特開 2024-115886 発塵性リサイクル原料のサンプリング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115886

(43)【公開日】2024-08-27

(54)【発明の名称】発塵性リサイクル原料のサンプリング方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/08 20060101AFI20240820BHJP

【ＦＩ】

G01N1/08 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023021774

(22)【出願日】2023-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】502362758

【氏名又は名称】ＪＸ金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】上杉 宗一郎

(72)【発明者】

【氏名】生武 侑也

(72)【発明者】

【氏名】松原 正典

【テーマコード（参考）】

2G052

【Ｆターム（参考）】

2G052AA11

2G052AB01

2G052AC23

2G052AD15

2G052AD35

2G052BA28

2G052JA08

2G052JA23

(57)【要約】

【課題】粒度の小さいリサイクル原料でも、サンプリング時の発塵を抑制しつつ、リサイクル原料を偏りなく採取できるサンプリング方法を提供すること。
【解決手段】パッケージ内に収納されるリサイクル原料のサンプリング方法であって、前記リサイクル原料は、有価金属を含む焼却残渣であり、前記パッケージの上方にサンプリング装置を配置し、前記パッケージの上方から下に向かってパイプ状の試料採取容器を挿入して前記リサイクル原料を充填し、前記試料採取容器を上方に引き抜くことで、サンプルを採取することを特徴とする方法。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パッケージ内に収納されるリサイクル原料のサンプリング方法であって、
前記リサイクル原料は、有価金属を含む焼却残渣であり、
前記パッケージの上方にサンプリング装置を配置し、前記パッケージの上方から下に向かってパイプ状の試料採取容器を挿入して前記リサイクル原料を充填し、前記試料採取容器を上方に引き抜くことで、サンプルを採取することを特徴とする方法。

【請求項2】

粒子径解析－レーザ回折／散乱法に基づいて測定される前記リサイクル原料のＤ５０が１．０ｍｍ以下である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記試料採取容器に衝撃を加えることにより挿入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記試料採取容器を回転させながら、挿入及び／又は引き抜くことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項5】

前記試料採取容器を振動させながら、挿入及び／又は引き抜くことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項6】

前記試料採取容器を前記パッケージの上方から挿入できるように、前記サンプリング装置を移動式の架台に載置し、前記架台を移動することにより、前記試料採取容器の位置を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発塵性リサイクル原料のサンプリング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、金属加工、メッキ、電子材料工程で発生する金属スクラップや使用済みの電子機器から取り出す部品を銅製錬などの原料（リサイクル原料）として活用し、資源の有効活用と有価金属の回収を進めることが行われている。例えば、携帯電話機や電子計算機のプリント基板等の電気電子部品屑が典型的な例である。

【0003】

プリント基板等の電気電子部品屑は、破砕機に掛けて細かく粉砕した後、ガス化溶融炉などで焼却処理を行うことで樹脂などの可燃部分を除去してから、有価金属を含む焼却残渣をさらに処理することが行われている。

【0004】

ここで、焼却残渣をリサイクル原料として受け入れる場合、有価金属の回収を目的とするため、受け入れたリサイクル原料をサンプリングし、売買対象となる有価金属の含有率を正確に分析する必要がある。

【0005】

例えば、特許文献１（特開２００８－２４９４３７号公報）には、リサイクル原料の粉砕を２段に分けて行うこと、すなわち、一次粉砕にて粗粉砕を行い、その後、所定のサイズの原料を得るための二次粉砕を行うことにより、銅製錬にて使用する、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄを含んでいるリサイクル原料の分析のためのサンプルを効率的にサンプリングすることができると開示されている。

【0006】

また、特許文献２（特開２０２２－０４１９２６号公報）には、有価金属を含むスクラップの投入を受け入れるホッパと、前記ホッパから前記スクラップを切り出すフィーダと、前記フィーダから切り出された前記スクラップの移動経路上に挿脱可能とされたバケットを有し、所定タイミングごとに前記移動経路上に前記バケットを配置するサンプラと、を備えるサンプリング装置が開示されており、当該装置により、有価金属を含むスクラップの中から均等に、かつ、頻繁に自動で採取できるようにすることができると開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００８－２４９４３７号公報

【特許文献2】特開２０２２－０４１９２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、上記従来技術では、プリント基板等の電気電子部品屑の焼却残渣のサンプリングについて詳細な検討がなされていない。焼却残渣は、粒度が小さいものが多いため、サンプリングの操作時の発塵が激しく、操作を行う人員の健康面の懸念が高い。そのため、サンプリング時の発塵を抑制できるサンプリング方法が必要とされている。

