KR20110087312A - 플라스틱 물질을 함유한 전자폐기물로부터 금속전자폐기물의 회수방법 - Google Patents

플라스틱 물질을 함유한 전자폐기물로부터 금속전자폐기물의 회수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱 물질 및 금속 물질의 혼합물을 함유하는 물질을 처리하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 처리될 물질을 절단하는 단계; 상기 절단된 물질을 열분해 단계; 철 계 금속 파편 및, 부차적으로 비철 잔류물을 선별하기 위해 상기 열분해 된 물질에 수행되는 제1 자력 선별 단계; 한편으로, 비철 금속 파편 및, 다른 한편으로 귀금속을 함유하는 비자성 잔류물을 선별하기 위해 상기 비철 잔류물에 수행되는 제2 자력 선별 단계를 포함하면, 또한 본 발명은 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

플라스틱 물질을 함유한 전자폐기물로부터 금속전자폐기물의 회수방법{METHOD FOR RECOVERING METALS CONTAINED IN ELECTRONIC WASTE}
본 발명은 전자폐기물, 구체적으로는 중고 전자 회로판으로부터 금속을 회수하는 방법, 및 상기 방법을 수행하기에 적합한 장치에 관한 것이다.
컴퓨터, 휴대폰, 전자 장치 및 기타 단명의 첨단 기술 장비의 증가된 사용으로 인해서, 구체적으로 철계 금속, 구리, 알루미늄, 아연, 희귀금속 및 귀금속을 포함하는 폐기물이 점차 증가 생성되고 있다. 이러한 상황은 폐기물 내에 함유된 금속을 회수하고 가공해야 하는 문제를 발생시킨다. 따라서 이러한 폐기물은 쓸모있는 금속 원이 될 수 있다.
금속을 회수하기 위한 공지된 기술은 제1 오븐(primary oven) 또는 구리 연노(copper furnace)(미리 약 4 ㎝ 정도로 절단된)내에서 폐기물을 처리하는 것이다. 이 기술은 분진, 이산화황 및 할로겐 (염소 및 브롬)을 함유하는 많은 양의 가스를 방출한다. 따라서, 상기 가스처리를 위해서 추가적인 복잡한 과정이 필요하게 된다. 상기 기술의 또 다른 문제는 전자폐기물에 함유되는 플라스틱을 연소하는 동안에 다량의 열이 발생 된다는 것이다. 환언하면, 전자폐기물의 높은 발열량이 위 기술의 실현함에 장애가 되는 것이다. 슬래그(slag) 또는 재(cinder) 내에 존재하는 알루미늄이 폐기물의 녹는점을 높여서 처리를 매우 어렵게 하므로, 상기 처리된 폐기물 내에 존재하는 높은 알루미늄 함량은 또 다른 문제로 빈번하게 작용한다. 이러한 여러 가지 문제점 때문에, 전자폐기물을 처리할 수 있는 제1 오븐 처리량은 제약을 받게 되는 것이다.
다른 회수 기술은 미세한 절단에 이어서 자기력 및 정전기적 선별방법을 사용하여 금속 중의 풍부하거나 부족한 물질을 보강하고 분류하는 것이다. 예를 들면, 국제출원 WO 제2007/099204호에는 폐기물을 2~4 ㎜ 입자로 절단하는 단계, 드럼에 대한 마찰에 의해 물질에 정전기를 부여한 후에 전자를 조사하는 단계, 및 최종적으로 전기장을 사용하여 상기 물질을 분류하는 단계를 포함하는 방법이 기재되어 있다.
그러나, 상기 기술들은(특히, 필수적인 미세한 절단의 측면에서) 비용이 많이 들고, 불완전한 선별로 인하여 귀금속 회수율이 낮은 문제점이 있다.
또 다른 방법으로서 유럽 특허 EP 1,712,301호에는 전선 단편이 부착되어 있는 섬유 스트립을 구비한 배럴을 통하여 폐기물로부터 금속 전선 단편을 회수할 수 있는 전자폐기물 처리 방법이 개시되어 있다.
