JP5270934B2 - 電子基板からのタンタルの回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子基板からタンタルを効率よく回収することができる電子基板からのタンタルの回収方法に関する。

電子基板は、多くの有価金属を含有しており、例えば銅製錬所等において、銅精錬によりＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の有価金属が回収されている（特許文献１参照）。また、廃電子基板等の非鉄金属と非金属からなる金属複合廃材から銅などを回収する方法が提案されている（特許文献２参照）。
しかし、電子基板には従来の銅製錬では回収できない金属も含有されている。その中の一つにタンタルコンデンサとして使用されているタンタル（Ｔａ）がある。前記タンタルコンデンサは他種のコンデンサに比べて小型で、漏れ電流が少ない上、安定度がよいので、パソコン、携帯電話等の小型のエレクトロニクス製品の基板には多量のタンタルコンデンサが実装されている。
ところがこれまでに、タンタルコンデンサが実装された電子基板からタンタルを回収した事例は報告されておらず、その有効利用が十分に図れていないのが現状である。

特開平９−１７００３４号公報 特開２００１−１３７８２７号公報

本発明は、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、従来は電子基板から回収されることのなかったタンタルを簡便な処理によって、金、銀、銅等の貴金属の随伴の少ないタンタル濃集物として効率よく回収することができる電子基板からのタンタルの回収方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
＜１＞ タンタルコンデンサが実装された基板を、酸化雰囲気下、５５０℃以上の温度で加熱処理し、得られた加熱処理物を該加熱処理物の長軸長さにより選別してタンタルを回収することを特徴とする電子基板からのタンタルの回収方法である。
＜２＞ 加熱処理物の長軸長さが１ｍｍ以下である前記＜１＞に記載の電子基板からのタンタルの回収方法である。
＜３＞ 基板が貴金属を含み、加熱処理物の長軸長さによりタンタルと貴金属を選別する前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の電子基板からのタンタルの回収方法である。
＜４＞ 貴金属が、金、銀、銅及びパラジウムから選択される少なくとも１種である前記＜３＞に記載の電子基板からのタンタルの回収方法である。
＜５＞ タンタルコンデンサが実装された基板を破砕した後、加熱処理する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の電子基板からのタンタルの回収方法である。

本発明によると、従来における諸問題を解決することができ、従来は電子基板から回収されることのなかったタンタルを簡便な処理によって、金、銀等の貴金属の随伴の少ないタンタル濃集物として回収することができる電子基板からのタンタルの回収方法を提供することができる。

本発明の基板からのタンタルの回収方法は、タンタルコンデンサが実装された基板を、酸化雰囲気下、５５０℃以上の温度で加熱処理した加熱処理物を該加熱処理物の長軸長さによりタンタルを選別する。
ここで、図１は、本発明の電子基板からのタンタルの回収方法の一例を示すフロー図であり、焼却（加熱処理）工程、選別（篩い分け）工程を含み、必要に応じて、破砕工程、分離精製工程、などを含んでなる。

＜電子基板＞
前記電子基板としては、タンタルコンデンサが実装されたものが用いられる。このような電子基板は、使用されなくなった通信機器、音響機器、ＯＡ機器、家電製品の廃棄物から回収される。回収される電子基板としては、タンタルコンデンサが実装されていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、パソコンの制御基板（マザーボード、ドーターボード）、携帯電話の制御基板、などが挙げられる。
前記タンタルコンデンサとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばチップコンデンサであることが好ましい。
前記電子基板は、通常、金、銀、銅、パラジウム等の貴金属を含んでおり、後述するように、加熱処理物の長軸長さによりタンタルと貴金属を選別することができる。

＜破砕工程＞
前記タンタルが実装された基板は、必要に応じて前処理としては適当な大きさに破砕を行うことが好ましい。該破砕処理は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば一軸又は二軸の破砕機やシュレッダー、などを用いて行うことができる。なお、基板を粉砕すると貴金属まで微細画分へ混入してしまうので好ましくない。粉砕処理を行わないか、もしくは二軸破砕機等による粗砕程度に留めたほうがよい。

