DE19781654B4

DE19781654B4 - System zur Rückgewinnung von Metall von einer aus einem Harz und einem Metall bestehenden Leiterplatte und Verfahren zur Rückgewinnung von Metall von einer Leiterplatte mit einem Harz und einem Metall als Bestandteile

Info

Publication number: DE19781654B4
Application number: DE1997181654
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Ota Yokoyama; Teruhisa Ota Ogihara; Koichi Teshima; Tomohiro Todoroki; Terunobu Hayata; Fuminobu Tezuka; Masao Koyama; Naohiko Oyasato; Tomiaki Furuya; Kaichiro Ota Ogihara
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: WO1997033703A1; TW457140B; US6332909B1; DE19781654T1

Abstract

System zur Rückgewinnung von Metall aus Leiterplatten, die ein Harz und Metall als Bestandteile aufweisen, umfassend:
eine gasdichte Kammer zur Aufnahme und Pyrolyse der Leiterplatten;
eine Vorrichtung zur Einstellung der Temperatur in der gasdichten Kammer;
eine Vorrichtung zur Einstellung des Drucks in der gasdichten Kammer;
eine Vorrichtung zur Messung der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer; und
eine Vorrichtung zur Einstellung der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer entsprechend der gemessenen Sauerstoffkonzentration mittels eines aus dem Harz der Leiterplatten erzeugten Zersetzungsgases;
eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfallgas, welches durch Pyrolyse des Harzes erzeugt wird, wobei die Abfallgas-Verarbeitungsvorrichtung an die gasdichte Kammer angeschlossen ist; und
eine Vorrichtung zur Rückgewinnung des aus der Leiterplatte verdampften Metalls, wobei die Rückgewinnungsvorrichtung an die gasdichte Kammer angeschlossen ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinrichtung, ein Bearbeitungssystem und ein Bearbeitungsverfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Bearbeitungseinrichtung, ein Bearbeitungssystem und ein Bearbeitungsverfahren, welche Blei von einem Gegenstand entfernen, der eine schädliche Substanz wie Blei enthält, und betrifft eine Bearbeitungseinrichtung, ein Bearbeitungssystem, und ein Bearbeitungsverfahren zum Trennen einer Verbindung eines Gegenstands, der durch ein Metall, eine Legierung verbunden ist, und betrifft eine Bearbeitungseinrichtung, ein Bearbeitungssystem und ein Bearbeitungsverfahren für einen Gegenstand, der Metall und Harz enthält.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die enorme Menge an Abfall, die in der heutigen Gesellschaft anfällt, nimmt täglich zu, und daher besteht ein dringendes Bedürfnis nach der Einrichtung einer wirksamen Bearbeitungstechnik für den Abfall.
Obwohl verschiedene nützliche Substanzen im Abfall enthalten sind, werden sie infolge der Schwierigkeit der Abtrennung nicht vom Abfall getrennt, und wird der Abfall überwiegend durch Deponien oder Verbrennungsverarbeitung bearbeitet. Vom Gesichtspunkt der Energieverschwendung und der Erschöpfung der Ressourcen her müssen die nutzbaren Substanzen im Abfall soweit wie möglich über Trennung und Rückgewinnung wiederverwendet werden.
Darüber hinaus gibt es schädliche Substanzen im Abfall, die nicht nur schädlich für die Umwelt sind, sondern auch das Recycling des Abfalls erschweren. Wenn daher die schädlichen Substanzen wirksam von dem Abfall abgetrennt werden, kann der Abfall als Schatzkammer für Ressourcen wirksam recycelt werden, und kann der Einfluß auf die Umwelt oder Lebewesen auf den Minimalpegel verringert werden.
Um daher derartige schwierige Probleme wie die Umweltverschmutzung, die Erschöpfung von Ressourcen und die Energieverknappung zu umgehen, die in der modernen Gesellschaft auftreten, muß eine Technik zur wirksamen Verarbeitung des Abfalls eingerichtet werden.
Abfall nimmt jedoch seit einiger Zeit verschiedene komplexe Formen an, und es gibt viel Abfall, bei welchem mehrere unterschiedliche Materialien zu Verbundwerkstoffen vereinigt sind. Weiterhin gibt es Abfälle, welche schädliche Materialien enthalten. Um derartigen Verbundabfall als Ressourcen zu recyceln müssen die nutzbaren Substanzen und die schädlichen Substanzen selektiv abgetrennt und aus dem Abfall zurückgewonnen werden, bei welchem mehrere unterschiedliche Materialien vereinigt sind. Eine derartige Verarbeitungstechnik wurde noch nicht zur Verfügung gestellt.
Da eine harzbeschichtete Aluminiumfolie, die durch Aufeinanderlaminieren beispielsweise eines Harzfilms und einer Aluminiumfolie hergestellt wird, nicht teuer und hervorragend verarbeitbar ist, wird beispielsweise ein großes Volumen derartiger Materialien auf verschiedenen Gebieten verwendet, beispielsweise bei Verpackungshüllen für Lebensmittel oder Arzneimittel, einschließlich Verpackungshüllen für Beutel-Fertiggerichte.
Weiterhin wird eine harzbeschichtete Kupferlaminatfolie, die durch Zusammenlaminieren eines Harzfilms und einer Kupferfolie erhalten wird, ebenfalls in großen Mengen verwendet, und wird insbesondere in großen Mengen als Bauteil für elektronische Geräte verwendet, beispielsweise Leiterplatten, flexible Substrate, oder Filmträger für die TAB-Technik.
Eine wirksame Verarbeitungstechnik für die benutzten harzbeschichteten Aluminiumfolien oder harzbeschichteten Kupferlaminatfolien wurde jedoch nicht entwickelt, da es sich hierbei um Verbundwerkstoffabfälle handelt, die durch Vereinigung mehrerer unterschiedlicher Materialien hergestellt werden.
Herkömmlicherweise wird Abfall der benutzten harzbeschichteten Aluminiumfolien oder der harzbeschichteten Kupferlaminatfolien durch Deponieren oder Verbrennungsverarbeitung verarbeitet. Infolge des großen Raumbedarfs für die Deponieverarbeitung von Abfall tritt die Schwierigkeit auf, daß es immer schwieriger wird, derartig große Räume zu erlangen. Weiterhin gibt es im Falle der Verbrennung Schwierigkeiten in Bezug auf die Beschädigung des Ofens und die Erzeugung von Oxiden wie beispielsweise von Aluminium oder Kupfer.
Eine große Menge an elektrischer Energie wird zum Schmelzen von Aluminium oder Kupfer verwendet. Es stellt eine Energieverschwendung dar, bereits verhüttetes Aluminium oder Kupfer durch Verbrennung zu oxidieren. Daher ist es dringend erforderlich, daß eine Technik zur Verfügung gestellt wird, welche das Recyceln dieser Metalle im metallischen Zustand als Ressourcen ermöglicht.
Weiterhin enthalten Verbundabfälle, beispielsweise die Leiterplatten der voranstehend geschilderten elektronischen Geräte, eine große Menge an schädlichen Substanzen wie etwa Blei. Bei der herkömmlichen Technik wird infolge des niedrigen Schmelzpunktes und der hervorragenden Benetzbarkeit selbst in einer oxidierenden Atmosphäre eine Lotlegierung wie etwa eine Legierung auf Blei-Zinn-Grundlage in großem Ausmaß bei Lötverbindungen der verschiedenen Arten elektronischer Geräte verwendet.
Da Blei stark giftig ist, und zu Funktionsstörungen des Nervensystems oder der Fortpflanzungsorgane führen kann, wenn es vom Körper aufgenommen wird, wurde die Handhabung von Blei oder bleihaltigen Legierungen gesetzlich geregelt.
Infolge der jüngeren starken Befürchtungen in Bezug auf Umweltverschmutzung ist darüber hinaus die Abfallbearbeitung elektronischer Geräte und Bauteile, die eine Lotlegierung verwenden, welche bleihaltig ist, zu einem sozialen Problem geworden.
Verbundwerkstoffabfälle, beispielsweise Abfall in Form elektronischer Geräte, bei denen eine große Menge bleihaltiger Lotlegierungen verwendet werden, werden herkömmlicherweise hauptsächlich durch Deponieren verarbeitet, ebenso wie Industrieabfälle oder allgemeiner Abfall.
Wenn jedoch Verbundabfälle, die schädliche Substanzen wie beispielsweise Blei enthalten, wie im Falle von Abfall in Form elektronischer Geräte, durch Deponieren verarbeitet werden, kann der Bleianteil durch Niederschläge ausgewaschen werden, wodurch die Umgebung ernsthaft durch Verschmutzung des Bodens oder des Grundwassers beeinträchtigt wird. Da die Auflösung von Blei aus einer Lotlegierung drastisch durch sauren Regen erhöht wird, gibt es ernsthafte Befürchtungen, daß hierdurch die Umwelt oder Lebewesen ernsthaft beeinträchtigt werden könnten.
Wenn daher Abfall, beispielsweise Abfall in Form elektronischer Geräte, welche schädliche Substanzen wie beispielsweise Blei enthalten, verarbeitet wird, ist es aus diesen Gründen erforderlich, daß die Verarbeitung nach der Abtrennung/Rückgewinnung von Blei erfolgt.
Momentan gibt es jedoch noch keine Technik zur wirksamen Rückgewinnung von Blei.
Da die Möglichkeit besteht, daß die Rückgewinnungskosten für Blei zu einer Erhöhung der Produktkosten führen, obwohl die Entwicklung bleifreien Lots, welches kein Blei enthält, gefordert wird und teilweise auch in der Praxis eingesetzt wird, gibt es zahlreiche, bislang ungelöste Schwierigkeiten in Bezug auf die Leistung und die Kosten. Daher wird immer noch eine große Menge an bleihaltigen Lotlegierungen verwendet. Weiterhin wurde eine umfangreiche Menge an bleihaltigem Abfall erzeugt. Darüber hinaus wird irgendwo eine große Menge an Abfall gelagert, da es bislang noch keine wirksame und sichere Verarbeitungstechnik gibt.
Bei geänderter Betrachtungsweise können die Verbundwerkstoffabfälle, beispielsweise Leiterplatten der voranstehend geschilderten elektronischen Geräte, eine Schatzkammer für Ressourcen darstellen, wenn die schädliche Substanz abgetrennt werden kann. Sogenannte Abfälle können als Schatzkammer für Ressourcen angesehen werden, wenn sie auf der Grundlage des relativen Wertes beurteilt werden. Wenn eine Technik, welche den Abfall als Ressourcen recycelt, und die nicht teuer ist, entwickelt werden kann, sind die sogenannten Abfälle eine Ressource und kein Abfall.
Obwohl in einer Leiterplatte verschiedene Arten elektronischer Bauteile enthalten sind, beispielsweise ein IC, eine LSI, ein Widerstand, ein Kondensator und dergleichen, und nützliche Metalle einschließlich Cu, Ni, Al, Au, Pt, Ta, W, Mo, Co, Cr und Harze vorhanden sind, sind hierunter Materialien, bei denen die Befürchtung besteht, daß sie knapp werden.
Da jedoch zahlreiche elektronische Bauteile auf einem Substrat angebracht sind, und mit der zunehmenden Tendenz der höheren Integration die Anzahl an Verbindungsabschnitten zunimmt, und dazu führt, daß der Verbindungsabstand kleiner wird, ist eine wirksame Trennung der elektronischen Bauteile vom Substrat sehr schwierig. Weiterhin weisen die Leiterplatte und die elektronischen Bauteile, wie voranstehend erwähnt, zahlreiche Lötverbindungsabschnitte auf, welche das giftige Blei enthalten. Dies ist einer der wesentlichsten Gründe dafür, daß eine wirksame Verarbeitung derartigen Abfalls in Form elektronischer Geräte verhindert wird.

Die DE 42 17 081 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von plattiertem Metall von galvanisiertem Stahlblechschrott. Die EP 0 493 122 A2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung einer an einem zu verarbeitendem Objekt anhaftenden Substanz.

Jedoch dienen diese Verfahren nicht zur Rückgewinnung von Metall von Leiterplatten.

Leiterplatten enthalten Metalle und eine Vielzahl von Harzen. Wenn die Metalle von den Leiterplatten wiedergewonnen werden, beeinträchtigen die Harze das Verfahren zur Rückgewinnung der Metalle. Zum Beispiel erzeugen die Harze aufgrund der Erhitzung große Mengen an Gas. Um die Metalle wirksam von den Leiterplatten rückzugewinnen, muß also das Vorhandensein der Harze berücksichtigt werden.

Die vorliegende Erfindung dient zur Überwindung derartiger Schwierigkeiten. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens, welche es ermöglichen, wirksam Metall aus Leiterplatten, welche aus Metall und einem Harz bestehen, wiederzugewinnen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens, welche eine Abtrennung/Rückgewinnung von Blei von Leiterplatten ermöglichen, die Blei enthalten.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens, welche es ebenfalls ermöglichen, den Harzbestandteil abzutrennen bzw. zurückzugewinnen, zusätzlich zur Abtrennung/Rückgewinnung von Blei von einer bleihaltigen Leiterplatte.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens, welche es ermöglichen, Verbindungen des Gegenstands zu unterbrechen, die durch eine Legierung verbunden sind.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens, welche eine Trennung von Verbindungen der Leiterplatte ermöglichen, die durch eine bleihaltige Legierung verbunden sind.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens, welche es ermöglichen, auch den Harzbestandteil abzutrennen bzw. zurückzugewinnen, zusätzlich zur Trennung von Verbindungen der Leiterplatte, die das Harz enthält, die durch eine bleihaltige Legierung als Bestandteil verbunden werden.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer eines Systems und eines Verfahrens, welche eine wirksame Abtrennung/Rückgewinnung eines Harzbestandteils und eines Metalls von einer Leiterplatte ermöglichen, die das Harz und das Metall als Bestandteile aufweist.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens, welche eine Abtrennung/Rückgewinnung des Harzes und mehrerer Metalle zusätzlich zur wirksamen Abtrennung des Harzbestandteils und der Metalle von der Leiterplatte ermöglichen, bei welcher das Harz und mehrere Metalle vereinigt vorgesehen sind.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens, mit welchen eine Leiterplatte verarbeitet werden kann, die ein Metall und ein Harz als Bestandteile aufweist, und zwar wirksam und kostengünstig, wobei die Erzeugung von Dioxinen unterdrückt wird.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung dient dazu, eine zu verarbeitende Leiterplatte zu verarbeiten, die ein Harz und ein Metall als Bestandteile aufweist, und ein System bereitzustellen, welches das Harz zersetzt, so daß dieses zurückgewonnen wird, sowie ein System bereitzustellen, welche das Metall verdampft, um dieses zurückzugewinnen.

Ein System gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Rückgewinnung von Metall aus Leiterplatten, die ein Harz und Metall als Bestandteile aufweisen, und umfasst eine gasdichte Kammer zur Aufnahme und Pyrolyse der Leiterplatten; eine Vorrichtung zur Einstellung der Temperatur in der gasdichten Kammer; eine Vorrichtung zur Einstellung des Drucks in der gasdichten Kammer; eine Vorrichtung zur Messung der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer; und eine Vorrichtung zur Einstellung der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer entsprechend der gemessenen Sauerstoffkonzentration mittels eines aus dem Harz der Leiterplatten erzeugten Zersetzungsgases; eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfallgas, welches durch Pyrolyse des Harzes erzeugt wird, wobei die Abfallgas-Verarbeitungsvorrichtung an die gasdichte Kammer angeschlossen ist; und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung des aus der Leiterplatte verdampften Metalls, wobei die Rückgewinnungsvorrichtung an die gasdichte Kammer angeschlossen ist.

Die gasdichte Kammer dient zum selektiven Pyrolisieren des Harzes auf solche Weise, daß Metall (mit Ausnahme von Quecksilber) in der Leiterplatte nicht verdampft. Im allgemeinen kann, wenn die Leiterplatte kompliziert ist, während der Verarbeitung die Leiterplatte zum Teil oxidiert oder reduziert werden, oder kann sich sein Phasengleichgewichtszustand ändern, jedoch muß der Metallbestandteil (mit Ausnahme von Quecksilber) der Leiterplatte nur in der Leiterplatte oder in der luftdichten Kammer verbleiben, ohne verdampft zu werden. Zusätzlich kann eine Temperatureinstellvorrichtung und eine Druckeinstellvorrichtung vorgesehen werden, zur Zersetzung des Harzes, während der Metallbestandteil der Leiterplatte so übrigbleibt, daß er nicht wesentlich oxidiert wird.

Als Temperatureinstellvorrichtung können eine Heizvorrichtung und eine Temperaturmeßvorrichtung verwendet werden. Als Heizvorrichtung können unterschiedliche Arten der Konvektionsheizung, der Strahlungsheizung je nach Bedürfnis ausgewählt werden, oder es kann eine entsprechende Kombination verwendet werden. Es kann beispielsweise eine Widerstandsheizvorrichtung verwendet werden, oder es können Gase, Schweröl oder Leichtöl verbrannt werden. Weiterhin kann eine Induktionsheizvorrichtung verwendet werden. Als Temperaturmeßvorrichtung können verschiedene Arten von Temperatursensoren eingesetzt werden.

Das Harz wird selektiv zersetzt, so daß es verdampft (einschließlich Verdampfung nach einmaliger Umwandlung in den flüssigen Zustand), oder verkohlt, in einem Temperatur- und Druckzustand, bei welchen das Metall in der Leiterplatte in einer gasdichten Kammer nicht wesentlich oxidiert oder verdampft.

Daraufhin werden das Gas oder die Gase, die durch die Zersetzung des verdampften Harzes erzeugt werden, in einem Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfallgas (ersten Rückgewinnungsvorrichtung) kondensiert, jedoch können die rückgewonnenen Zersetzungsprodukte des Harzes verbrannt werden, und so als Heizvorrichtung dienen. Wie voranstehend geschildert kann im allgemeinen, wenn die Leiterplatte kompliziert ist und in großer Menge vorliegt, während der Verarbeitung die Leiterplatte teilweise oxidiert oder reduziert werden, oder es kann sich ihr Phasengleichgewichtszustand ändern. Wenn beispielsweise der Metallbestandteil der Leiterplatte in der ersten Rückgewinnungsvorrichtung vermischt wird, in welchem die Zersetzungsprodukte des Harzes zurückgewonnen werden, kann er in einem späteren Verarbeitungsschritt abgetrennt bzw. zurückgewonnen werden.

Als Druckeinstellvorrichtung kann eine Absaug- oder Druckbeaufschlagungsvorrichtung oder eine Druckmeßvorrichtung verwendet werden. Als Absaugvorrichtung können verschiedene Arten von Vakuumpumpen eingesetzt werden, beispielsweise eine rotierende Pumpe, eine Öldiffusionspumpe, oder beispielsweise eine Booster-Pumpe. Als Druckbeaufschlagungsvorrichtung können Gase von einem Gasvorrat in das System eingelassen werden. Als Druckmeßvorrichtung kann beispielsweise ein Bourdon-Rohr oder ein Pirani-Meßgerät verwendet werden, abhängig von dem Vakuum oder dergleichen.

Eine Spülzone kann neben der ersten gasdichten Zone vorgesehen sein. Die Spülzone kann mit einer Druckeinstellvorrichtung versehen sein, beispielsweise einem Absaugsystem oder einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung, und mit einer Temperatureinstellvorrichtung, welche den Gegenstand erwärmt oder kühlt. Zusätzlich kann ein Trägergaseinlaßsystem vorgesehen sein, durch welches das Gas in dem System ausgetauscht wird, wobei das Trägergaseinlaßsystem auch als das Druckbeaufschlagungssystem dient.

Eine Leiterplatte wird in die gasdichte Kammer von außerhalb der Einrichtung durch eine Spülzone eingeführt.

Durch Bereitstellung der Spülzone kann, wenn eine Leiterplatte in die gasdichte Kammer eingebracht wird, die gasdichte Kammer gegenüber dem Außenabschnitt der Einrichtung abgeschlossen werden. Da die gasdichte Kammer immer abgesaugt werden kann, um einen Zustand mit verringertem Druck aufrechtzuerhalten, kann darüber hinaus die Belastung der Vakuumpumpen verringert werden.

Entsprechend kann eine Spülzone hinter der gasdichten Kammer vorgesehen sein. Die Leiterplatte wird nach außerhalb der Einrichtung von der gasdichten Kammer über die Spülzone entnommen.

Durch Bereitstellung einer Spülzone hinter der gasdichten Kammer kann, wenn der Gegenstand aus der gasdichten Kammer entnommen wird, die gasdichte Kammer gegenüber der Außenseite der Einrichtung abgetrennt werden. Da die Möglichkeit besteht, die gasdichte Kammer ständig abzusaugen, um einen Zustand mit verringertem Druck aufrechtzuerhalten, kann daher die Belastung einer Vakuumpumpe verringert werden. Bis die Temperatur der erwärmten Leiterplatte ausreichend auf eine Temperatur abgekühlt ist, bei welcher die Leiterplatte unter Atmosphärendruck nicht oxidiert wird, kann die Leiterplatte gegenüber der Außenluft abgeschirmt werden.

Die Spülzone arbeitet daher vom Gesichtspunkt der Wartung der Einrichtung als auch der Aufrechterhaltung der verarbeiteten Leiterplatte als Pufferzone zwischen der gasdichten Kammer und dem Äußeren der Einrichtung.

In einer gasdichten Kammer, in welche die zu bearbeitende Leiterplatte eingebracht wurde, kann der Zustand eines Metalls in der Leiterplatte beibehalten werden, und kann der Temperatur/Druckzustand so eingestellt werden, daß selektiv das Harz zersetzt wird. Der Temperatur/Druckzustand kann vorher eingestellt werden, oder kann durch Rückkopplung der Meßwerte für die Temperatur und des Drucks zur Heizvorrichtung, zur Druckeinstellvorrichtung und dergleichen geregelt werden.

Wenn in der gasdichten Kammer ein verringerter Druck zur Verfügung gestellt wird, wird auch die Sauerstoffkonzentration verringert, so daß es weniger wahrscheinlich ist, daß die Leiterplatte schnell oxidiert wird. Obwohl von dem Harz infolge der Erwärmung eine große Menge an Zersetzungsgasen erzeugt wird, erzeugt im allgemeinen das Harz kaum Sauerstoff bei der Zersetzung. Darüber hinaus werden die Zersetzungsprodukte des Harzes ebenfalls einfach verdampft.

Weiterhin nimmt die Wärmeleitfähigkeit in der gasdichten Kammer bei verringertem Druck ab. Wenn in der gasdichten Kammer jedoch eine nicht-oxidierende Atmosphäre vorhanden ist, wird selbst unter Atmosphärendruck oder unter erhöhtem Druck die Leiterplatte nicht wesentlich oxidiert. Wenn daher im Inneren der gasdichten Kammer eine nicht-oxidierende Atmosphäre vorhanden ist, ist eine Druckbeaufschlagung möglich, und kann die Wärmeleitfähigkeit in dem System verbessern.

Eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfallgas dient zur Rückgewinnung der erzeugten Zersetzungsgase des Harzes, welches in der Leiterplatte vorhanden ist. Hierbei kann das Harz entweder ein Kunstharz oder ein natürliches Harz sein, oder eine Mischung derartiger Harze.

Als Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfallgas kann ein Ölverflüssiger verwendet werden, der Gas zu Öl verflüssigt, so daß beim Kondensieren das Gas in Öl umgewandelt wird. Darüber hinaus können, wenn derartige Gase wie Halogene, halogenierte Kohlenwasserstoffe in den entstehenden Zersetzungsgasen des Harzes enthalten sind, diese unter Zuhilfenahme beispielsweise eines Katalysators zersetzt werden.

Wie voranstehend geschildert kann das Schweröl oder Leichtöl, welches in der Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfallgas zurückgewonnen wird, zur Erhitzung der gasdichten Kammer verwendet werden.

Weiterhin kann die Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfallgas in mehreren Systemen vorgesehen sein, oder so angeschlossen sein, daß mehrere Stufen ausgebildet werden.

Der Harzbestandteil der Leiterplatte wird praktisch vollständig in der gasdichten Kammer thermisch zersetzt, und das entstehende Zersetzungsgas wird zurückgewonnen. Daher wird ein Metallbestandteil in der leiterplatte nicht verdampft, und bleibt in der Leiterplatte. Darüber hinaus ist ein großer Anteil des Harzes in der Leiterplatte als Karbid vorhanden.

Die Temperatur/Druckbedingungen in der gasdichten Kammer, werden daraufhin so eingestellt, daß das Metall in der Leiterplatte verdampft wird. Wenn die gasdichte Kammer unter verringerten Druck gesetzt wird, kann das Metall in der Leiterplatte bei einer niedrigeren Temperatur als unter Atmosphärendruck verdampfen. Da die Sauerstoffkonzentration so abnimmt, daß in der gasdichten Kammer eine nicht-oxidierende Atmosphäre vorhanden ist, kann darüber hinaus das verdampfte Metall in metallischen Zustand gehalten werden.

Beispielsweise beträgt der Siedepunkt von Zn bei 706 Torr 1203 K, jedoch bei 1 Torr 743 K, und bei 10^–4 Torr 533 K.

Zwar beträgt der Siedepunkt von Pb bei 706 Torr (1 Atmosphäre) 2017 K, jedoch 1100 K bei 10^–1 Torr, und 900 K bei 10^–3 Torr.

In der gasdichten Kammer kann daher ein Metall entsprechend dem Druck/Temperaturzustand selektiv verdampft werden.

Da praktisch das sämtliche Harz der Leiterplatte in Karbid umgewandelt wird, erzeugt die Verdampfung des Metalls von der Leiterplatte praktisch kein Zersetzungsproduktgas. Das verdampfte Metall kann daher als Metall mit hohem Reinheitszustand zurückgewonnen werden, was die Belastung der Vakuumpumpe verringert.

Die Rückgewinnungsvorrichtung für Metall dient zur Rückgewinnung des Metalls, welches in der gasdichten Kammer verdampft wurde.

Wenn beispielsweise eine Rückgewinnungsvorrichtung zwischen der gasdichten Kammer und einem Auslaßsystem angebracht wird, kann das in der Kammer verdampfte Metall auf eine Temperatur abgekühlt werden, die niedriger ist als sein Schmelzpunkt, so daß es kondensiert und zurückgewonnen wird. Der Innenaufbau der Rückgewinnungsvorrichtung kann beispielsweise als Gegenflußanordnung oder Spiralanordnung ausgebildet sein. Stattdessen kann zwischen der Rückgewinnungsvorrichtung und der gasdichten Kammer, zwischen der Rückgewinnungsvorrichtung und dem Auslaßsystem, ein Ventil oder eine Trennwand angeordnet werden, welches bzw. welche geöffnet und geschlossen werden kann. Wenn das von der Leiterplatte verdampfte Metall in die Rückgewinnungsvorrichtung eingebracht wird, kann daher die Rückgewinnungsvorrichtung geschlossen werden, damit das Metall abkühlt und kondensiert, um zurückgewonnen zu werden.

Selbst wenn das verdampfte Metall kondensiert wird, kontinuierlich zurückgewonnen wird, oder selbst dann, wenn es portionsweise kondensiert und zurückgewonnen wird, kann der Rückgewinnungswirkungsgrad erhöht werden, wenn die Aufenthaltszeit des verdampften Metalls in der Rückgewinnungsvorrichtung lang gewählt werden kann.

Weiterhin kann N₂ oder können Edelgase in die gasdichte Zone als Trägergas eingegeben werden. Das verdampfte Metall kann wirksam der Rückgewinnungsvorrichtung durch das Trägergas zugeführt werden.

Mehrere der Systeme der Rückgewinnungsvorrichtung können vorgesehen sein. Mehrere Rückgewinnungsvorrichtungen können dazu verwendet werden, dasselbe Metall zurückzugewinnen, oder durch stufenweise Einstellung der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer können mehrere Metalle selektiv verdampft werden, um zurückgewonnen zu werden, durch Umschaltung der Rückgewinnungsvorrichtung, die aus mehreren Systemen besteht.

Weiterhin kann die Rückgewinnungsvorrichtung so angeschlossen sein, daß sie mehrere Stufen ausbildet.

Ein System gemäß der vorliegenden Erfindung dient daher zur Verarbeitung einer zu verarbeitenden Leiterplatte, die ein Harz und ein Metall als Bestandteile aufweist. Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht, durch Anordnung der gasdichten Kammer, in welcher der Harzbestandteil der Leiterplatte zersetzt wird und dann der Metallbestandteil der Leiterplatte verdampft wird, eine Verarbeitung einer Leiterplatte, die Harz und Metall als Bestandteile aufweist. Das Zersetzungsproduktgas des Harzes in der Leiterplatte, welches in großen Mengen in der gasdichten Kammer erzeugt wird, kann durch die erste Verarbeitungsvorrichtung für Abfallgas zurückgewonnen werden, die an die gasdichte Kammer angeschlossen ist. In der gasdichten Kammer können dann daher eine Erhitzung und eine Druckherabsetzung durchgeführt werden, die zur Verdampfung des Metalls ausreichen.

Da in der gasdichten Kammer das Harz selektiv unter solchen Bedingungen pyrolisiert wird, unter welchen das Metall der Leiterplatte nicht wesentlich oxidiert oder verdampft wird, wird darüber hinaus das Metall in metallischem Zustand von der Leiterplatte abgetrennt und zurückgewonnen.

Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin mit einer Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung versehen sein, die zur Einstellung der Sauerstoffkonzentration in der ersten gasdichten Zone dient.

Durch Bereitstellung der Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung kann eine selektive Pyrolyse des Harzbestandteils der leiterplatte gefördert werden. Weiterhin sind in der gasdichten Kammer eine Temperatureinstellvorrichtung und eine Druckeinstellvorrichtung sowie eine Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung vorgesehen, um das Harz selektiv zu pyrolisieren, während das Metall so verbleibt, daß es nicht wesentlich oxidiert wird.

Das vorliegende System zeichnet sich dadurch aus, daß sie in der gasdichten Kammer mit einer Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung versehen ist. Durch Verwendung der Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung kann die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer unabhängig vom Gesamtdruck in der gasdichten Kammer eingestellt werden.

Durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer kann das Ausmaß an Freiheit für die Verarbeitung in der gasdichten Kammer gefördert werden. Ohne Beeinträchtigung des Wärmeleitvermögens in der gasdichten Kammer kann beispielsweise der Zustand des Metallbestandteils der Leiterplatte aufrechterhalten werden. Weiterhin kann unter erhöhtem Druck das Harz wirksamer zerlegt werde.

Als Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung können ein Sauerstoffkonzentrationssensor, der eine Sauerstoffkonzentrationsmeßvorrichtung darstellt, und ein Trägergaseinlaßsystem verwendet werden.

Als Sauerstoffkonzentrationssensor kann beispielsweise ein sogenannter Zirkonoxidsensor verwendet werden, der Zirkonoxid verwendet, oder es kann die Absorption beispielsweise von CO und CO₂ durch Infrarotspektrometrie gemessen werden. Weiterhin kann ein GC-MS-Verfahren (Kombination von Gaschromographie mit Massenspektrometrie) eingesetzt werden, oder es kann eine entsprechende Auswahl oder Kombination dieser Maßnahmen eingesetzt werden.

Als Trägergas kann beispielsweise N₂ oder ein Edelgas wie etwa Ar verwendet werden. Weiterhin wird durch dieses Trägergas nicht nur die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer gesteuert, sondern kann auch das Zersetzungsproduktgas des Harzes wirksam der Verarbeitungsvorrichtung für Abfallgas zugeführt werden. Weiterhin kann dies gleichzeitig als Drucksteuervorrichtung arbeiten.

Das System gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst bevorzugt ferner eine erste Steuervorrichtung zum Steuern der Temperatureinstellvorrichtung und der Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung auf solche Weise, daß das Harz der Leiterplatte selektiv pyrolisiert wird; und eine zweite Steuervorrichtung zum Steuern der Temperatureinstellvorrichtung und der Druckeinstellvorrichtung auf solche Weise, daß infolge der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer das Metall, z.B. Blei in der Leiterplatte selektiv verdampft werden kann.

Die erste Steuervorrichtung kann die Temperatureinstellvorrichtung und die Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung so steuern, daß selektiv das Harz pyrolisiert wird, während die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer auf solchen Werten gehalten werden, daß das Metall in der Leiterplatte im wesentlichen nicht oxidiert wird.

Beim System der vorliegenden Erfindung kann weiterhin die Abfallgas-Verarbeitungsvorrichtung eine Reformierungsvorrichtung zur Reformierung des Abfallgases und eine Kühlvorrichtung zur Schnellabkühlung des reformierten Abfallgases aufweisen.

Eine Reformierungsvorrichtung ist so angeordnet, daß sie mit der gasdichten Kammer verbunden ist, und reformiert die Abfallgase, die von der Leiterplatte innerhalb der gasdichten Kammer abgegeben werden. Reformieren bedeutet hierbei, die Verbindungen auf Kohlenwasserstoffbasis, die in den Abfallgasen enthalten sind, die von der Leiterplatte abgegeben werden, in Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid und dergleichen umwandeln, also in Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht. Weiterhin kann beispielsweise Cracken oder Hydro-Reformierung eingesetzt werden. Es ist vorzuziehen, das Reformieren durchzuführen, während im Inneren des Systems reduzierende Bedingungen aufrechterhalten werden, um Quellen für Dioxine auszuschalten. Wenn das Innere der Reformierungsvorrichtung auf einer reduzierenden Atmosphäre gehalten werden kann, kann darüber hinaus eine kleine Menge an Luft in die Reformierungsvorrichtung eingegeben werden. Als Reformierungsvorrichtung kann, über eine thermische Reformierungsvorrichtung hinaus, und zusätzlich hierzu eine Kontaktreformierungsvorrichtung eingesetzt werden, die beispielsweise einen Katalysator verwendet. Als Katalysator können beispielsweise Feststoffe wie etwa SiO₂/Al₂O₃ und Zeolit (Aluminiumsilikat) verwendet werden, die Metalle wie beispielsweise Pt oder Re tragen.

Als Kühlvorrichtung kann ein Kühlmittel wie beispielsweise Wasser, Kühlöl und dergleichen direkt auf das Abfallgase aufgesprüht werden, um durch Berührung zu kühlen. Wenn hierbei ein alkalisches Pulver, beispielsweise Kalkpulver und dergleichen, auf die Abfallgase gesprüht wird, können die Abfallgase neutralisiert werden. Da beispielsweise HCl in den Abfallgasen in die Feststoffoberfläche durch den Kontakt mit dem Kalkpulver diffundiert, wird eine Erzeugung von Dioxinen durch erneute Synthese verhindert.

Beim System der vorliegenden Erfindung kann weiterhin die Rückgewinnungsvorrichtung für Metall eine Verdampfungsvorrichtung zur Verdampfung des Metalls, das in dem Rest enthalten ist, der durch Pyrolyse der Leiterplatten entstanden ist, und eine Kondensationsvorrichtung zum Kondensieren des Metalls, das aus dem Rest der Leiterplatten verdampft ist, umfassen.

Die Verdampfungsvorrichtung kann hierbei den Rest unter verringertem Druck erhitzen. Die Kondensationsvorrichtung dient zum Kondensieren des Metalls, welches auf die geschilderte Weise in der ersten gasdichten Zone verdampft wurde, um es zurückzugewinnen.

Mehrere Systeme der Kondensationsvorrichtung können vorgesehen sein. Dasselbe Metall kann durch die mehreren Kondensationsvorrichtungen zurückgewonnen werden, oder es kann durch graduelle Einstellung der Temperatur und des Drucks in der ersten gasdichten Zone eine selektive Verdampfung mehrerer Metalle durchgeführt werden, wobei mehrere Systeme der Kondensationsvorrichtung umgeschaltet werden, um die jeweiligen Metalle zurückzugewinnen. Weiterhin kann die Kondensierung in der Kondensationsvorrichtung in mehreren Stufen durchgeführt werden.

Weiterhin kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung darüber hinaus eine Neutralisierungsvorrichtung aufweisen, die mit der Kühlvorrichtung verbunden ist, und die abgekühlten, ausgetretenen Gase neutralisiert.

Die Abfallgase, die in der Kühlvorrichtung abgekühlt wurden, werden hierbei in eine Neutralisierungsreaktions-/Filtervorrichtung eingegeben, etwa einen Beutelfilter. Zwischen der Kühlvorrichtung und der Neutralisierungsreaktions-/Filtervorrichtung können durch eine trockene Venturi-Düse und dergleichen Kalkhydrat und Filterhilfsstoffe (hochporöse Teilchen wie beispielsweise Zeolit oder Aktivkohle) in den Luftfluß der Abfallgase eingesprüht werden.

Die so behandelten Abfallgase, die von dem Objekt abgegeben werden, können als Wärmequelle eingesetzt werden, mit welcher die gasdichte Zone erhitzt wird.

Das System der Erfindung kann des weiteren eine Elektrizitätserzeugungsvorrichtung umfassen, die mit dem schnell abgekühlten Abfallgas Elektrizität erzeugt.

Die so behandelten Abfallgase können dann beispielsweise einem Gasturbinengenerator zugeführt werden, um elektrischen Strom zu erzeugen. Weiterhin kann diese Elektrizität als Wärmequelle und dergleichen für das System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Das System der vorliegenden Erfindung kann das Metall eine Legierung sein und die zweite Steuerungsvorrichtung so steuerbar sein, dass die Bestandteile der Legierung selektiv nacheinander verdampft werden.

Das System kann eine Vielzahl von gasdichten Kammern umfassen, jeweils zur Pyrolyse des in den Leiterplatten enthaltenen Harzes und zur Verdampfung des Metalls bzw. der jeweiligen Legierungsbestandteile. Durch Bereitstellung mehrerer gasdichter Kammern können mehrere Metalle, die in dem Gegenstand enthalten sind, jeweils selektiv verdampft und zurückgewonnen werden.

