【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、環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装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、各種部品におけるはんだ接続には、融点が低く、酸化性雰囲気中でもぬれ性がよい等の点から、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務については規制がなされており、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、従来、通常の産業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、環境や生物等に対して悪影響を及ぼすことが危惧されている。

【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付ける方向に進んでいる。 しかし、現状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状である。

【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、現状の処理方法では鉛成分の溶出によって、環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、現状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の開発が強く求められている。 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装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の範囲の温度に加熱し、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装置は、鉛−錫系はんだ合金が使用されていると共に、構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装置であって、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却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の範囲の温度に加熱する。
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温度の関数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の温度にそれらを加熱した場合、鉛の蒸気圧は84mmHgに達するのに対し、錫および銅の蒸気圧は 1
mmHgにも達しない。 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温度以下の低温に冷却することによって、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。 この蒸気を加熱温度以下の低温に冷却することによって、ほとんど鉛の金属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、その体積は当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装置の概略構成を模式的に示す図である。 同図に示す鉛回収装置１は、主に粉砕部１０と加熱部２０と回収部３０とから構成されている。

【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で適当な大きさに粉砕される。 ここで、上記粉砕物の構成材料は、主にはんだ合金中の鉛と錫、はんだ付け部分の銅、少量の他の金属、基板材料である有機物質となる。

【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１１を有している。 また、液体窒素温度等の極低温まで冷却した後に、上述したような粉砕機１１で粉砕するように構成してもよい。
また、この粉砕部１０に比重分別器を併設し、金属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温度に加熱する加熱炉２１を有し、この加熱炉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、設定加熱温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、加熱炉２１の上部には、蒸気送出部２１ａが設けられており、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、少量の他の金属、基板材料である有機物質を含む廃電子部品の粉砕物は、1273〜2073K の範囲の温度に加熱される。 ここで、加熱温度が 1273K未満であると、
全量の鉛を回収するのに長時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、加熱炉２１の損傷等を招きやすくなる。
加熱温度は、廃電子部品等の廃棄物の種類（構成材料の種類等）や、要求される回収条件（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間を短縮する）等に応じて適宜設定する。 加熱温度は特に1200〜 2
000Kの範囲に設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で上述したような温度に加熱すると、まず粉砕物中の有機物が67
3K程度の温度で、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程度の温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】加熱炉２１の温度が上述したような加熱設定温度まで達すると、はんだ付け部分の主構成元素である鉛、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、加熱温度を 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、加熱温度を 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成する金属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残渣物は、図示を省略した残渣排出口から排出される。 この残渣物には鉛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、上記した残渣物中に残る。

【００２５】加熱炉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を所定の温度に冷却する冷却機構３２とを有している。 なお、蒸気排出管２３には、その内部に鉛が付着しないように、加熱機構例えば帯状ヒータ等を設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で鉛の融点以下の所定の温度、例えば573K以下の温度（より好ましくは298K以下の温度）に冷却され、
この鉛回収容器３１中に金属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、その体積は当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装置においては、加熱部２０に通常の加熱炉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けた加熱炉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成することも可能である。

【００２７】次に、図１に概略構成を示した廃棄物からの鉛回収装置１を用いた具体例について説明する。

【００２８】実施例１ まず、鉛の回収性を確認するために、鉛−錫はんだ合金
(Pb:37重量%)を加熱炉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、鉛の融点(600.4K)より低温の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、加熱炉２１に残った残渣物には鉛は含まれなかった。

【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に概略構成を示した廃棄物からの鉛回収装置１で処理した。
まず、上記プリント基板を粉砕機１１で適当な大きさまで粉砕した後に、コンベア１１で加熱炉２１に投入した。

【００３０】次いで、加熱炉２１内を真空引きした後、
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
まで加熱炉２１を昇温した。 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、金属鉛を回収した。 回収された鉛には、錫が僅かに含まれていたが、加熱炉２１に残った残渣物には鉛は含まれず、鉛の分離回収目的は達成された。 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、
その体積と鉛を含む当初のプリント基板のそれとを比較した場合、回収した鉛の体積は 1/100以下となり、減容目的は十分に達成された。

【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に概略構成を示した廃棄物からの鉛回収装置１で処理した。
まず、上記プリント基板を液体窒素温度まで冷却した後、粉砕機１１で冷却しながら微粉砕した。 この微粉砕物を比重分別によって、金属のみ、金属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、金属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、金属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、プラスチック油化装置により油とした。

【００３４】このように、粉砕物を比重分別で構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、プラスチック油化装置にて約793Kで熱分解して油とした。 このプラスチック油化装置から排出された残渣物を、図１に概略構成を示した廃棄物からの鉛回収装置１で処理した。 その結果、残渣物中に含まれる金属鉛が回収された。

【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装置によれば、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、鉛を回収した後の残渣物には有毒な鉛は含まれないため、産業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温度の関数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装置の概略構成を模式的に示す図である。

【符号の説明】 １………鉛回収装置 １０……粉砕部 １１……粉砕機 ２０……加熱部 ２１……加熱炉 ２２……加熱機構 ３０……回収部 ３１……鉛回収容器 ３２……冷却機構

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