또한, 유동화 베드 열분해에 의해 금속을 회수하기 위한 8가지의 시도가 있었다. 그러나 상기 기술은 모래, 수정 등과 같은 첨가제(유동화 매체)와 금속을 혼합해야 하고, 회수가 복잡한 단점이 있다. 열분해의 후속 공정으로 수행되는 스크리닝 공정은 특정한 금속 분진으로부터 상기 첨가제를 효과적으로 분리할 수 없고, 상기 방법은 부수적으로 더 많은 에너지를 소모하고, 금속 중 일부가 산화되어 금속이 가스상 내에 포착되어 배출되어 버린다.
따라서 상기한 문제점을 극복하면서 전자폐기물 내에 함유된 금속을 회수하기 위한 방법에 대한 개발의 필요성이 절실하였다. 구체적으로, 에너지를 상대적으로 적게 소비하면서 방출된 가스의 광범위한 처리가 필요 없으며 양호한 수율의 재생 금속을 얻을 수 있는 방법을 개발하는 것이 바람직하다.
본 발명의 요약
플라스틱 및 금속 물질의 혼합물을 함유하는 물질의 처리방법으로써, 상기 방법은 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다:
- 처리될 물질을 절단하는 단계;
- 상기 절단된 물질을 열분해 단계;
- 철 계 금속 파편 및, 부차적으로 비철 잔류물을 선별하기 위해 상기 열분해 된 물질에 수행되는 제1 자력 선별 단계;
- 한편으로, 비철 금속 파편 및, 다른 한편으로 귀금속을 함유하는 비자성 잔류물을 선별하기 위해 상기 비철 잔류물에 수행되는 제2 자력 선별 단계.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 물질은 전자폐기물, 바람직하게는 중고 전자 회로기판이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 절단은 스크린 통과 크기(Dmax)가 50 ㎜를 초과하지 않고, 바람직하게는 20 내지 30 ㎜로 스크리닝 되도록 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열분해는 300 내지 600℃의 온도 및/또는 0.7 내지 0.98의 공기율(air factor)에서 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 자력 선별은 자석 또는 전자석에 의해 이루어진다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 제2 자력 선별은 와류식 선별기를 사용하여 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방법은 열분해로부터 발생되는 상기 가스의 연소 단계를 더 포함하고, 선택적으로 상기 단계 이후에 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate)으로 상기 가스를 중화시키는 단계를 포함한다.
상기 귀금속은 금, 은, 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 이리듐 및/또는 오스뮴을 함유할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면:
- 상기 철 계 금속 파편은 철 및/또는 철의 부산물, 및 금 및/또는
- 비철 금속 파편은 알루미늄 및/또는 아연을 포함한다.
상기 비자성 잔류물은 구리, 납, 주석, 유리섬유, 탄소를 함유할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 철 계 금속 파편은 상기 제2 자력 선별 이후에 비자성 잔류물과 결합된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 방법은 비자성 잔류물 내의 구리 성분을 회수하기 위해서, 및/또는 상기 비자성 잔류물 내에 함유된 귀금속, 구체적으로는 금, 은, 납, 주석, 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 이리듐 및/또는 오스뮴 중에서 선택된 금속을 회수하기 위하여, 상기 비자성 잔류물을 처리하는 과정을 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 연속적으로 아래와 같은 대상을 포함하는, 플라스틱 및 금속 물질의 혼합물을 함유하고 있는 물질의 처리를 위한 장치를 제공한다:
- 절단 수단;
- 열분해 장치;
- 제1 자력 선별기, 및
- 제2 자력 선별기.
본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 절단 수단은 스크린 통과 크기(Dmax)가 50 ㎜를 초과하지 않는 것이 좋고, 바람직하게는 20 내지 30 ㎜로 스크리닝 되도록 절단이 수행되는 것이 좋다.
상기 장치의 일 실시예에 의하면 상기 첫 번째 자력 선별기는 컨베이어 벨트상에 설치된 자석 또는 전자석을 포함하고 있다.
상기 장치의 일 실시예에 의하면 상기 두 번째 자력 선별기는 와류 전류를 사용한 선별기를 포함한다.