【0009】

上記問題点を解決する１つの手段として、真空ポンプのノズルをリサイクル原料のパッケージに挿入し、真空吸引することでサンプリングすることが考えられる。

【0010】

しかし、サンプリングは、有価金属の含有率を正確に分析することを目的とするので、サンプリング対象を偏りなく採取できることが要求される。例えば、焼却残渣がフレキシブルコンテナバッグなどのパッケージに収納されている場合、各成分の比重の違いなどにより、フレキシブルコンテナバッグの上部と下部では、有価金属の含有率が異なることがある。そのため、フレキシブルコンテナバッグの上部から下部にかけて、サンプルを偏りなく均等に採取できることが望ましい。真空ポンプでサンプルを吸引する場合、真空ポンプのノズルに近いリサイクル原料がより多く吸引され、ノズルに遠いリサイクル原料がより少なく吸引されるので、サンプル全体の品位に偏りが生じ、好ましくない。

【0011】

本発明は上記課題に鑑み完成されたものであり、一実施形態において、焼却残渣のような、粒度の小さいリサイクル原料でも、サンプリング時の発塵を抑制しつつ、リサイクル原料を偏りなく採取できるサンプリング方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明者らが鋭意検討した結果、焼却残渣を収納したパッケージの上方から、パイプ状の試料採取容器を挿入してサンプルを採取することで、サンプリング時の発塵を抑制することができ、上記課題を解決できることを見出した。本発明は上記知見に基づき完成されたものであり、以下に例示される。

【0013】

［１］
パッケージ内に収納されるリサイクル原料のサンプリング方法であって、
前記リサイクル原料は、有価金属を含む焼却残渣であり、
前記パッケージの上方にサンプリング装置を配置し、前記パッケージの上方から下に向かってパイプ状の試料採取容器を挿入して前記リサイクル原料を充填し、前記試料採取容器を上方に引き抜くことで、サンプルを採取することを特徴とする方法。
［２］
粒子径解析－レーザ回折／散乱法に基づいて測定される前記リサイクル原料のＤ５０が１．０ｍｍ以下である、［１］に記載の方法。
［３］
前記試料採取容器に衝撃を加えることにより挿入することを特徴とする、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］
前記試料採取容器を回転させながら、挿入及び／又は引き抜くことを特徴とする、［１］又は［２］に記載の方法。
［５］
前記試料採取容器を振動させながら、挿入及び／又は引き抜くことを特徴とする、［１］又は［２］に記載の方法。
［６］
前記試料採取容器を前記パッケージの上方から挿入できるように、前記サンプリング装置を移動式の架台に載置し、前記架台を移動することにより、前記試料採取容器の位置を調整することを特徴とする［１］～［４］のいずれか１項に記載の方法。

【発明の効果】

【0014】

本発明の一実施形態によれば、焼却残渣のような、粒度の小さいリサイクル原料でも、サンプリング時の発塵を抑制しつつ、リサイクル原料を偏りなく採取できるサンプリング方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明のサンプリング方法に用いられるサンプリング装置の一例である。図１（Ａ）は側面図であり、図１（Ｂ）は正面図である。

【図2】本発明のサンプリング方法に用いられるサンプリング装置を架台に載置してサンプリングを行う場合の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

【0017】

（１．リサイクル原料）
この装置で取り扱うリサイクル原料は、有価金属を含む粉状物又は焼却残渣等である。このようなリサイクル原料の発生源は特に限定されないが、例えば焼却残渣の場合、典型的にはプリント基板等の電気電子部品屑を焼却処理して得られる残渣が考えられる。

【0018】

本発明の方法は、特に粒度の小さい、すなわち、発塵しやすい焼却残渣に好適に適用できる。そのため、本発明の好ましい実施形態において、ＪＩＳ Ｚ８８２５：２０１３の粒子径解析－レーザ回折／散乱法に基づいて測定されるリサイクル原料のＤ５０が１．０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．８ｍｍ以下であり、さらにより好ましくは０．６ｍｍ以下である。Ｄ５０が１．０ｍｍ以下のような粒度の小さいリサイクル原料は非常に飛散しやすいため、パッケージからリサイクル原料を取り出してサンプリングする場合、激しく発塵するため、通常は密閉された個室内でサンプリングしなければならず、人員が出入りするときには吸入防止の装備も必要になるが、後述のように、本発明のサンプリング方法は発塵が顕著に抑制されるため、このような問題点がない。