＜加熱処理（焼却）工程＞
破砕後の破砕物を加熱（焼却）処理する。該焼却処理は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば電気炉、ロータリーキルン、などを用いて行うことができる。
前記焼却処理は酸化雰囲気下で行う。これは、タンタルコンデンサ内部のタンタル焼結体の粉化に酸素が必要だからである。雰囲気は大気でよく、酸素ガスが含まれればよい。
前記加熱（焼却）の温度は、５５０℃以上であり、６００℃以上が好ましく、上限は基板等の銅が溶融しない１１００℃以下が好ましい。前記加熱温度が５５０℃未満であると、タンタルの酸化反応速度が遅く、短時間でタンタルコンデンサ内部のタンタル焼結体が十分に粉化しないことがある。
前記タンタル焼結体は、酸化マンガン（ＭｎＯ_２）及び酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）層に覆われた金属タンタル粒子により形成されており、低温ではこの酸化物層が保護層となり粒子内部まで酸化しないが、５００℃〜６００℃にかけて酸化速度が急激に上昇し、酸化物層の亀裂を伴う酸化が始まるため、焼結体の破壊が進む。
前記加熱の時間は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、５分間〜６０分間が好ましい。
前記加熱処理の際の圧力は、コストの面から特に制御が必要ない大気圧下であることが好ましい。

＜選別（篩い分け）工程＞
焼却処理後、得られた加熱処理物の長軸長さによりタンタルを貴金属と選別する。該選別方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば篩い、サイクロン、機械分級機等の物理的選別が好ましい。これらの中でも、篩いによる選別が特に好ましい。化学的選別では水分が存在するので乾式精錬には適さない。
前記篩いとしては、開口径０．３ｍｍ〜１ｍｍのものが好ましい。
前記選別により、長軸長さが１ｍｍ以下の部分の加熱処理物を分離し、これからタンタルの回収を行う。長軸長さが１ｍｍを超える部分の加熱処理物には、実質的にタンタルは含まれておらず、金、銀、銅、パラジウム等の貴金属の含有量も少ないので、タンタルを効率よく回収するのに有利である。
前記加熱処理物の長軸長さは１ｍｍ以下が好ましく、０．３ｍｍ以下がより好ましい。これによりタンタル品位が高まる。
ここで、前記加熱処理物の長軸長さとは、加熱処理物を上方から平面視した際における最大の長さを意味する。
前記加熱処理物の長軸長さは、例えばフルイ目が異なるフルイを複数用意して、各フルイの通過量、残存量により質量平均長さを求める方法、拡大写真を撮影し、スケール等により実測する方法などにより測定することができる。

＜タンタルの分離精製工程＞
得られた加熱処理物の長軸長さが１ｍｍ以下の部分からタンタルを分離精製する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばフッ酸溶解及び溶媒抽出による湿式法や、塩化揮発による乾式法、などが挙げられる。

本発明の電子基板からのタンタルの回収方法は、タンタルコンデンサが実装された電子基板を、酸化雰囲気下、５５０℃以上の温度で加熱処理した加熱処理物を該加熱処理物の長軸長さによりタンタルを選別する。
具体的には、前記タンタルコンデンサを実装したプリント基板を、必要に応じて粉砕し、酸化雰囲気下、６００℃の温度で１時間加熱処理する。タンタルコンデンサ内部のタンタル焼結体は５５０℃付近で急激な酸化反応を起こして膨張するため、焼結体の構造が崩れてタンタル酸化物の微粉末となる。したがって加熱処理物の長軸長さが１ｍｍ以下の部分を開口径１ｍｍの篩いを用いて篩い分けすることにより、タンタルを濃集して回収することが可能となる。このとき、経済的価値の高い金や銀は長軸長さが１ｍｍ以下の細粒には濃集せず、長軸長さが１ｍｍ超の粗粒となるのでタンタルと分離することができる。この粗粒については従来のリサイクル法である銅製錬プロセス等により金や銀等の金属を回収することができる。