상기 장치의 일 실시예에 의하면 연소실로 제공되는 열분해 가스를 수집하기 위한 라인을 구비하며, 선택적으로 상기 연소실의 출구에 활성화된 탄소의 공급 및 탄산수소나트륨의 공급으로 채워져 있는 컨택트 챔버를 더 구비한다.
본 발명은 종래 기술의 문제점들을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명은 구체적으로 장치가 단순하면서도 에너지 대비 효율성이 높은 처리가 가능하므로 양호한 수율의 재생 금속을 얻을 수 있다.
본 발명은 미리 (정밀한 절단이 불필요한) 거칠게 분쇄하거나 절단한 물질로부터 직접적인 열분해 방법으로 선별된 형태의 다양한 성분의 혼합물(구체적으로는 탄소-함유 잔류물 및 다른 한편으로 다양한 다른 금속)을 직접적으로 얻을 수 있다는 놀라운 발견을 통하여 이루어진 것이다.
특정한 구체적인 실시예에 의하면 본 발명은 아래에 열거한 하나 이상의 유리한 특징을 갖고 있다.
- 본 발명에 의한 방법은 전자 회로기판의 에폭시 수지와 플라스틱 성분을 제거할 수 있는 동시에 염소와 많은 양의 브롬을 제거시킬 수 있으면서도 운전중에 낮은 온도 및 비산화적 조건에 비추어 보면 산화 또는 증류에 의한 금속 손실을 줄일 수 있어 상기 물질을 금속으로 농축할 수 있다.
- 본 발명에 의한 방법은 연소 가스의 냉각 중에, 열분해 동안에 생산된 가스로부터 이들 가스 내에 함유된 에너지를 적절한 조건하에서 회수할 수 있다.
- 이렇게 열분해 된 상기 물질은 구리 제련의 일반적인 장치로 처리할 수 있는 장점이 있고, 결과적으로 이들 장치의 특정한 기술적 한계와 더 구체적으로 휘발성 물질 성분(탄소 사슬)과 할로겐을 극복하게 할 수게 된다.
- 전자 카드 처리의 경우에, 열분해 동안에 에폭시 수지의 분해는 원재료와 일체화 되어 있는 모든 성분(구리, 전자 성분, 금속 성분 등)을 방출시키는 효과가 있다. 원재료로부터의 이러한 선별(매우 미세하게 절단하여 수행되는 선별보다 더 효과적임)은 자력 선별 방법을 매우 효과적으로 활용할 수 있도록 한다.
- 본 발명에 의한 상기 방법은 상기 가공 동안에 금속 회수의 효율을 최대화, 다시 말하면 금속의 손실을 최소화시킨다.
- 본 발명에 의한 방법은 가공 동안에 다른 금속으로부터 알루미늄을 선별할 수 있으므로, 회수된 상기 금속의 후속 처리를 용이하게 한다. 건식-제련 가공의 경우에 있어서, 알루미늄은 실제로 슬래그의 유동성을 저해하는 특성을 갖고 있다. 습식제련 가공의 경우에 알루미늄의 화학적 반응성이 화합물의 과도한 소모를 촉진한다.
- 열분해(연소 후를 포함)로부터 가스의 처리는 할로겐, 황 화합물 또는 중금속 방출에 대해서 과도한 조작을 하지 않고도 상기 방법을 깨끗하게 수행하는 것을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자폐기물 가공을 위한 시설의 예를 도식적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 하기의 설명으로부터 보다 상세하게 설명하나, 이러한 설명이 본 발명을 구체적으로 한정하는 것은 아니다.
전자폐기물 처리시설
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전자폐기물을 처리하기 위한 시설은 도식적으로 나타낸 바와 같이, 다음과 같은 구성 요소를 포함하고 있다.