【0019】

リサイクル原料のＤ５０の下限は特に限定されないが、０．２ｍｍ以上であることが一般的であり、例えば０．４ｍｍ以上であり得る。

【0020】

リサイクル原料を運搬及び保管するとき、その飛散を防止するため、密閉されたパッケージ内に収納することが一般的である。後述の試料採取容器の挿入及び引き抜きが可能である限り、パッケージの素材や形状は特に限定されないが、典型的には、フレキシブルコンテナバッグが用いられる。フレキシブルコンテナバッグは、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などの化学繊維により製造される柔軟性のある袋であり、粉状の焼却残渣を収納するには好適である。

【0021】

（２．サンプリング方法）
本発明の一実施形態において、サンプリング方法は、リサイクル原料を収納したパッケージの上方にサンプリング装置を配置し、パッケージの上方から下に向かってパイプ状の試料採取容器を挿入してリサイクル原料を充填してから、試料採取容器を上方に引き抜くことで、サンプルを採取することを特徴とする。

【0022】

図１は、本発明のサンプリング方法に用いられるサンプリング装置１の一例である。図１（Ａ）は側面図であり、図１（Ｂ）は正面図である。

【0023】

サンプリング装置１の電動ハンマ１１は、パイプ状の試料採取容器（一部のみ図示）をリサイクル原料のパッケージに挿入するための動力を提供する構成部品であり、試料採取容器に電動ハンマ１１を装着し、電動ハンマ１１により衝撃を加えることで、試料採取容器１５を打ち込むことができ、これにより試料採取容器１５をパッケージにスムーズに挿入することができる。

【0024】

なお、本発明の別の実施形態では、電動ハンマ１１の代わりに、試料採取容器１５を振動させるバイブレーター、試料採取容器を回転させるドリルヘッドなどの構成部品を採用することも可能である。さらに、試料採取容器１５をリサイクル原料のパッケージに挿入できれば、他の任意の手段を採用することも可能である。

【0025】

昇降装置１４が稼働すると、電動ハンマ１１が固定されているスライドテーブル１２がガイドフレーム１３に沿って上下に移動することができる。そのため、このサンプリング装置１をリサイクル原料のパッケージの上方に配置すれば、試料採取容器１５をパッケージに挿入したり、パッケージから引き抜いたりすることが可能である。

【0026】

なお、本発明の別の実施形態では、昇降装置１４のような動力を備える機械の代わりに、試料採取容器１５の上下方向の移動は手動で行うことも可能である。ただし、人による操作に起因する誤差を防止するために、動力を備えた機械による操作が好ましい。

【0027】

前述のように、リサイクル原料を収納した、パッケージの上部と下部では、有価金属の含有率が異なることがあるため、パッケージの上部から下部にかけて、サンプルを偏りなく均等に採取できることが望ましい。そのため、パッケージの下部までパイプ状の試料採取容器１５を挿入できるように、サンプリング装置１の位置や、試料採取容器１５の長さを設定することが好ましい。

【0028】

また、リサイクル原料の分析に必要な量のサンプルを採取できる限り、試料採取容器１５の長さ方向に垂直な方向の断面形状が特に限定されず、円形、楕円形、三角形、四角形などの形状を任意に採用することができる。ただし、試料採取容器１５を回転させながら挿入及び／引き抜きを行う場合、試料採取容器１５の断面形状が円形であることが好ましい。

【0029】

本発明のサンプリング方法によれば、試料採取容器１５をパッケージの上方から下に向かって挿入してリサイクル原料を充填してから、試料採取容器１５を上方に引き抜くことで、サンプルを採取するため、パッケージの上部から下部にかけて、偏りなくサンプルを採取することができる。

【0030】

試料採取容器１５に充填されたサンプルの飛散を防止するため、試料採取容器１５の先端には開閉できる機構を備えることが好ましい。ただし、試料採取容器１５をパッケージに挿入するとき、リサイクル原料の種類によっては、原料サンプルの性状（粒径、密度、表面に付着した水分など）に起因して、試料採取容器１５にサンプルが圧密されて管内に留まるので、試料採取容器１５の先端が開放されていてもサンプルが保持される。その場合には開閉機構を閉鎖する必要はない。

【0031】

サンプリング原料が大量にある場合、複数のパッケージからサンプリングすることが必要になる。そこで、パッケージの移動に起因する発塵を防止するとともに、作業の利便性を向上させるために、サンプリング装置１を移動式の架台に載置し、架台を移動することにより、試料採取容器１５の位置をそれぞれのパッケージの上方に調整することが考えられる。