Die gasdichten Kammern des Systems können durch eine Trennwand abgetrennt werden, die geöffnet und geschlossen werden kann. Die Trennwand hält, zusätzlich zur Gasdichtigkeit der jeweiligen Kammern, die adiathermischen Eigenschaften der jeweiligen Kammern aufrecht. Es kann beispielsweise eine Vakuumtür, welche die Gasdichtigkeit der Kammern sicherstellen kann, mit einer adiathermischen Tür kombiniert werden, welche eine Wärmeisolierung aufrechterhalten kann. Wenn die gasdichte Kammern durch eine Trennwand mit Kombinationsaufbau getrennt sind, beispielsweise eine Kombination aus einer adiathermischen Tür, einer Vakuumtür, und einer adiathermischen Tür, so können die Gasdichtigkeit und die adiathermischen Eigenschaften der jeweiligen Zonen sichergestellt werden. Durch Anordnung einer adiathermischen Tür zwischen einer Vakuumtür und einer Kammer, die durch die Vakuumtür abgeschlossen ist, kann selbst dann, wenn die Vakuumtür starken Wärmebelastungen ausgesetzt ist, die Vakuumtür gegen diese Wärmebelastungen geschützt werden. In diesem Fall kann die Vakuumtür gegen die Wärme der gasdichten Kammern geschützt werden.

Eine derartige Trennwand kann selbstverständlich zwischen der Außenseite der Einrichtung und einer Spülzone angeordnet sein und/oder zwischen der Spülzone und einer gasdichten Kammer, jedoch hängt es von den jeweiligen Anforderungen ab, welche Art einer Trennwand vorgesehen werden sollte. Wenn beispielsweise die Wärmebelastung des Spülraums gering ist, kann eine Vakuumtür eingesetzt werden.

Wenn mehrere Metalle (Elemente) in dem Gegenstand enthalten sind, können die Temperatur und der Druck in der gasdichten Kammer entsprechend den jeweiligen Metallen eingestellt werden, um selektiv das betreffende Metall zu verdampfen.

Zumindest eines der Elemente kann beispielsweise unter Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi, Ag oder In als Metall von dem Gegenstand abgetrennt oder zurückgewonnen werden.

In der zweiten gasdichten Zone kann daher ein Metall entsprechend dem Druck/Temperaturzustand selektiv verdampft werden.

Hierfür können mehrere Rückgewinnungsvorrichtungen für Metalle vorgesehen sein. Mehrere Rückgewinnungsvorrichtungen können dazu verwendet werden, dasselbe Metall zurückzugewinnen, oder durch stufenweise Einstellung der Temperatur und des Drucks in der (den) gasdichten Kammer(n) können mehrere Metalle selektiv verdampft werden, um zurückgewonnen zu werden, durch Umschaltung der Rückgewinnungsvorrichtungen.

Bei dem System der vorliegenden Erfindung kann schließlich an jede gasdichte Kammer zur Verdampfung des Metalls bzw. der jeweiligen Legierungsbestandteile eine Rückgewinnungsvorrichtung angeschlossen sein.

Ein Verfahren zur Rückgewinnung von Metall gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf, die gasdichte Kammer nach Einführen der zu verarbeitenden Leiterplatte, die Metall und Harz als Bestandteile aufweist, abzudichten; die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer auf solche Weise einzustellen, daß selektiv das Harz der Leiterplatten pyrolisiert wird, wobei die Sauerstoffkonzentration mittels eines aus dem Harz der Leiterplatten erzeugten Zersetzungsgases eingestellt wird (1. Steuerschritt); die Temperatur und den Druck in der gasdichten Kammer auf solche Weise einzustellen, daß selektiv das Metall in der Leiterplatte verdampft wird (2. Steuerschritt); das Verarbeiten eines Abfallgases, welches durch die Pyrolyse des Harzes erzeugt wird, und das Rückgewinnen des aus der Leiterplatte verdampften Metalls.

Zusätzlich kann in dem ersten Steuerschritt die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer so eingestellt sein, daß selektiv das Harz pyrolisiert wird, während das Metall in der Leiterplatte im wesentlichen nicht oxidiert wird.

Dieses Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann Metall von einer metallhaltigen Leiterplatte abtrennen und zurückgewinnen.

Der erste Steuerschritt kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer auf unterhalb von 10 Vol.-% eingestellt wird. Durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration kann eine Oxidation des Metalls verhindert werden.

Weiterhin kann in dem ersten Steuerschritt die Temperatur in der gasdichten Kammer beispielsweise auf dem Bereich von 323 bis 1073 K eingestellt werden.

Darüber hinaus kann der erste Steuerschritt auch dadurch verwirklicht werden, daß der Druck in der gasdichten Kammer auf dem Bereich von etwa 6 × 10² bis 7,6 × 10³ Torr eingestellt wird. Durch selektive Pyrolyse des Harzes mittels Druckbeaufschlagung kann die Pyrolyse des Harzes beschleunigt werden.

Der zweite Steuerschritt kann dadurch verwirklicht werden, daß der Druck in der gasdichten Kammer auf den Bereich von etwa 760 bis 10 Torr eingestellt wird. Durch Einstellung des Drucks kann Metall bei niedriger Temperatur verdampft werden.

Weiterhin kann der zweite Steuerschritt beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß die Temperatur in der gasdichten Kammer auf den Bereich von 713 bis 2273 K eingestellt wird.

Das vorliegende Verarbeitungssystem und entsprechende Verfahren zeichnen sich hauptsächlich dadurch aus, daß ein zu bearbeitender Gegenstand in eine gasdichte Kammer eingebracht wird, und selektiv Metall, z.B. Blei in der Leiterplatte verdampft wird, durch Einstellung der Temperatur, des Drucks, und der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer, um das Blei in der Leiterplatte von dieser abzutrennen und zurückzugewinnen. Darüber hinaus kann ein anderes Metall als Blei von der Leiterplatte abgetrennt und rückgewonnen werden, durch Steuern des Inneren der gasdichten Kammer auf solche Weise, daß dort eine vorbestimmte Temperatur und ein vorbestimmter Druck herrscht, durch welche selektiv das Metall verdampft werden kann.

Wenn der zu verarbeitende Gegenstand zum Beispiel Blei und Harz enthält, wird zuerst, durch Erwärmung des zu verarbeitenden Gegenstands unter solchen Bedingungen, bei welchem Blei nicht verdampft und nicht oxidiert wird, der Harzanteil selektiv pyrolisiert (Vergasung, Umwandlung in Öl, Verkohlung), und daraufhin wird Blei selektiv verdampft, um das verdampfte Blei in metallischem Zustand zurückzugewinnen. Hierbei kann das Harz ein Kunstharz oder ein natürliches Harz oder eine Kombination dieser Harze sein. Im allgemeinen kann ein großer Anteil thermoplastischer Harze durch Verdampfung, Umwandlung in Öl durch Erhitzung zurückgewonnen werden, jedoch wird bei thermisch aushärtenden Harzen ein großer Anteil verkohlt, verdampft. Durch selektive Pyrolyse des Harzbestandteils in dem Gegenstand kann auf jeden Fall das Blei wirksam zurückgewonnen werden.

Der erste Schritt in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Schritt zum selektiven Pyrolisieren des Harzes durch Erwärmung des Gegenstands.

Das Harz, beispielsweise Plastik, beginnt um 323 K (50° C) herum zu schmelzen, pyrolisiert bei etwa 453 bis 873 K (180 bis 600 °C), und gibt Kohlenwasserstoffe ab, die hauptsächlich aus C1 bis C16 bestehen. Das pyrolisierte Produktgas, welches durch die selektive Pyrolyse dieser Harze erzeugt wird, kann als nutzbares Öl durch Kondensation zurückgewonnen werden, beispielsweise durch ein Gerät, welches die Umwandlung in Öl durchführt.

Vorzugsweise wird die selektive Pyrolyse des Harzes in einem Zustand ausgeführt, in welchem die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer eingestellt wird. Die Sauerstoffkonzentration kann dadurch eingestellt werden, daß der Gesamtdruck in der gasdichten Kammer eingestellt wird, oder durch Einlaß eines Trägergases wie beispielsweise N₂ oder Ar.

Durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer kann eine Oxidation des Bleis verhindert werden. Weiterhin kann durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration unabhängig vom Gesamtdruck die Oxidation des Bleis verhindert werden, ohne das Wärmeleitvermögen in der gasdichten Kammer zu verringern, was zu einer Verbesserung des Zersetzungswirkungsgrades für das Harz führt, und des Rückgewinnungswirkungsgrades für das Zersetzungsgas. Je nach Bedarf kann durch Druckbeaufschlagung des Inneren der gasdichten Kammer durch Einlaß des Trägergases wie beispielsweise N₂ oder Ar das Harz selektiv pyrolisiert werden.

Es ist nicht erforderlich, daß das Harz in dem Gegenstand vollständig pyrolisiert wird, sondern nur soweit, daß die Abtrennung und Rückgewinnung von Blei nicht negativ beeinflußt wird.

Obwohl Blei (im metallischen Zustand) einen Dampfdruck von 760 mm Hg bei 2017 K aufweist, hat Bleioxid einen Dampfdruck von 760 mm Hg bei 1745 K, also niedriger als Blei. Durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer kann daher verhindert werden, daß metallisches Blei zu Bleioxid oxidiert wird, wodurch eine Zerstreuung des Bleis verhindert wird, was zur wirksamen Rückgewinnung des Bleis mit hoher Ausbeute später führt.

Nach der selektiven Pyrolyse des Harzes in dem Gegenstand werden die Temperatur und der Druck in der gasdichten Kammer so gesteuert, daß selektiv das Blei verdampft wird, was zur Abtrennung und Rückgewinnung des Bleis in dem Gegenstand führt.

Wenn anderes Metall als Blei in dem Gegenstand enthalten ist, kann unter Ausnutzung der unterschiedlichen Dampfdrücke Blei selektiv verdampft werden.

Die Temperatur, bei welcher Blei verdampft, ändert sich entsprechend dem Druck in der gasdichten Kammer. Bei einer Erwärmung auf beispielsweise 1673 K unter Atmosphärendruck beträgt der Dampfdruck von Blei 84 mm Hg, aber die Dampfdrücke von Eisen, Kupfer und Zinn erreichen noch nicht mal einen Wert von 1 mm Hg.

Durch die Erwärmung des Gegenstands auf eine Temperatur von etwa 1673 K kann praktisch nur Bleidampf selektiv von dem Gegenstand erzeugt werden.

Bei einer Erhitzung auf beispielsweise 2013 K unter Atmosphärendruck beträgt der Dampfdruck von Blei 760 mm Hg, jedoch sind die Dampfdrücke von Zinn, Kupfer noch nicht einmal so hoch wie 15 mm Hg bzw. 3 mm Hg. Durch Erhitzung des Gegenstands auf einen Temperatur von etwa 1673 K kann selektiv nur Bleidampf von dem Gegenstand erzeugt werden.

Weiterhin kann durch Druckverringerung im Inneren der gasdichten Kammer bei einer noch niedrigeren Temperatur Blei in dem Gegenstand verdampft werden.

Wenn der Druck in der gasdichten Kammer auf 10^–1 Torr eingestellt wird, kann durch Erhitzung auf etwa 1100 K nur Bleidampf selektiv von dem Gegenstand erzeugt werden.

Weiterhin kann, wenn der Druck in der gasdichten Kammer auf 10^–3 Torr eingestellt wird, durch Erwärmung auf eine Temperatur von etwa 900 K beinahe nur Bleidampf selektiv von dem Gegenstand erzeugt werden.

Und wenn der Druck in der gasdichten Kammer auf 10⁴ Torr eingestellt wird, kann durch Erwärmung auf etwa 700 K beinahe nur Bleidampf selektiv von dem Gegenstand erzeugt werden.

Der auf diese Weise selektiv erzeugte Bleidampf kann als metallisches Blei mit einem Rückgewinnungsgerät zurückgewonnen werden, welches beispielsweise auf unterhalb des Schmelzpunktes von Blei abgekühlt ist.

Wenn derartiger Bleidampf durch Kondensation zurückgewonnen wird, oder durch Kristallisation, wird durch Einstellung der Verweilzeit des Bleidampfs in dem Gerät auf einen längeren Zeitraum die Rückgewinnungsrate für Blei groß. Der Aufbau des Rückgewinnungsgerätes kann beispielsweise ein Gegenflußaufbau oder ein Spiralaufbau sein.

Läßt man das Trägergas wie beispielsweise N₂, oder Edelgase wie beispielsweise Ar vom Inneren der gasdichten Kammer zum Rückgewinnungsgerät fließen, kann der Bleidampf noch selektiver mit hoher Reinheit zurückgewonnen werden.

Durch kontinuierliches Ausführen eines Schrittes der selektiven Pyrolyse des Harzes und eines Schrittes der selektiven Verdampfung des Bleis kann die zugeführte Energiemenge in einem späteren Schritt wesentlich verringert werden.

Da das Wärmeleitvermögen eines Gases mit dessen abnehmendem Druck abnimmt ist bei dem Verdampfungsschritt für Blei eine größere Menge an zugeführter Energie erforderlich, wenn im Inneren der gasdichten Kammer ein verringerter Druck herrscht. Bei dem Verarbeitungssystem und dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch der Schritt der Pyrolyse des Harzes eine Vorheizstufe für die Verdampfung des Bleis, und daher kann die Energiezufuhr für den Schritt der Verdampfung des Bleis drastisch verringert werden.

Feuchtigkeit oder ein Ölbestandteil in dem Gegenstand, die von dem Gegenstand während des Pyrolyseschrittes des Harzes entfernt werden, beeinträchtigen darüber hinaus nicht negativ den Schritt der Verdampfung des Bleis.

Beispielsweise kann zumindest eines der Elemente unter Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi, Ag oder In als erstes Metall von dem Gegenstand abgetrennt oder zurückgewonnen werden.

Durch Einstellung der Temperatur, des Drucks und der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer können auch andere als diese Metalle abgetrennt und in ihren metallischen Zustand zurückgewonnen werden (vgl. 13, 19, 29, 30). Selbst wenn dies nicht ausdrücklich gesagt wird, betrifft die voranstehend geschilderte Tatsache die gesamte vorliegende Erfindung.

Als Beispiel für eine Leiterplatte, die in dem System und mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet wird, läßt sich ein bestücktes Substrat angeben, bei welchem beispielsweise eine Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung und verschiedene Arten elektronischer Bauteile mit einer Lotlegierung wie beispielsweise aus Pb-Sn angebracht sind, oder ein elektronisches Gerät mit einem derartigen bestückten Substrat.

Auch über ein bestücktes Substrat hinaus kann jeder Gegenstand, der durch ein Metall oder eine Legierung verbunden ist, aus seinen Verbindungen gelöst werden.

Es wird beispielsweise ein bestücktes Substrat in das System gemäß der vorliegenden Erfindung eingebracht, auf eine bestimmte Temperatur (beispielsweise 473 K) erwärmt, bei welcher das Harz nicht wesentlich oxidiert wird, während die Sauerstoffkonzentration eingestellt wird, und wird dann, während der Druck im Inneren der gasdichten Kammer verringert wird, um die Sauerstoffkonzentration einzustellen, weiter auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher Blei nicht oxidiert wird, verdampft (bei etwa 523 bis 773 K bei 10^–3 Torr), um den Harzbestandteil des bestückten Substrats zu pyrolisieren, und wird noch weiter über den Schmelzpunkt von Blei (etwa 900 K bei 10^–3 Torr) erwärmt, um Blei zu verdampfen, um Zinn ebenso wie Blei zu verdampften, und so das bestückte Substrat in ein elektronisches Bauteil und eine Leiterplatte aufzuteilen (in diesem Zusammenhang wird ein Substrat, welches mit zumindest einem elektronischen Bauteil bestückt wird, als Leiterplatte bezeichnet), um zurückgewonnen zu werden.

Selbst wenn ein Metall wie etwa Blei während der selektiven Pyrolyse des Harzes verdampft wird, kann eine Abtrennvorrichtung für das Metall in der Rückgewinnungsvorrichtung vorgesehen werden. Dies gilt für sämtliche Aspekte der vorliegenden Erfindung.

Weiterhin wird beispielsweise ein bestücktes Substrat in die Bearbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingebracht, auf eine Temperatur erwärmt (beispielsweise 473 K), bei welcher das Harz nicht wesentlich oxidiert wird, durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration, und dann wird unter Steuerung der Sauerstoffkonzentration durch Druckverringerung im Inneren der gasdichten Kammer das bestückte Substrat weiter auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher das Blei nicht oxidiert wird, und bei einer Temperatur von etwa 523 bis 773 K bei 10^–3 Torr, wobei dies nur ein Beispiel ist, wird der Harzbestandteil des bestückten Substrats pyrolisiert, und dann erfolgt eine weitere Erhitzung auf beispielsweise etwa 773 K, um Zink, Antimon zu verdampfen und zurückzugewinnen.

Weiterhin kann durch Erhitzung auf beispielsweise etwa 1773 K eine Substanz wie etwa Au, Pt, Pd, Ta, In, Cr, Cu, Al, Co, W oder Mo verdampft werden, um zurückgewonnen zu werden.

Die Lotlegierung ist nicht auf Pb-Sn beschränkt, sondern es können auch beispielsweise sogenannte bleifreie Lote wie etwa aus Ag-Sn, Zn-Sn, In-Sn, Bi-Sn, Sn-Ag-Bi, Sn-Ag-Bi-Cu verwendet werden. Darüber hinaus ist eine Verbindung über eine Legierung oder ein einzelnes Metall über die voranstehend geschilderten Substanzen hinaus zulässig.

In einem Gegenstand kann ein Harz als Bestandteil enthalten sein. Das Harz kann ein thermoplastisches oder thermisch aushärtendes Harz sein, oder eine Mischung derartiger Harze.

Weiterhin kann Wasserstoffgas durch Absorption zurückgewonnen werden, und bei der Erzeugung chlorierter Kohlenwasserstoffe können diese beispielsweise unter Verwendung eines Katalysators und dergleichen zersetzt werden.

Wenn das Harz Chlor enthält, beispielsweise ein Harz auf Polyvinylchloridbasis ist, kann zuerst durch Erwärmung auf normale Temperatur in dem Temperaturbereich, in welchem der Oxidationszustand der Metallbestandteile in dem Abfallmaterial unverändert gehalten werden kann, Halogengas erzeugt werden. Das erzeugte Halogengas kann durch Kontakt mit beispielsweise Eisen, welches auf hohe Temperatur erwärmt wird, als Eisenhalogenid zurückgewonnen werden, oder durch Reaktion mit Ammoniak als Amoniumhalogenid.

Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ferner, dass für die Pyrolyse des Harzes die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration so eingestellt werden, dass die Pyrolyse bei einer ersten Temperatur stattfindet und das Metall im Gegenstand nicht wesentlich oxidiert wird, und dass für die Verdampfung des Metalls die Temperatur und der Druck so eingestellt werden, dass das Metall aus der pyrolisierten Leiterplatte selektiv verdampft, ohne dass das Metall oder der Rest der Leiterplatte oxidiert werden.

Ferner umfasst das Verarbeiten des Abfallgases die Reformierung des Abfallgases bei einer derartigen zweiten Temperatur umfasst, dass Dioxine zersetzt werden, und die Schnellabkühlung des reformierten Abfallgases auf eine dritte Temperatur umfasst, so dass eine Erhöhung der Dioxine im Abfallgas unterdrückt wird.

Bevorzugt umfasst das Rückgewinnen des in den Leiterplatten enthaltenen Metalls das Erhitzen des durch die Pyrolyse der Leiterplatte erzeugten Rests unter verringertem Druck, so dass das in dem Rest enthaltene Metall verdampft, und das Kondensieren des aus dem Rest verdampften Metalls.

Durch Druckverringerung im Inneren der gasdichten Kammer kann bei noch niedrigerer Temperatur das Metall in dem Gegenstand verdampft werden.

Wenn der Druck in der gasdichten Zone der Druckverringerungs/Heizvorrichtung auf 10^–1 Torr eingestellt wird, kann durch Erwärmung auf etwa 1100 K praktisch nur Bleidampf selektiv aus dem Gegenstand erzeugt werden.

Wenn der Druck in der gasdichten Zone auf 10^–3 eingestellt wird, kann durch Erhitzung auf etwa 900 K praktisch nur Bleidampf selektiv aus dem Gegenstand erzeugt werden.

Wenn der Druck in der gasdichten Zone auf 10^–4 Torr eingestellt wird, kann durch Erhitzung auf etwa 700 K praktisch nur Bleidampf selektiv aus dem Gegenstand erzeugt werden.

Der bleihaltige Metalldampf, der wie voranstehend geschildert selektiv erzeugt wird, kann als Metall durch eine Kondensationsvorrichtung zurückgewonnen werden, welche unterhalb des Schmelzpunkts des Metalls abgekühlt ist.

Wenn das aus dem Gegenstand verdampfte Metall kondensiert, und für die Rückgewinnung kristallisiert, läßt sich er Rückgewinnungsanteil dadurch vergrößern, daß eine längere Aufenthaltsdauer für den Bleidampf in der Einrichtung eingestellt wird. Als Aufbau für die Kondensationsvorrichtung ist daher eine Gegenflußanordnung oder eine spiralförmige Anordnung besonders zu bevorzugen.

Läßt man N₂ oder ein Edelgas wie etwa Ar das Trägergas von der gasdichten Zone der Druckverringerungs/Heizvorrichtung zur Kondensationsvorrichtung fließen, kann darüber hinaus der Metalldampf noch selektiver zurückgewonnen werden.

Darüber hinaus kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einen Neutralisierungsschritt zum Neutralisieren der austretenden Gase aufweisen, die in dem Abkühlschritt abgekühlt werden.

Im Abkühlschritt kann ein Kühlmittel wie beispielsweise Wasser, Kühlöl und dergleichen direkt auf das Abfallgase aufgesprüht werden, um durch Berührung zu kühlen. Wenn beim Neutralisierungsschritt ein alkalisches Pulver, beispielsweise Kalkpulver und dergleichen, auf die Abfallgase gesprüht wird, können die Abfallgase neutralisiert werden. Da beispielsweise HCl in den Abfallgasen in die Feststoffoberfläche durch den Kontakt mit dem Kalkpulver diffundiert, wird eine Erzeugung von Dioxinen durch erneute Synthese verhindert.

Wie voranstehend geschildert werden die Abfallgase von der Leiterplatte durch Pyrolyse, Reformierung bzw. Kühlung in Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid und dergleichen umgewandelt, und kann darüber hinaus die Dioxinkonzentration in den Abfallgasen drastisch verringert werden. Chlorgas kann durch eine alkalische Lösung wie beispielsweise NaOH eingefangen werden, um neutralisiert zu werden, oder kann als Eisenchlorid über den Kontakt mit auf hohe Temperatur erhitztem Eisen zurückgewonnen werden.

Die Pyrolyse kann in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre oder in einer reduzierenden Atmosphäre beispielsweise durch Steuerung der Sauerstoffkonzentration durchgeführt werden.

Der Abkühlschritt wird vorzugsweise durch Abkühlung auf die dritte Temperatur innerhalb eines Zeitraums verwirklicht, der so kurz wie möglich ist, vorzugsweise innerhalb von 10 Sekunden.

Weiterhin wird die erste Temperatur vorzugsweise auf etwa 250 bis etwa 500 °C eingestellt.

Weiterhin wird die zweite Temperatur vorzugsweise auf eine Temperatur eingestellt, die höher ist als zumindest etwa 800 °C, besonders bevorzugt auf eine Temperatur, die höher als zumindest 1000 °C ist, und besonders bevorzugt auf eine Temperatur oberhalb von 1200 °C.

Weiterhin wird die dritte Temperatur vorzugsweise auf eine Temperatur eingestellt, die niedriger ist als zumindest 150 °C, bevorzugt auf eine Temperatur, die niedriger als zumindest 100 °C ist, und besonders bevorzugt auf eine Temperatur, die niedriger als 35 °C ist.

Die austretenden Gase, die von einer derartigen Leiterplatte abgegeben werden, die verarbeitet wird, werden bei einer derartig hohen Temperatur reformiert und pyrolisiert, daß Dioxine zersetzt werden. Durch Schnellabkühlung von diesem Zustand aus auf die dritte Temperatur, bei welcher keine Dioxine erzeugt werden, während die Aufenthaltszeit in der Temperaturzone, in welcher Dioxine erzeugt werden, so kurz wie möglich gehalten wird, kann die Dioxinkonzentration in den austretenden Gasen drastisch verringert werden. Durch Durchführung der ersten Pyrolyse, der zweiten Pyrolyse, des Kräckens oder des Reformierens in zwei Stufen mit der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur, wobei der Vorgang in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt wird, kann die Dioxinkonzentration in der Quelle wesentlich verringert werden.

Hierbei ist die zweite Temperatur eine solche Temperatur, daß Dioxine zersetzt werden, und bei dieser Temperatur können nicht nur Dioxine zersetzt werden, sondern auch andere Verbindungen, die in den austretenden Gasen enthalten sind. Daher kann die vorliegende Erfindung nicht nur Dioxine unschädlich machen, sondern auch halogenierte Kohlenwasserstoffe, PCB und dergleichen.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung werden, falls dies nicht ausdrücklich anders erwähnt ist, polychlorierte Dibenzo-p-Dioxine (PCCDs), polychlorierte Dibenzofurane (PCDFs) und deren Homologe mit unterschiedlicher Anzahl an Chloratomen und unterschiedlichen Substitutionspositionen insgesamt als Dioxine bezeichnet.

Wenn Halogenide, SO_x, NO_x und dergleichen in den Abfallgasen vorhanden sind, die in der Kühlvorrichtung gekühlt werden, können die Abfallgase durch Reinigungsvorrichtungen, Entschwefelungsvorrichtungen und dergleichen gereinigt und entschwefelt werden. Weiterhin kann eine Filtervorrichtung vorgesehen sein, welche Aktivkohle verwendet.

Weiter kann das erfindungsgemäße Verfahren die Erzeugung von Elektrizität mit dem abgekühlten Abfallgas umfassen. Das abgekühlte Abfallgas, welches von der Leiterplatte abgegeben wurde, kann einem Gasturbinengenerator für die Elektrizitätserzeugung zugeführt werden. Weiterhin kann diese Elektrizität als Wärmequelle oder sonstwie bei dem System gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden.

Im Verfahren der vorliegenden Erfindung kann das Metall eine Legierung sein und das Einstellen der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer nach der Pyrolyse des Harzes geschieht so, dass die Legierungsbestandteile nacheinander selektiv verdampft werden.

Alternativ, wenn das Metall eine Legierung ist, kann das Einstellen der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer nach der Pyrolyse des Harzes so geschehen, dass ein erster Legierungsbestandteil verdampft wird während ein zweiter Legierungsbestandteil geschmolzen wird und die Oberfläche des zweiten Legierungsbestandteils reduziert wird.