처리를 위한 장치로의 투입은 벌크 내의 전자폐기물을 공급하기 위한 공급라인에 의해 이루어진다. 전자폐기물을 공급하기 위한 상기 공급라인(1)에는 절단 및 샘플링수단(2)이 구비되어 있다. 상기 절단 및 샘플링 수단(2)에는 폐기물의 크기를 50 ㎜ 이하로 낮추는 제1 분쇄기와, 총 유입량의 제1 표본 샘플(예를 들면 총 유입량의 10%)을 수집하기 위한 제1 샘플러와, 상기 제1 표본 샘플을 10 ㎜ 크기로 가늘게 분쇄하는 제2 분쇄기와, 제1 표본 샘플의 제 2 표본 샘플(예를 들면, 제1 표본샘플 유입량의 10%)을 수집하기 위한 제2 샘플러와, 선택적으로 제3 분쇄기 및 제4 샘플러를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 분쇄기의 바람직한 구체적인 예로는 25 ㎜ 격자를 구비한 나이프 분쇄기를 들 수 있다. 이러한 분쇄기 형태는 미세분말의 발성을 억제하는 장점을 갖고 있다.
열분해 장치(4)로 절단된 폐기물을 공급하는 절단된 폐기물 공급라인(3)이 상기 절단 및 샘플링 수단(2)의 배출구에 구비되어 있다. 완충 사일로(도시되어 있지 않음)가 절단 및 샘플링 수단(2)과 상기 열분해 장치(4) 사이에 구비될 수 있다. 상기 열분해 장치(4)의 구체적인 예로는 스크류 컨베이어 화로, 반사로, 회전로, 유동층 화로, 다단식 화로 및 이와 유사한 형태의 것을 사용할 수 있다.
상기 열분해 장치(4)는 예를 들면 약 100 ㎡의, 직접적으로 가스 가열된 다단식 화로가 바람직하다. 상기 열분해 장치(4)는 일반적으로 대략 1000 ㎾의 전력을 갖는다.
열분해 된 잔류물을 이송하기 위한 이송 라인(5)과 열분해 가스(15)를 수집하기 위한 도관이 상기 열분해 장치(4)의 출구에 구비되어 있다.
열분해 된 잔류물을 전달하기 위한 이송 라인(5)에는 냉각수단(6)이 구비되 어있다. 상기 냉각수단(6)에는 열교환기를 포함할 수 있고, 구체적으로는 약 50 ㎡ 표면적의 수냉식 재킷이 부착된 스크류가 특히 적합하다.
제1 자력 선별기(8)로, 냉각된 잔류물을 공급하기 위한 공급 라인(7)이 냉각 수단(6)의 출구에 구비되어 있다. 상기 제1 자력 선별기(8)는 단순히 컨베이어 벨트 위에 설치된 전자석일 수 있다.
철 계 금속 파편을 회수하기 위한 회수 라인(9)과 비철 잔류물을 회수하기 위한 회수 라인(10)이 제1 자력 선별기(8)의 출구에 연결되어 있다.
비철 잔류물 회수를 위한 회수 라인(10)에는 특별히 본 발명의 기능을 수행하기 위해서 설계된 제2 자력 선별기(11)가 설치되어 있다. 상기 제2 자력 선별기(11)는 예를 들면 와류 전류를 사용할 수 있다.
비철 금속 파편을 회수하기 위한 회수 라인(12)과 비자성 잔류물을 회수하기 위한 회수 라인(13)은 제2 자력 선별기(11)의 출구에 연결되어 있다. 차례로 상기 비자성 잔류물을 회수하기 위한 회수 라인(13)이 조절 수단(14)에 연결되어 있다.
본 발명에 의한 일 실시예에 의하면 열분해 가스를 수집하기 위한 라인(15)이 연소실(17)에 연결되어 있고, 상기 연소실(17)에는 공기 인입관(16)을 통해서 공기를 공급받기 위해서 연결되어 있다. 상기 연소실(17)은 하나 이상의 벽돌층으로 보호되는 원통형 금속 챔버 형태여도 좋다.
상기 연소실(17)의 출구에 연소물 수집 라인(18)이 구비되어 있고, 이 연소물 수집라인은 냉각 수단(19)과 연결되어 있다. 상기 냉각 수단(19)은 예를 들면 살수(water spray)(20)의 주입으로 작동하는 냉각 타워(19) 또는 연도 가스 열 교환기(공기/연도 가스 또는 물-연도 가스)와 냉각기로 구성될 수 있다.