【0032】

図２は、本発明のサンプリング方法に用いられるサンプリング装置１を架台２に載置してサンプリングを行う場合の模式図である。架台２の高さは、パッケージの高さ方向の寸法及びパイプ状の試料採取容器１５の長さを考慮して適宜設定できる。

【0033】

架台２にサンプリング装置１を載置してそれぞれのパッケージの上方に移動することで、重量のあるパッケージを移動させる必要がなく、作業の利便性が向上するうえ、パッケージの移動に起因する発塵も防止することができる。

【実施例0034】

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。

【0035】

（比較例）
サンプリングの対象として、プリント基板屑の焼却残渣を収納したフレキシブルコンテナバッグを用意した。粒子径解析－レーザ回折／散乱法に基づいて測定されるこの焼却残渣のＤ５０は０．６ｍｍであった。

【0036】

このフレキシブルコンテナバッグの上方から、真空ポンプのノズルを垂直に挿入し、真空吸引することでサンプルを採取した。ノズルは内径がφ３２ｍｍのものを使用した。採取したサンプルは直接容器に回収した。サンプリング時において、原料高さが８００～９００ｍｍ、原料かさ比重が１．０とすると、ノズルを挿入する垂直方向のみのサンプルを採取した際の理論採取量は０．６～０．７ｋｇとなる。しかしながら、ノズルは垂直方向だけでなく、周囲方向のリサイクル原料も吸引するため、吸引しながら、人手の操作によりノズルを差し込む必要があった。ノズルをフレキシブルコンテナバッグの底部から１０ｍｍの高さのところまで差し込むと、１回のサンプリングを終了とし、このサンプリング操作を５つのフレキシブルコンテナバッグに対してそれぞれ行い、合計５回実施した。５回のサンプリングにより採取されたサンプルの量を表１に示す。

【0037】

【表1】

【0038】

表１からわかるように、垂直方向だけでなく、周囲方向のリサイクル原料も吸引するため、サンプル採取量は理論採取量を大きく超過した結果となった。また、ノズルを上方から差し込みながら吸引するため、必然的に上方の吸引時間が下方より長く、その結果、上方のリサイクル原料がより多く吸引され、下方のリサイクル原料がより少なく吸引されることになり、サンプル全体の品位に偏りが生じた（表中の「ＣＶ」は変動係数を意味する）。

【0039】

（実施例）
図１に示されるサンプリング装置１を架台２に載置し、図２に示されるように、架台２をフレキシブルコンテナバッグの上方に移動し、円形の断面形状を有するパイプ状の試料採取容器１５を挿入し、リサイクル原料を充填してから、試料採取容器１５を上方に引き抜くことで、サンプルを採取した。挿入時の深度はフレキシブルコンテナバッグの底部から１０ｍｍの高さまでとした。なお、試料採取容器１５からサンプルが飛散することを防止するため、試料採取容器１５の先端には開閉機構が備わっていた。パイプは内径φ８２ｍｍのものを使用した。原料高さが８００～９００ｍｍ、原料かさ比重が１．０とすると、ノズルを挿入する垂直方向のみのサンプルを採取した際の理論採取量は４．２～４．８ｋｇとなる。

【0040】

そして、１回のサンプリングを終了すると、試料採取容器１５に充填されたサンプルを別の容器に入れてから、架台２を次のフレキシブルコンテナバッグの上方に移動し、上記サンプリング操作を繰り返した。このサンプリング操作を５つのフレキシブルコンテナバッグに対してそれぞれ行い、合計５回実施した。５回のサンプリングにより採取されたサンプルの量を表２に示す。

【0041】

【表2】

【0042】

表２からわかるように、この方法であれば周囲方向のサンプルの過剰採取が少なく、理論採取量に近いサンプリングが可能であることが確認された。また、サンプリング操作は機械により実施され、また試料採取容器１５の容積分のサンプルが採取されたので、サンプルの採取量のばらつきは比較例より明らかに小さくなった。また、試料採取容器１５は断面形状が一定である（円形）パイプ状であるため、パッケージの上部から底部にかけて均等な量のリサイクル原料が採取され、サンプル全体の品位に偏りがなかった（表中の「ＣＶ」は変動係数を意味する）。

【符号の説明】

【0043】

１ サンプリング装置
１１ 電動ハンマ
１２ スライドテーブル
１３ ガイドフレーム
１４ 昇降装置
１５ 試料採取容器
２ 架台

【図1】

【図2】