Weiterhin kann durch die vorliegende Erfindung ein Gegenstand verarbeitet werden, beispielsweise eine Leiterplatte, bei welcher ein Harz und ein Metall vereinigt sind. Beispielsweise wird bei einer Leiterplatte, bei welcher aufeinandergestapelt ein Harz und Kupfer vorgesehen sind, nach der Pyrolyse des Harzanteils das Kupfer der gedruckten Schaltung der Leiterplatte in einem Zustand mit verringertem Druck geschmolzen, und der Pyrolyserest wird weiter erhitzt, damit Cu zur Ausbildung von Kupferteilchen koaguliert, infolge seiner Oberflächenspannung. Durch Herausnehmen der Leiterplatte kann dann Kupfer einfach von Karbiden getrennt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht, welche ein Beispiel eines Systems zur Rückgewinnung von Metall gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
2 zeigt schematisch das System gemäß der vorliegenden Erfindung von 1;
3 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt schematisch den Aufbau eines Steuersystems, welches die Temperatur, den Druck, und die Sauerstoffkonzentration des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung steuert;
8 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt schematisch eine Rückgewinnungsvorrichtung, welches einen Rückgewinnungsraum aufweist, und mit dem System gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden ist;
10 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau einer Rückgewinnungskammer;
11 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau einer Rückgewinnungskammer;
12 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau einer Abfallgasverarbeitungseinrichtung;
13 ist eine Darstellung der Temperaturabhängigkeit des Siedepunkts (Dampfdruck) von Blei;
14 eine schematische Darstellung eines Zustands, welcher der Verarbeitung eines bestückten Substrats aus zu verarbeitendem Gegenstand vorhergeht;
15 ist eine schematische Darstellung eines Zustands eines bestückten Substrats, bei welchem der Harzbestandteil pyrolisiert wird;
16 ist eine schematische Darstellung eines Zustands, wenn Blei verdampft;
17 ist eine schematische Darstellung eines Zustands, bei welchem eine Leiterplatte und ein elektronisches Bauteil getrennt werden;
18 ist eine Darstellung der Druckabhängigkeit des Siedepunkts (Dampfdruck) verschiedener Arten von Metallen;
19 ist eine Darstellung der Temperaturabhängigkeit der freien Bildungsenergie verschiedener Arten von Oxiden;
20 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
21 ist eine schematische Darstellung einer Trennvorrichtung eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung;
22 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
23 ist eine schematische Darstellung eines Zustands vor der Verarbeitung einer Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung als Beispiel für einen zu verarbeitenden Gegenstand;
24 ist eine schematische Darstellung eines Zustands einer Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung, deren Harzbestandteil pyrolisiert wird;
25 ist eine schematische Darstellung eines Zustands, in welchem Kupfer zusammenklumpt, um infolge seiner Oberflächenspannung Teilchen auszubilden;
26 ist eine schematische Darstellung eines Zustands vor der Verarbeitung einer harzbeschichteten Aluminiumfolie als zu verarbeitendem Gegenstand;
27 ist eine schematische Darstellung eines Zustands einer harzbeschichteten Aluminiumfolie, deren Harzbestandteil pyrolisiert wird;
28 ist eine schematische Darstellung einer Aluminiumfolie, die von einer harzbeschichteten Aluminiumfolie abgetrennt wird;
29 und 30 sind Darstellungen der Beziehung zwischen Dampfdrucken verschiedener Arten von Metallen und der Temperatur.
31 zeigt ein Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
32 zeigt schematisch den Aufbau der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wie in 31 gezeigt;
33 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau eines Pyrolyseofens;
34 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau eines Gaszerlegungsbehälters;
35 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau eines Kühlturms;
36 zeigt schematisch einen Teil des Aufbaus eines Abfallgasverarbeitungssystems, bei welchem ein Beutelfilter in einer Stufe hinter einem Kühlturm vorgesehen ist;
37 zeigt ein weiteres Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
38 zeigt schematisch den Aufbau einer Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 37 gezeigt;
39 zeigt schematisch ein Beispiel, bei welchem ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Verarbeitung des Abfalls eingesetzt wird;
40 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau einer Shreddereinrichtung;
41 zeigt in Perspektivansicht ein Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
42 zeigt schematisch das System gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 41 gezeigt;
43 zeigt ein weiteres Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
44 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung,
45 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
46 zeigt schematisch ein weiters für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
47 zeigt schematisch den Aufbau eines Steuersystems, welches die Temperatur, den Druck und die Sauerstoffkonzentration der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einstellt;
48 zeigt ein weiteres Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung,
49 zeigt schematisch eine Rückgewinnungsvorrichtung mit einem Rückgewinnungsraum, der an das System gemäß der vorliegenden Erfindung angeschlossen ist;
50 zeigt ein Beispiel für den Aufbau einer Rückgewinnungskammer;
51 zeigt ein Beispiel für den Aufbau einer Rückgewinnungskammer;
52 zeigt die Temperaturabhängigkeit des Siedepunktes (Dampfdruck) von Pb;
53 zeigt schematisch ein Aussehen vor der Verarbeitung eines Substrats, als verarbeiteter Gegenstand, mit einem Gehäuse;
54 zeigt schematisch das Aussehen eines Substrats mit einem Gehäuse, bei welchem der Harzbestandteil zersetzt wird;
55 zeigt schematisch eine Situation bei der Verdampfung von Blei;
56 zeigt schematisch eine Situation, in welcher eine Leiterplatte und ein elektronisches Bauteil getrennt werden;
57 zeigt die Druckabhängigkeit des Siedepunkts (Dampfdrucks) verschiedener Arten von Metallen;
58 zeigt die Temperaturabhängigkeit der freien Bildungsenergie verschiedener Arten von Oxiden;
59 zeigt schematisch ein Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
60 zeigt schematisch eine Trennwand einer Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
61 zeigt schematisch ein Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung;
62 zeigt schematisch ein Verarbeitungsschema eines mit einem Gehäuse versehenen Substrats, bei welchem ein System gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
63 zeigt schematisch eine Situation vor der Verarbeitung einer Leiterplatte, eines bearbeiteten Gegenstands;
64 zeigt schematisch eine Situation einer Leiterplatte, deren Harzbestandteil zersetzt wird;
65 zeigt schematisch eine Situation, in welcher Kupfer infolge der Oberflächenspannung zu Teilchen zusammenklumpt;
66 zeigt schematisch eine Situation vor der Verarbeitung einer harzbeschichteten Aluminiumfolie, eines verarbeiteten Gegenstands;
67 zeigt schematisch eine Situation einer harzbeschichteten Aluminiumfolie, deren Harzbestandteil zersetzt wird; und
68 zeigt schematisch eine Aluminiumfolie, die von einer harzbeschichteten Aluminiumfolie abgetrennt wurde.
BESTE AUSFÜHRUNGSART FÜR DIE ERFINDUNG
(Ausführungsform 1)
1 ist eine Perspektivansicht, die schematisch ein Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Durch Abschneiden eines Teils der Einrichtung ist der Zustand im Inneren dargestellt.
Das System 100 verarbeitet einen zu verarbeitenden Gegenstand 150, der ein Harz und ein Metall als Bestandteile aufweist, und ist mit einem Spülraum 101, einem ersten gasdichten Raum 102, einem zweiten gasdichten Raum 103 und einem Abkühlraum 104 versehen.
Diese jeweiligen Räume sind durch Türen 105 oder Trenneinrichtungen getrennt, die geöffnet und geschlossen werden können.
Daher trennt eine Tür 105a einen Spülraum 101 von der Außenseite der Einrichtung ab, trennt eine Tür 105b einen Spülraum 101 gegenüber einem ersten gasdichten Raum 102 ab, trennt eine Tür 105c einen ersten gasdichten Raum 102 von einem zweiten gasdichten Raum 103 ab, trennt eine Tür 105d einen zweiten gasdichten Raum 103 von einem Kühlraum 104 ab, und trennt eine Tür 105e einen Kühlraum 104 gegenüber der Außenseite der Einrichtung ab.
Die Türen 105, welche diese jeweiligen Räume trennen, weisen Eigenschaften zur Aufrechterhaltung der Gasdichtigkeit und adiathermische Eigenschaften auf, so daß sie die jeweiligen Räume in Bezug auf Wärme und Druck trennen. Da die thermische Belastung der Türen 105a und 105b niedrig ist, ist für diese nur Gasdichtigkeit erforderlich.
Ein Absaugsystem 106 ist an einen Spülraum angeschlossen. Dieses Absaugsystem 106 weist eine Öldiffusionspumpe 106a, eine Booster-Pumpe 106b und eine Drehpumpe 106c auf. Zwischen dem Spülraum 101 und dem Absaugsystem 106 sind zwischen den jeweiligen Vakuumpumpen nicht dargestellte Ventile angeordnet. Dies gilt nachstehend ebenso, falls nicht ausdrücklich anders erwähnt.
Zwischen einem Spülraum 101 und einem Absaugsystem 106 ist eine Falle 107 angeordnet, welche Feuchtigkeit oder Wasserstoffgas abtrennt, die von einem Gegenstand 105 infolge der Druckverringerung im Inneren des Spülraums 101 abgegeben werden. Selbst wenn Feuchtigkeit oder Wasserstoffgas von dem Gegenstand 105 in dem Spülraum abgegeben werden, wird daher das Absaugsystem 106 nicht negativ beeinflußt. Die Falle 107 kann je nach Erfordernis vorgesehen sein.
Der Druck in dem Spülraum 101 wird durch dieses Absaugsystem 106 eingestellt, und ein nicht dargestelltes Vakuummeßgerät, also einen Drucksensor. Als Vakuummeßgerät können ein Bourdon-Rohr, ein Pirani-Meßgerät oder dergleichen je nach Erfordernis vorgesehen werden.
Weiterhin ist ein Trägergaseinlaßsystem an den Spülraum 101 angeschlossen, durch welches das Gas im Inneren des Spülraums 101 ersetzt wird, und das Bezugszeichen 108 bezeichnet ein Trägergaseinlaßventil. Das Trägergaseinlaßsystem ist an einen nicht dargestellten Trägergasvorratsbehälter angeschlossen. Obwohl hier N₂ als Trägergas verwendet wird, kann auch ein Edelgas wie etwa Ar verwendet werden.
Weiterhin kann der Spülraum 101 mit einer Heizvorrichtung versehen sein, um den Gegenstand 150 darin zu erhitzen.
Nachdem die Drucke im Spülraum 101 und einem ersten gasdichten Raum 102 für den Druckausgleich annähernd gleich ausgebildet wurden, wird die Tür 105c geöffnet, und der Gegenstand 150 wird in den gasdichten Raum 102 durch eine Stoßvorrichtung 130 transportiert. Selbst wenn dies nachstehend nicht ausdrücklich erwähnt ist, können die Drucke auf beiden Seiten der Tür 105 ausgeglichen werden, damit sie geöffnet oder geschlossen werden kann.
Ein erster gasdichten Raum 102 ist ein Verarbeitungsraum, in welchem selektiv ein Harzbestandteil pyrolisiert wird, während der Oxidationszustand eines Metallbestandteils des Gegenstands 150 unverändert bleibt.
Der erste gasdichte Raum 102 ist mit einer elektrischen Heizvorrichtung 109 als Heizvorrichtung versehen. Die Heizvorrichtung ist nicht auf die elektrische Heizvorrichtung 109 beschränkt, sondern kann eine Heizvorrichtung sein, die je nach Erfordernis eine Auswahl oder Kombination darstellt. Beispielsweise können Gas, Öl und dergleichen verwandt werden, oder es kann Induktionsheizung eingesetzt werden. Weiterhin können Gas oder Öl verbrannt werden, die durch Pyrolyse des Harzbestandteils des Gegenstands 150 erzeugt werden.
Die Temperatur im ersten gasdichten Raum 102 wird durch eine elektrische Heizvorrichtung 109 und einen nicht dargestellten Temperatursensor eingestellt, und durch eine nicht dargestellte Steuervorrichtung, welche die elektrische Heizvorrichtung durch die Meßwerte des Temperatursensors steuert. Die Steuervorrichtung kann mit einer elektronischen Recheneinrichtung versehen sein, die ein Programm aufweist, in welches ein Meßwert oder eine gemessene Spannung beispielsweise vom Temperatursensor eingegeben wird, und ein derartiges Signal oder eine elektrische Spannung ausgegeben wird, welches bzw. welche sich entsprechend der zugeführten elektrischen Energie der elektrischen Heizvorrichtung ändert.
Eine derartige Steuerung kann durch eine Analogschaltung durchgeführt werden, oder es kann Bedienungspersonal eine Heizvorrichtung entsprechend der gemessenen Temperatur betreiben.
Bei der in 1 dargestellten Verarbeitungseinrichtung kann die Temperatur in dem ersten gasdichten Raum 102 durch eine nicht dargestellte Steuervorrichtung zusammen mit dem Druck, der Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 102 gesteuert werden, wie dies nachstehend noch geschildert wird, sowie zusammen mit verschiedenen Bedingungen in dem Spülraum 101, in dem zweiten gasdichten Raum 103, dem Kühlraum 104 und zusammen mit dem Öffnen/Schließen der Trennwände 105 und dem Transport des Gegenstands 150. Diese Steuervorrichtung kann dadurch verwirklicht werden, daß beispielsweise bei der elektronischen Recheneinrichtung ein entsprechendes Steuerprogramm vorgesehen wird.
Auch an den ersten gasdichten Raum 102 ist ein Absaugsystem 110 angeschlossen. Der Aufbau dieses Absaugsystems ist ebenso wie bei dem Absaugsystem 110 des Spülraums 101.
Der Druck in dem ersten gasdichten Raum 102 wird durch dieses Absaugsystem 110 und ein nicht dargestelltes Vakuummeßgerät eingestellt, nämlich einen Drucksensor. Als Vakuummeßgerät kann wie voranstehend erwähnt ein Bourdon-Rohr, ein Pirani-Meßgerät und dergleichen je nach Erfordernis verwendet werden.
An den ersten gasdichten Raum 102 ist ein Trägergaseinlaßsystem zur Einstellung der Sauerstoffkonzentration in diesem Raum angeschlossen, und das Bezugszeichen 112 bezeichnet ein Trägergaseinlaßventil. Das Trägergaseinlaßsystem ist an einen nicht dargestellten Trägergasvorratsbehälter angeschlossen.
In diesem Fall wird N₂ als Trägergas verwendet, jedoch kann auch ein Edelgas wie etwa Ar verwendet werden.
Durch entsprechenden Betrieb des Absaugsystems 110 und des Trägergaseinlaßsystems 112 kann das Innere des ersten gasdichten Raums unter verringerten oder erhöhten Druck gesetzt werden. Eine Druckeinstellvorrichtung der Einrichtung kann den Druck in dem System im Bereich von 10^–3 Torr bis 4 × 10³ Torr einstellen. Durch Änderung der Kapazität und des Volumens des Absaugsystems kann eine weitere Druckverringerung durchgeführt werden. Weiterhin läßt sich durch vorherige Druckbeaufschlagung des Trägergases eine weitere Druckbeaufschlagung erreichen.
Die Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 102 kann durch ein Trägergaseinlaßventil 112 und einen nicht dargestellten Sauerstoffkonzentrationssensor eingestellt werden. Als Sauerstoffkonzentrationssensor kann beispielsweise ein Zirkonoxidsensor verwendet werden. Wenn die Temperatur in dem ersten gasdichten Raum 102 zu niedrig ist, als das der Zirkonoxidsensor messen kann, kann ein Gas, welches beispielsweise vom ersten gasdichten Raum 102 abgezogen wird, auf eine Temperatur von etwa 773 K eingestellt werden, für die Messung.
Anders als mit einem Zirkonoxidsensor kann die Sauerstoffkonzentration beispielsweise durch Infrarotspektrometrie des Gases in dem System gemessen werden.
Die Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 102 kann über den Gesamtdruck in dem System eingestellt werden, anstatt ein Trägergas wie etwa N₂ einzulassen.
Wenn die Pyrolyse des Harzbestandteils des Gegenstands 150 beginnt, ist eine Atmosphäre aus dem Zersetzungsproduktgas des Harzes im Inneren des ersten gasdichten Raums 102 vorhanden. Wenn daher, bevor die Pyrolyse des Harzes beginnt, die Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 102 dadurch ausreichend verringert wird, daß der Druck im Inneren des ersten gasdichten Raum 102 abgesenkt wird, kann verhindert werden, daß eine Verbrennung des Gegenstands 150 und eine Oxidation des Metallbestandteils des Gegenstands 150 auftritt.
Wie voranstehend geschildert können der Druck und die Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 102 auf dieselbe Weise wie im Falle der Temperatur gesteuert werden. Beispielsweise durch Eingabe eines Meßwertes oder einer Meßspannung, die von einem Drucksensor erhalten werden, oder von einem Sauerstoffkonzentrationssensor, kann ein Signal oder eine Spannung ausgegeben werden, welches bzw. welche ein Ventil des Absaugsystems 110 oder ein Trägergaseinlaßventil 112 steuert. Ein derartiges Programm kann bei einer elektronischen Rechenvorrichtung als Steuervorrichtung vorgesehen sein.
Zwischen dem ersten gasdichten Raum 102 und dem Absaugsystem 110 ist eine Ölkondensationsvorrichtung 111 als Gerät vorgesehen, welches eine Umwandlung in Öl durchführt, um das Zersetzungsproduktgas des Harzbestandteils des Gegenstands 150 zurückzugewinnen. Diese Ölkondensationsvorrichtung 111 kondensiert das Gas, welches durch selektive Pyrolyse des Gegenstands 150 erzeugt wird, um Öl als Leichtöl oder Schweröl oder Teer zurückzugewinnen. Wie voranstehend erwähnt kann das zurückgewonnene Gas als Heizeinrichtung verwendet werden.
Weiterhin wird, wenn ein Gas wie ein Halogenid oder ein halogenierter Kohlenwasserstoff in dem Zersetzungsproduktgas des Harzbestandteils des Gegenstands 150 vorhanden ist, die Pyrolyse beispielsweise mit einem Katalysator durchgeführt.
Um zu verhindern, daß von dem Gegenstand 150 abgegebenes schädliches Gas nach außerhalb der Einrichtung austritt, kann in den dem Absaugsystem 106, 110, 114, 115 nachgeschalteten Stufen, die an die jeweiligen Räume angeschlossen sind, eine nicht dargestellte Mehrfachabsauggaskammer vorgesehen sein.
Die Temperatur, der Druck und die Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 102 können wie voranstehend geschildert gesteuert werden. Daher kann der Harzbestandteil selektiv pyrolisiert werden, wobei der Metallbestandteil des Gegenstands 150 praktisch nicht oxidiert oder verdampft wird. Weiterhin wird das Zersetzungsproduktgas des Gasbestandteils durch das Gerät zur Umwandlung in Öl zurückgewonnen, beispielsweise eine Kondensationsvorrichtung. Der Harzbestandteil des Gegenstands muß nicht notwendigerweise vollständig zerlegt und verkohlt in dem ersten gasdichten Raum 102 werden, sondern kann selektiv bis zu einem Ausmaß pyrolisiert werden, welches die Abtrennung und Rückgewinnung des Metalls in einem nachgeschalteten, zweiten gasdichten Raum 103 nicht stört.
Wenn die Verarbeitung in dem ersten gasdichten Raum 102 beendet ist, ist praktisch der gesamte Harzanteil, der bei dem Gegenstand 150 übrigbleibt, in Form von Karbiden vorhanden.
In der Verarbeitungseinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ist der thermische Wirkungsgrad äußerst hoch, da der Gegenstand 150, der in dem ersten gasdichten Raum 102 erhitzt wird, an den zweiten gasdichten Raum 103 ohne Abkühlung übertragen wird.
Der zweite gasdichte Raum 103 ist ein Verarbeitungsraum, der den Metallanteil des Gegenstands 150 durch selektive Verdampfung aus dem Gegenstand 150 zurückgewinnt.
Der zweite gasdichte Raum 103 ist mit einer elektrischen Heizvorrichtung 109 als Heizvorrichtung ebenso wie bei dem ersten gasdichten Raum versehen. Die Heizvorrichtung ist nicht auf eine elektrische Heizvorrichtung 109 beschränkt, sondern wird je nach Erfordernis ausgewählt oder kombiniert.
Wie voranstehend geschildert wird die Temperatur in dem zweiten gasdichten Raum 103 durch diese elektrische Heizvorrichtung 113 gesteuert, und durch einen nicht dargestellten Temperatursensor, auf gleiche Weise wie im Inneren des ersten gasdichten Raums 102. Die Temperatur in dem zweiten gasdichten Raum 103 kann daher zusammen mit dem Druck, der Sauerstoffkonzentration im zweiten gasdichten Raum 103, und zusammen mit verschiedenen Zuständen des Spülraums 101, des ersten gasdichten Raums 102, des Kühlraums 104 und zusammen mit dem Öffnen/Schließen der Trennwände 105 zusammen durch eine nicht dargestellte Steuervorrichtung gesteuert oder geregelt werden.
Der zweite gasdichte Raum 103 ist ebenfalls an ein Absaugsystem 114 angeschlossen. Der Aufbau dieses Absaugsystems entspricht jenem des Absaugsystems 114 des Spülraums 101.
Der Druck in dem zweiten gasdichten Raum 103 wird durch dieses Absaugsystem 114 eingestellt, sowie durch ein nicht dargestelltes Vakuummeßgerät, einen Drucksensor. Als Vakuummeßgerät läßt sich ebenso wie im voranstehend geschilderten Fall je nach Erfordernis ein Bourdon-Rohr oder ein Pirani-Meßgerät einsetzen.
An den zweiten gasdichten Raum 103 ist ein Trägergaseinlaßsystem angeschlossen, welches die Sauerstoffkonzentration in diesem Raum einstellt, und das Bezugszeichen 112 bezeichnet ein Trägergaseinlaßventil. Das Trägergaseinlaßsystem ist an einen nicht dargestellten Trägergasvorratsbehälter angeschlossen. In diesem Fall wird N₂ als Trägergas verwendet, jedoch kann auch ein Edelgas wie etwa Ar verwendet werden.
Durch entsprechenden Betrieb eines Absaugsystems 114 und eines Trägergaseinlaßventils 112 kann im Inneren des ersten gasdichten Raums der Druck verringert oder erhöht werden. Eine Druckeinstellvorrichtung der Einrichtung kann den Druck in dem System in dem Bereich von 10^–3 Torr bis etwa 4 × 10³ Torr einstellen. Durch Änderung der Kapazität und es Volumens des Absaugsystems kann eine weitere Druckverringerung erreicht werden. Weiterhin kann durch vorherige Druckbeaufschlagung des Trägergases eine weitere Druckbeaufschlagung durchgeführt werden.
Da entsprechend der Druckverringerung in dem zweiten gasdichten Raum 103 der Dampfdruck (Siedepunkt) des Metallbestandteils abnimmt, kann das Metall bei einer noch niedrigeren Temperatur verdampft werden.
Daher kann die Kapazität der Heizvorrichtung und der Absaugvorrichtung, die für den zweiten gasdichten Raum 103 vorgesehen sind, entsprechend den Arten der Metalle geändert werden, die von dem Gegenstand 150 abgetrennt und zurückgewonnen werden.
Um beispielsweise das Innere des zweiten gasdichten Raums 103 auf eine noch höhere Temperatur zu erhitzen, kann eine Induktionsheizvorrichtung vorgesehen werden. Um den Druck im Inneren des zweiten gasdichten Raums 103 noch weiter zu verringern kann eine Vakuumpumpe mit höherer Kapazität und größerer Saugleistung vorgesehen werden. Abhängig vom Volumen des zweiten gasdichten Raums 103 kann ein höheres Vakuum erzielt werden, wenn eine Ionengetterpumpe, eine Turbomolekularpumpe und dergleichen verwendet wird.
Da der Druck in dem System ausreichend verringert ist, ist die Sauerstoffkonzentration im zweiten gasdichten Raum 103 ohne besondere Einstellung ausreichend niedrig. Obwohl es daher nicht erforderlich ist, aktiv die Sauerstoffkonzentration einzustellen, kann dann, wenn eine Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung vorgesehen ist, diese ebenso gehandhabt werden wie bei dem ersten gasdichten Raum 102.
Weiterhin ist bei dem in 1 gezeigten Aufbau der Verarbeitungseinrichtung 100 ein zweiter gasdichter Raum 103 vorgesehen, jedoch können mehrere zweite gasdichte Räume 103 vorhanden sein. Durch Bereitstellung mehrerer zweiter gasdichter Räume 103, bei denen die Temperaturen und Drucke im Inneren unterschiedlich sind, können mehrere Metalle, die einen unterschiedlichen Dampfdruck aufweisen, für Rückgewinnung aus dem Gegenstand 150 verdampft werden.
Wenn es nicht erforderlich ist, Metalle elementweise von dem Gegenstand 150 für die Rückgewinnung abzutrennen, können mehrere Metalle aus dem Gegenstand 150 für die Rückgewinnung verdampft werden. Wenn beispielsweise eine Pb-Sn-Legierung von dem Gegenstand entfernt wird, wird der Gegenstand auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher Pb und Sn verdampft werden, bei einem solchen Druck in den zweiten gasdichten Raum 103, daß Pb und Sn zurückgewonnen werden. Selbstverständlich ist es möglich, durch selektive Verdampfung Pb und Sn beide zurückzugewinnen.
Zwischen dem zweiten gasdichten Raum 103 und dem Absaugsystem 114 ist zur Rückgewinnung gasförmigen Metalls, welches aus dem Gegenstand 150 verdampft wurde, eine Rückgewinnungskammer 115 angeordnet. Diese Rückgewinnungskammer kühlt das Metall, welches in der Rückgewinnungskammer verdampft wurde, auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes ab, damit es kondensiert, wodurch das Metall zurückgewonnen wird. Das Innere der Rückgewinnungskammer 115 kann so ausgebildet sein, daß es beispielsweise einen Gegenflußaufbau oder spiralförmige Anordnungen aufweist. Statt dessen kann zwischen der Rückgewinnungskammer 115 und dem zweiten gasdichten Raum 103, zwischen der Rückgewinnungskammer 115 und dem Absaugsystem 114 ein Ventil oder eine Trennwand vorgesehen sein, das bzw. die geöffnet oder geschlossen werden kann. Wenn daher das aus dem Gegenstand 150 verdampfte Metall in die Rückgewinnungskammer 115 eingebracht wird, wird die Rückgewinnungskammer 115 verschlossen, um abzukühlen, wodurch das Metall kondensiert und zurückgewonnen wird.
Ob das verdampfte Metall kontinuierlich für die Rückgewinnung kondensiert wird, oder für die Rückgewinnung portionsweise kondensiert wird, ist der Rückgewinnungsgrad desto höher, je länger die Verweilzeit des verdampften Metalls in der Rückgewinnungskammer 115 ist.
Zusätzlich kann N₂ oder ein Edelgas in dem zweiten gasdichten Raum 103 als Trägergas eingelassen werden. Das verdampfte Metall wird wirkungsvoll durch das Trägergas in die Rückgewinnungskammer eingelassen.
Der zweite gasdichte Raum 103 kann mit mehreren Gruppen von Rückgewinnungskammern 115 versehen sein. Die mehreren Rückgewinnungskammern 115 können dazu verwendet werden, dasselbe Metall zurückzugewinnen, oder es können die jeweiligen Metalle dadurch zurückgewonnen werden, daß graduell die Temperatur und der Druck in dem zweiten gasdichten Raum 103 so eingestellt werden, daß selektiv mehrere Metalle verdampft werden, wobei eine Umschaltung der Gruppen der Rückgewinnungskammer 115 erfolgt.
Die Temperatur, der Druck, und die Sauerstoffkonzentration in dem zweiten gasdichten Raum 103 können auf identische Weise wie voranstehend beschrieben gesteuert werden. Die Metallbestandteile des Gegenstands 150 können daher entsprechend ihren Dampfdrucken verdampft werden, und werden in ihrem metallischen Zustand in der Rückgewinnungskammer 115 zurückgewonnen.
Abhängig von dem Ausmaß der Pyrolyse des Gegenstands 150 in dem ersten gasdichten Raum kann der Harzbestandteil ein Zersetzungsproduktgas und dergleichen abgeben. Ein derartiges Zersetzungsproduktgas kann dadurch verarbeitet werden, daß die hintere Stufe der Rückgewinnungskammer 115 an eine Ölkondensationsvorrichtung 111 angeschlossen wird, oder an nicht dargestellte mehrere Auslaßgaskammern.
Das vorbestimmte Metall kann daher aus dem Gegenstand 150 verdampft werden, so daß es in dem zweiten gasdichten Raum 103 zurückgewonnen wird.
Wenn der Gegenstand 150 direkt aus dem zweiten gasdichten Raum 103 nach außerhalb der Einrichtung 100 entnommen wird, wird der Gegenstand höchstwahrscheinlich schnell oxidiert. Da das Innere des zweiten gasdichten Raums 103 auf Atmosphärendruck zurückgebracht werden muß, ist dies unbequem angesichts der Aufrechterhaltung der Gasdichtigkeit in dem zweiten gasdichten Raum 103. Zu diesem Zweck ist in der Verarbeitungseinrichtung 100, die in 1 gezeigt ist, ein Kühlraum 104 an der hinteren Stufe des zweiten gasdichten Raums 103 vorgesehen.
Dieser Kühlraum ist mit einer Druckeinstellvorrichtung und einer Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung ebenso wie beim Spülraum 101, dem ersten gasdichten Raum 102 und dem zweiten gasdichten Raum 103 versehen. Es sind daher ein Absaugsystem 116 entsprechend dem voranstehend geschilderten Fall sowie das Trägergaseinlaßventil 117 vorhanden.
Der Gegenstand 105, von welchem das vorbestimmte Metall in dem zweiten gasdichten Raum 103 abgetrennt wurde, wird zum Kühlraum transportiert, damit er in einem Zustand abkühlt, in welchem der Druck und die Sauerstoffkonzentration eingestellt sind. Das Trägergas dient nicht nur zur Einstellung der Sauerstoffkonzentration, sondern auch zum Abkühlen des Gegenstands 150.
Zwischen dem Kühlraum 104 und dem Absaugsystem 116 kann eine Falle 118 angeordnet sein, um das Gas zu entfernen, welches von dem Gegenstand 150 infolge der vorbereitenden Erhitzung abgegeben wird.
Nachdem sich der Gegenstand 150 in dem Kühlraum 104 ausreichend abgekühlt hat, wird er nach außerhalb der Einrichtung verbracht.
Das Einführen des Gegenstands 150 in das System 100, dessen Entnahme daraus, oder der Transport des Gegenstands 150 zwischen jeweiligen Räumen, kann darüber hinaus durch eine Stoßvorrichtung 130 oder eine Zugvorrichtung 131 durchgeführt werden.
Der Betrieb einer Stoßvorrichtung 130 und einer Zugvorrichtung 131 kann zusammen mit dem Öffnen oder Schließen der Trennwand 105 durch die voranstehend geschilderte, nicht dargestellte Steuervorrichtung durchgeführt werden.
2 zeigt schematisch die in 1 dargestellte Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Signale von einem Drucksensor 202a in einem Spülraum 101, einem Temperatursensor 201a, einem Drucksensor 202b, einem Sauerstoffkonzentrationssensor 203 in einem ersten gasdichten Raum 102, einem Temperatursensor 201c, einem Drucksensor 202c in dem zweiten gasdichten Raum 103, und einem Drucksensor 202d in dem Kühlraum 101, die sämtlich in Figur nicht dargestellt sind, werden an ein Steuerfeld 200 übertragen, welches eine Steuervorrichtung bildet. Die Steuervorrichtung kann durch Vorsehen eines Programms bei einer elektronischen Rechenvorrichtung verwirklicht werden.
Zusätzlich kann die Steuervorrichtung eine Heizvorrichtung, eine Druckeinstellvorrichtung und eine Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung steuern, entsprechend dem Zustand jedes Raums der Einrichtung. Weiterhin kann das Öffnen oder Schließen der Trennwand 105 und der Transport des Gegenstands 150 infolge der Stoßvorrichtung 130 und der Zugvorrichtung 131 über diese Steuervorrichtung gesteuert werden. Das Bezugszeichen 210 bezeichnet einen Monitor, welcher einem Benutzer die Zustände beispielsweise in Bezug auf die Temperatur, den Druck, die Sauerstoffkonzentration in jedem Raum anzeigt, den Öffnungs- oder Schließzustand der Trennwand 105, und dergleichen. Darüber hinaus bezeichnet das Bezugszeichen 211 eine Mehrfachabsauggasverarbeitungseinrichtung.
(Zweite Ausführungsform)
3 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Teil ist weggeschnitten, um das Innere darzustellen. Auch diese Verarbeitungseinrichtung 300 verarbeitete einen Gegenstand 350, der verarbeitet werden soll, der ein Harz und ein Metall als Bestandteile aufweist.
Diese Verarbeitungseinrichtung 300 weist einen Spülraum 301 auf, einen gasdichten Raum 302 und einen Kühlraum 303. Der gasdichte Raum 300 vereinigt die Funktionen des ersten gasdichten Raumes 102 und des zweiten gasdichten Raumes 103 der in 1 dargestellten Verarbeitungseinrichtung 100. In dem gasdichten Raum 302 wird daher zuerst der Harzbestandteil des Gegenstands 350 selektiv pyrolisiert, und daraufhin wird in demselben gasdichten Raum 302 ein Teil für die Rückgewinnung abgetrennt. Insbesondere ist es, wenn ein gewünschtes Metall durch selektive Pyrolyse des Harzes isoliert werden kann, nicht erforderlich, daß der Metallbestandteil des Gegenstands 350 verdampft wird.
Der gasdichte Raum 302 ist mit einer Temperatureinstellvorrichtung, einer Druckeinstellvorrichtung und einer Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung versehen, jedoch kann die Sauerstoffkonzentration durch den Gesamtdruck in dem gasdichten Raum 302 eingestellt werden, wie im voranstehend geschilderten Fall.
Die Temperatur in dem gasdichten Raum 302 kann durch eine elektrische Heizvorrichtung 309 und einen nicht dargestellten Temperatursensor eingestellt werden.
Der Druck in den gasdichten Raum 302 kann durch ein Absaugsystem 310, 314, ein Trägergaseinlaßsystem und einen nicht dargestellten Drucksensor eingestellt werden. Das Bezugszeichen 312 bezeichnet ein Trägergaseinlaßventil.
Zwischen dem gasdichten Raum 302 und dem Absaugsystem 310 ist eine Ölkondensationsvorrichtung 311 als Gerät zur Umwandlung in Öl vorgesehen, welches eine Kondensations/Rückgewinnungsvorrichtung darstellt, welche das Zersetzungsproduktgas des Harzbestandteils des Gegenstands 350 zurückgewinnt.
Weiterhin ist zwischen dem gasdichten Raum 302 und dem Absaugsystem 314 eine Rückgewinnungskammer 315 vorgesehen, die eine Kondensations/Rückgewinnungsvorrichtung darstellt, welche das Gas des Metallbestandteils zurückgewinnt, der aus dem Gegenstand 350 verdampft wurde. Wenn der Metallbestandteil des Gegenstands nicht verdampft werden muß, können mehrere Ölkondensationsvorrichtungen 311 verwendet werden.
Der Spülraum 310, in Kühlraum 303, eine Trennwand 305, ein Trägergaseinlaßsystem, eine Stoßvorrichtung 330 und eine Zugvorrichtung 331 sind ebenso wie bei der Verarbeitungseinrichtung 100 gemäß 1. Weiterhin kann die Steuervorrichtung auf dieselbe Art und Weise zur Verfügung gestellt werden.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung weist daher grundsätzlich ein Teil auf, welches selektiv den Metallbestandteil des Gegenstands so pyrolisiert, daß er so wenig wie möglich verdampft wird. Durch Kombination dieses Teils mit einem Teil, welches dem Metallbestandteil durch Verdampfung des Metallbestandteils von dem Gegenstand abtrennt und zurückgewinnt, kann der Umfang verarbeitbarer Gegenstände vergrößert werden.
Beispielsweise kann durch Bearbeitung einer harzbeschichteten Aluminiumfolie durch selektive Pyrolyse des Harzanteils in einer eingestellten Atmosphäre Aluminium in seinem metallischen Zustand zurückgewonnen werden.
Weiterhin kann ein Stück des Substrats, auf welchem ein elektronisches Bauteil angebracht ist, durch Verdampfung einer Lotlegierung für die Rückgewinnung verarbeitet werden, wodurch das Substrat und das elektronische Bauteil getrennt werden.
(Ausführungsform 3)
4 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung.
Diese Verarbeitungseinrichtung 400 ist mit einem ersten gasdichten Raum 401 und einem zweiten gasdichten Raum 402 versehen. Der erste gasdichte Raum 401 weist eine nicht dargestellte Temperatureinstellvorrichtung auf, und ist an ein Absaugsystem 403 und eine Ölkondensationsvorrichtung als Gerät zur Umwandlung in Öl verbunden. Der zweite gasdichte Raum weist eine nicht dargestellte Temperatureinstellvorrichtung auf, und ist an ein Absaugsystem 405 und eine Rückgewinnungskammer 406 angeschlossen. Weiterhin ist mit dem ersten gasdichten Raum 401 und dem zweiten gasdichten Raum 402 ein Trägergaseinlaßsystem 407 verbunden, wodurch die Sauerstoffkonzentration in dem gasdichten Raum eingestellt und eine Druckbeaufschlagung erfolgen kann. Das Bezugszeichen 408 bezeichnet einen Trägergasvorratsbehälter.
Ein Harzbestandteil eines zu verarbeitenden Gegenstands, der ein Harz und ein Metall aufweist, wird daher selektiv in dem ersten gasdichten Raum 401 pyrolisiert, und das entstehende Zersetzungsproduktgas wird durch eine Ölkondensationsvorrichtung 404 zurückgewonnen. Mit der voranstehend geschilderten Steuervorrichtung und dergleichen können hierbei die Temperatur, der Druck, die Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 401 so eingestellt werden, daß selektiv das Harz pyrolisiert wird, während der Zustand des Metallbestandteils beibehalten bleibt.
In dem zweiten gasdichten Raum 402 werden die Temperatur und der Druck im Inneren so eingestellt, daß der Metallbestandteil verdampft, um in der Rückgewinnungskammer 406 zurückgewonnen zu werden. Die Temperatur und der Druck in dem zweiten gasdichten Raum 402 können auch durch die Steuervorrichtung eingestellt werden, entsprechend wie beim ersten gasdichten Raum 401.
Vor dem ersten gasdichten Raum 401 oder hinter dem zweiten gasdichten Raum 402 kann ein Spülraum vorgesehen sein.
(Ausführungsform 4)
5 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das System 500 ist ein System, die einen Gegenstand verarbeitet, der ein Harz und ein Metall als seine Bestandteile aufweist, und ist mit einem Spülraum 501 versehen, einem ersten gasdichten Raum 502, einem zweiten gasdichten Raum 503, einem dritten gasdichten Raum 504 und einem Kühlraum 505.
Ein Spülraum 501 ist an eine Falle 506 und an ein Absaugsystem 507 angeschlossen. Ein erster gasdichter Raum 502 ist mit einer Ölkondensationsvorrichtung 508 und einem Absaugsystem 509 verbunden. Ein zweiter gasdichter Raum 503 ist an eine Rückgewinnungskammer 510 und an ein Absaugsystem 511 angeschlossen. Ein dritter gasdichter Raum 504 ist an eine Rückgewinnungskammer 512 und an ein Absaugsystem 513 angeschlossen. Ein Kühlraum 505 ist mit einer Falle 514 und einem Absaugsystem 515 verbunden. Der erste gasdichte Raum 502, der zweite gasdichte Raum 503 und der dritte gasdichte Raum 504 sind mit einer nicht dargestellten Temperatureinstellvorrichtung versehen. Das Bezugszeichen 516 bezeichnet ein Trägergaseinlaßsystem, und das Bezugszeichen 517 einen Trägergasvorratsbehälter.
Zusätzlich ist der erste gasdichte Raum 502 mit einem nicht dargestellten Sauerstoffkonzentrationssensor versehen, so daß die Sauerstoffkonzentration in dem System unabhängig vom Gesamtdruck eingestellt werden kann.
Daher weist das System 500 mehrere Verarbeitungsräume auf, welche die Metallbestandteile des Gegenstands verdampfen. Selbst wenn der Gegenstand mehrere Metallbestandteile enthält, werden sie selektiv in dem zweiten gasdichten Raum 503 bzw. im dritten gasdichten Raum 504 für die Rückgewinnung verdampft.
(Ausführungsform 5)
6 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das System 600 ist ein System zur Verarbeitung eines Gegenstands, welcher ein Harz und ein Metall als seine Bestandteile enthält. Das System 600 ist so aufgebaut, daß mehrere Rückgewinnungsvorrichtungen mit einem gasdichten Behälter 601 verbunden sind, und es können für die Verarbeitung entsprechend der Temperatur, dem Druck und der Sauerstoffkonzentration in dem gasdichten Behälter 601 die Rückgewinnungsvorrichtungen umgeschaltet werden.
(Ausführungsform 6)
7 zeigt schematisch den Aufbau eines Steuersystems 610, welches die Temperatur, den Druck und die Sauerstoffkonzentration in dem gasdichten Behälter 601 einstellt. Wie voranstehend geschildert kann das Steuersystem 611 zum Teil oder insgesamt bei einer elektronischen Rechenvorrichtung vorhanden sein, beispielsweise als Programm, zum Steuern der Einrichtung.
Mit dem gasdichten Behälter 601 sind mehrere Systeme von Geräten für eine Ölkondensationsvorrichtung 602 verbunden, welche das thermisch zersetzte Produktgas des Harzbestandteils des Gegenstands zurückgewinnen, wobei die jeweilige Ölkondensationsvorrichtung 602 an das Absaugsystem 603 angeschlossen ist. Im allgemeinen wird Zersetzungsproduktgas des Harzes in großen Mengen abgegeben, und daher läßt sich durch Bereitstellung der mehreren Ölkondensationsvorrichtungen der Zustand in dem gasdichten Behälter einfach steuern, und kann die Belastung des Absaugsystems verringert werden.
In der Stufe hinter dem Absaugsystem 603 ist eine Abfallgasverarbeitungseinrichtung 604 vorgesehen, welche das Abfallgas unschädlich, geruchlos und rauchfrei macht.
In dem gasdichten Behälter 601 sind mehrere Systeme von Rückgewinnungskammern zur Rückgewinnung der Metallbestandteile des Gegenstands angeschlossen, der in dem gasdichten Behälter 601 verdampft wird, wobei die jeweilige Rückgewinnungskammer mit dem Absaugsystem 606 verbunden ist.
Die mehreren Systeme von Rückgewinnungskammern 605, die an den gasdichten Behälter 601 angeschlossen sind, können dasselbe Metall zurückgewinnen. Durch Umschaltung entsprechend der Temperatur- und Druckbedingungen in dem gasdichten Behälter 601 können auch mehrere Metalle mit unterschiedlichem Dampfdruck (Siedepunkt) getrennt zurückgewonnen werden.
Weiterhin ist an den gasdichten Behälter 601 ein Trägergaseinlaßsystem angeschlossen. Das Bezugszeichen 607 bezeichnet einen Trägergasvorratsbehälter. Durch Einlaß eines Trägergases wie beispielsweise N₂ oder Ar kann die Sauerstoffkonzentration in dem gasdichten Behälter 601 unabhängig vom Gesamtdruck eingestellt werden. Weiterhin kann durch Einlaß eines vorher druckbeaufschlagten Trägergases das Innere des gasdichten Behälters 601 unter Druck gesetzt werden. Durch Druckbeaufschlagung des Gegenstands in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre kann der Harzbestandteil wirksam zersetzt werden.
Weiterhin kann die Sauerstoffkonzentration in dem gasdichten Behälter 601 über den Gesamtdruck eingestellt werden.
(Ausführungsform 7)
8 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für die Rückgewinnungsvorrichtung der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Obwohl diese Verarbeitungseinrichtung ebenso wie die in 6 dargestellte Verarbeitungseinrichtung aufgebaut ist, sind andere Abschnitte als die Rückgewinnungsvorrichtung bei der Darstellung weggelassen.
Ein Rückgewinnungsraum 611, der durch eine Trennwand 610, die geöffnet oder geschlossen werden kann, von einem gasdichten Behälter 601 getrennt ist, ist vorgesehen. Der Rückgewinnungsraum 611 weist eine nicht dargestellte Temperatureinstellvorrichtung auf. An den Rückgewinnungsraum 611 kann ein Trägergaseinlaßsystem angeschlossen werden.
Zusätzlich ist mit diesem Rückgewinnungsraum 611 eine Rückgewinnungskammer 605 und ein Absaugsystem 606 verbunden.
Wenn das Innere des gasdichten Behälters 601 den Temperatur- und Druckzustand erreicht, der eine Verdampfung des vorbestimmten Metalls gestattet, wird die Trennwand 610 geöffnet, um den Gegenstand 612 in den Rückgewinnungsraum 611 einzubringen, und dann wird die Trennwand 610 geschlossen.
Während der Temperatur- und Druckzustand beibehalten wird, kann das in dem Rückgewinnungsraum 605 verdampfte Metall kondensiert werden, um zurückgewonnen zu werden.
Wenn ein derartiger Rückgewinnungsraum 611 vorhanden ist, können selbst während der Rückgewinnung des Metalls von dem Gegenstand in dem Rückgewinnungsraum 611 Bedingungen wie die Temperatur, der Druck, und die Sauerstoffkonzentration in dem gasdichten Behälter 601 unabhängig von dem Rückgewinnungsraum 611 eingestellt werden. Daher kann der Betriebswirkungsgrad der Einrichtung verbessert werden.
Ein derartiger Rückgewinnungsraum kann bei derartigen Verarbeitungseinrichtungen vorgesehen sein, wie sie in 1, 3, und 4 und 5 gezeigt sind.
(Ausführungsform 8)
9 zeigt schematisch eine Rückgewinnungsvorrichtung mit einem Rückgewinnungsraum 901, der an das System 100 angeschlossen ist, wie beispielsweise in 1 gezeigt ist.