냉각된 연소물을 수집하기 위한 이송 라인(26)은 냉각 수단(19)의 유출구에 연결되어 있고 동시에 컨택트 챔버(29)와 연결되어 있다. 활성화된 탄소의 공급(27)과 탄산수소나트륨의 공급(28)은 컨택트 챔버(29)의 주입구 쪽에서 이루어지 진다. 상기 컨택트 챔버(29)는 약 2초 동안의 연소물의 잔류 시간을 제공하기에 충분한 부피를 갖는 원통형 형태도 좋다.
처리된 생성물을 수집하기 위한 수집 라인(30)이 상기 컨택트 챔버(29)의 유출구쪽에 연결되어 있고, 상기 수집라인(30)에 연결된 필터(31)에서 정제된 가스를 회수하기 위한 회수 라인(33) 과 할로겐을 회수하기 위한 이송 라인(32)이 구비되어 있다. 상기 필터(31)는 백 필터(bag filter) 또는 전자-필터 형태여도 좋다.
본 발명의 일 실시예에서, 예비 냉각 시스템은 냉각 수단(19)의 상류측에 구비할 수 있다. 이러한 냉각 시스템은 연소실(17)의 유출구에 연결되어 있는 예비 샘플링 라인(21)과, 이 예비 샘플링 라인(21)과 연결되어 있는 열교환기(24)를 포함하고 있고, 상기 연소실(17)에는 연소물을 수집하기 위한 라인(18)과도 연결되어 있다. 상기 열 교환기(24)는 열 전달 라인(23)과 연결되어 있으며, 상기 열 전달 유동액의 출구 라인(25)를 통해서 에너지 회수가 이루어진다.
전자폐기물을 가공하기 위한 방법
본 발명자들은 전자폐기물에 함유된 금속의 재사용을 가능하게 하기 위하여 전자폐기물을 가공하기 위한 방법에 대해서 하기 예로서 설명한다.
"전자폐기물(electronic waste)"이란 전자 부품을 포함하는 중고품을 의미한다. 전자폐기물은 각각의 전자 부품, 휴대폰 및 전자 기판을 포함한 기타 소형 장치들을 의미한다. 상기 전자 폐기물은 전자부품이 납땜되어 있는 인쇄 회로기판을 으로 구성된 것이거나 이를 포함한다. 상기 처리 가공에 대한 후반부는 전자 회로기판의 재생과 관련하여 기술하도록 한다.
그러나, 상기 방법은 다른 형태의 원료의 경우, 즉 특정 함유량 또는 금속(구체적으로는 귀금속을 함유하는 금속 파편을 함유) 및 플라스틱 파편 포함하는 일반적인 물질(바람직하게는 중고 물질 또는 폐기물)에도 적용 가능하다. 상기 플라스틱 파편은 구체적으로는 에폭시 수지, 폴리에틸렌 또는 폴리염화비닐을 포함할 수 있다. 이 부품용 금속 파편은, 구체적으로는 철 계 금속, 구리, 납, 알루미늄, 아연, 귀금속(금, 은, 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 이리듐, 오스뮴)을 포함할 수 있고, 예를 들어 상기 방법은 자동 파쇄기 잔류물에도 적용할 수 있다.
이하에서 설명되는 방법은 5개의 주요 단계를 포함한다:
(1) 절단 단계;
(2) 열분해 단계;
(3) 냉각 단계;
(4) 자력 선별 단계, 및
(5) 가스 처리 단계.
본 실시예는 도 1과 관련하여 상기 처리를 위한 장치의 운영과 관련되어 있다.
상기 처리 능력은 시간 당 약 3톤이다.
단계 (1)에서, 전자 회로기판은 절단 수단(2)에서 분쇄된다. 회로기판의 절단 크기는 바람직하게는 25 ㎜의 Dmax 크기가 되도록 한다(여기서 Dmax는 선별 통과 크기로 정의됨). 이 후에 상기 절단된 전자 회로기판은 완충 사일로 내에 저장된다.
