別槽３１内に原料を投入する。排出口部３３は、給鉱口部３２が設けられた選別槽３１の側面とは反対側の側面下部に設けられ、この排出口部３３から軽比重物のみを排出する。排出槽３４は、選別槽３１内に区画されたダム状の排出槽である。

次に、湿式の比重選別機３０を用いた比重選別の方法について説明する。
まず、湿式の比重選別機３０の給鉱口部３２から選別槽３１に比重選別対象物、つまり、１０ｍｍ以下に破砕され変形処理を施された上記破砕物を投入して、１次の比重選別をおこなう。選別槽３１の液体に振動を与えると、選別槽３１の中の比重選別対象物は、選別槽３１の液面に浮上する第１の軽比重物（プラスチック類および被覆導線類）と、浮上しない第１の重比重物（銅および黄銅等の金属類）とに比重選別される（図１（ｃ））。第１の重比重物には、環状または渦巻状に変形された金属線１１が選別されている。
さらに、その第１の軽比重物を、同じ湿式の比重選別機３０に再度投入し、２次の比重選別をおこなう。その結果、第１の軽比重物は、第２の軽比重物（プラスチック類）と第２の重比重物（プラスチック類および被覆導線類）とに選別される（図１（ｄ））。
このように、金属線１１を輪状または渦巻状に変形することにより、比重選別を実施したときに金属線１１とプラスチックの小片とが互いに絡み合うことがない。また、金属線１１とプラスチックとが互いに絡み合うことによる比重選別機３０の連続運転を阻害することもなく、比重選別処理の効率を低下させることもない。さらに、金属線１１とプラスチックとの分離回収を効率良く行うことができ、これらを再利用することもできる。

この発明の一実施例に係る金属およびプラスチックの回収方法を示す工程図である。 この発明の一実施例に係る回転型衝撃破砕機の構成を示す図であり、（ａ）はその側面図であり、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ線の断面図である。 この発明の一実施例に係る金属線を示す平面図であり、（ａ）は変形前の金属線を示す平面図であり、（ｂ）は変形後の金属線を示す平面図である。 この発明の一実施例に係る湿式の比重選別機の構成を示す図であり、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はその側面図である。

符号の説明

１１ 金属線、
２０ 回転型衝撃破砕機、
３０ 比重選別機。

Claims (4)

1. 金属線およびプラスチックを含む廃棄物から金属線およびプラスチックを選別して回収する金属およびプラスチックの回収方法であって、
   金属線およびプラスチックを含む廃棄物を破砕する破砕工程と、
   破砕した廃棄物のうち、金属線を環状または渦巻状に変形する変形工程と、
   この後、金属線とプラスチックとを、比重により選別する比重選別工程とを備えた金属およびプラスチックの回収方法。
2. 上記変形工程は、回転型衝撃破砕機を用いて金属線を変形する請求項１に記載の金属およびプラスチックの回収方法。
3. 上記破砕工程は、金属線およびプラスチックを１０ｍｍ以下に破砕する請求項１に記載の金属およびプラスチックの回収方法。
4. 上記比重選別工程は、湿式の比重選別機を用いて比重選別する請求項１に記載の金属およびプラスチックの回収方法。

Images