Mit einem zweiten gasdichten Raum 103 der Verarbeitungseinrichtung 100 ist ein Rückgewinnungsraum 901 verbunden, wobei der zweite gasdichte Raum 103 von dem Rückgewinnungsraum 901 durch eine Trennwand 902 getrennt ist, die geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Rückgewinnungsraum 901 weist eine nicht dargestellte Temperatureinstellvorrichtung auf. Weiterhin kann ein Trägergaseinlaßsystem angeschlossen werden. Eine Rückgewinnungskammer 115 und ein Absaugsystem 114 sind mit dem Rückgewinnungsraum 901 verbunden. Zusätzlich können ein Rückgewinnungskammer 115 und ein Absaugsystem 114 parallel zum Rückgewinnungsraum 901 geschaltet werden.
Die 10 und 11 zeigen schematisch jeweils ein Beispiel für den Aufbau der Rückgewinnungskammern.
10 zeigt eine Rückgewinnungskammer mit Gegenflußanordnung, und 11 zeigt eine Rückgewinnungskammer des Zyklontyps. Die Rückgewinnungskammer muß nur dazu fähig sein, das Metall zu kondensieren, welches aus dem Gegenstand verdampfte. Darüber hinaus können derartige Rückgewinnungskammern in mehreren Stufen angeschlossen sein.
12 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau einer Abfallgasverarbeitungseinrichtung, welche das Abfallgas verarbeitet, das von dem Gegenstand abgegeben wurde, und nicht durch eine Ölkondensationsvorrichtung als Gerät zur Umwandlung in Öl oder durch eine Rückgewinnungskammer zurückgewonnen wurde. Hinter der Rückgewinnungsvorrichtung, etwa der Ölkondensationsvorrichtung zur Umwandlung in Öl oder der Rückgewinnungskammer, sind ein Mehrfachabfallgasbehandlungsfilter 1201, ein Rauchfangfilter 1202 und ein Geruchsfilter 1203 angeschlossen. Abgesehen von diesen kann eine Alkalifalle, die beispielsweise Halogengas zurückgewinnt, oder eine Zersetzungseinrichtung für halogenierte Kohlenwasserstoffe, die einen Katalysator verwendet, vorgesehen sein.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet daher den Gegenstand, der ein Harz und ein Metall als Bestandteile aufweist, auf solche Weise, daß der Harzanteil selektiv pyrolisiert wird (Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung), und der Metallbestandteil von dem Gegenstand verdampft wird, um abgetrennt und zurückgewonnen zu werden.
(Ausführungsform 9)
Als nächstes wird ein Verarbeitungssystem beschrieben, welches Blei von einem Gegenstand abtrennt, der Blei als Bestandteil aufweist.
Das Verarbeitungssystem dient zur Verarbeitung eines Gegenstands, bei welchem zumindest ein Teil der Bestandteile Blei und Harz sind. Beispielsweise Blei kann von einem elektronischen Bauteil eines elektronischen Instruments oder eines Kraftfahrzeugs entfernt werden, bei welchen eine bleihaltige Legierung verwendet wird, beispielsweise eine Lotlegierung auf der Grundlage von Pb-Sn.
Das Verarbeitungssystem pyrolisiert zuerst selektiv den Harzanteil etwa über Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung, und dann wird das Blei verdampft, um von dem Gegenstand abgetrennt zu werden. Das verdampfte Blei kann zurückgewonnen werden. Als Einrichtung kann für diesen Zweck die voranstehend geschilderte Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Zuerst wird der Harzbestandteil selektiv so pyrolisiert, daß das Blei des Gegenstands nicht wesentlich oxidiert wird.
Das Harz beginnt um 323 K herum zu schmelzen, und gibt, wenn es etwa bei 453 bis 873 K gehalten wird, infolge der Pyrolyse ein Gas auf Kohlenwasserstoffgrundlage ab, welches hauptsächlich aus C1 bis C8 besteht. Ein derartiges Zersetzungsproduktgas des Harzes kann durch die Ölkondensationsvorrichtung und dergleichen zurückgewonnen werden.
Der selektive Pyrolyseschritt für das Harz wird vorzugsweise unter Einstellung der Sauerstoffkonzentration durchgeführt. Durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration kann der Rückgewinnungswirkungsgrad für das Zersetzungsproduktgas des Harzes verbessert werden. Weiterhin kann das Auftreten einer Oxidation von Blei verhindert werden. Da Bleioxid bei einer niedrigeren Temperatur als Blei verdampft wird, kann eine Streuung von Blei durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration verhindert werden, so daß Blei wirksamer in einem späteren Schritt zurückgewonnen werden kann.
Dann wird durch Einstellung der Temperatur und des Drucks Blei aus dem Gegenstand verdampft. Wenn der Gegenstand beispielsweise Eisen, Kupfer, Aluminium, Zinn und dergleichen über Blei hinaus enthält, können durch den unterschiedlichen Dampfdruck die jeweiligen Metalle selektiv verdampft werden.
Die Temperatur, bei welcher Blei verdampft, ändert sich in Abhängigkeit vom Druck in dem gasdichten Behälter. Unter Atmosphärendruck beträgt der Dampfdruck von Blei bei 1673 K 84 mm Hg, jedoch erreichen die Dampfdrucke von Eisen, Kupfer und Zinn noch nicht einmal 1 mm Hg. Durch Erhitzung des Gegenstands auf etwa 1673 K kann praktisch nur Bleidampf selektiv aus dem Gegenstand erzeugt werden.
Bei einer Erhitzung auf beispielsweise 2013 K unter Atmosphärendruck beträgt der Dampfdruck von Blei 760 mm Hg, wogegen der von Zinn 15 mm Hg beträgt, und der von Kupfer unterhalb von 3 mm Hg liegt. Die Erhitzung des Gegenstands auf etwa 1673 K kann daher selektiv praktisch nur Bleidampf aus dem Gegenstand ausstoßen.
Durch Erhitzung des Gegenstands unter verringertem Druck kann darüber hinaus Blei aus dem Gegenstand bei einer noch niedrigeren Temperatur verdampft werden.
Wenn der Druck auf 10^–1 Torr eingestellt wird, kann durch Erhitzung auf etwa 1100 K praktisch nur Bleidampf selektiv aus dem Gegenstand erzeugt werden.
Wenn der Druck auf 10^–3 Torr eingestellt wird, kann durch Erhitzung auf etwa 900 K praktisch nur Bleidampf aus dem Gegenstand erzeugt werden.
Wenn der Druck auf 10^–4 Torr eingestellt wird, kann durch Erhitzung auf etwa 700 K praktisch nur Bleidampf aus dem Gegenstand erzeugt werden.
Der auf diese Art und Weise selektiv abgegebene Bleidampf kann als metallisches Blei durch ein Rückgewinnungseinrichtung zurückgewonnen werden, die auf beispielsweise eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes von Blei abgekühlt ist.
13 zeigt die Beziehung zwischen dem Dampfdruck von Blei und der Temperatur. Es wird deutlich, daß der Siedepunkt von Blei durch Druckverringerung im Inneren des gasdichten Behälters abgesenkt werden kann.
Auf der Grundlage dieses Diagramms kann die Heiztemperatur entsprechend beispielsweise dem Druck in dem gasdichten Behälter eingestellt werden. Wird beispielsweise diese Beziehung als Programm in einer elektronischen Recheneinrichtung vorgesehen, so kann diese als die Steuervorrichtung der Verarbeitungseinrichtung der voranstehend geschilderten vorliegenden Erfindung verwendet werden.
(Ausführungsform 10)
Hierbei dient ein bestücktes Substrat als Beispiel, bei welchem verschiedene Arten elektronischer Bauteile auf einem Substrat angebracht sind, durch eine Lotlegierung, die Blei enthält, also als Beispiel für einen Gegenstand, der Blei und ein Harz als Bestandteile aufweist, und es wird die Verarbeitung dieses Gegenstands geschildert.
14 zeigt schematisch ein derartiges bestücktes Substrat 1300.
Auf einer Leiterplatte 1303, die durch Stapelanordnung einer Kupferfolie 1301 und eines Harzes 1302 ausgebildet ist, ist ein elektronisches Bauteil 1304 angebracht. Dieses elektronische Bauteil 1304 ist durch ein Harz 1305 als Gehäuse eingeschlossen. Zusätzlich ist ein Verbindungsanschluß 1306 des elektronischen Bauteils, der aus einer Kupferlegierung und einer Kupferfolie besteht, durch eine Lotlegierung 1307 auf der Grundlage von Pb-Sn angeschlossen. Wenn die Oberfläche der Anschlußklemme 1306 des elektronischen Bauteils mit einer Lotlegierung beschichtet ist, kann sie auf die gleiche Art und Weise verarbeitet werden.
Zuerst wird das bestückte Substrat 1300 erhitzt, während die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer so eingestellt wird, daß selektiv das Harz 1302, 1303 pyrolisiert wird. Da der Harzbestandteil einer Leiterplatte normalerweise ein thermisch aushärtendes Harz ist, wird der größte Anteil verkohlt, jedoch ein beträchtliches Volumen an Zersetzungsproduktgas abgegeben. Die Situation bei dem Gehäuseharz 1303 des elektronischen Bauteils ist ebenso.
15 zeigt schematisch ein bestücktes Substrat 1300, dessen Harzbestandteil selektiv pyrolisiert wird.
In diesem Zustand wird ein großer Anteil des Harzbestandteils des bestückten Substrats verkohlt. Darüber hinaus kann durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration eine Zerstreuung von Blei verhindert werden.
Dann wird durch Einstellung der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer selektiv Blei in dem Gegenstand verdampft. Die Temperatur und der Druck können auf der Grundlage von 13 festgelegt werden. Im Inneren der gasdichten Kammer wird der Druck vorzugsweise verringert. Dies liegt daran, daß infolge der Tatsache, daß Blei bei niedrigerer Temperatur verdampft werden kann, die Energiezufuhr verringert werden kann, und da die Sauerstoffkonzentration niedriger wird, die Metallbestandteile des Gegenstands wie Blei und andere gehindert werden können, oxidiert zu werden. Wenn die Gefahr für eine Oxidation der Metallbestandteile des Gegenstands besteht, kann die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer durch Einlaß des Trägergases wie etwa N₂ oder Ar in die gasdichte Kammer eingestellt werden.
Je stärker der Druck im Inneren der gasdichten Kammer verringert ist, desto niedriger ist die Temperatur, bei welcher Blei verdampft. 16 zeigt schematisch einen Zustand, in welchem Blei 1308 als metallisches Blei verdampft.
Durch Einstellung der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer kann selektiv nur Blei verdampft werden. Wenn der Gegenstand Metalle mit niedrigerem Siedepunkt als jenem von Blei enthält, können derartige Metalle vorher verdampft werden.
Daher kann Blei von dem bestückten Substrat 1300 als zu verarbeitendem Gegenstand entfernt werden. Durch derartige Verarbeitung des bestückten Substrats, beispielsweise elektronischer Instrumente als Abfall, die in der Gesellschaft in großen Mengen vorhanden sind, können sie als üblicher Abfall verarbeitet werden, wodurch eine Umweltverschmutzung infolge austretenden Bleis verhindert werden kann. Darüber hinaus können andere Metallbestandteile als Blei einfach abgetrennt und als Ressourcen zurückgewonnen werden. Auch der Harzbestandteil kann als wertvolles Öl oder Karbid zurückgewonnen werden. Das Karbid kann als Dünger oder als Aktivkohle verwendet werden.
Hierbei erfolgte die Beschreibung bis zu dem Schritt, bei welchem Blei von dem bestückten Substrat 1300 entfernt wird, jedoch können durch weitere Einstellung der Temperatur und es Drucks in der gasdichten Kammer auch die anderen Metallbestandteile als Blei des Gegenstands verdampft werden.
Durch Verdampfung beispielsweise von Zinn, welches eine Lotlegierung bildet, kann eine Trennung der Leiterplatte 1303 und des elektronischen Bauteils 1304 erfolgen.
17 zeigt schematisch einen Zustand, in welchem eine Leiterplatte 1303, von welcher Zinn verdampft wird, und ein elektronisches Bauteil 1304 getrennt werden.
Durch Entfernung von Blei oder durch Trennung der Leiterplatte 1303 und des elektronischen Bauteils 1304 kann daher die Komplexität des Gegenstands verringert werden, was dessen spätere Verarbeitung erleichtert. Anders ausgedrückt nimmt die Entropie des Gegenstands ab, wodurch sich der Wert des Gegenstands erhöht.
Weiterhin können durch Einstellung der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer Metalle wie Au, Ag, Pt, Bi, In, Ta, In, Cr, Cu, Al, W, Mo, Co, Pd, die in der Leiterplatte 1303 und dem elektronischen Bauteil 1304 enthalten sind, für die Rückgewinnung verdampft werden. Eine derartige Rückgewinnung kann wirksam durchgeführt werden, wenn sie getrennt nach der Abtrennung der Leiterplatte 1303 von dem elektronischen Bauteil 1304 erfolgt.
Die 18, 29, 30 zeigen schematisch die Druckabhängigkeit der Siedepunkte (Dampfdrucke) der verschiedenen Metalle. Diese Diagramme zeigen ein Beispiel für rückgewinnbare Metalle, jedoch kann man auch die Metalle zurückgewinnen, die in diesen Diagrammen nicht gezeigt sind.
19 ist ein Diagramm, welches die Temperaturabhängigkeit der freien Energie zur Ausbildung von Oxiden zeigt. Elemente in 19 sind als ein Beispiel gezeigt, und es können Daten, die andere Elemente als diese betreffen, einfach berechnet werden, oder aus Datenbanken erhalten werden. Unter Verwendung der Beziehung, die in 18, 19, 29, 30 gezeigt ist, zusammen mit der Beziehung zwischen dem Siedepunkt (Dampfdruck) von Blei und dem Druck, der in 13 gezeigt ist, können die Temperatur, der Druck, und die Sauerstoffkonzentration beispielsweise in der gasdichten Kammer gesteuert werden.
Werden beispielsweise diese Beziehungen bei einer elektronischen Recheneinrichtung als Programm vorgesehen, so läßt sich diese als Steuervorrichtung für das System gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden.
(Ausführungsform 11)
20 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Einrichtung, welche Blei von einem Gegenstand entfernt, der Blei und ein Harz als Bestandteile aufweist. Die Einrichtung ist nicht auf jene beschränkt, die in 20 gezeigt ist, sondern es läßt sich auch die voranstehend geschilderte Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzen.
Diese Verarbeitungseinrichtung 2000 ist mit einem ersten gasdichten Raum 2001 und einem zweiten gasdichten Raum 2002 versehen. Der erste gasdichte Raum 2001 weist eine Sauerstoffkonzentrationssteuereinrichtung 2003 und ein Heizgerät auf, beispielsweise einen nicht dargestellten Brenner und dergleichen. Weiterhin ist sie so aufgebaut, daß die vorbestimmte Temperatur für den vorbestimmten Zeitraum durch einen Steuerabschnitt aufrechterhalten werden, der in der Figur weggelassen ist.
Gas auf Kohlenwasserstoffbasis, welches von dem Harzbestandteil durch Erhitzung des Gegenstands 2004 abgegeben wird, wird durch eine Kondensations/Rückgewinnungseinrichtung 2005 abgekühlt, um als Öl zurückgewonnen zu werden. Das Bezugszeichen 2006 bezeichnet ein Auslaßgasreinigungsgerät. In diesem Fall ist ein Sprühreinigungsgerät angeschlossen, welches alkalisches Wasser oder dergleichen verwendet, wodurch der Anteil von Halogengas in dem Auslaßgas auf einen Pegel unterhalb der zulässigen Umweltschwelle verringert werden kann.
Der zweite gasdichte Raum 2002 ist ein Vakuumheizofen, und ist mit einer Bleirückgewinnungskammer 2007 und einem Absauggerät 2008 versehen.
Der Gegenstand wird zum ersten gasdichten Raum 2001 und zum zweiten gasdichten Raum 2002 nacheinander durch eine Transportvorrichtung 2009 befördert, beispielsweise eine Fördereinrichtung.
Die Aufenthaltszeit, die Heiztemperatur, der Druck, und die Sauerstoffkonzentration des Gegenstands in dem ersten gasdichten Raum 2001 bzw. dem zweiten gasdichten Raum 2002 werden jeweils durch einen nicht dargestellten Steuerabschnitt gesteuert.
Nach dem Durchgang durch den zweiten gasdichten Raum 2002 wird hierbei der Gegenstand zu dem Restaufnahmeabschnitt 2010 transportiert.
In dem ersten gasdichten Raum 2001 wird der Gegenstand 2004 auf beispielsweise etwa 473 bis 873 K erhitzt, und auf dieser Temperatur gehalten. Dann wird der Harzbestandteil, der einen Teil der Bestandteile des Gegenstands 2004 bildet, pyrolisiert, um als Kohlenwasserstoffgas abgegeben zu werden, welches beispielsweise aus C1 bis C8, C8 bis C16 besteht.
Das abgegebene Zersetzungsproduktgas des Harzes wird durch eine Kondensationseinrichtung 2005 kondensiert und zurückgewonnen. Jenes Gas, welches nicht zurückgewonnen wird, wird durch ein Abfallgasreinigungsgerät 2006 entfernt, damit es unschädlich, rauchfrei und geruchfrei wird.
Daraufhin wird der Gegenstand 2004 zum zweiten gasdichten Raum 2002 übertragen. wird der Druck auf beispielsweise etwa 10^–5 Torr verringert, und die Temperatur auf etwa 700 K angehoben, und dann dieser Zustand beibehalten. Blei in dem Gegenstand wird als Bleidampf von dem Gegenstand abgegeben. An dem oberen Abschnitt des zweiten gasdichten Raums 2002 ist ein Gasauslaßabschnitt vorgesehen, in welchem der Bleidampf, der von dem Gegenstand ausgestoßen wird, als metallisches Blei kondensiert, infolge des Absinkens des Dampfdrucks. Das kristalline, metallische Blei wird in der Bleirückgewinnungskammer 2005 niedergeschlagen, um zurückgewonnen zu werden. Für einen wirksamen Transport des Metalldampfs von dem zweiten gasdichten Raum 2002 zur Bleirückgewinnungskammer 2005 wird durch Einlaß eines Inertgases wie etwa N₂ oder Ar von dem Trägergaseinlaßabschnitt, der in dem zweiten gasdichten Raum 2002 vorgesehen ist, der Bleidampf zur Bleirückgewinnungskammer 2005 zusammen mit dem Trägergas übertragen.
Am oberen Abschnitt des ersten gasdichten Raums ist ein Gasauslaßabschnitt vorgesehen, und das abgegebene Zersetzungsproduktgas des Harzes wird der Kondensationseinrichtung 2005 zugeführt.
Wenn die Kühltemperatur der Kondensationseinrichtung 2005 auf 523 bis 423 K herabgesetzt wird, wird hauptsächlich Schweröl abgegeben, bei einer Kühlung auf 423 bis 323 K wird hauptsächlich eine Mischung aus Schweröl und Leichtöl abgegeben, und bei einer Abkühlung auf 323 K bis Zimmertemperatur wird hauptsächlich Leichtöl abgegeben. Das zurückgewonnen Öl wird einem Rückgewinnungsbehälter zugeführt, der in der Figur nicht dargestellt ist, und kann als Brennstoff oder Rohmaterial erneut verwendet werden.
Das von der Kondensationseinrichtung 2005 abgegeben Gas wird dem Auslaßgasreinigungsgerät 2006 über einen Gasauslaßabschnitt 15 zugeführt. Beim vorliegenden Beispiel ist ein Sprühreinigungsgerät angeschlossen, welches alkalisches Wasser verwendet, um den Anteil von Halogengas in dem Abfallgas auf einen Pegel unterhalb der zulässigen Umweltbedingungen zu verringern.
(Ausführungsform 12)
Als nächstes wird ein Beispiel, bei welchem ein lotenthaltenes elektronisches Instrument als Gegenstand verarbeitet wird, und zwar durch ein System 200 mit dem voranstehend geschilderten Aufbau, beschrieben.
Das elektronische Instrument, der Gegenstand 2004, kann vorher zerkleinert werden. In diesem Fall wird das elektronische Bauteil in Abmessungen von etwa 10 × 10 cm mit einer in zwei Achsen arbeitenden Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert. Das grob zerteilte elektronische Instrument wird in den ersten gasdichten Raum eingebracht.
In dem ersten gasdichten Raum 2001 wird die Temperatur im Inneren des Ofens auf etwa 773 K gehalten, und die Sauerstoffkonzentration auf etwa 5 %. Das elektronische Instrument bleibt dort etwa eine halbe Stunde lang. Der Harzbestandteil, der etwa 40 % des elektronischen Instruments beträgt, wird in dem ersten gasdichten Raum 2001 selektiv pyrolisiert, um als Kohlenwasserstoffgas abgegeben zu werden, oder verkohlt zu werden.
Metalle wie etwa Eisen, Kupfer oder Aluminium, die insgesamt etwa 50 % der Zusammensetzung ausmachen, und das bestückte Substrat, welches etwa 10 % der Zusammensetzung ausmacht, zeigen in dem ersten gasdichten Raum 2001 keine chemische Änderung. Der Oxidationszustand oder der Phasengleichgewichtszustand wird daher im wesentlichen aufrechterhalten.
Das elektronische Instrument, bei welchem der Harzbestandteil selektiv pyrolisiert wurde, wurde zum zweiten gasdichten Raum 2002 ohne Abkühlung übertragen. Der Druck und die Temperatur in dem zweiten gasdichten Raum 2002 wurden auf etwa 10^–3 Torr bzw. 900 K gehalten, und das elektronische Instrument blieb dort etwa eine halbe Stunde lang.
Bei dem bestückten Substrat, welches etwa 10 % des elektronischen Instruments ausmacht, macht eine Lotlegierung etwa 5 bis 10 % des Substratgewichts aus. Weiterhin bestehen etwa 40 Gew.-% der Lotlegierung aus Blei.
In dem elektronischen Instrument ist daher ein Bestandteil von 0,2 bis 0,4 % an Blei vorhanden. Dieses Blei wird als Bleidampf in dem zweiten gasdichten Raum 2002 verdampft, wird zur Bleirückgewinnungskammer 2005 zusammen mit dem Trägergas übertragen, und als metallisches Blei zurückgewonnen.
Um den Rückgewinnungswirkungsgrad für Blei zu verbessern wird vorzugsweise die Aufenthaltszeit von Bleidampf in der Bleirückgewinnungskammer 2005 solange wie möglich verlängert. Bei vorliegenden Beispiel betrug der Rückgewinnungsanteil für Blei 98 %. Das rückgewonnene Blei wies einen geringen Anteil an Verunreinigungen auf, und konnte als wertvolles Metall recycelt werden.
Kohlenwasserstoffgas, welches nach der Pyrolyse in dem ersten gasdichten Raum 2001 abgegeben wird, wird zur Kondensationseinrichtung 2005 übertragen, um an dem Kondensationsabschnitt abgekühlt zu werden, der durch umgewälztes Wasser auf etwa 300 K abgekühlt wird. Beim vorliegenden Beispiel weist das Harz einen Anteil von 40 des elektronischen Instruments auf. Das Ölumwandlungsverhältnis hängt von der Zusammensetzung des Harzbestandteils ab, jedoch werden etwa 90 Gew.-% als Öl zurückgewonnen, und bleiben etwa 10 % als Rest übrig, der hauptsächlich aus Karbid besteht.
Das zurückgewonnene Öl konnte als Brennstoff oder Ressource recycelt werden. Der Gasanteil, der durch die Kondensationseinrichtung 2005 hindurchging, wird nach Reinigung durch das Auspuffgasreinigungsgerät 2006 in die Atmosphäre abgegeben, als Abfallgas unterhalb der zulässigen Umweltschwelle.
Weiterhin werden Metalle wie etwa Eisen, Kupfer und Aluminium, die etwa 50 % der Zusammensetzung eines elektronischen Bauteils ausmachen, ohne wesentlich in dem ersten gasdichten Raum 2001 oder in dem zweiten gasdichten Raum 2002 oxidiert zu werden, statt dessen als Metall zurückgewonnen. Der Recycelwert ist daher hoch.
Beim vorliegenden Beispiel besteht der Rest, der in die Restaufnahmevorrichtung 30 ausgestoßen wird, hauptsächlich aus Eisen, Kupfer, Aluminium und Karbid des Harzes.
21 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Trennwand 2101, die geöffnet oder geschlossen werden kann, und welche die Gasdichtigkeit und die adiathermischen Eigenschaften des ersten gasdichten Raums 2001 und des zweiten gasdichten Raums 2002 der Verarbeitungseinrichtung 2000 aufrechterhält, die beispielsweise in 20 gezeigt ist. Eine Trennwand 2101 wird durch einen Draht 2102 und einen Heber 2103 betätigt.
Am Ort der jeweiligen Trennwand 2101 können eine Vakuumtür und eine adiathermische Tür getrennt vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Trennwand 2101b eine Vakuumtür sein, und können sowohl auf der Seite des ersten gasdichten Raums 2001 als auch auf der Seite des zweiten gasdichten Raums 2002 dieser Tür adiabatische Türen vorgesehen sein, die ebenso geöffnet oder geschlossen werden können.
Als nächstes wird ein Beispiel aufgenommen und beschrieben, bei welchem als zu bearbeitender Gegenstand Abfall, der Harz und Metall enthält, die in großen Mengen in verschiedenen Arten elektronischer Instrumente, Kraftfahrzeuge, Präzisionsinstrumente, Papierwaren, Verpackungen für Medizin und Lebensmittel verwendet werden, verarbeitet wird. Es kann das System der voranstehend geschilderten vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
(Ausführungsform 13)
Da derartige Abfälle, die ein Harz und ein Metall enthalten, schwierig zu trennen und zurückzugewinnen sind, werden sie normalerweise durch Verbrennung oder Deponieverarbeitung verarbeitet. Bei dem Verarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einer Einrichtung der Harzbestandteil des Abfalls selektiv pyrolisiert (Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung), und wird der Metallbestandteil verdampft, um in seinem metallischen Zustand zurückgewonnen zu werden. Zwar haben Abfälle, die ein derartiges Harz aufweisen, in der Praxis ein Problem bei der Erhitzung unter verringertem Druck dargestellt, nämlich daß die Temperaturerhöhung während der Erhitzung langsam ist, jedoch kann die vorliegende Erfindung diese Schwierigkeit durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration überwinden.
Bei dem Verarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird zuerst Abfall, der ein Harz und ein Metall enthält, in die gasdichte Kammer eingebracht. Durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration zur Zurückgewinnung des Harzes wird dann der Druck erhöht, auf einen Druck von mehreren Atmosphären, und wird die Temperatur erhöht. Dann werden eine Druckverringerung und Erhitzung durchgeführt, um das Metall zu verdampfen und zurückzugewinnen.
22 zeigt schematisch ein Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung, welche in dem Verarbeitungssystem verwendet werden kann.
In der gasdichten Kammer 2201 ist ein Eingaberegal 2202 vorgesehen, welches den Abfall aufnimmt, der das Harz und das Metall enthält, und aus Metall und dergleichen besteht, welches eine hohe Wärmebeständigkeit und einen hohen Temperaturanstiegswirkungsgrad aufweist. Das Bezugszeichen 2203 bezeichnet eine Tür, welche die gasdichte Kammer 2201 öffnet oder schließt. In der gasdichten Kammer ist ein Heizgerät 2204 vorgesehen, und wird zusammen mit dem Druck und der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer über ein Steuerfeld 2205 betätigt. Das Bezugszeichen 2206 bezeichnet einen Sensor, und hierdurch werden die Temperatur, der Druck und die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer 2201 an das Steuerfeld 2205 als Signale übertragen.
Die gasdichte Kammer 2201 ist an eine Absaugeinrichtung 2208 angeschlossen. Zwischen der gasdichten Kammer 2201 und der Absaugeinrichtung 2208 ist ein Harzrückgewinnungsvorrichtung 2209 vorgesehen, welches eine Rückgewinnungseinrichtung für das Zersetzungsproduktgas des Harzbestandteils des Abfalls darstellt, sowie eine Metallrückgewinnungsvorrichtung 2210, welches eine Rückgewinnungseinrichtung für den Metallbestandteil des Abfalls darstellt. Für die Harzrückgewinnungsvorrichtung 2209 kann beispielsweise eine Kondensationseinrichtung vorgesehen sein. Für die Metallrückgewinnungseinrichtung kann beispielsweise eine Zyklontrennvorrichtung vorgesehen sein.
Der Abfall wird in das Eingaberegal 2202 eingebracht, welches im Inneren der gasdichten Kammer 2201 angeordnet ist, die Tür 2203 wird abdichtend geschlossen, und es wird mit der Erhitzung (400 °C) und der Druckverringerung (drei Atmosphären) begonnen, wobei zuerst die Rückgewinnungsvorrichtung geschlossen ist.
In diesem Fall erfolgt der Temperaturanstieg wirksamer, als wenn eine Erhitzung unter Druckverringerung erfolgt, und dies trägt zum Temperaturanstiegswirkungsgrad bei, wenn die Temperatur unter verringertem Druck während der späteren Rückgewinnung von Metall erhöht wird.
Die Gase, die durch Pyrolyse der Harzbestandteile des Abfalls erzeugt werden, werden durch mehrere Rückgewinnungseinrichtungen entsprechend den Arten des Gases zurückgewonnen. Wenn der Abfall Harz auf Polyvinylchloridgrundlage enthält, kann der Abfall zuerst unter Atmosphärendruck erhitzt werden, um Chlorgas abzugeben, und danach kann das Chlorgas als Eisenchlorid durch Kontakt mit Eisen zurückgewonnen werden, welches auf hohe Temperatur erhitzt ist, oder kann durch Hinzufügen von Ammoniak als Ammoniumchlorid zurückgewonnen werden. Da in diesem Falle die Kammer und die Rohre infolge des Chlorgases stark korrodiert werden können, wird vorzugsweise bei der Einrichtung Hastelloy oder eine Titanlegierung statt Edelstahl verwendet, je nach den Anforderungen. Das Abfallgas, beispielsweise nicht zurückgewonnenes Gas, kann dadurch unschädlich gemacht werden, daß eine Verbrennung bei hoher Temperatur durchgeführt wird.
Ein Teil des Harzes wird verkohlt und kann als Dünger oder Brennstoff recycelt werden. Kohlenstoff, der unter Vakuumbedingungen erhitzt ist, ist hervorragend als Dünger, Brennstoff oder Deodorant.
Dann wird das Harzrückgewinnungsvorrichtung 2209 geschlossen, und ein Rohrkreis jeder Metallrückgewinnungsvorrichtung 2210 geöffnet. Im Inneren der gasdichten Kammer 2201 erfolgt eine Druckverringerung auf einen Druck um 10^–3 Torr herum, mit einer Absaugeinrichtung, und eine Erhitzung auf oberhalb des Siedepunkts der Legierung entsprechend den Arten der Metalle, wodurch das Metall verdampft wird, um durch eine Kondensationsvorrichtung zurückgewonnen zu werden, die in der Mitte der Metallrückgewinnungsvorrichtung 2210 vorgesehen ist. Da die Verdampfungstemperatur des Metalls niedriger wird als bei Atmosphärendruck kann in diesem Fall eine relativ niedrige Temperatur verwendet werden, und darüber hinaus wird der Rückgewinnungswirkungsgrad hoch, da höchstens eine geringe Oxidation auftritt.
Bei dem Verarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher der thermische Wirkungsgrad hervorragend, und sind die Verarbeitungskosten gering. Durch Erhitzung/Druckbeaufschlagung kann darüber hinaus Öl mit relativ niedrigem Molekulargewicht mit hohem Wirkungsgrad zurückgewonnen werden, und kann der Rückgewinnungswirkungsgrad für das äußerst reine Metall infolge der Erhitzung unter Vakuum hoch sein.
(Ausführungsform 14)
Als nächstes wird als Beispiel für einen zu verarbeitenden Gegenstand, um das Verarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung zu schildern, die Verarbeitung von Abfall in Form bestückter Substrate beschrieben, bei welchen verschiedene Arten elektronischer Bauteile auf einer Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung angebracht sind, und die in weitem Ausmaß in verschiedenen Arten elektronischer Instrumente, Kraftfahrzeuge, Präzisionsinstrumente und dergleichen verwendet werden. In Bezug auf die Einrichtung kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Dieses Verarbeitungssystem führt eine wirksame Abtrennung und Rückgewinnung elektronischer Bauteile von einem bestückten Substrat durch, auf welchem verschiedene Arten elektronischer Bauteile angebracht sind, beispielsweise ein IC, eine LSI, ein Widerstand, oder ein Kondensator. Zusätzlich führt das System eine Abtrennung und Rückgewinnung von Harzbestandteilen und Metallbestandteilen des bestückten Substrats durch, welches eine Leiterplatte und ein elektronisches Bauteil aufweist, so daß Ressourcen zur Verfügung gestellt werden.
Bei derartigen Abfällen in Form bestückter Substrate war die Abtrennung eines elektronischen Bauteils von einer Leiterplatte schwierig, und da ein bestücktes Substrat einen Gegenstand darstellte, bei welchem verschiedene Materialien auf komplizierte Art und Weise vereinigt vorhanden waren, war dessen Verarbeitung schwierig. Daher wurde im allgemeinen eine Verarbeitung wie beispielsweise Deponieren oder Verbrennung eingesetzt.
Bei dem vorliegenden Verarbeitungssystem werden Abfälle in Form bestückter Substrate in die gasdichte Kammer eingegeben. Um dann einen hohen Temperaturanstiegswirkungsgrad zu erreichen, wird unter Atmosphärendruck oder unter Druckbeaufschlagung die Temperatur auf eine Temperatur erhöht, bei welcher das Harz nicht stark oxidiert wird, und danach wird der Druck verringert. Dies liegt daran, daß bei Druckverringerung die Wärmeleitfähigkeit in der gasdichten Kammer gering wird.
Dann wird ebenso wie im vorherigen Fall das Harz selektiv pyrolisiert (Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung), um das Zersetzungsproduktgas zurückzugewinnen.
Wenn der Harzbestandteil eines bestückten Substrats verarbeitet werden soll, wird, um einen hohen Temperaturanstiegswirkungsgrad zu erreichen, nach Erhitzung auf eine Temperatur (200 °C), bei welcher das Harz nicht wesentlich oxidiert wird, während der Druck und die Sauerstoffkonzentration durch ein Absaugsystem eingestellt werden, das bestückte Substrat als Gegenstand erhitzt. In diesem Fall wird der Harzbestandteil selektiv bei einer Temperatur entsprechend dem Vakuum pyrolisiert. Da die Pyrolysetemperatur desto niedriger wird, je höher die Druckverringerung (das Vakuum) ist, besteht keine Gefahr für die Beschädigung der abgedichteten Druckverringerungskammer.
Gehäuseharz eines elektronischen Bauteils wird ebenfalls pyrolisiert und wird äußerst spröde, was zu einer einfachen Abtrennung von einem Element in dem Gehäuse führt.
Die durch Pyrolyse des Harzes erzeugten Gase werden durch mehrere Rückgewinnungseinrichtungen zurückgewonnen, je nach Art des erzeugten Gases. Beispielsweise Wasserstoffgas, um zurückgewonnen zu werden, durch eine Substanz, welches dieses Gas absorbieren kann, und Chlorgas kann in Berührung mit auf hohe Temperatur erwärmten Eisen gebracht werden, um als Eisenchlorid zurückgewonnen zu werden.
Das Abfallgas und dergleichen können hierbei durch Verbrennung auf hoher Temperatur unschädlich gemacht werden.
Weiterhin wird durch Einstellung der Temperatur und des Drucks, und der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer je nach Metallen, die zurückgewonnen werden sollen (vgl. 13, 18, 19, 29, 30), eine Legierung verdampft, die eine Leiterplatte und ein elektronisches Bauteil (beispielsweise eine Pb-Sn-Legierung) verbindet. Unter Recyclinggesichtspunkten wird die Legierung vorzugsweise selektiv verdampft, entsprechend dem jeweiligen Dampfdruck, um abgetrennt zu werden.
Infolge der Verdampfung der Legierung, welche die Leiterplatte und das elektronische Bauteil verbindet, kann das elektronische Bauteil von der Leiterplatte getrennt werden.
Über die Verbindungslegierung hinaus, welche eine Leiterplatte und ein elektronisches Bauteil verbindet, können verschiedene Arten von Metallen, die in einem bestückten Substrat angebracht sind, für die Abtrennung und Rückgewinnung verdampft werden, beispielsweise Zn, Sb, Au, Pt, In, Cr, Cu, Al, Mo, W und Ta. Der Nutzwert des Metalls ist hoch, da das Metall in seinem metallischen Zustand zurückgewonnen wird, ohne oxidiert zu sein.
Wenn eine Legierung verdampft wird, so wird zur Verbesserung des Temperaturanstiegswirkungsgrades nach Erhitzung auf eine Temperatur, bei welcher die Legierung nicht wesentlich oxidiert wird (beispielsweise etwa 200 °C) das Innere der gasdichten Kammer durch eine Absaugvorrichtung auf verringerten Druck gesetzt, und wird weiter erhitzt (etwa 400 °C als Beispiel), und die verdampfte Lotlegierung kann durch eine Kondensationsvorrichtung kondensiert werden, die in der Mitte des Rückgewinnungsweges angeordnet ist.
Bei diesem System wird, wie in 17 gezeigt, die Lotlegierung des bestückten Substrats vollständig entfernt, und wird das Lot des Leitungsklemmenabschnitts beispielsweise eines IC, eines LSI, eines Widerstands oder eines Kondensators ebenfalls vollständig entfernt. Daher kann nicht nur ein elektronisches Bauteil von einem Substrat getrennt werden, sondern auch das spätere Recycling einer Leiterplatte und eines elektronischen Bauteils erleichtert werden, was zu einer Erhöhung des Wertes führt.
Der Harzbestandteil eines bestückten Substrats wird verdampft, verkohlt oder als Zwischenprodukt ausgebildet, was eine wirksame Nutzung ermöglicht.
Da die Metallbestandteile einer Lotlegierung entsprechend dem Vakuumwert in der gasdichten Kammer verdampften, und da sie bei niedrigem Druck bei niedrigerer Temperatur verdampfen, werden eine Ofenwand und dergleichen der Verarbeitungseinrichtung nicht beschädigt.
Wenn die bestückten Substrate durch Deponieentsorgung verarbeitet werden, besteht die Möglichkeit, daß schädliche Metalle wie beispielsweise Pb, Sb in Lotlegierungen infolge sauren Regens und dergleichen aufgelöst werden, was zur Verschmutzung des Bodens und von Flüssen führt. Weiterhin wird in der Natur praktisch kein Harz zersetzt, so daß es dort semi-permanent verbleibt, was nicht nur zu einem Mangel an Anbauflächen führt, sondern auch zum Auftreten von Schwierigkeiten in Bezug auf den Umweltschutz. Mit dem Verarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung können diese Schwierigkeiten überwunden werden.
Weiterhin können verschiedene Arten von Metallen, die in Leiterplatten oder elektronischen Bauteilen enthalten sind, abgetrennt und zurückgewonnen werden, um als Ressourcen erneut genutzt zu werden. Unter ihnen befinden sich Metalle, bei denen das Risiko besteht, daß sie erschöpft werden, oder seltene Metalle, deren Vorkommen in den oberen Erzschichten gering ist. Die Rückgewinnung dieser Metalle trägt daher zur Lösung des Problems von Ressourcen und Energie dar, welches die massiv konsumierende Gesellschaft hat.
(Ausführungsform 15)
Als nächstes wird ein Verarbeitungssystem beschrieben, bei welchem als Gegenstand eine Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung behandelt wird, bei welcher eine Kupferfolie und ein Harz stapelförmig übereinander angeordnet sind.
Eine Leiterplatte kann ein sogenanntes kupferplattiertes Laminat sein, ein flexibles Substrat, und ein Filmträger bei TAB (Tape Automated Bonding: automatische Bandverbindung). Ein abgeschnittener Abschnitt eines kupferplattierten Laminats, der während des Herstellungsvorgangs für eine Leiterplatte erzeugt wird, kann verarbeitet werden. Weiterhin kann, wie voranstehend geschildert, eine Leiterplatte verarbeitet werden, bei welcher ein elektronisches Bauteil und eine Verbindungslegierung von einem bestückten Substrat getrennt werden.
Weiterhin kann, obwohl die vorliegende Beschreibung eine Leiterplatte betrifft, dieselbe Verarbeitung eingesetzt werden, wenn bei dem Gegenstand Kupfer und Harz als Bestandteile vorhanden sind.
Die Abtrennung einer Lotlegierung und eines elektronischen Bauteils von einem bestückten Substrat können auf die gleiche Art und Weise wie voranstehend geschildert durchgeführt werden. Auch die Pyrolyse des Harzbestandteils des bestückten Substrats wird ebenso durchgeführt wie voranstehend geschildert.
Hierbei kann Papier als Teil des Harzes vorhanden sein. Dies gilt für die gesamte Erfindung.
Bei diesem System wird zur wirksamen Trennung der Kupferfolie und des Harzes eine Leiterplatte unter verringertem Druck oder unter nicht-oxidierenden Bedingungen erhitzt, um den Harzbestandteil der Leiterplatte zu Gas, Öl, Karbid oder dergleichen zu pyrolisieren. Die Kupferfolie kann als beinahe reines Metall zurückgewonnen werden. Verunreinigungen wie etwa Karbid und dergleichen, die am Kupfer anhaften, können durch Reinigung, Vibrationen, Schleifen mit feinem Sand je nach Erfordernis entfernt werden. Als Einrichtung kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
23 zeigt schematisch eine Leiterplatte 2300, die einen zu verarbeitenden Gegenstand darstellt. Diese Leiterplatte 2300 weist in Stapelanordnung zwei Schichten auf, eine Kupferfolie 2301 und ein Harz 2302, die übereinander angeordnet sind.
Nachdem eine Leiterplatte 2300 in eine gasdichte Kammer eingebracht. wurde, werden die Temperatur, der Druck und die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer so eingestellt, daß das Kupfer 2301 nicht wesentlich oxidiert wird, um selektiv das Harz 2302 zu pyrolisieren (Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung). Das Zersetzungsproduktgas des Harzes 2302 wird mit einer Kondensationseinrichtung zurückgewonnen.
Dieses Mal wird die Temperatur auf eine Temperatur erhöht (beispielsweise 200 °C), bei welcher das Harz nicht wesentlich oxidiert wird, und dann wird der Druck verringert, oder der Partialdruck von Sauerstoff abgesenkt, und dann die Temperatur weiter erhöht (beispielsweise auf 400 bis 650 °C). Dies wird durchgeführt, um den Temperaturanstiegswirkungsgrad zu verbessern.
24 zeigt schematisch eine Leiterplatte 2300, nachdem er Harzbestandteil pyrolisiert wurde. Ein erheblicher Anteil des Harzes liegt als Karbid vor.
In diesem Zustand kann das verkohlte Harz 2302 mechanisch abgetrennt werden.
Wenn die Temperatur auf eine Temperatur erhöht wird, die einige zehn Grad höher ist als der Schmelzpunkt von Kupfer, während der Druck oder die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer eingestellt wird, wird das Kupfer 2301 in flüssigem Zustand zu teilchenförmigem Kupfer 2301b, infolge der freien Oberflächenenergie (Oberflächenspannung) (25). Bei einer Abkühlung in diesem Zustand läßt sich die Abtrennung und Rückgewinnung von Kupfer einfacher durchführen. Der Schmelzpunkt von Kupfer bei 760 Torr beträgt beispielsweise 1080 °C, aber wenn die Temperatur in der gasdichten Kammer auf 1150 °C erhöht wird (im Falle von 760 Torr), kann Kupfer im teilchenförmigen Zustand erhalten werden.
Auf diese Weise kann durch Erhitzung einer Leiterplatte unter verringertem Druck oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre praktisch die gesamte Kupferfolie ohne Oxidation zurückgewonnen werden. Hierbei können Verunreinigungen wie etwa Karbid und dergleichen, die der Oberfläche anhaften, durch Reinigung und dergleichen je nach Wunsch entfernt werden.
Durch das Verarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher Kupfer abgetrennt und zurückgewonnen werden, im metallischen Zustand, aus dem Gegenstand, in welchem Harz und Metall vereinigt enthalten sind. Weiterhin kann das Harz als Öl oder Karbid zurückgewonnen werden.
(Ausführungsform 16)
Als nächstes wird als Gegenstand eine harzbeschichtete Aluminiumfolie behandelt, bei welcher eine Aluminiumfolie und ein Harz übereinander angeordnet sind, um ein. Verarbeitungssystem zu beschreiben.
Eine derartige harzbeschichtete Aluminiumfolie wird häufig eingesetzt, beispielsweise bei Beuteln für Kartoffelchips oder Verpackungsbehältern für Fertigbeutelgerichte wie etwa Curry, als Verpackungsbehälter für Lebensmittel oder Arzneimittel, und als wärmeisolierendes Material.
Eine derartige harzbeschichtete Aluminiumfolie ist schwierig zu verarbeiten, infolge der Vereinigung eines Harzes und einer Aluminiumfolie, und daher wird sie herkömmlich durch Deponieren oder Verbrennungsverarbeitung verarbeitet. Bei der Verbrennung wird das Aluminium oxidiert, was den Wert als Ressource drastisch verringert.
Infolge des hohen Energieaufwands bei der Herstellung von Aluminium stellt es eine vollständige Energieverschwendung dar, wenn es nicht als Ressource erneut verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung dient durch Erhitzung einer harzbeschichteten Aluminiumfolie in der gasdichten Kammer, während die Sauerstoffkonzentration eingestellt wird, zum selektiven Pyrolisieren (Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung) des Harzbestandteils, während der Oxidationszustand von Aluminium im wesentlichen unverändert bleibt.
Um wirksam eine Aluminiumfolie und ein Harz zu trennen wird daher eine harzbeschichtete Aluminiumfolie unter verringertem Druck oder unter nicht-oxidierenden Bedingungen erhitzt, und dann wird das Harz in Gas, Öl, Karbid und dergleichen zersetzt, um zurückgewonnen zu werden.
Die Aluminiumfolie kann als praktisch reines Metall zurückgewonnen werden. Derartige Verunreinigungen wie Karbid, die am Aluminium anhaften, können etwa durch Reinigung, Vibrationen, Schleifen mit kleinen Sandteilchen entfernt werden, je nach Erfordernis.
Bei diesem Verarbeitungssystem wird eine harzbeschichtete Aluminiumfolie, um den Temperaturanstiegswirkungsgrad zu erhöhen, auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher das Harz nicht wesentlich oxidiert wird, dann wird der Druck verringert oder der Partialdruck von Sauerstoff abgesenkt, und dann wird die Temperatur weiter erhöht bis zu einer Temperatur, bei welcher der Harzanteil in Gas, Öl, Karbid usw. zerlegt wird, um zurückgewonnen zu werden. Die Aluminiumfolie kann von dem Harz im Zustand eines praktisch reinen Teils abgetrennt werden.
26 zeigt schematisch eine harzbeschichtete Aluminiumfolie 2600. Ein Harz 2601 und eine Aluminiumfolie 2602 sind verbunden.