상기 완충 사일로는 시간당 약 3톤의 속도로 열분해 장치(4)로 연료를 공급하고, 여기에서 상기 열분해는 단계 (2)에서 수행된다. 상기 단계 (2)에 있어서, 상기 절단된 회로기판은 기본적으로 산소가 결핍된 상태(환원 또는 중성 조건하)에서 적당한 반응기 내에서 300 내지 450℃의 온도, 바람직하게는 약 400℃로 화로 내에서 가열된다. 보다 구체적으로, 버너는 공기가 결핍되게 조절되고 공기율(연소 공기와 중립 연소를 위한 이론적 공기 사이의 비율)은 0.7 내지 0.9 범위이다. 열분해 시간은 플라스틱 파편을 형성하고 있는 탄소 사슬(구체적으로 에폭시 수지 사슬)이 완전하게 분해되도록 조정된다. 예를 들면, 상기 지속 시간은 10 내지 30분 정도이다. 다단식 화로의 바닥에는 시간당 약 1톤의 증기를 공급하는데 이는 로 내의 온도를 조절할 수 있도록 한다.
단계 (3) 동안에, 열분해 된 잔류물은 상기 냉각 수단(6)을 통과한다. 상기 단계는 열분해 된 잔류물의 온도를 60 내지 100℃로 낮추게 된다.
이 후에, 단계 (4)에서는 금속의 실질적인 선별이 이루어지게 된다. 상기 단계는 귀금속 내 고형 잔류물을 증가시키고 상기 열분해 된 잔류물의 연속 처리에 해로운 성분(특히 알루미늄)의 농도를 감소시키는 것을 가능하게 한다.
첫 번째 단계에서, 상기 냉각된 잔류물은 제1 자력 선별기(8), 구체적으로는 간단히 컨베이어 벨트 위에 설치된 전자석을 통과한다. 이렇게 상기 철 계 금속 파편 잔류물의 추출이 이루어진다. 이러한 철 계 금속 파편은 주로 철과 철 화합물을 포함한다, 그러나 전자 회로 기판에 따라서는 상기 철 계 금속 파편은 금(금과 혼합된 것)을 함유할 수 있다. 이것은 구체적으로 전자 회로기판에 금이 플레쉬(flashed)된 경우이다. 상기 철 계 금속 파편은 알루미늄이 1% 이하 정도 포함하는 것이 바람직하다.
두 번째 단계에서, 이들의 철 계 금속 파편이 결여된 잔류물은 두 번째 자력 선별기(11)에서, 구체적으로 와류 전류를 사용하여 비-철의 자력 선별을 진행한다. 구체적으로는 알루미늄과 아연을 함유하고 있는 비철 금속 파편이 추출된다. 상기 알루미늄은 회수할 수 있고 재생을 위해 판매할 수도 있다. 한편, 상기에서 남아있는 잔류물(비자성 잔류물)은 비자성 잔류물을 회수하기 위한 회수 라인(13)을 통하여 회수된다. 상기 비자성 잔류물에는 알루미늄이 2% 이상을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
와류 전류를 사용하여 비-자성 자력 추출을 수행하기 위하여, 비철 금속 파편(알루미늄 함유)은 근본적으로 비산화 된 상태인 것이 중요하다. 따라서 비철 금속 파편을 형성하는 금속과 기본적으로 알루미늄은, 상기 비철 금속을 위한 자력 추출 단계 이전에 산화되지 않도록 상기 방법을 수행해야 한다. 구체적으로, 직화에 의해 가열시킬 때, 불꽃 조정이 산소가 결여된 상태(일반적으로 90%의 화학양론 함량(stoichiometric amount))로 설정된다; 간접 가열의 경우에 있어서는, 대기가 환원되어야 하고, 또한 용융 금속(고형 금속보다 더 쉽게 산화되는)을 산화시키는 미량의 산소를 회피하기 위하여 알루미늄의 녹는점 이하의 온도에서 작업하는 것이 바람직하다.
철 계 금속 파편의 귀금속 함량에 따라서, 재사용을 위한 금속 철의 파편을 분리하여 제조하거나 제2 자력 선별 이후(비자성 잔류물을 위한 회수 라인(13)에서)에 상기 잔류 된 비자성 파편으로 다시 한번 제조하는 것이 가능하다.