一方、加熱温度が５５０℃未満であると、タンタルコンデンサの樹脂モールドは灰化するものの、タンタル焼結体は形態を維持するため、細粒への濃集はみられず、長軸長さが１ｍｍ超の粗粒として存在する。この場合、同じ粒度範囲に金や銀なども濃集しており、また従来の銅製錬では原理的にタンタルは回収できないことから、銅製錬工程に投入される前にタンタルを分離する必要があるため、比重選別等の物理選別の設備投資を要し、コストアップとなる。

本発明の電子基板からのタンタルの回収方法によれば、従来は電子基板から回収されることのなかったタンタルを簡便な処理によって、金、銀、銅等の貴金属の随伴の少ないタンタル濃集物として効率よく回収することができ、タンタルの有効利用が図れる。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。

（比較例１）
使用されなくなった通信機器、音響機器、ＯＡ機器、家電製品の廃棄物からタンタルコンデンサを実装した電子基板を選別し、該タンタルコンデンサを実装した電子基板をヤマト科学株式会社製 マッフル炉 ＦＰ３００を用いて、酸化雰囲気下、５００℃の温度で１時間加熱した。
得られた加熱処理物について、以下のようにして、長軸長さ分布と、該長軸長さ分布ごとのＴａ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの品位と分配率を測定した。結果を表１に示す。

＜加熱処理物の長軸長さの測定＞
フルイ目により通過しない残量の質量によりフルイ目径をその残物の粒径として、質量を測定し、全加熱処理物の長軸長さを求めた。なお、フルイ目が大きい順に加熱処理物を通過させた。

＜Ｔａ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの品位と分配率の測定＞
各組成の品位は、蛍光Ｘ線分析により求めた。分配率は、その品位の値より計算して求めた。

（実施例１）
比較例１において、酸化雰囲気下、６００℃の温度で１時間加熱した以外は、比較例１と同様にして、加熱処理した。
得られた加熱処理物について、比較例１と同様にして、長軸長さ分布と、該長軸長さ分布ごとのＴａ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの品位と分配率を測定した。結果を表２に示す。

表１及び表２の結果から、実施例１では比較例１に比べて、加熱処理物の長軸長さが１ｍｍ以下の部分の割合が３０％と多くなり、加熱処理物の長軸長さが１ｍｍ超の部分にタンタルが含まれておらず、加熱処理物の長軸長さが１ｍｍ以下の部分を用いてタンタルを効率よく回収できることが分かった。

本発明の電子基板からのタンタルの回収方法は、従来は電子基板から回収されることのなかったタンタルを簡便な処理によって、金、銀、銅等の貴金属の随伴の少ないタンタル濃集物として効率よく回収することができ、タンタルの有効利用が図れる。

図１は、本発明の電子基板からのタンタルの回収方法の一例を示すフロー図である。

Claims (5)

1. タンタルコンデンサが実装された基板を、酸化雰囲気下、５５０℃以上の温度で加熱処理し、得られた加熱処理物を該加熱処理物の長軸長さにより選別してタンタルを回収することを特徴とする電子基板からのタンタルの回収方法。
2. 加熱処理物の長軸長さが１ｍｍ以下である請求項１に記載の電子基板からのタンタルの回収方法。
3. 基板が貴金属を含み、加熱処理物の長軸長さによりタンタルと貴金属を選別する請求項１から２のいずれかに記載の電子基板からのタンタルの回収方法。
4. 貴金属が、金、銀、銅及びパラジウムから選択される少なくとも１種である請求項３に記載の電子基板からのタンタルの回収方法。
5. タンタルコンデンサが実装された基板を破砕した後、加熱処理する請求項１から４のいずれかに記載の電子基板からのタンタルの回収方法。