Zuerst wird die harzbeschichtete Aluminiumfolie 2600, die einen zu verarbeitenden Gegenstand darstellt, in ein System gemäß der vorliegenden Erfindung eingebracht.
Daraufhin wird, um den Temperaturanstiegswirkungsgrad der gasdichten Kammer zu erhöhen, nach Erwärmung auf eine Temperatur (beispielsweise 200 °C), bei welcher das Harz 2601 nicht wesentlich oxidiert wird, während die Temperatur- und Druckbedingungen gesteuert werden, die harzbeschichtete Aluminiumfolie 2600 auf 400 bis 650 °C erhitzt (vgl. 18, 19, 29, 30).
Bei einer Temperatur unterhalb von 400 °C ist die Pyrolyse des Harzbestandteils unzureichend, wogegen bei einer Temperatur oberhalb von 650 °C die Aluminiumfolie schmilzt. Auf diese Weise wird der voranstehend geschilderte Temperaturbereich festgelegt.
Vorzugsweise wird das Harz in dem Temperaturbereich von 550 bis 650 °C selektiv unter einem Druck von 10^–2 Torr oder darunter pyrolisiert (oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre).
27 zeigt schematisch einen Zustand einer harzbeschichteten Aluminiumfolie, nachdem der Harzbestandteil 2601 selektiv pyrolisiert wurde, also einen Zustand, in welchem an der Aluminiumfolie 2601 im metallischen Zustand ein Karbid 2602b anhaftet, welches ein Pyrolyseprodukt des Harzes ist. In diesem Zustand kann ein Karbid 2602b einfach von der Aluminiumfolie nur dadurch abgeschält werden, daß es leicht berührt wird. Daher kann die Aluminiumfolie einfach im metallischen Zustand zurückgewonnen werden (vgl. 28).
Weiterhin kann das Zersetzungsproduktgas, welches durch Pyrolyse des Harzes erzeugt wird, durch mehrere Rückgewinnungseinrichtungen entsprechend den Arten der Gase zurückgewonnen werden. Ein Katalysator kann eingesetzt werden.
Beispielsweise Wasserstoffgas kann durch ein Wasserstoffgas absorbierendes Material für die Rückgewinnung absorbiert werden. Chlorgas kann durch eine alkalische Lösung wie beispielsweise NaOH eingefangen werden, um neutralisiert zu werden, oder kann als Eisenchlorid über den Kontakt mit auf hohe Temperatur erhitztem Eisen zurückgewonnen werden.
Hierbei kann ein Abfallgas, beispielsweise nicht zurückgewonnenes Gas, durch Erhitzung auf hohe Temperatur unschädlich gemacht werden. Ein Teil des Harzes wird als Karbid oder Öl zurückgewonnen. Im allgemeinen ist der Harzbestandteil einer harzbeschichteten Aluminiumfolie ein thermisch aushärtendes Harz, und daher kann hiervon ein großer Anteil über Verdampfung, Umwandlung in Öl zurückgewonnen werden. Ein Karbid des Harzbestandteils ließ sich einfach von der Aluminiumfolie abschälen. Darüber hinaus behielt das Aluminium seine metallischen Eigenschaften bei.
Durch Erhitzung einer harzbeschichteten Aluminiumfolie unter verringertem Druck oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre kann daher beinahe das gesamte Aluminium ohne Oxidation zurückgewonnen werden. Hierbei können, je nach Erfordernis, Verunreinigungen wie Karbid und dergleichen, die an der Oberfläche anhaften, durch Reinigung entfernt werden.
(Ausführungsform 18)
31 zeigt schematisch ein Beispiel für ein System gemäß der vorliegenden Erfindung.
32 zeigt schematisch den Aufbau einer Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 31 gezeigt.
Diese Verarbeitungseinrichtung 10 weist einen Pyrolyseofen 20 auf, eine erste Pyrolysevorrichtung, welche einen Gegenstand, der Harz und Metall enthält, bei einer Temperatur pyrolisiert; eine Gaszersetzungskammer 30, die so angeordnet ist, daß sie mit dem Pyrolyseofen 2 verbunden ist, und das Abfallgas reformiert oder pyrolisiert, welches von einem Gegenstand erzeugt wird, und zwar bei einer derartigen zweiten Temperatur, daß Dioxine zersetzt werden; einen Kühlturm 40, der eine Kühlvorrichtung darstellt, und so angeordnet ist, daß er mit der Gaszersetzungskammer 30 verbunden ist, und das Abfallgas schnell auf eine dritte Temperatur herunterkühlt, um so einen Anstieg der Dioxinkonzentration in dem Abfallgas zu unterdrücken, welches bei der zweiten Temperatur reformiert wurde; einen Druckverringerungs/Erhitzungsofen 50, der den durch Pyrolyse des Gegenstands erzeugten Rest erhitzt, wobei Feststoffmaterialien von dem Abfallgas und dergleichen unter verringertem Druck abgetrennt werden, um so in dem Rest enthaltene Metalle zu verdampfen; und eine Rückgewinnungskammer 60, welche das aus dem Rest verdampfte Metall kondensiert.
In der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Gegenstand, der ein Harz und ein Metall enthält, in einen Pyrolyseofen zum Pyrolisieren eingegeben; das Abfallgas, welches vom Gegenstand abgegeben wird, wird so verarbeitet, daß es unschädlich wird, um einen sauberen Brennstoff zu erzeugen, durch ein Abfallgasverarbeitungsvorrichtung, bei welchem der Hauptabschnitt aus einer Gaszersetzungskammer, einem Kühlturm besteht; und der Pyrolyserest des Gegenstands, von welchem das Abfallgas abgegeben wird, wird in einen Druckverringerungs/Erhitzungsofen eingebracht, um Metalle abzutrennen und zurückzugewinnen.
Der Pyrolyseofen 20 dient zur Pyrolyse bei einer ersten Temperatur, bei welcher der Gegenstand unter Steuerung der Sauerstoffkonzentration pyrolisiert wird, so daß beispielsweise aus Shredderstaub, Leiterplattenabfall und dergleichen das Abfallgas abgezogen werden kann. Das Abfallgas besteht hierbei im wesentlichen aus Gas, wobei auch solche Fälle nicht ausgeschlossen sind, in welchen Festkörperteilchen, Teilchen im flüssigen Zustand und dergleichen in dem Abfallgas enthalten sind.
33 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Aufbau eines Pyrolyseofens 20. Der Pyrolyseofen 20 besteht aus einer Pyrolysekammer 21, welche einen Gegenstand pyrolisiert, und einer Verbrennungskammer 22, welche die Pyrolysekammer 21 erhitzt, wobei das Brenngas, welches von dem Brenngasrohr 23 zugeführt wird, in einem Brennraum 24 verbrannt wird, um das Innere der Pyrolysekammer 21 durch diese Verbrennungshitze zu erwärmen.
Der Pyrolyseofen ist mit einer Temperatureinstellvorrichtung und einer Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung versehen, die beide in der Figur nicht gezeigt sind, wodurch das Innere der Pyrolysekammer 21 auf einer ersten Temperatur gehalten wird, und die Sauerstoffkonzentration so eingestellt wird, daß die Pyrolyse in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt wird.
Als Temperatureinstellvorrichtung zur Einstellung einer ersten Temperatur des Pyrolyseofens 20 können eine Heizvorrichtung und eine Temperaturmeßvorrichtung verwendet werden. Als Heizvorrichtung lassen sich verschiedene Arten von Konvexionsheizung, Strahlungsheizung oder einer Kombination dieser Maßnahmen je nach Erfordernis einsetzen. Beispielsweise kann Widerstandsheizung verwendet werden, oder kann Schweröl oder Leichtöl außerhalb der Kammer verbrannt werden. Nachdem das von dem Harz des Gegenstands abgegebene Gas reformiert, unschädlich gemacht, und neutralisiert wurde, kann das erhaltene Gas als Brenngas als Wärmequelle für das System gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich des Pyrolyseofens 20 verwendet werden. Weiterhin kann beispielsweise das reine Brenngas, welches wie voranstehend geschildert erhalten wurde, einem Gasturbinengenerator zugeführt werden, zur Umwandlung in elektrischen Strom, wobei durch diesen elektrischen Strom das System gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich des Pyrolyseofens 20 betrieben werden kann.
Als Temperaturmeßvorrichtung können verschiedene Arten von Temperatursensoren eingesetzt werden. Die erste Temperatur kann auf eine Temperatur eingestellt werden, bei welchem das Harz des Gegenstands pyrolisiert wird, und das Metall des Gegenstands so wenig wie möglich oxidiert wird, jedoch wird, wie nachstehend geschildert wird, um eine Quelle für die Erzeugung von Dioxinen in mehreren Stufen auszuschalten, der Pyrolyseofen 20 vorzugsweise unter reduzierenden Bedingungen betrieben. Beispielsweise durch Pyrolyse aromatischer Kohlenwasserstoffverbindungen, die Chlor enthalten, unter reduzierenden Bedingungen wird das Chlor in den aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen in HCl und dergleichen zerlegt. Daher kann die Erzeugung von Dioxinen unterdrückt werden.
Der Pyrolyseofen 20 ist so ausgelegt, daß er den Gegenstand in einem Temperaturbereich von etwa 250 bis 600 °C pyrolisiert, besonders bevorzugt in dem Bereich von 400 bis 550 °C. Die erste Temperatur kann je nach Erfordernis in Abhängigkeit von den Eigenschaften und dem Aufbau des Gegenstands eingestellt werden. Wird die erste Temperatur des Pyrolyseofens 20 auf eine relativ niedrige Temperatur eingestellt, kann eine Verdampfung eines Schwermetalls des Gegenstands verhindert werden, wodurch eine wirksame Abtrennung und Rückgewinnung in einem Druckverringerungs/Erhitzungsofen 50 durchgeführt werden kann, der in einem späteren Schritt vorgesehen ist. Weiterhin kann die Belastung des Pyrolyseofens 20 verringert werden, was zu einer Verlängerung der Nutzungsdauer führt, und können die Verarbeitungskosten verringert werden.
Eine Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung kann beispielsweise ein Sauerstoffkonzentrationssensor sein, der eine Sauerstoffkonzentrationsmeßvorrichtung darstellt, und ein Trägergaseinlaßsystem.
Als Sauerstoffkonzentrationssensor kann ein Zirkonoxidsensor verwendet werden, als Beispiel, der Zirkonoxid einsetzt, oder es kann die Absorption von beispielsweise CO und CO₂ mittels Infrarotspektrometrie gemessen werden. Weiterhin kann GC-MS eingesetzt werden, oder eine Kombination dieser Maßnahmen vorgenommen werden, je nach Erfordernissen.
Als Trägergas kann beispielsweise ein Edelgas wie etwa Ar eingesetzt werden. Weiterhin kann durch dieses Trägergas nicht nur die Sauerstoffkonzentration in dem Pyrolyseofen 20 eingestellt werden, sondern kann auch das Gas wirksam in die Gaszerlegungskammer 30 eingeführt werden. Darüber hinaus kann es gleichzeitig als Druckeinstellvorrichtung dienen.
Der Pyrolyseofen 20 muß nur dazu fähig sein, den Gegenstand unter Steuerung der Sauerstoffkonzentration zu pyrolisieren, so daß beispielsweise ein Drehofen verwendet werden kann.
Weiterhin kann als Vorstufe des Pyrolyseofens 20 ein Shredder 25 vorgesehen sein (40). Der Gegenstand, der von außerhalb der Einrichtung eingebracht wird, wird durch den Shredder zerlegt und sortiert, und kann danach in dem Pyrolyseofen 20 eingegeben werden, oder kann ohne Zerlegung in den Pyrolyseofen 20 eingegeben werden. Handelt es sich beim Gegenstand um eine Abfall-Leiterplatte, so wird er vorzugsweise in den Pyrolyseofen 20 ohne Zerlegung eingebracht.
Im Inneren des Pyrolyseofens 20, in welchen der Gegenstand eingebracht wird, muß der Zustand in Bezug auf die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration nur so eingestellt werden, daß das Metall so wenig wie möglich oxidiert wird, und während der Pyrolyse des Harzes an organische Verbindungen gebundenes Chlor so weit wie möglich anorganisch ausgebildet werden kann. Der Temperatur/Sauerstoffkonzentrationszustand kann vorher festgelegt werden, oder kann durch Rückkopplung der Meßwerte für die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration an eine Heizvorrichtung bzw. eine Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung geregelt werden. Wenn die Sauerstoffkonzentration gemessen werden muß, kann beispielsweise ein Zirkonoxidsensor verwendet werden.
Weiterhin kann der Druck in der Pyrolysekammer 21 des Pyrolyseofens 20 gesteuert oder geregelt werden. Wenn beispielsweise im Inneren der Pyrolysekammer 21 der Druck verringert ist, wird auch die Sauerstoffkonzentration verringert, so daß der Gegenstand durch Erhitzung nicht schnell oxidiert wird. Trotz der Erzeugung eines beträchtlichen Ausmaßes an Zersetzungsproduktgas aus dem Harz erzeugt die Zerlegung des Harzes gewöhnlich keinen Sauerstoff. Weiterhin wird das Zersetzungsprodukt des Harzes ebenfalls einfach verdampft.
Bei einer Druckverringerung wird die Wärmeleitfähigkeit in der Pyrolysekammer 21 gering. Wenn jedoch im Inneren des Pyrolyseofens 20 eine nicht-oxidierende Atmosphäre vorhanden ist, wird selbst unter Atmosphärendruck oder unter Druckbeaufschlagung der Gegenstand nicht oxidiert. Wenn daher im Inneren der Pyrolysekammer 21 eine nicht-oxidierende Atmosphäre herrscht, ist eine Druckbeaufschlagung möglich, und entsprechend kann die Wärmeleitfähigkeit in dem System erhöht werden.
Das ausgebildete Gas, welches von dem Gegenstand abgegeben wird, wird über Rohre in eine Gaszerlegungskammer 30 eingebracht. Bei der in 31 gezeigten Verarbeitungseinrichtung 10 ist zwischen einem Pyrolyseofen 20 und einer Gaszerlegungskammer 30 eine Zyklontrennvorrichtung 29 angeordnet, um Feststoffabfall wie beispielsweise Staub in dem Abfallgas abzutrennen, jedoch kann die Zyklontrennvorrichtung 29 je nach Erfordernis vorgesehen sein.
Die Gaszerlegungskammer 30 crackt oder reformiert das Abfallgas, welches von dem Gegenstand abgegeben wird, bei einer zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist. Das Cracken, die Pyrolyse oder das Reformieren dient hierbei zur Umwandlung von Verbindungen auf Kohlenwasserstoffgrundlage, die in dem Abfallgas enthalten sind, welches von dem Gegenstand abgegeben wurde, in Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid und dergleichen mit niedrigem Molekulargewicht. Weiterhin kann eine Hydroreformierung erfolgen. Die Reformierung unter Aufrechterhaltung reduzierender Bedingungen im Inneren des Systems ist unter Berücksichtigung der Ausschaltung einer Erzeugungsquelle für Dioxine vorzuziehen. Wenn im Inneren der Gaszerlegungskammer 30 reduzierende Bedingungen aufrechterhalten werden, kann darüber hinaus eine geringe Luftmenge in die Gaszerlegungskammer 30 eingegeben werden. In der Gaszerlegungskammer 30 kann über die Pyrolyse hinaus zusätzlich beispielsweise ein Katalysator verwendet werden, um eine Zerlegung durch Kontakt zu bewirken. Als Katalysator können beispielsweise Feststoffe wie etwa Silikat/Aluminiumoxid und Zeolit (Alumino-Silikatsalz) verwendet werden, die ein Metall wie beispielsweise Pt, Re und dergleichen tragen.
Durch Bereitstellung der Gaszerlegungskammer 30 unabhängig von dem Pyrolyseofen 20 kann das Abfallgas von dem Gegenstand bei einer zweiten Temperatur verarbeitet werden, die höher als die erste Temperatur ist, und können ein Reformieren des Abfallgases und die Erzeugung von anorganischem Chlor wirksam durchgeführt werden.
Die Gaszerlegungskammer wird vorzugsweise in einem Zustand gehalten, in welchem die Dioxine, welche direkt oder indirekt von dem Gegenstand herrühren, so weit wie möglich zerlegt werden können. Wird beispielsweise die zweite Temperatur auf etwa 800 °C eingestellt, so kann ein ordentlicher Anteil an Dioxinen zerlegt werden. Wird die zweite Temperatur auf 1000 °C oder mehr eingestellt, besonders bevorzugt auf 1200 °C oder mehr, so können die Dioxine noch wirksamer zersetzt werden. Da die Gaszerlegungskammer 30 auf die zweite Temperatur eingestellt wird, bei welcher die Dioxine zerlegt werden können, wird bei dieser zweiten Temperatur in dem Abfallgas enthaltener Kohlenwasserstoff gleichzeitig pyrolisiert.
Die Kohlenwasserstoffverbindungen, die in dem Abfallgas enthalten sind, welches von dem Gegenstand abgegeben wird, werden durch Reformieren in der Gaszerlegungskammer 30 pyrolisiert, und in Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid mit niedrigem Molekulargewicht umgewandelt.
Wenn Dioxine in dem Abfallgas vorhanden sind, werden diese praktisch vollständig zerlegt. Darüber hinaus wird organisches Chlor in anorganisches umgewandelt, so daß eine erneute Synthese von Dioxinen unterdrückt werden kann.
34 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau der Gaszerlegungskammer 30.
Die in 34(a) dargestellte Gaszerlegungskammer dient, durch Einbringen des Abfallgases von dem Pyrolyseofen 20 und einer kleinen Menge an Luft in die mit Koks gefüllte Kammer dazu, zusätzlich zur Durchführung der Pyrolyse und zum Reformieren des Abfallgases, eine reduzierende Atmosphäre und Temperaturbedingungen herzustellen, in welchen Dioxine zerlegt werden.
Die in 34(b) gezeigte Gaszerlegungskammer dient dazu, nach Erhitzung der Kammer auf eine Temperatur, bei welcher die Dioxine zerlegt werden können, durch Verbrennung eines Brenngases und Luft, durch Einlaß des Abfallgases von dem Pyrolyseofen 20 in die Kammer zur Pyrolyse und zum Reformieren.
In der Kammer der Gaszerlegungskammer 30 kann beispielsweise eine Kontaktzerlegungsvorrichtung vorgesehen sein, beispielsweise wie voranstehend geschildert ein Katalysator.
Weiterhin können je nach Erfordernis eine Temperatureinstellvorrichtung und eine Sauerstoffkonzentrationsmeßvorrichtung, welche die Temperatur bzw. die Sauerstoffkonzentration in der Kammer einstellen, bei der Gaszerlegungskammer 30 vorgesehen sein. Als Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung können der Sauerstoffkonzentrationssensor und das Trägergaseinlaßsystem wie voranstehend geschildert verwendet werden. Weiterhin kann ein Wasserstoffgasvorratsbehälter angeschlossen sein, oder ein Vorratsbehälter für ein Inertgas wie beispielsweise Ar.
Hierdurch kann das Abfallgas, welches in dem Abfallgas enthalten ist, das von dem Gegenstand abgegeben wurde, in Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid mit niedrigem Molekulargewicht umgewandelt werden, durch die Gaszerlegungskammer 30 oder die zweite Pyrolysevorrichtung.
Das Abfallgas, welches in der Gaszerlegungsvorrichtung 30 pyrolisiert und reformiert wurde, wird in den Kühlturm 40 eingegeben.
Der Kühlturm 40, der mit der Gaszerlegungskammer 30 verbunden ist, kühlt schnell das Abfallgas, welches bei der zweiten Temperatur reformiert oder pyrolisiert wurde, auf eine dritte Temperatur ab, um so einen Anstieg der Dioxinkonzentration in dem Abfallgas zu unterdrücken.
Die Konzentration an Dioxinen in dem Abfallgas, welches bei der zweiten Temperatur in der Gaszerlegungskammer 30 oder der zweiten Pyrolysevorrichtung reformiert oder pyrolisiert wurde, ist daher bemerkenswert gering, da die zweite Temperatur eine Temperatur ist, bei welcher die Dioxine zersetzt werden können, und Chlor von Kohlenwasserstoffverbindungen, die bei dieser Temperatur zerlegt oder reformiert werden, durch die reduzierende Atmosphäre anorganisch ausgebildet wird. Um daher zu verhindern, daß die Erzeugung oder Resynthese von Dioxinen in diesem Zustand auftritt, also um den Anstieg an Dioxinkonzentration in dem Abfallgas so weit wie möglich zu unterdrücken, wird daher die Temperatur schnell auf die dritte Temperatur abgesenkt. Die dritte Temperatur kann auf eine Temperatur eingestellt werden, bei welcher keine Reaktion von Dioxinen erfolgt.
Durch Quenchen aus einem Zustand, in welchem Dioxine in dem Abfallgas (die Temperatur muß nicht unbedingt gleich der zweiten Temperatur der Gaszerlegungskammer 30 sein, sondern kann eine Temperatur sein, die höher als jene, bei welcher die Dioxine zerlegt werden) zerlegt werden, beispielsweise auf 150 °C oder weniger, bevorzugt 100 °C oder weniger, noch bevorzugter 50 °C oder weniger, und besonders bevorzugt 35 °C oder weniger, kann die Erzeugung und Resynthese der Dioxine unterdrückt werden.
In diesem Fall wird vorzugsweise das Abfallgas auf die dritte Temperatur in kürzest möglicher Zeit abgekühlt. Dies liegt daran, daß Dioxine im Temperaturbereich von etwa 200 °C bis 400 °C neu gebildet und durch Resynthese erzeugt werden können. Durch Verkürzung der Verweilzeit in dem Temperaturbereich, in welchem Dioxine erzeugt werden können, oder durch Resynthese gebildet werden, durch Schnellabkühlung des Abfallgases auf die dritte Temperatur kann die Dioxinkonzentration in dem Abfallgas wirksamer unterdrückt werden.
In dem Kühlturm 40 ist es daher wünschenswert, daß das Abfallgas schnell abgekühlt wird, in weniger als etwa zehn Sekunden.
Ein derartiger Kühlturm 40 kann durch Kontakt durch direktes Aussprühen eines Kühlmittels wie etwa Wasser, eines Kühlöls auf das Abfallgas abkühlen. Wenn in diesem Fall ein alkalisches Pulver wie beispielsweise Kalkpulver ausgesprüht wird, kann das Abfallgas neutralisiert werden. Weiterhin diffundiert beispielsweise HCl in dem Abfallgas in die Feststoffoberfläche über den Kontakt mit Kalkpulver, was zu einer Unterdrückung der Produktion und Resynthese der Dioxine führt.
35 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau eines Kühlturms 40.
35(a) zeigt einen Aufbau, bei welcher das Abfallgas, das von der Zerlegungskammer 30 eingegeben wird, rektifiziert wird, wobei das Kühlmittel wie beispielsweise Kühlwasser oder Kühlöl direkt ausgesprüht wird, wodurch das Abfallgas auf die dritte Temperatur abgekühlt wird. 35(b) hat einen solchen Aufbau, bei welchem ein Neutralisierungsmittel wie beispielsweise Kalkpulver zusammen mit einem Kühlmittel das Abfallgas neutralisiert wird, und gleichzeitig Chlor in dem Abfallgas gebunden wird, um eine Quelle für Dioxine aus dem Abfallgas auszuschalten.
Weiterhin ist der Kühlturm 40 mit nicht dargestellten Temperatursensoren an dem Einlaßabschnitt für das Abfallgas und dem Auslaßabschnitt für das Kühlgas versehen, und weiterhin mit einer Kühlrateneinstellvorrichtung, beispielsweise einer Einstellvorrichtung für die Flußrate des Kühlmittels oder die Temperatur. Die Kühlrate des Abfallgases wird daher so gesteuert, daß die Produktion und Resynthese von Dioxinen unterdrückt wird.
Das Abfallgas, welches von dem Gegenstand in dem Pyrolyseofen 20 abgegeben wird, wird daher in der Gaszerlegungskammer 30 bei einer Temperatur pyrolisiert oder reformiert, bei welcher Dioxine zerlegt werden, und wird durch den Kühlturm schnell abgekühlt, um so die Erzeugung und Resynthese von Dioxinen zu unterdrücken. Hierdurch wird das Abfallgas in Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid und dergleichen umgewandelt, und kann die Dioxinkonzentration in dem Abfallgas ebenfalls drastisch verringert werden.
In der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher die Zersetzung des Gegenstands, die Zersetzung des Abfallgases, welches von dem Gegenstand abgegeben wird, in mehreren Stufen mit einem Pyrolyseofen 20 und einer Gaszerlegungskammer 30 durchgeführt, und kann durch Aufrechterhaltung einer reduzierenden Atmosphäre in diesen Zerlegungsvorrichtungen das Auftreten von Dioxinen unterdrückt werden.
Durch Einstellung der zweiten Temperatur auf 800 °C und der dritten Temperatur auf 150 °C konnte die Dioxinkonzentration in dem Abfallgas auf 0,1 bis 0,5 TEQng/Nm³ verringert werden.
Durch Einstellung der zweiten Temperatur auf 1150 °C und der dritten Temperatur auf 50 °C konnte sogar die Dioxinkonzentration in dem Abfallgas auf 0,1 TEQng/Nm³ oder weniger verringert werden.
Das Abfallgas, welches am Kühlturm 40 abgekühlt wird, kann je nach Erfordernis gereinigt oder entschwefelt werden.
Weiterhin kann das Abfallgas, welches in dem Kühlturm 40 gekühlt wird, in eine Neutralisationsreaktionsfiltervorrichtung eingegeben werden, beispielsweise einem Beutelfilter. Zwischen dem Kühlturm 40 und der Neutralisationsfiltervorrichtung, beispielsweise hydradisierter Kalk, können Filterhilfsmittel (beispielsweise hochporöse Teilchen wie Zeolit, Aktivkohle, TESHISOUBU, Shirasu-Ballons) in den Fluß des Abfallgases eingesprüht werden.
36 zeigt schematisch einen Teil des Aufbaus eines Abfallgasverarbeitungssystems, in welchem ein Beutelfilter 70 hinter dem Kühlturm 40 angeschlossen ist.
Abgegebene Feststoffe, beispielsweise kleine Teilchen von Schwermetallen, die in dem Kühlturm kondensiert wurden, und Feststoffe, die von dem Beutelfilter abgegeben werden, usw. können dadurch verarbeitet werden, daß sie in einen Druckverringerungs/Heizofen 50 eingegeben werden. Selbst wenn Metalle wie Blei, Zinn, Arsen, Cadmium und dergleichen in dem Abfallgas vorhanden sind, können sie daher abgetrennt und zurückgewonnen werden.
So bearbeitetes Abfallgas, welches von dem Gegenstand abgegeben wurde, kann als Wärmequelle verwendet werden, welche den Pyrolyseofen 20 heizt, oder kann einem Gasturbinengenerator für die Elektrizitätserzeugung zugeführt werden. Weiterhin kann diese Elektrizität als Wärmequelle oder sonstwie bei der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden.
Der Pyrolyserest des Gegenstands, von welchem Abfallgase in dem Pyrolyseofen 20 abgegeben wurden, wird in einen Druckverringerungs/Erhitzungsofen 50 eingegeben. Da organische Bestandteile des Gegenstands in dem Pyrolyseofen 20 zerlegt werden können, der eine erste Pyrolysevorrichtung darstellt, besteht der Pyrolyserest hauptsächlich aus Metall, Karbid oder Glas.
Der Druckverringerungs/Heizofen 50, der Metalle von dem Pyrolyserest, der hier den Gegenstand darstellt, abtrennt und zurückgewinnt, weist einen Spülraum 51, einen ersten gasdichten Raum 52 und einen Kühlraum 53 auf, wobei jeder Raum durch eine Trennwand 54 abgetrennt ist, die geöffnet oder geschlossen werden kann. Weiterhin können der Pyrolyseofen 20 und der erste gasdichte Raum des Druckverringerungs/Heizofens 50 über einen Spülraum 51 verbunden werden.
In dem in 31 dargestellten Druckverringerungs/Heizofen 50 wird der Gegenstand durch Öffnen einer Trennwand 54a in den Spülraum 51 eingebracht. Die Trennwand 54a wird geschlossen, und dann wird das Innere des Spülraums 51 grob evakuiert, durch ein nicht dargestelltes Absaugsystem. Danach wird die Trennwand 54b geöffnet, um den Gegenstand in den ersten gasdichten Raum 52 zu übertragen.
Die Trennwand 54b wird geschlossen, und dann werden der Druck und die Temperatur im Inneren des ersten gasdichten Raums 52 so gesteuert, daß das Metall des Gegenstands im Zustand mit verringertem Druck verdampft wird. Das aus dem Gegenstand verdampfte Metall wird für die Rückgewinnung durch die Rückgewinnungskammer 60 kondensiert. Das Bezugszeichen 55 bezeichnet ein Absaugsystem. Auslaßgas aus dem Absaugsystem kann in die Zerlegungskammer 30 eingegeben werden.
Nach Verdampfung des gewünschten Metalls wird durch Öffnen der Trennwand 54c, welche den Kühlraum 53 abtrennt, der durch ein nicht dargestelltes Absaugsystem unter verringerten Druck gesetzt wird, der Gegenstand zum Kühlraum 53 übertragen.
Die Trennwand 54c wird zur Abkühlung des Gegenstands geschlossen, und wenn ein stabiler Zustand des Gegenstands selbst in Luft erreicht ist, wird der Kühlraum 53 belüftet, um die Trennwand 54d zum Herausziehen des Gegenstands zu öffnen.
Obwohl der Gegenstand aus Karbiden und nicht verdampften Metallen besteht, lassen sich diese Metalle von den Karbiden einfach trennen.
Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gegenstand, der Harz und Metall aufweist, in hohem Ausmaß recycelt werden, und kann darüber hinaus die Erzeugung von Dioxinen verhindert werden.
(Ausführungsform 19)
37 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für das System gemäß der vorliegenden Erfindung.
38 zeigt schematisch einen Aufbau der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung von 37. Bei dieser Verarbeitungseinrichtung wird ein saurer Bestandteil in dem Abfallgas, welches in dem Kühlturm 40 abgekühlt wurde, in einem Neutralisierungsreinigungsturm 61 neutralisiert, und wird an einem Entschwefelungsturm 62 entschwefelt, um gereinigt zu werden, was zur Verwendung als reines Brenngas führt. Das Brenngas wird einem Brennraum 23 des Pyrolyseofens 20 zugeführt, um als Heizbrennstoff des Pyrolyseofens zu dienen, und wird durch ein Aktivkohlefilter 53 gefiltert, um einem Gasturbinengenerator 54 zur Umwandlung in Elektrizität zugeführt zu werden. Das Auspuffgas, welches den Pyrolyseofen 20 erhitzt hat, und das Auspuffgas des Gasturbinengenerators 64 werden bezüglich ihrer Bestandteile überwacht, der Konzentrationen usw., durch GC-MS und dergleichen, und werden nach Bestätigung ihrer Sicherheit in die Luft über einen Schornstein 66 ausgestoßen.
Durch Einsatz einer derartigen Anordnung kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung den Gegenstand wirksamer verarbeiten.
Zum Beispiel wird das Abfallgas, welches unschädlich gemacht wird, neutralisiert und gereinigt, um als reines Brenngas zum Erwärmen des Pyrolyseofens verwendet zu werden. Weiterhin kann der Druckverringerungs/Heizofen mit dem elektrischen Strom arbeiten, der von dem Gasturbinengenerator erhalten wird. Oder es kann der elektrische Strom verkauft werden. Die Betriebskosten der Einrichtung können daher auf einen bemerkenswert niedrigen Wert begrenzt werden.
Darüber hinaus ist, da die erste Temperatur in der ersten Pyrolysevorrichtung so niedrig wie 600 °C oder weniger ist, die Lebensdauer des Pyrolyseofens lang, und kann die Wartung vereinfacht werden.
39 zeigt schematisch ein Beispiel, bei welchem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verarbeitung von Abfall eingesetzt wird. Die Abfälle werden daher pyrolisiert, das Abfallgas, welches aus dem Abfall ausgestoßen wird, wird in ein reines Brenngas durch ein Abfallgasverarbeitungssystem umgewandelt, und der Pyrolyserest wird in den Druckverringerungs/Heizofen eingegeben, um als Schwermetall, ein nutzbares Metall, als Aktivkohle zurückgewonnen zu werden.
40 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Aufbau eines Shreddergeräts, welches in der Vorstufe der Verarbeitungseinrichtung vorgesehen werden kann. Hierbei ist ein Shreddergerät gezeigt, welches ein Schrottauto verarbeitet.
Ein Schrottauto wird von einem Shredder zerkleinert, und mittels Magnetismus, den Einsatz von Windkraft und dergleichen in Eisenbestandteile, Nicht-Eisenbestandteile, und Nicht-Metallanteile fraktioniert. Was bei diesem Fraktionierungsschritt übrigbleibt ist der Shredderstaub. Der Shredderstaub enthält Harz (enthält Fasern, Papier), Glas, und verschiedene Arten von Metallen einschließlich Schwermetallen. Durch Einsatz einer derartigen Anordnung, wie sie voranstehend beschrieben wurde, kann der Shredderstaub, für den es bislang keine Verarbeitungstechnik gab, sicher und wirksam verarbeitet werden.
Der Shredderstaub wird in einen Pyrolyseofen 20 geworfen, um bei 400 bis 500 °C pyrolisiert zu werden, das Abfallgas, welches von dem Harzanteil oder dem organischen Bestandteil des Shredderstaubs abgegeben wird, wird in die Gaszerlegungskammer 30 eingebracht, um bei einer zweiten Temperatur von 1100 °C oder mehr (bevorzugt 1150 °C oder mehr) pyrolisiert zu werden, um so zersetzt zu werden, und schädliches Material wie etwa Dioxine und dergleichen unschädlich zu machen. Dann konnte unmittelbar darauf durch Schnellabkühlung innerhalb von 10 Sekunden in dem Kühlturm 40, bei welchem die dritte Temperatur auf 100 °C oder weniger eingestellt ist (bevorzugt auf 50 °C oder weniger), die Erzeugung von Dioxinen auf einen Wert von 0,1 TEQng/Nm³ oder weniger verringert werden. Das Abfallgas von dem Gegenstand, der so verarbeitet wurde, wird durch eine Gasreinigungseinrichtung (Neutralisierungseinrichtung) verarbeitet, und eine Entschwefelungseinrichtung, die zum Entfernen von Zyaniden, Sulfiden, Nitriden dient, um ein reines Brenngas zu erzielen.
Dieses Brenngas kann als eine Wärmequelle des Pyrolyseofens 20 verwendet werden, und kann gleichzeitig in elektrischen Strom durch ein Gasturbinengenerator umgewandelt werden, für den Betrieb des Druckverringerungs/Heizofens 50.
Weiterhin wird der Pyrolyserest des Gegenstands in den Druckverringerungs/Heizofen 50 eingebracht, und wird unter verringertem Druck von 10^–1 bis 10^–3 Torr erhitzt. Hierdurch können Metalle wie etwa Pb, Sb, As, Cd, Sn, Zn und dergleichen mit einem Rückgewinnungswirkungsgrad von mehr als 99 % abgetrennt und zurückgewonnen werden. Der Anteil von Pb, Sb, As, Cd, Sn, Zn in dem Gegenstand, der in dem Druckverringerungs/Heizofen 50 verarbeitet wurde, kann auf den Pegel von 0,1 ppm herabgesetzt werden.
Der Eisenanteil, der in dem Gegenstand übrigbleibt, welches in dem Druckverringerungs/Heizofen 50 verarbeitet wurde, kann durch ein Schwerkraftabscheideverfahren, einen Elektromagneten und dergleichen abgetrennt und zurückgewonnen werden, was schließlich zu einem unschädlichen und äußerst reinen Karbid führt. Diese Karbid kann in dem Aktivkohlefilter 63 verwendet werden, oder kann als wirksame Bodenstabilisierung eingesetzt werden.
Gemäß dieser Erfindung kann durch Pyrolyse unter Steuerung der Sauerstoffkonzentration ein elektrisches Haushaltsgerät, Kraftfahrzeuge, Präzisionsinstrumente und dergleichen, oder der Shredderstaub derartiger Abfälle, und nachfolgende Verarbeitung in dem Abfallgasverarbeitungssystem und dem Pyrolysefestverarbeitungssystem das Abfallgas in reines Brenngas durch Zerlegung, und Umwandlung in unschädliches Material aus dem schädlichen Material wie beispielsweise Dioxine und dergleichen umgewandelt werden. Diese Brenngas kann als Wärmequelle eingesetzt werden, durch Zufuhr in einen Brennraum, beispielsweise einen Pyrolyseofen und dergleichen. Weiterhin kann dieses Brenngas zur Erzeugung von Elektrizität verwendet werden. Verglichen mit einem hydroelektrischen Erzeugungsverfahren, bei welchem die konstante Versorgung mit Elektrizität in dem Zeitraum der Wasserknappheit schwierig ist, wird infolge der Tatsache, da der Shredderstaub in großen Mengen anfällt, und als Ressource kostengünstig ist, eine sehr wirksame Erzeugung der Elektrizität dadurch ermöglicht, daß das System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Weiterhin kann das System der vorliegenden Erfindung, die modulartig aufgebaut ist, einem weiten Bereich an Einsatzzwecken entsprechen, der von kleinen Anwendungen bis zu großen Anwendungen führt, oder an jede Verwendung angepaßt werden.
Weiterhin können aus dem Pyrolyserest durch Erhitzung oder Vakuum verschiedene Arten von Metallen in einem äußerst reinen metallischen Zustand abgetrennt und zurückgewonnen werden. Da Schwermetalle von Karbiden entfernt werden, können die Karbide wirksam eingesetzt werden. Da der Zersetzungs/Heizofen relativ kleine Abmessungen aufweist, verglichen mit einem Schmelzofen, und Herstellungskosten und der Raum für die Einrichtung entsprechend eingespart werden können, kann er wirksam auf die Abfallverarbeitung im Maßstab einer Stadt oder eines Dorfes reagieren.
Daher kann eine große Menge an Abfall, der schädliche Materialien oder Ressourcenmaterialien enthält, und bei der Verbrennung schädliche Materialien einschließlich Dioxinen erzeugt, als wiederverwendbare Materialien in einem äußerst reinen Zustand zurückgewonnen werden, ohne die schädlichen Materialien, Schwermetalle, in die Umgebung auszustoßen.
Weiterhin können mit einer Verarbeitungseinrichtung und einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, ohne Erzeugung eines schädlichen Gases, eine Leiterplatte und elektronische Bauteile wie verschiedene Arten von ICs, Widerständen, Kondensatoren und dergleichen einfach von den Abfällen eines bestückten Substrats entfernt werden, und kann gleichzeitig eine Lotlegierung und dergleichen abgetrennt und zurückgewonnen werden.
Zuerst wird ein bestücktes Substrat ohne Zerkleinerung in einen Pyrolyseofen 20 eingegeben, der auf eine erste Temperatur von 250 bis 500 °C eingestellt ist, um zu pyrolisieren. In diesem Fall kann der Druck im Inneren des Pyrolyseofens verringert werden. Das Abfallgas, welches durch die Zersetzung des bestückten Substrats erzeugt wird, wird zur Unterdrückung der Erzeugung schädlicher Materialien wie beispielsweise Dioxinen und dergleichen in eine Gaszersetzungskammer 30 eingegeben, für die Pyrolyse bei 800 °C oder mehr, und wird danach schnell auf 100 °C oder weniger in einem Kühlturm 40 heruntergekühlt. Der Pyrolyserest wird in einen Druckverringerungs/Heizofen 50 eingegeben, woran sich eine Druckverringerung auf etwa 10^–3 Torr anschließt, und wird dann allmählich bis zu 350 bis 700 °C erwärmt, um die Materialbestandteile von Lotlegierungen zu verdampfen. Daher können Leiterplatten und elektronische Bauteile wie verschiedene Arten von ICs, Widerständen, Kondensatoren und dergleichen abgetrennt werden, und können gleichzeitig Metalle wie beispielsweise verdampftes Blei durch eine Kondensationsvorrichtung zurückgewonnen werden, die in der Mitte des Rückgewinnungsweges angeordnet ist.
Durch ein derartiges Verfahren wurden die elektronischen Bauteile und die Leiterplatte praktisch vollständig getrennt. Darüber hinaus können niedrig schmelzende Metalle wie beispielsweise schädliches Pb oder dergleichen fast vollständig ausgeschaltet werden (auf den Pegel 0,1 ppm). Das schädliche Material in dem Abfallgas, welches von dem Harzanteil erzeugt wird, weist eine bemerkenswert niedrige Konzentration auf, die beispielsweise für Dioxine auf 0,1 bis 0,5 TEQng/Nm³ verringert werden kann. Die Leiterplatte, von welcher elektronische Bauteile abgetrennt und von welcher ein Verbindungsmetall entfernt wurde, wurde verkohlt und nahm einem Zustand ein, in dem sie Kupfer für die Verdrahtung enthielt. Schädliche Metalle wie etwa Pb, Sb können von den elektronischen Bauteilen ebenfalls entfernt werden, beispielsweise verschiedenen Arten von ICs, Widerständen, Kondensatoren und dergleichen, und der Harzanteil, beispielsweise ein Formharz, wurde verkohlt und nahm eine Zustand an, in welchem er teilweise Metalle wie Si, Au, In, W, Mo usw. enthielt.
Die verkohlte Leiterplatte, die Kupfer enthält, wird dann weiter in dem Druckverringerungs/Heizofen 50 erhitzt (1050 bis 1200 °C), und die Kupferfolie wird halb geschmolzen, so daß sie in einer kugelähnlichen Form von mehreren mm koaguliert.
Durch Einsatz einer derartigen Verarbeitung ließ sich Kupfer einfach von dem Karbid abtrennen und zurückgewinnen. Die Leiterplatte, die aus diesem Karbid und Kupfermetall besteht, kann durch eine Kalziumkarbonatlösung und dergleichen gereinigt werden, um hochreines Kupfer zurückzugewinnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können daher Abfälle in Form bestückter Substrate einfach in die Leiterplatte und verschiedene Arten elektronischer Bauteile getrennt werden, ohne ein schädliches Material abzugeben, wobei das schädliche Material entfernt ist, und ohne sich auf Handarbeit verlassen zu müssen. Gleichzeitig können verschiedene Arten von Metallen einschließlich Metallbestandteilen von Lotlegierungen verdampft werden, um abgetrennt und zurückgewonnen zu werden. Weiterhin kann Metall wie etwa Kupfer, welches nicht verdampft, mit hoher Reinheit zurückgewonnen werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung können Abfälle wie beispielsweise die bestückten Substrate, für die es bislang keine anerkannte wirksame Verarbeitungstechnik gab, als wiederverwendbare Materialien mit hoher Reinheit zurückgewonnen werden, ohne schädliche Materialien oder Schwermetalle in die Umgebung abzugeben.
(Ausführungsform 3)
Als nächstes werden Einzelheiten einer Druckverringerungs/Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
41 zeigt in Perspektivansicht schematisch ein Beispiel für ein Druckverringerungs/Heizgerät, welches für das System gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Durch teilweises Wegschneiden ist die Situation im Inneren dargestellt.
Der Druckverringerungs/Heizofen 100 kann den Pyrolyserest von dem Gegenstand 150 verarbeiten, der Harz und Metall als Bestandteile aufweist, sowie Feststoffabfall und Schlacke, die von dem Abfallgas abgetrennt werden, und weist einen Spülraum 101 auf, einen ersten gasdichten Raum 102, einen zweiten gasdichten Raum 103 und einen Kühlraum 104.
Diese Räume sind jeweils durch Türen 105 getrennt, die Trennwände darstellen, die geöffnet oder geschlossen werden können. Der Außenabschnitt der Einrichtung und der Spülraum 101, der Spülraum 101 und der erste gasdichte Raum 102, der erste gasdichte Raum 102 und der zweite gasdichte Raum 103, der zweite gasdichte Raum 103 und der Kühlraum 104, und der Kühlraum 104 und die Außenseite der Einrichtung sind daher durch Türen 105a, 105b, 105c, 105d bzw. 105e getrennt.
Die Türen 105, welche die jeweiligen Räume trennen, weisen gasdichte und adiathermische Eigenschaften auf, so daß jeder Raum unter Wärme- und Druckgesichtspunkten getrennt ist. Die Wärmebelastung der Türen 105a, 105b ist gering, so daß daher nur eine Gasdichtigkeit erforderlich ist.
An den Spülraum 101 ist ein Absaugsystem 106 angeschlossen. Das Absaugsystem 106 ist mit einer Öldiffusionspumpe 106, einer Booster-Pumper 106b und einer Drehpumpe 106c versehen. Zwischen dem Spülraum 101 und dem Absaugsystem 106 sowie zwischen jeweiligen Vakuumpumpen sind nicht dargestellte Ventile jeweils vorgesehen.
Zwischen dem Spülraum 101 und dem Absaugsystem 106 ist eine Falle 107 angeordnet, um Feuchtigkeit oder Wasserstoffgas auszuschalten, welches von dem Gegenstand 105 durch die Druckverringerung in dem Spülraum 101 und dergleichen abgegeben wird. Selbst wenn daher von dem Gegenstand 150 in dem Spülraum Feuchtigkeit oder Wasserstoffgas abgegeben wird, wird das Absaugsystem 106 hierdurch nicht negativ beeinflußt. Die Falle 107 kann je nach Erfordernis vorgesehen sein.
Der Druck in dem Spülraum 101 wird durch dieses Absaugsystem 106 und ein nicht dargestelltes Vakuummeßgerät eingestellt, welches ein Drucksensor ist. Als Vakuummeßgerät können ein Bourdon-Rohr, ein Pirani-Meßgerät und dergleichen je nach Erfordernis verwendet werden.
Weiterhin ist an den Spülraum 101 ein Trägergaseinlaßsystem angeschlossen, um die Innenatmosphäre des Spülraums 101 durch das Gas auszutauschen, und bezeichnet das Bezugszeichen 108 ein Trägergaseinlaßventil. Das Trägergaseinlaßsystem ist an einen nicht dargestellten Trägergasvorratsbehälter angeschlossen. Hierbei wird N₂ als Trägergas verwendet, jedoch kann auch ein Edelgas wie beispielsweise Ar eingesetzt werden.
Weiterhin kann durch Bereitstellung einer Heizvorrichtung für den Spülraum 101 der Gegenstand 150 vorher erhitzt werden.
Nachdem der Druck im Spülraum 101 und dem ersten gasdichten Raum 102 ausgeglichen wurde, wird die Tür 105b geöffnet, und wird der Gegenstand 150 in den ersten gasdichten Raum 102 durch eine Stoßvorrichtung 130 transportiert. Obwohl dies nachstehend nicht ausdrücklich erwähnt ist, kann die Tür 105 geöffnet oder geschlossen werden, nachdem die Drucke auf beiden Seiten ausgeglichen wurden, welche durch diese Tür getrennt werden.
Der erste gasdichte Raum 102 ist ein Verarbeitungsraum zur reaktiven Verdampfung, um die Metallbestandteile des Gegenstands 150 von dem Gegenstand 150 zurückzugewinnen.
Der erste gasdichte Raum 102 ist mit einer elektrischen Heizvorrichtung 109 als Heizvorrichtung versehen. Die elektrische Heizvorrichtung kann mit elektrischem Strom von dem Gasturbinengenerator 64 versorgt werden. Die Heizvorrichtung ist nicht auf eine elektrische Heizvorrichtung 109 beschränkt, sondern je nach Erfordernis ausgewählt oder kombiniert werden. Weiterhin kann von außerhalb der gasdichten Zone aus Gas, Öl und dergleichen verbrannt werden, oder kann zur Erhitzung Induktionsheizung eingesetzt werden. Weiterhin kann Brenngas eingesetzt werden, welches von dem Gegenstand 150 erhalten wird.