재사용을 위한 철 계 금속 파편을 제조하는 공정에서, 파편에 함유되는 귀금속의 회수가 가능한 예를 들면 다음과 같은 방법을 포함할 수 있다: 구리 화로에 주입시에 귀금속이 풍부한 자력 부분을 재생하는 단계, 및 상기 화로로부터 출구에 결여되는 구리 양극의 전기-정련으로부터 양극 슬라임(anode slime)을 처리하는 단계; 납 중의 귀금속을 용해시키기 위하여 납을 함유하는 세척으로 자력부분을 세정하는 단계, 및 귀금속을 회수하기 위한 기존의 통상적인 방법(예를 들면, 아연 도금(zinc plating), 증류 및 회취법(distillation and cupellation) 또는 베츠 전기 정련 형태(Betts electrorefining type)의 처리로 납을 처리하는 단계.
비자성 잔류물은 통상적으로 탄소, 유리섬유, 구리, 납, 주석 및 귀금속을 함유한다. 핵심이 되는 상기 귀금속은 금, 은, 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 이리듐 및/또는 오스뮴을 포함할 수 있다. 이후에 이러한 비자성 잔류물은 습식제련(Hydrometallurgy) 또는 건식제련(pyroometallurgy) 처리 중 어느 한가지 방법으로 처리할 수 있는 소위 빅백(big bag) 또는 벌크(bulk) 형태로 제작된다.
습식제련은 산화 분위기에서 황산에 의한 처리 단계, 다음에 상기 구리를 회수하는 전해 채취법(electrowinning)에 의한 단계를 포함할 수 있고, 이때 상기 처리에 의한 잔류물은 납을 함유한 회전로(rotary furnace)에서 환원되어 귀금속, 주석 및 납을 용해시킨다. 상기 납과 주석은 베츠형 전기 분해 방법으로 제련할 수 있고, 상기 슬러지에는 기본적으로 귀금속이 함유되어 있다.
건식제련 처리의 경우에는 상기 잔류물은 구리 화로에 주입되어 재생되고, 이후에 상기 화로의 출구에서 수행되는 구리 양극의 전기-제련으로부터 양극 슬러지가 처리된다.
단계 (5)에 있어서, 이것은 열분해에 의해 생성된 가스의 처리와 관련된 것이므로, 이것은 단계 (2)와 동시에 수행할 수 있다.
열분해 가스에는 버너에서 연소된 연소물, 수증기, 에폭시 수지와 기타 탄소 사슬 물질의 분해로부터 발생 된 가스를 함유하고 있다.
이들 가스들은 다이옥신을 없애기에 충분한 온도에서 연소실(17) 내에서 연소시킨다. 연소 온도는 약 850 내지 약 1100℃의 온도가 적당하다. 이러한 결과물로서 염산 및 브롬화수소산이 생성된다.
약 180 내지 약 200℃의 온도 (냉각 수단 19에서)로 상기 가스를 냉각시킨 후, 활성화된 탄소(예를 들면, 약 50 ㎎/㎥)와 탄산수소나트륨(구체적으로 약 20 ㎏/ℓ)을 주입하여, 상기 다이옥신 잔류물을 고정시키고, HCl 및 HBr을 탄산수소나트륨과 반응시켜서 브로민화나트륨(sodium bromide)과 염화나트륨(sodium chloride)을 형성시킨다. 상기 반응은 약 2초의 접촉 시간으로 컨택트 챔버(29) 내에서 이루어진다.
여과 이후에, 브로민화나트륨과 염화나트륨의 혼합물을 기본적으로 회수할 수 있고, 브롬의 회수를 위하여 상기 혼합물을 추가 처리할 수 있다.
또한 연소물로부터 에너지(열 교환기(24)에서 열 교환)를 추출할 수 있고, 이때 에너지는 상기 처리와는 다른 단계로 재생될 수 있다.
단계 (5)는 회수를 위한 가스상의 응축 단계와, 탄소 사슬의 분해로부터 얻어지는 생성물(페놀, 비스페놀, 브로모 페놀 및 다른 성분)의 재생 단계로 대체할 수 있다.
<실시예>
하기의 본 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것이 아님을 미리 밝혀둔다.
