产综研建设“城市矿山”分离技术开发中心

环境能源 2018年06月29日

作为日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的项目,产业技术综合研究所(以下简称产综研)在产综研筑波中心建设了“城市矿山”的集中研究设施“CEDEST”,设施内引进了能自动筛选废弃产品中包含的金属资源的自动筛选系统试验设备。通过在CEDEST内集中开发和建设全球首座自动回收工厂,更加充分地利用“城市矿山”资源。

产综研建设“城市矿山”分离技术开发中心

图1: “CEDEST”的外观以及正在该设施开发的技术

目前回收利用的金属仅限于铁和铝等主要用作框架的材料,以及铜和贵金属等在经济上比较划算的高附加值金属。另一方面,由于稀有金属和稀土的价格下跌,在日本国内很难形成具有经济效益的回收业务,所以大都未经筛选就直接混入用作路基材料的矿渣中,或者运到了回收成本较低的海外。要想将稀有金属等再次作为金属资源在日本国内回收利用,需要确立对从废弃产品中回收的金属进行提炼以及降低回收成本的技术。

在此背景下,为有效利用小型家电等废弃产品中含有的稀有金属等金属资源,在NEDO的“构筑高效资源循环系统的回收技术研发业务”中,以产综研为中心,大荣环境、佐藤铁工、Retem、同和生态系统、三德、国立研究开发法人日本原子能研究开发机构、京都大学、大阪大学及佐贺大学等,共同开发了低成本高效回收的创新型基础技术。

具体来说,为实现自动自律型回收工厂和少量多品种金属的高效冶炼技术,上述企业和机构正合作推进研究开发。在自动自律型回收工厂的开发中,正在开发处理速度达到以往手工进行分解和筛选时的10倍以上的技术,以及以80%以上的分离效率筛选废弃零部件的高级技术,另外,还在开发使这些基础技术联动,无需手工作业、能彻底实现自动自律控制的低成本筛选系统。

1.CEDEST的技术开发内容

此次,在CEDEST中引进了用于开发废弃产品和废弃零部件自动筛选系统的试验设备,全面建设全球首座自动自律型回收工厂的设备。在CEDEST中将进行两项主要技术的开发,这两项技术是设备开发的关键,目标是高水平、低人力成本地实现金属回收。

【1】开发废弃产品自动筛选技术

要想高效回收各种金属,必须能应对各种产品形态及频繁发生的形状变化,在回收工厂对废弃产品进行拆解和筛选需要较高的通用性。目前,移动产品的电池拆卸和高水平的金属回收必须依赖工人的手工作业,导致成本居高不下。

因此CEDEST将开发分拣技术,利用多个高分辨率传感器检测废弃产品的特征,将其与产品信息进行对照和解析,自动识别产品的种类,并根据金属成分按照资源价值筛选废弃产品。另外,还将开发以检测到的废弃产品信息为基础的易解体加工技术,以及采用遗传算法的粉碎机构优化技术,并开发在不破坏电池和印刷基板等模块的情况下,仅优先粉碎机壳的废弃产品机壳解体机。此外,还要开发按照类型筛选各个模块的分拣技术。

产综研建设“城市矿山”分离技术开发中心

图2:废弃产品自动筛选流水线

目前,回收工厂中筛选废弃零部件(微小零部件)的作业主要依靠工人的经验操作,但废弃零部件的形态多种多样,因此无法实现理想的筛选,尚未确立将各种稀有金属用作冶炼原料的技术。

对此CEDEST将开发从印刷基板上单独分离电子元件等废弃零部件的技术。另外,还要构筑从理论上高精度预测单独分离的废弃零部件在各种筛选机内的动作的技术,为使回收产物变成冶炼原料,将开发根据零部件信息对筛选进程和运转条件进行优化控制的技术。除此之外还要开发供应系统,使原来固定的筛选设备生产线可以自由更换组合,能自由变更向筛选设备搬运零部件的顺序,实现进一步升级。

产综研建设“城市矿山”分离技术开发中心

图3:废弃零部件自动筛选技术示意图

最终计划开发从废弃产品中彻底自动筛选废弃零部件的综合筛选系统,首先将以智能手机和数码相机等小型数字家电为对象,在把回收工厂的废弃产品变为冶炼原料的过程中,实现高效率和低人力成本。

文 客观日本编辑部

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