Die Temperatur in dem ersten gasdichten Raum 102 wird durch eine elektrische Heizvorrichtung 109 und eine Steuervorrichtung eingestellt, welche die elektrische Heizvorrichtung über einen nicht dargestellten Temperatursensor und durch die Meßwerte von dem Temperatursensor steuert oder regelt. Als Steuervorrichtung kann ein Programm, bei welchem beispielsweise die Meßwerte oder Meßspannungen von dem Temperatursensor Eingangsdaten sind, und die Signale oder die Spannungen, welche die elektrische Eingangsenergie zur elektrischen Heizvorrichtung variieren, Ausgangsdaten sind, in einer elektronischen Rechenvorrichtung vorgesehen sein.
Eine derartige Steuerung kann über eine Analogschaltung durchgeführt werden, oder es betätigt ein Benutzer die Heizvorrichtung entsprechend der Temperatur.
In der Druckverringerungs/Heizeinrichtung, die in 41 gezeigt ist, wird die Temperatur in dem ersten gasdichten Raum 102, zusammen mit dem Druck in dem gasdichten Raum 102, was später beschrieben wird, und weiterhin zusammen mit verschiedenen Bedingungen in dem Spülraum 101, dem zweiten gasdichten Raum 103, dem Kühlraum 104 und dem Öffnen oder Schließen der Trennwände 105, und dem Transport des Gegenstands 150 zusammen durch eine nicht dargestellte Steuervorrichtung gesteuert. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß ein Steuerprogramm auf einer elektronischen Recheneinrichtung vorgesehen wird. Auch mit dem ersten gasdichten Raum 102 ist ein Absaugsystem 110 verbunden. Der Aufbau dieses Absaugsystems ist ebenso wie bei dem Absaugsystem 110 des Spülraums 101.
Der Druck in dem ersten gasdichten Raum 102 wird durch dieses Absaugsystem 110 und ein nicht dargestelltes Vakuummeßgerät eingestellt, welches ein Drucksensor ist. Als Vakuummeßgerät kann, wie voranstehend geschildert, je nach Erfordernis ein Bourdon-Rohr oder ein Pirani-Meßgerät verwendet werden.
Mit dem ersten gasdichten Raum 102 ist ein Trägergaseinlaßsystem verbunden, welches die Sauerstoffkonzentration in diesem Raum einstellt, und das Bezugszeichen 112 bezeichnet ein Trägergaseinlaßventil. Dieses Trägergaseinlaßsystem ist an einen nicht dargestellten Trägergasvorratsbehälter angeschlossen.
Eine Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung kann je nach Erfordernis vorgesehen sein.
Da die Druckverringerung in dem ersten gasdichten Raum 102 den Temperaturanstiegswirkungsgrad des Gegenstands verringert, wird zuerst bei relativ geringem Unterdruck der Gegenstand erhitzt, während die Sauerstoffkonzentration eingestellt wird, und dann wird der Unterdruck vergrößert. Auf diese Weise kann der Temperaturanstiegswirkungsgrad des Gegenstands gesteigert werden.
Hierbei wird N₂ als Trägergas verwendet, jedoch läßt sich auch beispielsweise ein Edelgas wie etwa Ar einsetzen.
Durch geeigneten Betrieb des Absaugsystems 110 und es Trägergaseinlaßventils 112 kann das Innere des ersten gasdichten Raums unter verringerten oder erhöhten Druck gesetzt werden. Die Druckeinstellvorrichtung dieser Einrichtung kann den Druck im Inneren des Systems im Bereich von etwa 10^–3 Torr bis 4 × 10³ Torr einstellen. Durch Variation der Kapazität und des Volumens des Absaugsystems kann eine weitere Druckverringerung erreicht werden. Darüber hinaus kann durch vorherige Druckbeaufschlagung des Trägergases eine weitere Druckbeaufschlagung durchgeführt werden.
Die Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 102 wird durch ein Trägergaseinlaßventil 112 und einen nicht dargestellten Sauerstoffkonzentrationssensor eingestellt. Als Sauerstoffkonzentrationssensor kann etwa ein Zirkonoxidsensor verwendet werden. Wenn die Temperatur innerhalb des ersten gasdichten Raums 102 zu niedrig ist, als das der Zirkonoxidsensor messen könnte, kann die Temperatur des Gases, welches beispielsweise vom Inneren des ersten gasdichten Raums 102 abgezogen wird, für die Messung auf etwa 773 k eingestellt werden.
Abgesehen von dem Zirkonoxidsensor kann beispielsweise die Sauerstoffkonzentration des Gases im Inneren des Systems durch Infrarotspektrometrie gemessen werden.
Die Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 102 kann durch die Einstellung des Gesamtdrucks innerhalb des Systems eingestellt werden, statt beispielsweise durch das Einlassen eines Trägergases wie etwa N₂.
Wie voranstehend geschildert können der Druck und die Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 102 auf identische Weise wie die Temperatur gesteuert werden. Beispielsweise kann ein Programm, bei welchem die Meßwerte oder die Meßspannungen von dem Drucksensor und dem Sauerstoffkonzentrationssensor als Eingangsdaten eingegeben werden, und die Signale oder die Spannungen, welche das Ventil des Absaugsystems 110 und ein Trägergaseinlaßventil 112 steuern, ausgegeben werden, in eine elektronische Rechenvorrichtung als Steuervorrichtung vorgesehen sein.
Zwischen dem ersten gasdichten Raum 102 und dem Absaugsystem 110 ist eine Rückgewinnungskammer 111 angeordnet, welche das Metall im gasförmigen Zustand zurückgewinnt, das von dem Gegenstand 150 verdampfte. Die Rückgewinnungskammer 111 kühlt das Metall, welches in der Kammer verdampft wurde, auf den Schmelzpunkt oder darunter ab, damit es kondensiert und zurückgewonnen wird. Im Inneren der Rückgewinnungskammer 111 kann eine Gegenflußanordnung oder beispielsweise eine spiralförmige Anordnung vorgesehen sein. Statt dessen kann zwischen der Rückgewinnungskammer 111 und dem ersten gasdichten Raum 102, zwischen der Rückgewinnungskammer 111 und dem Absaugsystem 110 ein Ventil oder eine Trennwand vorgesehen sein, welches bzw. welche geöffnet oder geschlossen werden kann.
Wenn daher das von dem Gegenstand 150 verdampfte Metall in die Rückgewinnungskammer 111 eingegeben wird, wird die Rückgewinnungskammer 111 geschlossen, um das Metall zum Kondensieren abzukühlen, wodurch es zurückgewonnen wird.
Wenn das schädliche Gas von dem Gegenstand 150 ausgestoßen wird, wird das Abgas des Absaugsystems in das Gaszerlegungsgerät 30 eingegeben, um es unschädlich zu machen. Weiterhin können die den Absaugsystemen 106, 110, 114, 115, die jeweils an einen entsprechenden Raum angeschlossen sind, nachgeschalteten Stufen an die Gaszerlegungseinrichtung 30 angeschlossen sein.
Die Temperatur, der Druck und die Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 102 werden auf die voranstehend geschilderte Weise gesteuert. Daher können die Metallbestandteile des Gegenstands 105 selektiv verdampft werden, um zurückgewonnen zu werden.
Wenn die Verarbeitung in dem ersten gasdichten Raum 102 beendet ist, wurde ein vorbestimmtes Metall von dem Gegenstand 150 entfernt, aber wenn ein Metall mit höherem Siedepunkt zurückgewonnen werden soll, kann zwischen dem ersten gasdichten Raum 102 und dem Kühlraum 104 ein zweiter gasdichten Raum 103 vorgesehen werden.
In der Druckverringerungs/Heizeinrichtung 100, die bei er Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, wird der in dem gasdichten Raum 102 erhitzte Gegenstand 150 in den zweiten gasdichten Raum 103 transportiert, ohne abzukühlen, und daher ist der thermische Wirkungsgrad sehr hoch.
Der zweite gasdichte Raum 103 ist ein Verarbeitungsraum, der weiter die Metallbestandteile des Gegenstands 150 selektiv verdampft und aus dem Gegenstand 150 zurückgewinnt.
Der zweite gasdichte Raum 103 ist mit einer elektrischen Heizvorrichtung 109 als Heizvorrichtung versehen, ebenso wie der erste gasdichte Raum. Die Heizvorrichtung ist nicht auf eine elektrische Heizvorrichtung 109 beschränkt, sondern es kann eine Auswahl oder Kombination je nach Erfordernissen erfolgen.
Wie voranstehend geschildert wird die Temperatur in dem zweiten gasdichten Raum 103 durch eine elektrische Heizvorrichtung 113 und einen nicht dargestellten Temperatursensor gesteuert, ebenso wie im Inneren des ersten gasdichten Raums 102. Die Temperatur in dem zweiten gasdichten Raum 103 wird daher zusammen mit dem Druck und der Sauerstoffkonzentration in dem zweiten gasdichten Raum 103, und zusammen mit verschiedenen Bedingungen in Bezug auf den Spülraum 101, den ersten gasdichten Raum 102, den Kühlraum 104 und das Öffnen oder Schließen der Trennwände 105 zusammen durch eine nicht dargestellte Steuervorrichtung gesteuert.
Das Absaugsystem 114 ist auch mit dem zweiten gasdichten Raum 103 verbunden. Der Aufbau dieses Absaugsystems ist ebenso wie bei dem Absaugsystem 114 des Spülraums 101.
Der Druck in dem zweiten gasdichten Raum 103 wird durch das Absaugsystem 114 und durch ein nicht dargestelltes Vakuummeßgerät eingestellt, welches ein Drucksensor ist. Als Vakuummeßgerät können je nach Erfordernis, ebenso wie voranstehend, ein Bourdon-Rohr, ein Pirani-Meßgerät und dergleichen verwendet werden.
Mit dem zweiten gasdichten Raum 103 ist ein Trägergaseinlaßsystem verbunden, um die Sauerstoffkonzentration in diesem Raum einzustellen, und das Bezugszeichen 112 bezeichnet ein Trägergaseinlaßventil. Das Trägergaseinlaßsystem ist mit einem nicht dargestellten Trägergasvorratsbehälter verbunden. Hierbei wird N₂ als Trägergas verwendet, jedoch läßt sich beispielsweise ein Edelgas wie etwa Ar einsetzen.
Durch geeigneten Betrieb des Absaugsystems 114 und des Trägergaseinlaßventils 112 kann das Innere des ersten gasdichten Raums unter verringerten oder erhöhten Druck gesetzt werden. Bei dieser Einrichtung kann der Druck in dem System in dem Bereich von 10^–3 Torr bis 4 × 10³ Torr eingestellt werden. Durch Änderung der Kapazität und des Volumens des Absaugsystems kann eine weitere Druckverringerung erreicht werden. Weiterhin läßt sich durch vorherige Druckbeaufschlagung des Trägergases eine weitere Druckbeaufschlagung erreichen.
Entsprechend der Druckverringerung im Inneren des zweiten gasdichten Raums 103 nimmt der Dampfdruck (Siedepunkt) eines Metallbestandteils des Gegenstands 150 ab, wodurch das Metall bei einer niedrigeren Temperatur verdampft werden kann. Die Kapazität der Heizvorrichtung und der Absaugvorrichtung, die für den zweiten gasdichten Raum 103 vorgesehen sind, kann daher entsprechend der Art des Metalls geändert werden, welches von dem Gegenstand 150 abgetrennt und zurückgewonnen werden soll. Um beispielsweise das Innere des zweiten gasdichten Raums 103 auf eine noch höhere Temperatur zu erhitzen, kann eine Induktionsheizvorrichtung vorgesehen sein. Zusätzlich kann beispielsweise zur Druckverringerung im Inneren des zweiten gasdichten Raums 103 auf einen noch niedrigeren Unterdruck eine Vakuumpumpe mit hoher Kapazität und großem Saugvermögen verwendet werden. Abhängig vom Volumen des zweiten gasdichten Raums 103 kann eine Ionengetterpumpe, eine Turbomolekularpumpe und dergleichen verwendet werden, um einen noch niedrigeren Enddruck zu erreichen.
Da der Druck im Inneren des Systems ausreichend niedrig ist, ist die Sauerstoffkonzentration in dem zweiten gasdichten Raum 103 ausreichend niedrig, selbst ohne besonders eingestellt zu werden. Obwohl eine aktive Einstellung nicht erforderlich ist, kann dann, wenn die Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung vorgesehen ist, sie ebenso vorgesehen sein wie bei dem ersten gasdichten Raum 102.
Weiterhin ist bei dem in 41 dargestellten Druckverringerungs/Heizgerät 100 eine Anordnung dargestellt, bei welcher ein Raum, nämlich der zweite gasdichte Raum 103 vorgesehen ist, jedoch können auch mehrere zweite gasdichte Räume 103 zur Verfügung gestellt werden. Werden mehrere zweite gasdichte Räume 103 vorgesehen, die sich in Bezug auf ihren Innentemperaturzustand und den Druckzustand unterscheiden, können mehrere Metalle, die sich in Bezug auf ihre Dampfdrucke unterscheiden, zur Rückgewinnung aus dem Gegenstand 150 verdampft werden.
Wenn es nicht erforderlich ist, die Metalle elementweise von dem Gegenstand 150 abzutrennen und zurückzugewinnen, so können mehrere Metalle aus dem Gegenstand 150 für die Rückgewinnung verdampft werden. Wenn beispielsweise eine Pb-Sn-Legierung von dem Gegenstand entfernt wird, können durch Erhitzung auf eine Temperatur, bei welcher Pb und Sn bei dem im Inneren des zweiten gasdichten Raums 103 herrschenden Druck verdampfen, Pb und Sn zurückgewonnen werden. Selbstverständlich kann durch selektive Verdampfung von Pb und Sn jedes Metall zurückgewonnen werden.
Zwischen dem zweiten gasdichten Raum 103 und dem Absaugsystem 114 ist eine Rückgewinnungskammer 115 angeordnet, welche gasförmige Metalle zurückgewinnt, die aus dem Gegenstand 150 verdampften. Diese Rückgewinnungskammer kühlt die in der Kammer verdampften Metalle unterhalb ihrer Schmelzpunkte ab, damit sie kondensieren und zurückgewonnen werden. Das Innere der Kammer kann so aufgebaut sein, daß eine Gegenflußanordnung oder eine Spiralanordnung vorgesehen ist. Statt dessen kann zwischen der Rückgewinnungskammer 115 und den zweiten gasdichten Raum 103, zwischen der Rückgewinnungskammer 115 und dem Absaugsystem 114 ein Ventil oder eine Trennwand vorgesehen sein, welches bzw. welche geöffnet oder geschlossen werden kann. Wenn die Metalle, die aus dem Gegenstand 150 verdampften, in die Rückgewinnungskammer 115 eingegeben werden, wird daher die Rückgewinnungskammer 115 geschlossen, um die Metalle abzukühlen und kondensieren zu lassen, wodurch sie zurückgewonnen werden.
Ob die verdampften Metalle kontinuierlich kondensieren und zurückgewonnen werden, oder durch portionsweise Verarbeitung kondensieren und zurückgewonnen werden, wird der Rückgewinnungswirkungsgrad desto mehr verbessert, je länger die Aufenthaltszeit der verdampften Metalle in der Rückgewinnungskammer 115 ist.
Weiterhin kann N₂ oder ein Edelgas in den zweiten gasdichten Raum 103 als ein Trägergas eingelassen werden. Die verdampften Metalle werden wirksam der Rückgewinnungskammer zusammen mit dem Trägergas zugeführt.
Der zweite gasdichte Raum 103 kann mit mehreren Rückgewinnungskammern 115 versehen sein. Dasselbe Metall kann durch die mehreren Rückgewinnungskammern 115 zurückgewonnen werden, oder es können mehrere Metalle selektiv durch stufenweise Einstellung der Temperatur und des Drucks in dem zweiten gasdichten Raum 103 verdampft werden, und dadurch zurückgewonnen werden, daß zwischen den mehreren Rückgewinnungskammern 115 umgeschaltet wird.
Die Temperatur, der Druck und die Sauerstoffkonzentration in dem zweiten gasdichten Raum 103 werden auf die voranstehend geschilderte Weise gesteuert. Durch Verdampfung der Metallbestandteile des Gegenstands 150 entsprechend ihren Dampfdrucken können die in ihrem metallischen Zustand in der Rückgewinnungskammer 115 zurückgewonnen werden.
Weiterhin können abhängig vom Ausmaß der Zersetzung der Harzbestandteile des Gegenstands 150 in der ersten Pyrolysevorrichtung die Harzbestandteile das Zersetzungsproduktgas und dergleichen abgeben. Ein derartiges Zersetzungsproduktgas kann dadurch verarbeitet werden, daß sie mit der Rückgewinnungskammer 115 nachgeschaltete Stufe mit der Gaszerlegungseinrichtung 30 verbunden wird.
Selbst in dem zweiten gasdichten Raum 103 kann daher das vorbestimmte Metall verdampft und aus dem Gegenstand 150 zurückgewonnen werden.
Wenn der Gegenstand 150 direkt nach außerhalb der Einrichtung 100 aus dem zweiten gasdichten Raum 103 herausgezogen wird, so ist es wahrscheinlich, daß der Gegenstand 150 schnell oxidiert wird. Da es unvermeidlich erforderlich ist, im Inneren es zweiten gasdichten Raums 103 Atmosphärendruck wiederherzustellen, ist dies unbequem unter Berücksichtigung der Aufrechterhaltung der Gasdichtigkeit des zweiten gasdichten Raums 103. Daher ist in der in 41 dargestellten Druckverringerungs/Heizeinrichtung 100 ein Kühlraum 104 hinter dem zweiten gasdichten Raum 103 vorgesehen.
Der Kühlraum ist mit einer Druckeinstellvorrichtung und einer Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung ebenso wie beim Spülraum 101, dem ersten gasdichten Raum 102 und dem zweiten gasdichten Raum 103 versehen. Daher ist das Absaugsystem 116 ebenso wie voranstehend geschildert aufgebaut, und ist ein Trägergaseinlaßventil 117 vorgesehen.
Der Gegenstand 150, von welchem ein vorbestimmtes Metall in dem zweiten gasdichten Raum 103 entfernt wurde, wird zum Kühlraum 104 transportiert, um unter Bedingungen abzukühlen, unter welchen der Druck und die Sauerstoffkonzentration eingestellt werden. Das Trägergas stellt nicht nur die Sauerstoffkonzentration ein, sondern arbeitet auch als Kühlgas für den Gegenstand 150.
Zwischen dem Kühlraum 104 und dem Absaugsystem 116 kann eine Falle 118 angeordnet sein, welche das Gas ausschaltet, das von dem Gegenstand infolge einer vorbereitenden Erhitzung abgegeben wird.
Nachdem der Gegenstand 150 in dem Kühlraum 104 ausreichend abgekühlt ist, wird der Gegenstand nach außerhalb des Gerätes verbracht.
Hierbei können das Zuführen und das Herausnehmen des Gegenstands 150 in die Druckverringerungs/Heizeinrichtung 100 und aus dieser heraus sowie der Transport des Gegenstands 150 zwischen jeweiligen Räumen durch eine Stoßvorrichtung 130 und eine Ziehvorrichtung 131 erfolgen.
Die Betätigung der Stoßvorrichtung 130 und der Zugvorrichtung 131 kann zusammen mit dem Öffnen und Schließen der Trennwand 105 durch die voranstehend geschilderte, nicht dargestellte Steuervorrichtung erfolgen.
42 zeigt schematisch eine Druckverringerungs/Heizeinrichtung, die bei der in 41 dargestellten Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Signale von einem Drucksensor 202a in dem Spülraum 101, einem Temperatursensor 201a, einem Drucksensor 202b, einem Sauerstoffkonzentrationssensor 203 in dem ersten gasdichten Raum 102, einem Temperatursensor 201c, einem Drucksensor 202c in dem zweiten gasdichten Raum 103, einem Drucksensor 202d in dem Kühlraum 104, die sämtlich in 41 nicht gezeigt sind, werden an ein Steuerfeld 200 übertragen, welches eine Steuervorrichtung bildet. Die Steuervorrichtung kann so ausgebildet sein, daß ein Programm bei einer elektronischen Recheneinrichtung vorgesehen wird.
Zusätzlich steuert die Steuervorrichtung die Heizvorrichtung, die Druckeinstellvorrichtung und die Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung entsprechend den Zuständen in den jeweiligen Räumen der Einrichtung. Weiterhin kann durch diese Steuervorrichtung das Öffnen oder Schließen der Trennwand 105 und der Transport des Gegenstands 150 durch die Stoßvorrichtung 130 und die Zugvorrichtung 131 durchgeführt werden. Das Bezugszeichen 210 bezeichnet einen Monitor, welcher einem Benutzer den Zustand bezüglich der Temperatur, des Drucks, und der Sauerstoffkonzentration der jeweiligen Räume anzeigt, oder den Öffnungs- oder Schließzustand der Trennwand 105. Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen 211 ein Abfallgasverarbeitungssystem, welches das voranstehend geschildert Abfallgas verarbeitet.
(Ausführungsform 4)
43 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für eine Druckverringerungs/Heizeinrichtung, die bei der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Der Zustand im Inneren ist durch teilweises Abschneiden dargestellt. Auch diese Druckverringerungs/Heizeinrichtung 300 verarbeitet den Pyrolyserest und dergleichen eines Gegenstands 350, welche Harz und Metall als Bestandteile aufweist.
Die Druckverringerungs/Heizeinrichtung 300 besteht aus einem Spülraum 301, einem gasdichten Raum 302 und einem Kühlraum 303. Der gasdichte Raum 300 hat die kombinierte Funktion sowohl des ersten gasdichten Raums 102 als auch des zweiten gasdichten Raums 103 der in 41 dargestellten Druckverringerungs/Heizeinrichtung 100.
In dem gasdichten Raum 302 wird daher zuerst das vorbestimmte Metall von dem Gegenstand 350 abgetrennt und zurückgewonnen, und dann wird in demselben gasdichten Raum 302 ein anderes Metall abgetrennt und zurückgewonnen.
Der gasdichte Raum 302 ist mit einer Temperatureinstellvorrichtung, einer Druckeinstellvorrichtung und einer Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung versehen, jedoch kann die Sauerstoffkonzentration wie voranstehend geschildert auch durch den Gesamtdruck in dem gasdichten Raum 302 eingestellt werden.
Die Temperatureinstellung in dem gasdichten Raum 302 kann durch eine elektrische Heizvorrichtung 309 und einen nicht dargestellten Temperatursensor durchgeführt werden.
Die Druckeinstellung in dem gasdichten Raum 302 kann durch Absaugsysteme 310, 314 und ein Trägergaseinlaßsystem und einen nicht dargestellten Drucksensor durchgeführt werden. Das Bezugszeichen 312 bezeichnet ein Trägergaseinlaßventil.
Zwischen dem gasdichten Raum 302 und dem Absaugsystem 310 ist eine Rückgewinnungskammer 311 angeordnet, welche eine Kondensations/Rückgewinnungsvorrichtung darstellt, die das von dem Gegenstand 350 verdampfte Metall zurückgewinnt. Weiterhin ist zwischen dem gasdichten Raum 302 und dem Absaugsystem 314 eine Rückgewinnungskammer 315 angeordnet, welche eine Kondensations/Rückgewinnungsvorrichtung darstellt, die das Gas eines anderen Metallbestandteils zurückgewinnt, welcher aus dem Objekt 350 verdampfte. Wenn die Verdampfung des Metallbestandteils des Gegenstands nicht erforderlich ist, können mehrere Rückgewinnungskammern 311 vorgesehen sein.
Der Spülraum 301, der Kühlraum 303, die Trennwand 305, das Trägergaseinlaßsystem, die Stoßvorrichtung 330, die Zugvorrichtung 331 sind ebenso ausgebildet wie bei der in 41 dargestellten Druckverringerungs/Heizeinrichtung 100. Weiterhin kann die Steuervorrichtung ebenso ausgebildet sein.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher durch Vereinigung eines Abschnitts, welcher den Harzbestandteil des Gegenstands pyrolisiert, und eines Abschnitts, der den Metallbestandteil von dem Gegenstand abtrennt und zurückgewinnt, dessen Harz pyrolisiert wurde, bezüglich des Anwendungsbereiches für verarbeitbare Gegenstände wesentlich erweitert werden. Ein Gegenstand, bei welchem die Verarbeitung bislang schwierig war, und für welchen eine wirksame, sichere Verarbeitungstechnik noch nicht entwickelt wurde, beispielsweise Abfall-Leiterplatten, Abfälle elektrischer Haushaltsgeräte, oder Shredderstaub können ebenfalls verarbeitet werden.
Beispielsweise kann bei der Verarbeitung der harzbeschichteten Aluminiumfolie durch Pyrolyse des Harzanteils unter einer gesteuerten Atmosphäre Aluminium im metallischen Zustand zurückgewonnen werden.
Weiterhin kann ein bestücktes Substrat, bei welchem die elektronischen Bauteile auf einem Substrat angebracht sind, nach der Verdampfung einer Lotlegierung für die Rückgewinnung verarbeitet werden, wodurch das Substrat und das elektronische Bauteil getrennt werden.
(Ausführungsform 5)
44 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für die Druckverringerungs/Heizeinrichtung, die bei der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Die Druckverringerungs/Heizeinrichtung 400 ist mit einem ersten gasdichten Raum 401 und einem zweiten gasdichten Raum 402 versehen. Der erste gasdichte Raum 401 weist eine nicht dargestellte Temperatureinstellvorrichtung auf, und ist an ein Absaugsystem 403 und eine Rückgewinnungskammer 404 angeschlossen. Der zweite gasdichte Raum ist mit einer nicht dargestellten Temperatureinstellvorrichtung versehen, und ist an ein Absaugsystem 405 und eine Rückgewinnungskammer 406 angeschlossen. Weiterhin sind mit dem ersten gasdichten Raum 401 und dem zweiten gasdichten Raum 402 Trägergaseinlaßsysteme 407 verbunden, um durch Druckbeaufschlagung die Sauerstoffkonzentration in dem gasdichten Raum einzustellen. Das Bezugszeichen 408 bezeichnet einen Trägergasvorratsbehälter.
Der Pyrolyserest und dergleichen des Gegenstands, welcher Harz und Metall aufweist, wird daher im ersten gasdichten Raum 401 unter verringertem Druck erhitzt, und die verdampften Metalle werden in der Rückgewinnungskammer 404 zurückgewonnen. Hierbei wird durch Einstellung der Temperatur, des Drucks und der Sauerstoffkonzentration in dem ersten gasdichten Raum 401 mit der voranstehend geschilderten Steuervorrichtung und dergleichen das gewünschte Metall verdampft, während der Zustand anderer Metallbestandteile des Objekts beibehalten wird.
In dem zweiten gasdichten Raum 402 wird durch Einstellung der Temperatur und des Drucks im Inneren, um einen anderen Metallbestandteil zu verdampfen, das Metall in der Rückgewinnungskammer 406 zurückgewonnen. Die Temperatur und der Druck in dem zweiten gasdichten Raum 402 können ebenfalls mit der gleichen Steuervorrichtung wie beim ersten gasdichten Raum 401 eingestellt werden.
Vor dem ersten gasdichten Raum 401 oder hinter dem zweiten gasdichten Raum 402 kann ein Spülraum vorgesehen sein.
(Ausführungsform 6)
45 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für die Druckverringerungs/Heizeinrichtung, die bei der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Diese Druckverringerungs/Heizeinrichtung 500 verarbeitet den Gegenstand, der Harz und Metall als Bestandteile aufweist, und ist mit einem Spülraum 501 versehen, einem ersten gasdichten Raum 502, einem zweiten gasdichten Raum 503, einem dritten gasdichten Raum 504 und einem Kühlraum 505.
Der Spülraum 501 ist an eine Falle 506 und ein Absaugsystem 507 angeschlossen. Der erste gasdichte Raum 502 ist mit einer Rückgewinnungskammer 508 und einem Absaugsystem 509 verbunden. Der zweite gasdichte Raum 503 ist mit einer Rückgewinnungskammer 510 und einem Absaugsystem 511 verbunden. Der dritte gasdichte Raum 504 ist an eine Rückgewinnungskammer 512 und ein Absaugsystem 513 angeschlossen. Der Kühlraum 505 ist mit einer Falle 514 und einem Absaugsystem 515 verbunden. Der erste gasdichte Raum 502, der zweite gasdichte Raum 503, der dritte gasdichte Raum 504 sind mit nicht dargestellten Temperatureinstellvorrichtungen versehen. Das Bezugszeichen 516 bezeichnet ein Trägergaseinlaßsystem, und das Bezugszeichen 517 einen Trägergasvorratsbehälter.
Weiterhin ist der erste gasdichte Raum 502 mit einem nicht dargestellten Sauerstoffkonzentrationssensor versehen, und kann die Sauerstoffkonzentration in dem System unabhängig von dem Gesamtdruck eingestellt werden.
Die Druckverringerungs/Heizeinrichtung 500 weist daher mehrere Verarbeitungsräume auf, welche die Metallbestandteile des Gegenstands verdampfen. Selbst wenn der Gegenstand mehrere Metallbestandteile enthält, können diese in dem zweiten gasdichten Raum 503 und dem dritten gasdichten Raum 504 jeweils selektiv verdampft werden, um zurückgewonnen zu werden.
(Ausführungsform 7)
46 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für die Druckverringerung/Heizeinrichtung, die bei der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Die Druckverringerungs/Heizeinrichtung 600 ist eine Einrichtung, welche den Pyrolyserest des Gegenstands verarbeiten kann, der Harz und Metall als Bestandteile aufweist. Bei dieser Druckverringerungs/Heizeinrichtung 600 sind mehrere Rückgewinnungsvorrichtungen an eine gasdichte Kammer 601 angeschlossen, und zwischen den Rückgewinnungsvorrichtungen wird umgeschaltet, um eine Behandlung entsprechend der Temperatur, dem Druck und der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer 601 durchzuführen.
(Ausführungsform 8)
47 zeigt schematisch den Aufbau eines Steuersystems 610 zur Einstellung der Temperatur, des Drucks und der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer 601. Wie voranstehend geschildert können die gesamte Steuervorrichtung 611 oder ein Teil davon beispielsweise als ein Steuerprogramm bei einer elektronischen Rechenvorrichtung ausgebildet sein, um die Einrichtung zu steuern.
Mit der gasdichten Kammer 601 sind mehrere Systeme der Rückgewinnungskammern 602 verbunden, um das Gas des verdampften Metallbestandteils des Gegenstands zurückgewinnen, wobei die jeweilige Rückgewinnungskammer 602 mit dem Absaugsystem 603 verbunden ist.
Mit der gasdichten Kammer 601 sind mehrere Systeme der Rückgewinnungskammern 605 verbunden, um den Metallbestandteil des Gegenstands zurückgewinnen, der in der gasdichten Kammer 602 verdampft wurde, wobei die jeweilige Rückgewinnungskammer mit dem Absaugsystem 606 verbunden ist.
Dasselbe Metall kann durch die mehreren Systeme der Rückgewinnungskammern 605 zurückgewonnen werden, die mit der gasdichten Kammer 601 verbunden sind. Durch Umschaltung entsprechend der Temperatur und dem Druckzustand in der gasdichten Kammer 601 können mehrere Metalle mit unterschiedlichen Dampfdrucken (Siedepunkten) jeweils zurückgewonnen werden.
Weiterhin ist ein Trägergaseinlaßsystem an die gasdichte Kammer 601 angeschlossen. Das Bezugszeichen 607 bezeichnet einen Trägergasvorratsbehälter. Durch Einlaß eines Trägergases wie etwa N₂, Ar kann die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer 601 unabhängig vom Gesamtdruck eingestellt werden. Durch Einlaß eines Trägergases, welches vorher druckbeaufschlagt wurde, kann darüber hinaus das Innere der gasdichten Kammer 601 unter Druck gesetzt werden.
Durch Erhitzung des Gegenstands in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre kann der Temperaturanstiegswirkungsgrad des Gegenstands gesteigert werden.
Weiterhin kann die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer 601 über den Gesamtdruck gesteuert werden.
(Ausführungsform 9)
48 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für die Rückgewinnungsvorrichtung der Druckverringerungs/Heizeinrichtung, die bei der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Die Druckverringerungs/Heizeinrichtung weist den gleichen Aufbau wie die in 46 dargestellte Druckverringerungs/Heizeinrichtung auf, jedoch sind andere Abschnitte als die Rückgewinnungsvorrichtung in der Figur weggelassen.
Ein Rückgewinnungsraum 611 ist so angeordnet, daß er von einer gasdichten Kammer 601 durch eine Trennwand 610 getrennt ist, die geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Rückgewinnungsraum 611 ist mit einer nicht dargestellten Temperatureinstellvorrichtung versehen. An den Rückgewinnungsraum 611 kann ein Trägergaseinlaßsystem angeschlossen werden.
Weiterhin sind eine Rückgewinnungskammer 605 und ein Absaugsystem 606 mit dem Rückgewinnungsraum 611 verbunden.
Wenn im Inneren der gasdichten Kammer 611 der Temperatur- und Druckzustand erreicht sind, bei welchem das vorbestimmte Metall verdampft werden kann, wird die Trennwand 610 geöffnet, um den Gegenstand 612 in dem Rückgewinnungsraum 611 einzubringen, und dann wird die Trennwand 610 geschlossen. Während der Temperatur- und Druckzustand beibehalten wird, kann das durch die Rückgewinnungskammer 605 verdampfte Metall für die Rückgewinnung kondensiert werden.
Wenn ein derartiger Rückgewinnungsraum 611 vorgesehen ist, können selbst während der Rückgewinnung des Metalls von dem Gegenstand im Rückgewinnungsraum 611 derartige Bedingungen wie die Temperatur, der Druck, und die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer 601 unabhängig von jenen in dem Rückgewinnungsraum 611 gesteuert werden. Der Betriebswirkungsgrad der Einrichtung kann daher verbessert werden.
Ein derartiger Rückgewinnungsraum kann bei der Druckverringerungs/Heizeinrichtung vorgesehen sein, wie beispielsweise in 41, 43, 44 oder 45 gezeigt ist.
49 zeigt schematisch eine Rückgewinnungsvorrichtung mit einem Rückgewinnungsraum 911, welches an die beispielsweise in 41 dargestellte Druckverringerungs/Heizeinrichtung 100 angeschlossen ist.
Der Rückgewinnungsraum 901 ist an den zweiten gasdichten Raum 103 der Druckverringerungs/Heizeinrichtung 100 angeschlossen, und der zweite gasdichte Raum 103 und der Rückgewinnungsraum 901 sind durch eine Trennwand 902 getrennt, die geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Rückgewinnungsraum 901 weist eine nicht dargestellte Temperatureinstellvorrichtung auf. Auch ein Trägergaseinlaßsystem kann angeschlossen sein. Mit dem Rückgewinnungsraum 901 sind eine Rückgewinnungskammer 115 und ein Absaugsystem 114 verbunden. Weiterhin können eine Rückgewinnungskammer 115 und ein Absaugsystem 114 parallel zum Rückgewinnungsraum 911 angeschlossen sein.
(Ausführungsform 10)
Die 50 und 51 zeigen schematisch ein Beispiel für einen Aufbau der Rückgewinnungskammer.
50 zeigt eine Rückgewinnungskammer mit Gegenflußanordnung, und 51 zeigt eine Rückgewinnungskammer mit Zyklonanordnung. Die Rückgewinnungskammer muß nur das Metall kondensieren, welches aus dem Gegenstand verdampfte. Weiterhin können diese Kammern als mehrere Stufen geschaltet sein. 12 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau einer Auslaßgasverarbeitungseinrichtung, welche das Abfallgas verarbeitet, das von dem Gegenstand abgegeben wurde, und nicht durch die Rückgewinnungskammer und dergleichen zurückgewonnen wurde. Hinter der Rückgewinnungskammer oder der Rückgewinnungsvorrichtung wie etwa der Rückgewinnungskammer sind mehrere Abfallgasverarbeitungsfilter 1201, Filter 1202 angeschlossen, um Rauch zu entfernen, sowie Filter 1203, um Gerüche zu entfernen. Abgesehen hiervon kann beispielsweise eine Alkalifalle vorgesehen sein, welche Halogengas zurückgewinnt, oder eine Zersetzungseinrichtung für halogenierte Kohlenwasserstoffe, welche einen Katalysator verwendet.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher den Harzbestandteil abtrennen und zurückgewinnen, durch Zerlegung (Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung), und den Metallbestandteil durch Verdampfung, jeweils von einem Gegenstand, welcher Harz und Metall als Bestandteile aufweist.
(Ausführungsform 11)
Als nächstes wird ein Bearbeitungsvorgang beschrieben, bei welchem Blei von einem Gegenstand entfernt wird, der Blei und Harz als Bestandteile aufweist.
Die vorliegende Erfindung kann wirksam einen Gegenstand verarbeiten, bei welchem Blei und Harz zumindest als Teil der Bestandteile verwendet werden. Beispielsweise kann Blei von einem elektronischen Bauteil eines elektronischen Instruments oder eines Kraftfahrzeugs entfernt werden, bei welchem beispielsweise eine bleihaltige Legierung wie etwa eine Legierung auf Pb-Sn-Grundlage und dergleichen verwendet wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird zuerst mit einer ersten Pyrolysevorrichtung ein Harzabschnitt pyrolisiert, etwa als Verdampfung, Umwandlung in Öl, oder Verkohlung, und dann wird aus dem Pyrolyserest Blei zur Abtrennung verdampft. Das verdampfte Blei kann zurückgewonnen werden. Für diese Einrichtung kann die voranstehend geschilderte Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Zuerst wird der Gegenstand so pyrolisiert, daß das Blei des Gegenstands so wenig wie möglich oxydiert wird, und so wenig wie möglich verdampft wird.
Das Harz beginnt bei etwa 50°C herum zu schmelzen, und hält man es auf etwa 200 bis 600°C, so wird Kohlenwasserstoffgas infolge der Zerlegung abgegeben, welches hauptsächlich aus C1 bis C8 besteht. Das Abfallgas, nämlich das Zersetzungsproduktgas des Harzes, kann in dem voranstehend geschilderten Abfallgasverarbeitungssystem zurückgewonnen werden.
Der Pyrolyseschritt wird vorzugsweise in einer reduzierenden Atmosphäre dadurch ausgeführt, daß wie voranstehend geschildert die Sauerstoffkonzentration eingestellt wird. Durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration kann der Rückgewinnungswirkungsgrad für das Zersetzungsproduktgas des Harzes verbessert werden. Weiterhin kann eine Oxidation des Bleis verhindert werden. Da Bleioxyd bei einer niedrigeren Temperatur als Blei verdampft, kann durch Einstellung der Sauerstoffkonzentration eine Streuung von Blei verhindert werden, und kann daher in einem späteren Schritt Blei wirksamer zurückgewonnen werden. Darüber hinaus kann die Erzeugung von Dioxinen in dem Abfallgasverarbeitungssystem unterdrückt werden.
Nachdem der wie voranstehend geschildert pyrolisierte Gegenstand in die Druckverringerungs/Heizvorrichtung eingegeben wurde, wird durch Einstellung der Temperatur und des Drucks Blei aus dem Gegenstand verdampft. Wenn der Gegenstand Metalle wie beispielsweise Eisen, Kupfer, Aluminium, Zinn und dergleichen abgesehen von Blei enthält, kann jedes Metall entsprechend dem unterschiedlichen Dampfdruck selektiv verdampft werden.
Die Temperatur, bei welcher Blei verdampft, ändert sich entsprechend dem Druck in der gasdichten Kammer. Bei einer Erhitzung auf beispielsweise 1400 °C unter Atmosphärendruck beträgt der Dampfdruck von Blei 84 mm Hg, erreichen jedoch die Dampfdrucke von Eisen, Kupfer und Zinn noch nicht einmal 1 mm Hg. Durch Erhitzung des Gegenstands auf etwa 1400 °C kann nur Bleidampf selektiv aus dem Gegenstand verdampft werden.
Weiterhin beträgt der Dampfdruck von Blei, welches beispielsweise auf 1740 °C erhitzt wird, 760 mm Hg, jedoch erreicht jener von Zinn noch nicht einmal 15 mm Hg, und jener von Kupfer noch nicht einmal 3 mm Hg. Auch durch Erhitzung auf etwa 1740 °C kann praktisch nur Bleidampf selektiv auf den Gegenstand verdampft werden.
Weiterhin kann durch Erhitzung des Gegenstands im Zustand mit verringertem Druck Blei selektiv bei einer noch niedrigeren Temperatur verdampft werden.
Wenn der Druck auf 10^–1 Torr eingestellt wird, kann durch Erhitzung auf etwa 827 °C praktisch nur Bleidampf selektiv auf dem Gegenstand verdampft werden.
Wenn der Druck auf 10^–3 Torr eingestellt wird, kann darüber hinaus durch Erhitzung auf etwa 627 °C praktisch nur Bleidampf selektiv aus dem Gegenstand verdampft werden.
Wenn weiterhin der Druck auf 10^–4 Torr eingestellt wird, kann durch Erhitzung auf etwa 427 °C praktisch nur Bleidampf selektiv aus dem Gegenstand verdampft werden. Der auf diese Weise selektiv verdampfte Bleidampf kann als metallisches Blei durch ein Rückgewinnungsgerät zurückgewonnen werden, welches beispielsweise auf unterhalb des Schmelzpunktes von Blei abgekühlt ist.
52 zeigt die Beziehung zwischen dem Dampfdruck von Blei und der Temperatur. Man ersieht hieraus, daß mit Verringerung des Drucks im Innern der gasdichten Kammer der Druckverringerungs/Heizvorrichtung der Siedepunkt von Blei niedrig wird.
Auf der Grundlage dieser Beziehung entsprechend beispielsweise dem Druck in der gasdichten Kammer kann die Heiztemperatur eingestellt werden. Wird beispielsweise diese Beziehung auf einer elektronischen Rechenvorrichtung als ein Programm vorgesehen, so kann sie als Steuervorrichtung der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
(Ausführungsform 12)
Es wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem als Beispiel für den Gegenstand, der Harz und Metall als seine Bestandteile aufweist, ein bestücktes Substrat, bei welchem verschiedene Arten elektronischer Elemente durch eine bleihaltige Lotlegierung auf einem Substrat angebracht sind, als Gegenstand verarbeitet wird.
53 zeigt schematisch ein derartiges bestücktes Substrat 1300.
Auf einer Leiterplatte 1303, bei welcher eine Kupferfolie 1301 und Harz 1302 in Stapelanordnung vorgesehen sind, ist ein elektronisches Element 1304 angebracht. Das elektronische Element 1304 ist durch ein Gehäuse aus Harz 1305 eingeschlossen. Weiterhin sind eine Verbindungsklemme 1306 des elektronischen Bauteils, die aus einer Kupferlegierung besteht, und eine Kupferfolie durch eine Lotlegierung 1307 auf Pb-Sn-Basis verbunden. Selbst wenn die Oberfläche der Verbindungsklemme 1306 des elektronischen Element durch eine Lotlegierung beschichtet ist, kann dieselbe Verarbeitung eingesetzt werden.
Zuerst wird das bestückte Substrat 1300 in der ersten Pyrolysevorrichtung unter Einstellung der Sauerstoffkonzentration erhitzt, um das Harz 1302, 1303 zu pyrolisieren. Da der Harzbestandteil einer Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung üblicherweise ein thermisch aushärtendes Harz ist, wird ein großer Anteil verkohlt, aber es wird Abfallgas erzeugt, welches eine große Menge an Zersetzungsproduktgas enthält. Das Gehäuseharz 1303 des elektronischen Elements wird entsprechend pyrolisiert. Das Abfallgas wird durch das voranstehend geschilderte Abfallgasverarbeitungssystem unschädlich gemacht, und wird als sauberes Brenngas verwendet.
54 zeigt schematisch ein pyrolisiertes bestücktes Substrat 1300.
In diesem Zustand wird ein großer Anteil des Harzbestandteils des bestücktes Substrats verkohlt. Darüber hinaus wird infolge der Einstellung der Sauerstoffkonzentration Blei nicht zerstreut.
Nachdem der pyrolisierte Gegenstand in die Druckverringerungs/Heizvorrichtung eingebracht wurde, während die Temperatur und der Druck in der gasdichten Kammer eingestellt wird, wird daraufhin Blei in dem Gegenstand selektiv verdampft. Der Druck und die Temperatur können auf der Grundlage von 52 festgelegt werden. Im Innern der gasdichten Kammer wird vorzugsweise der Druck verringert. Dies liegt daran, daß der Verbrauch an zugeführter Energie sinkt, infolge der Verdampfung des Bleis bei niedriger Temperatur, und daß das Blei und die anderen Metallbestandteile des Gegenstands infolge der niedrigen Sauerstoffkonzentration nicht oxidiert werden. Wenn die Gefahr besteht, daß der Metallbestandteil des Gegenstands oxidiert wird, kann ein Trägergas wie etwa N₂, Ar eingelassen werden, um die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer einzustellen.
Je stärker der Druck im Innern der gasdichten Kammer verringert wird, desto niedriger ist die Temperatur, bei welcher Blei verdampft wird. 55 zeigt schematisch einen Zustand, in welchem Blei 1308 in seinem metallischen Zustand verdampft wird.
Durch Einstellung der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer kann nur Blei selektiv verdampft werden. Wenn ein Metall, dessen Schmelzpunkt niedriger als jener von Blei ist, in dem Gegenstand enthalten ist, kann ein derartiges Metall vorher verdampft werden.
Daher kann Blei von dem bestückten Substrat 1300 entfernt werden, welches einen zu verarbeitenden Gegenstand darstellt. Durch Verarbeitung einer großen Menge bestückter Substrate derartiger Abfall-Elektronikinstrumente, wie sie in der heutigen Gesellschaft vorkommen, können diese als üblicher Abfall verarbeitet werden, und tritt keine Umweltverschmutzung infolge eines Auswaschens von Blei auf. Weiterhin können die Metallbestandteile über Blei hinaus einfach abgetrennt werden, und als Ressource genutzt werden. Der Harzbestandteil kann als wertvolles Öl oder Karbide zurückgewonnen werden. Das Karbid kann als Dünger oder Aktivkohle eingesetzt werden.
Voranstehend erfolgte die Beschreibung bis zum Schritt der Entfernung von Blei von dem bestückten Substrat 1300, jedoch können durch weitere Einstellung der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer die anderen Metallbestandteile über Blei hinaus verdampft werden.
Beispielsweise können von dem Gegenstand, von welchem Blei entfernt wurde, durch weitere Verdampfung von Zinn, welches eine Lotlegierung darstellt, eine Leiterplatte 1303 und ein elektronisches Element 1304 abgetrennt werden.
56 zeigt schematisch einen Zustand, bei welchem eine Leiterplatte 1303, von welcher Zinn verdampft wird, und ein elektronisches Element 1304 getrennt werden.