본 실시예에서는 중고 전자 회로기판을 처리하기 위한 상기에서 기술한 방법에 따라 수행했다. 제2 차 자력 선별 이후에 철 계 금속 파편을 재도입한 것이다. 하기 표에는 상기 처리 중 다른 단계에서 상기 생성물의 화학적 조성의 변화에 대한 측정치가 기재되어 있다.
최초의 폐기물 열분해 이후 두 번의 자력 선별 이후
Cu (%) 17 23 24.5
Al (%) 6.5 8.8 2.8
Fe (%) 5 6.7 7,14
귀금속 (g/t) 1000 1350 1440
탄소 사슬 (%) 34 0 0
탄소 (%) 0 11.1 11.8
Cl (%) 0,4 0,0 0,0
Br (%) 0.6 0,3 0,0
SiO2 (%) 22 29.7 31.6
본 발명은 전자폐기물, 구체적으로는 중고 전자 회로보드로부터 다양한 금속을 용이하게 회수할 수 있다.

Claims (17)

  1. 플라스틱 및 금속 물질의 혼합물을 함유하는 물질의 처리방법으로써, 상기 방법은 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다:
    - 처리될 물질을 절단하는 단계;
    - 상기 절단된 물질을 열분해 단계;
    - 철 계 금속 파편 및, 부차적으로 비철 잔류물을 선별하기 위해 상기 열분해 된 물질에 수행되는 제1 자력 선별 단계;
    - 한편으로, 비철 금속 파편 및, 다른 한편으로 귀금속을 함유하는 비자성 잔류물을 선별하기 위해 상기 비철 잔류물에 수행되는 제2 자력 선별 단계.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 물질은 전자폐기물, 바람직하게는 중고 전자 회로기판인 것을 특징으로 하는 처리방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 물질의 절단 크기는 스크린 통과 크기(Dmax)가 50 ㎜를 초과하지 않고, 바람직하게는 20 내지 30 ㎜로 스크리닝 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절단된 물질의 열분해는 300 내지 600℃의 온도 및/또는 0.7 내지 0.98의 공기율(air factor)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 자력 선별은 자석 또는 전자석에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 자력 선별은 와류 전류식 선별기를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 열분해로부터 발생 되는 상기 가스의 연소 단계를 더 포함하고, 선택적으로 상기 단계 이후에 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate)으로 상기 가스를 중화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 귀금속은 금, 은, 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 이리듐 및/또는 오스뮴을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은
    - 상기 철계 금속 파편은 철 및/또는 철의 부산물, 및 금 및/또는
    - 비철 금속 파편은 알루미늄 및/또는 아연을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비자성 잔류물은 구리, 납, 주석, 유리섬유, 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 철 계 금속 파편은 상기 제2 자력 선별 이후에 비자성 잔류물과 결합되는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 비자성 잔류물내의 구리 성분을 회수하기 위해서, 및/또는 상기 비자성 잔류물 내에 함유된 귀금속, 구체적으로는 금, 은, 납, 주석, 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 이리듐 및/또는 오스뮴으로부터 선택된 금속을 회수하기 위하여, 상기 비자성 잔류물을 처리하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  13. 연속적으로 아래와 같은 것을 포함하는, 플라스틱 및 금속 물질의 혼합물을 함유하는 물질의 처리 장치:
    - 절단 수단 (2);
    - 열분해 장치(4);
    - 제1 자력 선별기 (8), 및
    - 제2 자력 선별기 (11).
  14. 제 13항에 있어서, 상기 절단 수단은 스크린 통과 크기(Dmax)가 50 ㎜를 초과하지 않고, 바람직하게는 20 내지 30 ㎜로 스크리닝 되도록 절단이 수행되게 채택되는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 제1 자력 선별기(8)는 컨베이어 벨트위에 설치된 자석 또는 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  16. 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 자력 선별기(11)는 와류 전류를 사용하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  17. 제 13항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 연소실(17)로 제공되는 열분해 가스를 수집하기 위한 라인(15)을 구비하며, 선택적으로 상기 연소실(17)의 출구에 활성화된 탄소의 공급(27) 및 탄산수소나트륨의 공급(28)으로 채워져 있는 컨택트 챔버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
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