Entsprechend kann durch Entfernen von Blei oder durch Trennung der Leiterplatte 1303 und des elektronischen Elements 1304 die Komplexität des Gegenstands verringert werden, was eine einfache Verarbeitung danach ermöglicht. Von einem elektronischen Bauteil und dergleichen, welches von der Leiterplatte abgetrennt wurde, können durch Einstellung der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer Metalle wie beispielsweise Au, Ag, Pt, Bi, In, Ta, Ni, Cr, Cu, Al, W, Mo, Co, Pd, die in der Leiterplatte 1303 und dem elektronischen Bauteil 1304 enthalten sind, für die Rückgewinnung verdampft werden. Ein derartiger Rückgewinnungsschritt kann nach Trennung der Leiterplatte 1303 und des elektronischen Bauteils 1304 wirksam in einer Druckverringerungs/Heizvorrichtung durchgeführt werden, in welcher ein weiteres Metall mit noch niedrigerem Dampfdruck zurückgewonnen werden kann.
57 zeigt die Druckabhängigkeit des Siedepunkts (Dampfdrucks) verschiedener Arten von Metallen. Diese Figur zeigt nur ein Beispiel für zurückgewinnbare Metalle, jedoch können auch nicht dargestellte Metalle zurückgewonnen werden.
58 zeigt die Temperaturabhängigkeit der freien Bildungsenergie von Oxiden. In 58 dargestellte Elemente dienen nur als Beispiel, und Daten für andere als diese Elemente können einfach berechnet oder aus einer Datenbank erhalten werden.
Durch Verwendung der in 57 und 58 dargestellten Beziehung zusammen mit der Beziehung zwischen Siedepunkt (Dampfdruck) und Druck gemäß 52 können beispielsweise die Temperatur, der Druck und die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer gesteuert werden.
Weiterhin kann diese Relation bei einer elektronischen Recheneinrichtung als Programm vorgesehen sein, und kann als Steuervorrichtung der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
(Ausführungsform 13)
59 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die zur Ausschaltung von Blei des Gegenstands verwendet werden soll, der Blei und Harz als Bestandteile aufweist. Die Einrichtung der voranstehend geschilderten Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, ohne dies auf die in 59 dargestellte Einrichtung zu beschränken.
Das System 2000 ist mit einem Pyrolyseofen 2001 und einem Druckverringerungs/Heizofen 2002 versehen. Der Pyrolyseofen 2001 weist eine Sauerstoffkonzentrationssteuervorrichtung 2003 und ein nicht dargestelltes Heizgerät auf. Weiterhin ist er so ausgebildet, daß durch einen in der Figur weggelassenen Steuerabschnitt eine vorbestimmte Temperatur für einen vorbestimmten Zeitraum aufrecht erhalten werden kann.
Das Abfallgas, welches Gas auf Kohlenwasserstoffgrundlage enthält, und von dem Harzbestandteil infolge der Erhitzung ausgestoßen wurde, wird reformiert und pyrolisiert durch eine Gaszerlegungskammer 2005 bei einer derartig hohen Temperatur (1200 °C im vorliegenden Fall), daß Dioxine zerlegt werden können, und wird sofort danach durch den Kühlturm 2006 auf 35 °C abgekühlt. Das Abfallgas, welches so abgekühlt wurde, daß Dioxine nicht erzeugt oder durch erneute Synthese gebildet werden, wird neutralisiert und gereinigt durch ein Sprühreinigungsgerät, welches Alkaliwasser verwendet, und kann als Brenngas erneut verwendet werden.
Der Druckverringerungs/Heizofen 2002 ist ein Vakuumofen und ist mit einer Bleirückgewinnungskammer 2007 und einem Absauggerät 2008 ausgestattet.
Der Gegenstand wird durch eine Transportvorrichtung 2009 wie etwa einen Förderer zum Pyrolyseofen 2001 befördert, und zum Druckverringerungs/Heizofen 2002, in dieser Reihenfolge. Zwischen dem Pyrolyseofen 2001 und dem Druckverringerungs/Heizofen 2002 ist ein Spülraum vorgesehen, der in der Figur nicht dargestellt ist.
Die Aufenthaltszeit, die Heiztemperatur, der Druck und die Sauerstoffkonzentration des Gegenstands in der dem Pyrolyseofen 2001 und in dem Druckverringerungs/Heizofen 2002 können jeweils durch einen nicht dargestellten Steuerabschnitt gesteuert werden.
In dem Pyrolyseofen 2001 wird der Gegenstand 2004 auf eine Temperatur von etwa 200 bis 600 °C erhitzt und dort gehalten, und der Harzbestandteil, der ein Teil des Bestandteils des Gegenstands 2004 bildet, wird als Abfallgas abgegeben, welches Kohlenwasserstoffgas mit C1 bis C8 enthält, welches in das Abfallgasverarbeitungssystem eingegeben werden soll.
Dann wird der Gegenstand zum Druckverringerungs/Heizofen 2002 übertragen, der Druck wird beispielsweise auf etwa 10^–5 Torr abgesenkt, und die Temperatur wird auf etwa 427 °C erhöht, und dann wird dieser Zustand beibehalten. Blei in dem Gegenstand wird als Bleidampf aus dem Gegenstand verdampft. Ein Gasabsaugabschnitt ist an dem oberen Abschnitt des Druckverringerungs/Heizofens 2002 vorgesehen, und der Bleidampf, der von dem Gegenstand abgegeben wird, kondensiert als metallisches Blei infolge der Verringerung des Dampfdrucks. Kristallisiertes Bleimetall schlägt sich in der Bleirückgewinnungskammer 2005 nieder, um zurückgewonnen zu werden. Um den Bleidampf wirksam von dem Druckverringerungs/Heizofen 2002 in die Bleirückgewinnungskammer 2005 zu schicken, wird darüber hinaus N₂ oder ein Inertgas wie beispielsweise Ar von dem Trägergaseinlaßabschnitt eingegeben, der an dem Druckverringerungs/Heizofen 2002 angeordnet ist, und der Bleidampf wird zur Bleirückgewinnungskammer 2005 zusammen mit dem Trägergas geschickt.
Der Gegenstand, der den Druckverringerungs/Heizofen 2002 durchlaufen hat, und von welchem Blei entfernt wurde, wird einer Restaufnahmevorrichtung 2010 zugeführt. Da der Harzbestandteil des Gegenstands praktisch vollständig verkohlt ist, und Schwermetalle wie beispielsweise Blei und Zink, die in dem Gegenstand enthalten sind, ebenfalls entfernt werden können, ist der Gegenstand unschädlich, und daher wird die spätere Verarbeitung einfach durchgeführt. Wenn noch weitere nutzbare Metalle in dem Gegenstand enthalten sind, können diese Metalle durch ein Schwerkraftsichtungsverfahren und einen Elektromagneten fraktioniert und zurückgewonnen werden. Die unschädlichen und äußerst reinen Karbide, welche die Druckverringerungs/Heizvorrichtung durchlaufen haben, können als Aktivkohle oder Bodenverbesserungsmittel mit hervorragenden Eigenschaften wiederverwendet werden.
(Ausführungsform 14)
Als nächstes wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem mit der voranstehend geschilderten Verarbeitungseinrichtung 2000 ein elektronisches Instrument, welches Lot enthält, und den Gegenstand darstellt, verarbeitet wird.
Das elektronische Instrument, welches den Gegenstand 2004 darstellt, kann vor der Verarbeitung zerkleinert werden, wird jedoch bei der Verarbeitung eines bestückten Substrats vorzugsweise ohne Zerkleinerung eingegeben.
Der Pyrolyseofen 2001 wird auf etwa 500 bis 600 °C im Innern des Ofens gehalten, und befindet sich in einem praktisch sauerstoffreien Zustand, und das elektronische Instrument bleibt dort etwa 60 Minuten lang. Der Harzbestandteil, der etwa 40 % der Zusammensetzung des elektronischen Instruments darstellt, wird in dem Pyrolyseofen 2001 pyrolisiert, und wird als Abfallgas abgegeben, welches Kohlenwasserstoffgas enthält, oder wird verkohlt.
Weiterhin werden Arten von Metallen wie beispielsweise Eisen, Kupfer und Aluminium und dergleichen, die etwa 50 % der Zusammensetzung ausmachen, und die Metallbestandteile, die etwa 10 % der Zusammensetzung des bestückten Substrats ausmachen, in dem Pyrolyseofen 2001 weder verdampft noch oxidiert.
Das elektronische Instrument, dessen Harzbestandteil pyrolisiert wurde, wird ohne Abkühlung durch den Spülraum an den Druckverringerungs/Heizofen 2002 übertragen. Der Druckverringerungs/Heizofen 2002 wird auf einem Druck von etwa 10^–3 Torr und einer Temperatur von etwa 627 °C gehalten. Das elektronische Instrument bleibt dort etwa 60 Minuten lang.
In dem bestückten Substrat, welches etwa 10 % des elektronischen Instruments ausmacht, wird eine Lotlegierung verwendet, die etwa 5 bis 10 % des Gewichts des Substrats ausmacht. Darüber hinaus sind etwa 40 Gew.-% der Lotlegierung Blei.
In dem elektronischen Instrument wird daher etwa 0,2 bis 0,4 an Blei als Teil des Bestandteils verwendet. Das Blei wird als Bleidampf in dem Druckverringerungs/Heizofen 2002 verdampft, und wird mit Trägergas der Bleirückgewinnungskammer 2005 zugeführt, um als metallisches Blei zurückgewonnen zu werden.
Um das Rückgewinnungsverhältnis von Blei zu verbessern soll Bleidampf vorzugsweise so lange wie möglich in der Bleirückgewinnungskammer 2005 verbleiben. Beim vorliegenden Beispiel betrug das Rückgewinnungsverhältnis für Blei 98 %. Das zurückgewonnene Blei weist einen geringen Anteil an Verunreinigungen auf, und kann daher als nützliches Metall wiederverwendet werden.
Das Kohlenwasserstoffgas, welches nach der Pyrolyse in dem Pyrolyseofen 2001 abgegeben wird, wird zur Gaszersetzungskammer 2005 des voranstehend geschilderten Abfallgasverarbeitungssystems geschickt, um reformiert und in Koks pyrolisiert zu werden, der auf eine Temperatur auf etwa 1200 °C erhitzt ist, und wird unmittelbar danach innerhalb von 8 Sekunden schnell auf 35 °C abgekühlt. Das abgekühlte Abfallgas wird neutralisiert, und durch ein Beutelfilter gefiltert, welches ein Neutralisierungsreaktionsfilter darstellt, und weiter gereinigt, um als Brenngas recycelt zu werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen 40 des elektronischen Instruments aus Harz.
Obwohl das Rückgewinnungsverhältnis für das Harz in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Harzbestandteils unterschiedlich ist, können etwa 90 Gew.-% als Brenngas wiederverwendet werden, und bleiben etwa 10 % als Pyrolyserest übrig, der hauptsächlich aus Kohlenstoff/Karbid besteht.
Weiterhin werden Metalle wie etwa Eisen, Kupfer, Aluminium und dergleichen, die etwa 50 % der Zusammensetzung des elektronischen Instruments ausmachen, nicht durch den Pyrolyseofen 2001 oder den Druckverringerungs/Heizofen 2002 oxidiert, und weisen daher einen hohen Recycelwert auf, da sie im metallischen Zustand zurückgewonnen werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform enthielt der Rest, der in die Restaufnahmevorrichtung 30 abgegeben wurde, hauptsächlich Eisen, Kupfer, Aluminium sowie Karbid des Harzes.
60 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Trennwand 2101, die geöffnet und geschlossen werden kann, und die Gasdichtigkeit und die adiathermischen Eigenschaften zwischen dem Pyrolyseofen 2001 und dem Druckverringerungs/Heizofen 2002 der in 59 dargestellten Verarbeitungseinrichtung 20009 aufrecht erhält. Die Trennwände 2101 können durch Drähte 2102 und Hebemaschinen 2103 betätigt werden.
Am Ort jeder Trennwand 2101 können eine Vakuumtür und eine adiathermische Tür getrennt vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Trennwand 2101b eine Vakuumtür sein, und können auf der Seite des Pyrolyseofens 2001 und auf der Seite des Druckverringerungs/Heizofens 2002 der Trennwand adiathermische Türen vorgesehen sein, die ebenso geöffnet und geschlossen werden können.
(Ausführungsform 15)
Als nächstes wird ein Verarbeitungssystem für Abfälle (einschließlich Shredderstaub) beschrieben, welche Harz und Metall enthalten, und in großen Mengen bei derartig verschiedenen Gegenständen wie elektronischen Instrumenten, Kraftfahrzeugen, Präzisionsinstrumenten, Büromaterial, Verpackungen für Arzneimittel und Lebensmittel verwendet werden, als zu verarbeitender Gegenstand. Als Einrichtung kann die voranstehend geschilderte Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Derartige, Harz und Metall enthaltende Abfälle werden normalerweise, da ihre Abtrennung und Rückgewinnung schwierig ist, durch Verbrennung und Deponieverarbeitung verarbeitet. Das Verarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung gewinnt die Metallbestandteile im metallischen Zustand durch Pyrolyse (Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung) der Harzbestandteile und Verdampfung der Metallbestandteile der Abfälle in derselben Einrichtung zurück.
Bei der Verarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung wird zuerst der Harz und Metall enthaltende Abfall in den Pyrolyseofen eingegeben. Zur Rückgewinnung des Harzanteils wird dann eine Pyrolyse durchgeführt, während die Sauerstoffkonzentration eingestellt wird. Dann wird der Pyrolyserest in den Druckverringerungs/Heizofen eingegeben, und werden eine Druckverringerung und Erhitzung durchgeführt, um die Metalle durch Verdampfung zurückzugewinnen.
61 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Druckverringerungs/Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die in dem Verarbeitungssystem verwendet werden kann.
Innerhalb einer gasdichten Kammer 2201 wird der Harz und Metall enthaltende Abfall aufgenommen. In der gasdichten Kammer ist ein Trägerregal 2202 vorgesehen, welches aus Metall besteht, das einen hervorragenden Temperaturanstiegswirkungsgrad und eine hervorragende Wärmefestigkeit aufweist. Das Bezugszeichen 2203 bezeichnet eine Tür zum Öffnen und Schließen der gasdichten Kammer 2201. In der gasdichten Kammer ist ein Heizgerät 2204 wie beispielsweise eine Heizvorrichtung und dergleichen vorgesehen, und wird durch ein Steuerfeld 2205 zusammen mit dem Druck und der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer betätigt. Das Bezugszeichen 2206 bezeichnet einen Sensor, durch welchen die Temperatur, der Druck und die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer 2201 als Signale an das Steuerfeld 2205 übertragen werden.
Die gasdichte Kammer 2201 ist an ein Absauggerät 2203 angeschlossen. Zwischen der gasdichten Kammer 2201 und dem Absauggerät 2008 sind Metall-Rückgewinnungsvorrichtungen 2209, 2210 angeordnet, welche Rückgewinnungsgeräte für den Metallbestandteil des Abfalls darstellen. Das Metallrückgewinnungsgerät kann mit einem Zyklonabscheider versehen sein, der beispielsweise eine Kühlvorrichtung aufweist.
Der Abfall, welcher den Gegenstand darstellt, und in dem Pyrolyseofen pyrolisiert wurde, wird auf das Trägerregal 2202 verbracht, das in der gasdichten Kammer 2201 angeordnet ist. Die Tür 2203 wird für die Abdichtung verschlossen. Zuerst wird, bei geschlossener Rückgewinnungsvorrichtung, mit der Erhitzung (400 °C) und Druckbeaufschlagung (drei Atmosphären) begonnen.
In diesem Fall ist der Temperaturanstiegswirkungsgrad besser als bei der Erhitzung unter Druckverringerung, und dies trägt zum Temperaturerhöhungswirkungsgrad der Druckverringerung und Erhitzung während des späteren Metallrückgewinnungsvorgangs bei.
Dann wird der Druck in der gasdichten Kammer 2201 bis auf einen Druck von etwa 10^–3 Torr durch das Absauggerät verringert, und erfolgt eine Erhitzung auf über den Siedepunkt der Legierung hinaus, entsprechend den Arten des Metalls, um die Metalle zu verdampfen, wodurch sie durch eine Kondensationsvorrichtung zurückgewonnen werden, die in der Mitte der Metallrückgewinnungsvorrichtung 2209, 2210 vorgesehen ist. Da die Verdampfungstemperatur des Metalls niedriger als bei Atmosphärendruck wird, kann in diesem Fall eine relativ geringe Erhitzungstemperatur verwendet werden, und ist der Rückgewinnungswirkungsgrad hervorragend, da die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Oxidation gering ist.
Der in 31 gezeigte Druckverringerungs/Heizofen ist mit zwei Anlagen einer Metallrückgewinnungsvorrichtung versehen. Die beiden Anlagen können gleichzeitig verwendet werden, oder es können durch Umschaltung entsprechend dem Temperatur-/Druckzustand in der gasdichten Kammer mehrere Metallelemente zurückgewonnen werden.
Bei dem Verarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher der thermische Wirkungsgrad hervorragend, und sind die Verarbeitungskosten gering. Infolge der Vakuumerhitzung kann darüber hinaus Metall mit hoher Reinheit mit einem hohen Rückgewinnungswirkungsgrad zurückgewonnen werden.
(Ausführungsform 16)
Als nächstes wird die Verarbeitung von Abfällen in Form eines bestückten Substrats beschrieben, bei welchem verschiedene Arten elektronischer Bauteile auf einer Leiterplatte angebracht sind, und welches in großen Mengen bei derartig verschiedenen Einrichtungen wie elektronischen Instrumenten, Kraftfahrzeugen, Präzisionsinstrumenten verwendet wird. Als Einrichtung kann die bislang geschilderte Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
62 zeigt schematisch ein Verarbeitungsschema für ein bestücktes Substrat, bei welchem das System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Durch dieses Verarbeitungssystem können die elektronischen Bauteile wirksam von dem bestückten Substrat abgetrennt und zurückgewonnen werden, bei welchem verschiedene Arten elektronischer Bauteile angebracht sind, beispielsweise ein IC, eine LSI, ein Widerstand, ein Kondensator und dergleichen. Weiterhin können auch der Harzbestandteil, der Metallbestandteil des bestückten Substrats, welches aus einer Leiterplatte und elektronischen Bauteilen besteht, abgetrennt und zurückgewonnen werden, was zu ihrer Nutzung als Ressourcen führt.
Abfälle in Form eines derartigen bestückten Substrats waren bezüglich der Trennung der elektronischen Bauteile von der Leiterplatte schwierig, und da das bestückte Substrat einen Gegenstand darstellt, dessen verschiedene Materialien in komplizierter Weise vereinigt sind, was seine Verarbeitung schwierig. Daher wurden überwiegend Deponieverarbeitung und Verbrennungsverarbeitung eingesetzt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird zuerst das bestückte Substrat in den Pyrolyseofen eingegeben, ohne zerkleinert zu werden, um das bestückte Substrat zu pyrolisieren. Der Harzanteil des Substrats oder der elektronischen Bauteile, welche das bestückte Substrat bilden, wird pyrolisiert, um Abfallgase abzugeben und Karbide auszubilden. Gehäuseharz der elektronischen Bauteile wird ebenfalls zersetzt, und wird sehr spröde, und nimmt daher einen Zustand an, der eine einfache Abtrennung von einem Element in dem Gehäuse ermöglicht. Hierbei kann die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration in dem Pyrolyseofen für Schwermetalle wie etwa Blei so eingestellt werden, daß keine Verdampfung oder Oxidation auftritt.
Die Abfallgase können wie voranstehend geschildert verarbeitet werden. Wenn ein Schwermetall wie Blei in dem Abfallgas enthalten ist, kann es in einem Abfallgasverarbeitungssystem, beispielsweise einer Kühlvorrichtung, kondensieren. Die kondensierte Substanz kann zusammen mit dem Pyrolyserest in dem Druckverringerungs/Heizofen eingegeben werden. Zusätzlich kann, wenn in dem Abfallgas Chlor enthalten ist, dieses in Kontakt mit Eisen gebracht werden, welches auf eine höhere Temperatur erhitzt ist, um als Eisenchlorid zurückgewonnen zu werden.
Das bestückte Substrat, welches wie geschildert pyrolisiert wurde, wird in den Druckverringerungs/Heizofen eingegeben. Die Temperatur, der Druck und die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer können entsprechend den zurückzugewinnenden Metallen eingestellt werden, um die gewünschten Metalle zurückzugewinnen.
Es wird beispielsweise eine Legierung (etwa eine Pb-Sn-Legierung) verdampft, welche eine Leiterplatte und ein elektronisches Bauteil verbindet. Die Legierung wird selektiv verdampft entsprechend dem jeweiligen Dampfdruck, um abgetrennt zu werden. Dies ist unter dem Gesichtspunkt der Nutzung als Ressource vorzuziehen.
Wenn eine Legierung verdampft wird, welche eine Leiterplatte und ein elektronisches Bauteil verbindet, kann das elektronische Bauteil von der Leiterplatte getrennt werden. Selbst wenn das Verbindungsmetall in dem Pyrolyseofen geschmolzen wird, und die Verbindung bereits unterbrochen ist, so können, da die Verbindungsmetallkomponenten (beispielsweise Blei und Zinn) in dem Gegenstand festgehalten werden, diese Metalle von dem Gegenstand verdampft werden, um abgetrennt und zurückgewonnen zu werden.
Abgesehen von der Verbindungslegierung, welche die Leiterplatte und das elektronische Bauteil verbindet, können verschiedene Arten von Metallen, die in dem bestückten Substrat enthalten sind, etwa Zn, Sb, Au, Pt, Ni, Cr, Cu, Al, Mo, W, Ta und dergleichen verdampft werden, um abgetrennt und zurückgewonnen zu werden. Die Metalle, die im metallischen Zustand ohne oxidiert zu werden zurückgewonnen werden, weisen einen hohen Nutzwert auf.
Wenn die Lotlegierung verdampft werden soll, so wird, um den Temperaturanstiegswirkungsgrad zu erhöhen, nach Erhitzung auf eine Temperatur (beispielsweise etwa 200 °C), bei welcher die Lotlegierung nicht stark oxidiert wird, im Innern der gasdichten Kammer durch eine Absaugvorrichtung der Druck verringert, und erfolgt eine weitere Erhitzung (auf beispielsweise etwa 400 °C), und können die Metalle durch eine Kondensationsvorrichtung kondensiert werden, die sich in der Mitte des Rückgewinnungsweges befindet.
Bei diesem System kann, wie in 56 gezeigt ist, die Lotlegierung des bestückten Substrats vollständig entfernt werden, und wird auch das Lot der Leitungsanschlußabschnitte des IC, der LSI, des Widerstands, des Kondensators und dergleichen vollständig entfernt. Daher kann nicht nur das elektronische Bauteil von dem Substrat getrennt werden, sondern wird auch die spätere Umwandlung der Leiterplatte und der elektronischen Bauteile in Ressourcen erleichtert, was zur Erhöhung des Wertes führt.
Der Harzbestandteil des bestückten Substrats wird verdampft, verkohlt oder in ein Zwischenprodukt umgewandelt, wodurch eine wirksame Nutzung ermöglicht wird.
Wenn beispielsweise Kupfer und ein Karbid als Rest in dem Druckverringerungs/Heizofen übrigbleiben, können der Kupfer und das Karbid beispielsweise durch eine Kalziumkarbonatlösung getrennt werden, und dann kann das Kupfer durch Waschwasser gereinigt werden.
Die Metallbestandteile der Lotlegierung verdampfen entsprechend dem Ausmaß des Vakuums in der gasdichten Kammer. Je geringer der Druck ist, desto niedriger wird die Verdampfungstemperatur, und daher werden die Ofenwand und dergleichen der Verarbeitungseinrichtung nicht beschädigt.
Wenn das bestückte Substrat durch Deponieren verarbeitet wird, werden die schädlichen Metalle wie etwa Pb und Sb in der Lotlegierung durch sauren Regen und dergleichen ausgewaschen, was zu einer Verschmutzung des Bodens und von Flüssen führt. Da praktisch das gesamte Harz in der Natur nicht zersetzt wird, und dort semipermanent verbleibt, führt dies nicht nur zu einer Verknappung an Verarbeitungsorten, sondern auch zu einem Problem in Bezug auf die Sicherheit der Umwelt. Durch das Verarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung können diese Probleme gelöst werden.
Weiterhin können verschiedene Arten von Metallen, die in der Leiterplatte oder den elektronischen Bauteilen enthalten sind, durch Abtrennung und Rückgewinnung in Ressourcen umgewandelt werden. Unter diesen Metallen sind Metalle, die bald erschöpft sind, oder seltene Metalle, die in der Erdkruste nur in geringem Anteil enthalten sind. Die Rückgewinnung dieser Metalle trägt daher zur Lösung der Probleme in Bezug auf Ressourcen und Energie bei, welchen unsere Gesellschaft mit ihrem hohen Verbrauch ausgesetzt ist.
(Ausführungsform 17)
Als nächstes wird das Verarbeitungssystem beschrieben, wobei als Gegenstand eine Leiterplatte dient, bei welcher eine Kupferfolie und Harz zusammenlaminiert sind.
Die Leiterplatte kann ein kupferbeschichtetes Laminat sein, ein flexibles Substrat, oder ein Filmträger bei TAB (Bandautomatisierter Verbindung). Weiterhin kann der weggeschnittene Abschnitt des kupferbeschichteten Laminats verarbeitet werden, der beim Herstellungsvorgang der Leiterplatte anfällt. Weiterhin kann wie voranstehend geschildert die Leiterplatte verarbeitet werden, die durch Abtrennung der elektronischen Bauteile und der Verbindungslegierung von dem bestückten Substrat erhalten wird.
Weiterhin erfolgt die vorliegende Beschreibung mit einer Leiterplatte als Beispiel, jedoch kann jeder Gegenstand auf identische Weise verarbeitet werden, der Kupfer und Harz als Bestandteile enthält.
Die Abtrennung der Lotlegierungen und der elektronischen Bauteile von dem bestückten Substrat kann wie voranstehend geschildert durchgeführt werden. Auch die Zersetzung des Harzanteils des bestückten Substrats kann wie voranstehend geschildert durchgeführt werden.
In dem Verarbeitungssystem wird zur wirksamen Trennung der Kupferfolie und des Harzes die Leiterplatte unter nicht-oxidierenden Bedingungen erhitzt, und wird der Harzanteil der Leiterplatte als da Abfallgas in dem Abfallgasverarbeitungssystem verarbeitet.
Die Kupferfolie kann als praktisch reines Metall zurückgewonnen werden.
Verunreinigungen wie beispielsweise Karbide, die an Kupfer anhaften, können je nach Erfordernis durch Reinigung, Vibrationen, verbunden mit Drehung mit Teilchen aus feinem Sand, entfernt werden. Das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann als Einrichtung eingesetzt werden.
63 zeigt schematisch eine Leiterplatte 2300, die einen Gegenstand darstellt. Die Leiterplatte 2300 weist zwei Schichten auf, nämlich eine Kupferfolie 2301 und ein Harz 2302, die zusammenlaminiert sind.
Die Leiterplatte 2300 wird in den Pyrolyseofen eingegeben, und das Harz 2302 wird pyrolisiert (Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung), während die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration in dem Pyrolyseofen so eingestellt werden, daß das Kupfer 2301 nicht oxidiert wird. Das Abfallgas mit dem Zersetzungsproduktgas des Harzes 2302 wird durch das Abfallgasverarbeitungssystem verarbeitet, damit es unschädlich wird, um in ein reines Brenngas umgewandelt zu werden.
64 zeigt schematisch eine Leiterplatte 2300, nachdem der Harzanteil pyrolisiert wurde. Ein erheblicher Anteil des Harzes liegt als Karbide vor.
In diesem Zustand kann das verkohlte Harz 2302 mechanisch abgetrennt werden, jedoch werden gemäß der vorliegenden Erfindung der Pyrolisatfeststoff der Leiterplatte, der hauptsächlich aus Kupfermetall und Karbiden besteht, in den Druckverringerungs/Heizofen eingebracht, und wird, während der Druck oder die Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer eingestellt wird, die Temperatur auf eine Temperatur erhöht, die einige zehn Grad oberhalb des Schmelzpunkts von Kupfer liegt, um diese zu schmelzen, während dessen Oxidation und Verdampfung verhindert wird. Das Kupfer 2301 im flüssigen Zustand wird zu teilchenförmigem Kupfer 2301b (65), infolge der freien Oberflächenenergie (Oberflächenspannung). Bei einer Abkühlung in diesem Zustand kann Kupfer einfach abgetrennt und zurückgewonnen werden. Beispielsweise liegt bei 760 Torr der Schmelzpunkt von Kupfer bei 1080 °C, jedoch kann durch Erhitzung des Inneren der gasdichten Kammer auf eine Temperatur von etwa 1150 °C (im Falle von 760 Torr) Kupfer in Teilchenform angesammelt werden.
Durch Erhitzung der Leiterplatte unter verringertem Druck oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre, wie voranstehend erwähnt, kann praktisch die gesamte Kupferfolie ohne Oxidation zurückgewonnen werden. Weiterhin können derartige Verunreinigungen wie Karbide und dergleichen, die an der Oberfläche anhaften, durch Reinigung und dergleichen entfernt werden, je nach Erfordernis.
Bei dem Verarbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher Kupfer in seinem metallischen Zustand aus dem Gegenstand abgetrennt und zurückgewonnen werden, in welchem Harz und Metall vereinigt vorhanden waren. Darüber kann das Harz als Öl oder Karbid zurückgewonnen werden.
(Ausführungsform 18)
Als nächstes wird mit einem Gegenstand, der eine harzbeschichtete Aluminiumfolie ist, bei welchem eine Aluminiumfolie und Harz zusammenlaminiert sind, ein Verarbeitungssystem für einen derartigen Gegenstand beschrieben.
Eine derartige harzbeschichtete Aluminiumfolie wird in weitem Ausmaß beispielsweise bei Beuteln für Kartoffelchips oder bei Verpackungsbehältern für Fertiggerichte wie etwa Curry verwendet, bei Verpackungsbehältern für Lebensmittel und Arzneimittel, bei Wärmeisolierungsmaterialien und dergleichen.
Die Verarbeitung einer derartigen harzbeschichteten Aluminiumfolie ist infolge der Vereinigung des Harzes und der Aluminiumfolie schwierig, und daher erfolgt momentan die Verarbeitung über Deponieren oder Verbrennung. Bei der Verbrennung wird die Aluminiumfolie zu Oxid, und wird der Wert als Ressource wesentlich verringert.
Die Aluminiumverhüttung erfordert beträchtliche Energiemengen, und daher stellt es eine Energieverschwendung dar, Aluminium nicht als Ressource zu recyceln.
Die vorliegende Erfindung dient zur Erhitzung der harzbeschichteten Aluminiumfolie, während die Sauerstoffkonzentration in dem Pyrolyseofen eingestellt wird. Der Harzanteil wird daher pyrolisiert, während der Oxidationszustand von Aluminium unverändert bleibt.
Um wirksam die Aluminiumfolie und das Harz zu trennen wird daher die harzbeschichtete Aluminiumfolie unter verringertem Druck oder unter nicht-oxidierenden Bedingungen erhitzt, und hierdurch entstehende Abfallgase werden auf identische Weise wie voranstehend geschildert verarbeitet. Die Aluminiumfolie kann als praktisch reines Metall zurückgewonnen werden. Verunreinigungen wie Karbide und dergleichen, die am Aluminium anhaften, können je nach Erfordernis dadurch entfernt werden, daß etwa eine Reinigung durch Schwingungen, verbunden mit einer Drehung unter Zugabe feiner Sandteilchen, erfolgt.
Wenn andere Metalle wie beispielsweise Zink in der Aluminiumfolie vorhanden sind, wird nach weiterem Einbringen in den Druckverringerungs/Heizofen der Gegenstand in einem Zustand mit verringertem Druck erhitzt, damit eine selektive Verdampfung erfolgt, und hierdurch die Abtrennung und Rückgewinnung.
66 zeigt schematisch eine harzbeschichtete Aluminiumfolie 2600. Das Harz 2601 und die Aluminiumfolie 2602 sind verbunden.
Zuerst wird die harzbeschichtete Aluminiumfolie 2600, also der zu verarbeitende Gegenstand, in den Pyrolyseofen der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingebracht, und dann wird, während die Temperatur- und Druckbedingungen gesteuert werden, die harzbeschichtete Aluminiumfolie bis auf 400 bis 650 °C erhitzt, um pyrolisiert zu werden.
Bei einer Temperatur unterhalb von 400 °C ist die Zersetzung des Harzanteils unzureichend, und bei einer Temperatur oberhalb von 650 °C wird die Aluminiumfolie geschmolzen. Auf diese Weise wird der voranstehend angegebenen Temperaturbereich festgelegt.
67 zeigt schematisch das Aussehen der harzbeschichteten Aluminiumfolie nach der Zersetzung des Harzanteils 2601, wobei Karbid 2602b, das Zersetzungsprodukt von Harz, an der Aluminiumfolie 2601 in metallischem Zustand anhaftet. In diesem Zustand reicht nur eine Berührung des Karbids 2602b aus, um es von der Aluminiumfolie abzuschälen. Daher kann die Aluminiumfolie einfach im metallischen Zustand zurückgewonnen werden (vgl. 68). Da im allgemeinen der Harzbestandteil der harzbeschichteten Aluminiumfolie ein thermisch aushärtendes Harz ist, kann der größte Anteil als Abfallgas verarbeitet werden, wodurch eine Umwandlung in Brenngas erfolgt. Die Karbide des Harzanteils können einfach von der Aluminiumfolie getrennt werden. Zusätzlich befindet sich das Aluminium im metallischen Zustand.
Daher kann durch Erhitzung der harzbeschichteten Aluminiumfolie in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre das Aluminium praktisch vollständig zurückgewonnen werden, ohne oxidiert zu werden. Zusätzlich können, je nach Erfordernis, die Verunreinigungen wie etwa Karbide und dergleichen, die an der Oberfläche anhaften, durch Reinigung usw. entfernt werden.
[Auswirkungen der Erfindung]
Wie voranstehend geschildert können ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sicher und wirksam einen zu verarbeitenden Gegenstand verarbeiten, der Harze und Metalle enthält. Gemäß der vorliegenden Erfindung können elektrische Haushaltsgeräte, Kraftfahrzeuge, Präzisionsinstrumente und dergleichen getrennt und zurückgewonnen werden, während verhindert wird, daß die schädlichen Materialien in die Umgebung ausgestoßen werden, und während die schädlichen Materialien in nicht schädliche umgewandelt werden.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung eine Zerstörung der Umwelt durch den verarbeiteten Gegenstand verhindern, beispielsweise Abfälle, welche schädliche Substanzen und deren Ausgangsquellen enthalten, und dann, wenn sie verwandt werden, schädliche Substanzen wie beispielsweise Dioxine erzeugen, und können die wiederverwendbaren Substanzen in einem äußerst reinen Zustand zurückgewonnen werden.
Die vorliegende Erfindung kann die Dioxinkonzentration in dem Abfallgas dadurch bemerkenswert verringern, daß das Abfallgas, welches von dem Gegenstand abgegeben wird, bei einer derartig hohen Temperatur reformiert und pyrolisiert wird, daß die Dioxine zersetzt werden, und durch Schnellabkühlung auf eine dritte Temperatur, bei welcher keine Dioxine erzeugt werden, eine erneute Synthese verhindern, während die Aufenthaltszeit in dem Temperaturbereich verringert wird, in welchem die Dioxine erzeugt oder durch Resynthese neu gebildet werden, und zwar so weit wie möglich verkürzt wird. Durch Durchführung der ersten Pyrolyse, der zweiten Pyrolyse oder des Reformierens in zwei Schritten mit der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur, wobei diese Schritte gleichzeitig in reduzierender Atmosphäre durchgeführt werden, kann die Quellenkonzentration der Dioxine wesentlich verringert werden, und kann die Dioxinkonzentration in dem Abfallgas drastisch verringert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus Abfall, der schwierig zu verarbeiten ist, und Harz und Metall enthält, und aus den Erzeugungsquellen für Schwermetalle und Dioxine, beispielsweise Shredderstaub, ohne schädliche Substanzen wie etwa Dioxine und dergleichen zu erzeugen, und unter Umwandlung des Harzanteils in ein reines Brenngas, die schädlichen Schwermetalle wie etwa Pb, As, Cd und dergleichen mit hoher Reinheit zurückgewonnen, ohne in die Umgebung ausgestoßen zu werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann Abfall, der schwierig zu verarbeiten ist, beispielsweise ein bestücktes Substrat, während eine Emission schädlicher Substanzen verhindert wird, und die schädlichen Substanzen entfernt werden, und ohne sich auf Handarbeit zu verlassen, einfach in die Leiterplatte und die elektronischen Bauteile aufgeteilt werden, beispielsweise verschiedene Arten von ICs oder Widerständen, Kondensatoren und dergleichen. Gleichzeitig können Schwermetalle wie beispielsweise Blei und andere Metalle verdampft werden, um in sehr reinem Metallzustand zurückgewonnen zu werden. Weiterhin können die Metalle, die eine Leiterplatte bilden, und Kupfer in sehr reinem Zustand zurückgewonnen werden. Der Harzanteil wird verkohlt, und kann hierdurch als Ressource genutzt werden, beispielsweise als der wirksame Bestandteil für Aktivkohle oder den Boden. Darüber hinaus können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Blei von einer bleihaltigen Substanz durch Verdampfung von Blei entfernen. Zusätzlich kann selbst von einer Blei und Harz enthaltenden Substanz Blei zurückgewonnen werden. Das Harz kann dadurch zurückgewonnen werden, daß Karbide und Brenngas erzeugt werden. Durch Ausschaltung von Blei können die negativen Auswirkungen auf die Gesundheit verhindert werden, während eine Umweltverschmutzung verhindert wird. Zusätzlich läßt sich eine Verknappung der Abfallverarbeitungsflächen abmildern.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Metalle im metallischen Zustand dadurch zurückgewinnen, daß sie aus dem Gegenstand verdampft werden, welcher das Harz und die Metalle enthält. Das Harz kann durch Umwandlung in ein Karbid und ein Brenngas zurückgewonnen werden.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Verbindungsmetalle entfernen, durch Verdampfung der Verbindungsmetalle des Gegenstands, der durch die Metalle verbunden wird. Zusätzlich können die Verbindungsmetalle durch Verdampfung der Verbindungslegierungen des Gegenstands entfernt werden, der durch die Legierungen verbunden ist. Wenn der Gegenstand Harze enthält, kann das Harz durch Umwandlung in Karbide oder Brenngas zurückgewonnen werden.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Verbindungsmetalle dadurch entfernen, daß die Metallbestandteile der Lotlegierungen des Gegenstands verdampft werden, der durch eine Lotlegierung verbunden ist. Selbst wenn eine Lotlegierung das schädliche Blei enthält, können Schwermetalle wie beispielsweise Blei im Zustand hoher Reinheit mit hoher Ausbeute abgetrennt und zurückgewonnen werden.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durch Verarbeitung eines bestückten Substrats, bei welchem elektronische Bauteile auf einer Leiterplatte angebracht sind, wirksam die Leiterplatte und die elektronischen Bauteile trenne. Selbst wenn eine bleihaltige Lotlegierung dazu verwendet wird, die Leiterplatte und die elektronischen Bauteile zu verbinden, kann zusätzlich zur wirksamen Trennung das schädliche Blei zurückgewonnen werden. Der Harzbestandteil des bestückten Substrats kann zurückgewonnen werden, um in Karbid oder Brenngas umgewandelt zu werden.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine wirksame und kostengünstige Verarbeitung des Gegenstands durchführen, der Metall und Harz als seine Bestandteile aufweist. Das Metall kann praktisch im metallischen Zustand zurückgewonnen werden. Darüber hinaus kann das Harz als Karbid oder als reines Brenngas benutzt werden. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung wirksam den Harzanteil und das Metall von dem Gegenstand abtrennen, in welchem das Harz und mehrere Metalle vereinigt sind.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einfach Kupfer im metallischen Zustand von dem Gegenstand zurückgewinnen, bei welchem Kupfer und Harz vereinigt sind. Das Harz kann als Karbid genutzt werden, oder als reines Brenngas.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einfach Aluminium in metallischem Zustand von dem Gegenstand zurückgewinnen, in welchem Harz und Aluminium vereinigt sind. Das aus dem Harz zurückgewonnene Brenngas kann als Heizvorrichtung der Verarbeitungseinrichtung verwendet werden. Darüber hinaus kann elektrischer Strom, der durch dieses Brenngas erzeugt wird, für den Betrieb der Verarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, oder kann verkauft werden, wodurch sich die Betriebskosten wesentlich verringern lassen. Darüber hinaus ist das Karbid hervorragend als Aktivkohle oder Dünger zu verwenden.
Da das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einen hervorragenden Energiewirkungsgrad aufweisen, können sie den Gegenstand aus einem umfassenderen Bereich von Kategorien bearbeiten, zur Werterhöhung und Umwandlung in Ressourcen. Das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können daher sicher und wirksam derartige Gegenstände verarbeiten, die auf komplizierte Weise vereinigt ausgebildet sind, beispielsweise zwischen Harz und Metall, zwischen einem Substrat und einem elektronischen Bauteil, oder zwischen Metallen, ohne sie in Ressourcen umzuwandeln.
INDUSTRIELLE VERWENDBARKEIT
Wie voranstehend geschildert können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch Blei entfernen, daß es aus einem Gegenstand verdampft wird, der Blei enthält. Weiterhin kann Blei von einem Gegenstand entfernt werden, der Blei und Harz enthält. Das Harz kann durch selektive Pyrolyse, Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung zurückgewonnen werden.
Durch Entfernung von Blei kann die Umweltverschmutzung verhindert werden, wodurch negative Einwirkungen auf die Gesundheit verringert werden. Darüber hinaus kann die Verknappung von Deponieflächen verhindert werden.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung selbst aus einem Gegenstand, der Harz und Metall enthält, durch Verdampfung des Metalls das Metall im metallischen Zustand zurückgewinnen. Das Harz kann verdampft werden, in Öl umgewandelt werden, oder verkohlt werden, um zurückgewonnen zu werden.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verbindung dadurch aufbrechen, daß die Verbindungsmetalle des Gegenstands verdampft werden, der durch Metalle verbunden ist. Durch Verdampfung der Verbindungsmetalle des durch eine Legierung verbundenen Gegenstands kann darüber hinaus die Verbindung gelöst werden. Selbst wenn der Gegenstand Harz enthält, kann der Harzanteil durch Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung zurückgewonnen werden.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verbindung dadurch lösen, daß die Metallbestandteile einer Lotlegierung des Gegenstands verdampft werden, der durch die Lotlegierung verbunden ist. Selbst wenn die Lotlegierung schädliches Blei enthält, kann sie verarbeitet werden.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durch Verarbeitung eines bestückten Substrats, bei welchem elektronische Bauteile auf einer Leiterplatte angebracht sind, wirksam den Gegenstand in eine Leiterplatte und die elektronischen Bauteile aufteilen. Selbst wenn eine bleihaltige Lotlegierung in einer Leiterplatte für die Verbindung zwischen den elektronischen Bauteilen verwendet wird, kann eine wirksame Trennung durchgeführt werden, und kann das schädliche Blei zurückgewonnen werden. Der Harzanteil des bestückten Substrats kann durch Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung zurückgewonnen werden.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wirksam und kostengünstig einen Gegenstand verarbeiten, der Metall und Harz als Bestandteile aufweist. Die Metalle können im metallischen Zustand zurückgewonnen werden. Weiterhin kann das Harz durch Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung zurückgewonnen werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung wirksam den Harzanteil und die Metalle von dem Gegenstand trennen, bei welchem das Harz und mehrere Metalle vereinigt sind.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einfach Kupfer in metallischem Zustand aus einem Gegenstand zurückgewinnen, bei welchem das Harz und der Kupfer vereinigt sind. Das Harz kann durch Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung zurückgewonnen werden.
Weiterhin können das System, und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einfach Aluminium in metallischem Zustand aus einem Gegenstand zurückgewinnen, bei welchem Harz und Aluminium vereinigt sind. Das Harz kann durch Verdampfung, Umwandlung in Öl, Verkohlung zurückgewonnen werden.
Das aus dem Harz zurückgewonnene Öl kann als Brennstoff oder Ressourcen verwendet werden. Darüber hinaus sind Karbide hervorragend als Aktivkohle oder Dünger.
Weiterhin können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, welche einen hervorragenden Energiewirkungsgrad aufweisen, den Wert von Gegenständen in einem weiten Kategorienbereich erhöhen, durch ihre Verarbeitung, wodurch sie in Ressourcen umgewandelt werden.
Das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können daher einen Gegenstand dadurch in Ressourcen umwandeln, daß sie die Komplexität des Gegenstands beseitigen, ausgehend von dem komplizierten vereinigten Gegenstand aus Harz und Metall, dem Substrat und den elektronischen Bauteilen, und vereinigten Metallen wie etwa Legierungen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Claims

System zur Rückgewinnung von Metall aus Leiterplatten, die ein Harz und Metall als Bestandteile aufweisen, umfassend: eine gasdichte Kammer zur Aufnahme und Pyrolyse der Leiterplatten; eine Vorrichtung zur Einstellung der Temperatur in der gasdichten Kammer; eine Vorrichtung zur Einstellung des Drucks in der gasdichten Kammer; eine Vorrichtung zur Messung der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer; und eine Vorrichtung zur Einstellung der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer entsprechend der gemessenen Sauerstoffkonzentration mittels eines aus dem Harz der Leiterplatten erzeugten Zersetzungsgases; eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Abfallgas, welches durch Pyrolyse des Harzes erzeugt wird, wobei die Abfallgas-Verarbeitungsvorrichtung an die gasdichte Kammer angeschlossen ist; und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung des aus der Leiterplatte verdampften Metalls, wobei die Rückgewinnungsvorrichtung an die gasdichte Kammer angeschlossen ist.
System nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine erste Steuervorrichtung zum Steuern der Temperatureinstellvorrichtung und der Sauerstoffkonzentrationseinstellvorrichtung so, dass das Harz der Leiterplatten selektiv pyrolisiert wird; eine zweite Steuervorrichtung zum Steuern der Temperatureinstellvorrichtung und der Druckeinstellvorrichtung so, dass die Temperatur und der Druck in der gasdichten Kammer das Metall in der Leiterplatten selektiv verdampfen lassen.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abfallgas-Verarbeitungsvorrichtung eine Reformierungsvorrichtung zur Reformierung des Abfallgases und eine Kühlvorrichtung zur Schnellabkühlung des reformierten Abfallgases aufweist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rückgewinnungsvorrichtung eine Verdampfungsvorrichtung zur Verdampfung des Metalls, das in dem Rest enthalten ist, der durch Pyrolyse der Leiterplatten entstanden ist, und eine Kondensationsvorrichtung zum Kondensieren des Metalls, das aus dem Rest der Leiterplatten verdampft ist, umfasst.
System nach Anspruch 3 oder 4, weiter eine Neutralisierungsvorrichtung für das Abfallgas umfassend.
System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, weiter eine Elektrizitätserzeugungsvorrichtung umfassend, die mit dem schnell abgekühlten Abfallgas Elektrizität erzeugt.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Metall eine Legierung ist und die zweite Steuerungsvorrichtung so steuerbar ist, dass die Bestandteile der Legierung selektiv nacheinander verdampft werden.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das System eine Vielzahl von gasdichten Kammern umfasst, jeweils zur Pyrolyse des in den Leiterplatten enthaltenen Harzes und zur Verdampfung des Metalls bzw. der jeweiligen Legierungsbestandteile.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Metall zumindest ein Element ist, das aus Zn, Cd, Hg, Ga, As, In, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi, Ag oder In ausgesucht ist.
System nach Anspruch 7 oder 9, jeweils eine Rückgewinnungsvorrichtung für jeden Legierungsbestandteil umfassend.
System nach Anspruch 8, wobei an jede gasdichte Kammer zur Verdampfung des Metalls bzw. der jeweiligen Legierungsbestandteile eine Rückgewinnungsvorrichtung angeschlossen ist.
Verfahren zur Rückgewinnung von Metall aus Leiterplatten, die ein Harz und Metall als Bestandteile aufweist, die folgenden Schritte umfassend: Einführen der zu verarbeitenden Leiterplatten in eine gasdichte Kammer; Abdichten der gasdichten Kammer nach Einführen der Leiterplatten; Einstellen der Temperatur und der Sauerstoffkonzentration in der gasdichten Kammer so, dass das Harz der Leiterplatten selektiv pyrolisiert wird, wobei die Sauerstoffkonzentration mittels eines aus dem Harz der Leiterplatten erzeugten Zersetzungsgases eingestellt wird; Einstellen der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer so, dass das Metall in den Leiterplatten selektiv verdampft wird; Verarbeiten eines Abfallgases, welches durch Pyrolyse des Harzes erzeugt wird; und Rückgewinnen des aus den Leiterplatten verdampften Metalls.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei für die Pyrolyse des Harzes die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration so eingestellt werden, dass die Pyrolyse bei einer ersten Temperatur stattfindet und das Metall im Gegenstand nicht wesentlich oxidiert wird, und für die Verdampfung des Metalls die Temperatur und der Druck so eingestellt werden, dass das Metall aus der pyrolisierten Leiterplatte selektiv verdampft, ohne dass das Metall oder der Rest der Leiterplatte oxidiert werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Verarbeiten des Abfallgases die Reformierung des Abfallgases bei einer derartigen zweiten Temperatur umfasst, dass Dioxine zersetzt werden, und die Schnellabkühlung des reformierten Abfallgases auf eine dritte Temperatur umfasst, so dass eine Erhöhung der Dioxine im Abfallgas unterdrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, wobei das Rückgewinnen des in den Leiterplatten enthaltenen Metalls das Erhitzen des durch die Pyrolyse der Leiterplatte erzeugten Rests unter verringertem Druck umfasst, so dass das in dem Rest enthaltene Metall verdampft, und das Kondensieren des aus dem Rest verdampften Metalls umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, weiter das Neutralisieren des abgekühlten Abfallgases umfassend.
Verfahren nach Anspruch 14, 15, oder 16, weiter die Erzeugung von Elektrizität mit dem abgekühlten Abfallgas umfassend.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das Metall eine Legierung ist und das Einstellen der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer nach der Pyrolyse des Harzes so geschieht, dass die Legierungsbestandteile nacheinander selektiv verdampft werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das Metall eine Legierung ist und das Einstellen der Temperatur und des Drucks in der gasdichten Kammer nach der Pyrolyse des Harzes so geschieht, dass ein erster Legierungsbestandteil verdampft wird während ein zweiter Legierungsbestandteil geschmolzen wird und die Oberfläche des zweiten Legierungsbestandteils reduziert wird.