(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セリア系研磨材、フリットガラス、研磨パッド及び無機系凝集剤を含む研磨廃棄物からセリア系研磨材を再生する方法において、
（Ａ）反応槽に前記セリア系研磨材と反応して塩を形成しない有機酸溶液と前記研磨廃棄物を添加して撹拌し、前記有機酸による酸処理によって前記無機系凝集剤がイオン種に変化し、前記フリットガラス及び前記研磨パッドが浮遊する段階と；
（Ｂ）浮遊した前記フリットガラス及び前記研磨パッドを除去する段階と；
（Ｃ）洗浄及び乾燥工程を行い、セリア系研磨材を得る段階と；を含み、
前記有機酸のｐＨは、０．５〜６．０範囲であり、
前記（Ａ）において、前記反応槽内に設置された撹拌器で撹拌しながら前記反応槽内に設置された超音波ホーンを通じて超音波を印加し、前記超音波によって前記有機酸と前記無機系凝集剤の化学反応が促進され、前記超音波によって発生した気泡が激烈に膨脹し、高い圧力に起因してその限界点で破裂し、気泡が破裂する時の衝撃波が前記研磨廃棄物に作用し、セリア系研磨材の表面に付いているフリットガラスと研磨パッドがセリア系研磨材の表面から剥離されるようにする超音波処理段階をさらに含むことを特徴とするセリア系研磨材の再生方法。
【請求項２】
セリア系研磨材、フリットガラス、研磨パッド及び無機系凝集剤を含む研磨廃棄物からセリア系研磨材を再生する方法において、
（Ａ）反応槽に前記セリア系研磨材と反応して塩を形成しない有機酸溶液と前記研磨廃棄物を添加して撹拌し、前記有機酸による酸処理によって前記無機系凝集剤がイオン種に変化し、前記フリットガラス及び前記研磨パッドが浮遊する段階と；
（Ｂ）浮遊した前記フリットガラス及び前記研磨パッドを除去する段階と；
（Ｃ）洗浄及び乾燥工程を行い、セリア系研磨材を得る段階と；を含み、
前記有機酸のｐＨは、０．５〜６．０範囲であり、
前記（Ａ）において、前記反応槽内に設置された撹拌器で撹拌しながら反応槽の下部に設けられた気泡発生装置を利用して空気を注入し、気泡を発生させ、気泡が破裂する衝撃波または気泡が浮上する力によってフリットガラス及び研磨パッドをセリア系研磨材の表面から取り外して浮上させる気泡処理段階をさらに含むことを特徴とするセリア系研磨材の再生方法。
【請求項３】
セリア系研磨材、フリットガラス、研磨パッド及び無機系凝集剤を含む研磨廃棄物からセリア系研磨材を再生する方法において、
（Ａ）反応槽に前記セリア系研磨材と反応して塩を形成しない有機酸溶液と前記研磨廃棄物を添加して撹拌し、前記有機酸による酸処理によって前記無機系凝集剤がイオン種に変化し、前記フリットガラス及び前記研磨パッドが浮遊する段階と；
（Ｂ）浮遊した前記フリットガラス及び前記研磨パッドを除去する段階と；
（Ｃ）洗浄及び乾燥工程を行い、セリア系研磨材を得る段階と；を含み、
前記有機酸のｐＨは、０．５〜６．０範囲であり、
前記（Ｂ）において、前記フリットガラスと前記研磨パッドを除去する段階後に、セリア系研磨材に残留するフリットガラスを溶かすためにアルカリ溶液を添加し、アルカリ処理する段階をさらに含み、
前記アルカリ溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、炭素数１〜１０の１次アミン、２次アミン及び３次アミンのうち選択された少なくとも１種以上のアルカリ化合物を使用し、前記アルカリ処理は、ｐＨが９〜１３範囲で行われ、前記セリア系研磨材とアルカリ溶液の重量比が１：０．５〜１０範囲となるように前記アルカリ溶液を添加し、フリットガラスを選択的に除去することを特徴とするセリア系研磨材の再生方法。
【請求項４】
セリア系研磨材、フリットガラス、研磨パッド及び無機系凝集剤を含む研磨廃棄物からセリア系研磨材を再生する方法において、
（Ａ）反応槽に前記セリア系研磨材と反応して塩を形成しない有機酸溶液と前記研磨廃棄物を添加して撹拌し、前記有機酸による酸処理によって前記無機系凝集剤がイオン種に変化し、前記フリットガラス及び前記研磨パッドが浮遊する段階と；
（Ｂ）浮遊した前記フリットガラス及び前記研磨パッドを除去する段階と；
（Ｃ）洗浄及び乾燥工程を行い、セリア系研磨材を得る段階と；を含み、
前記有機酸のｐＨは、０．５〜６．０範囲であり、
前記（Ａ）において、前記有機酸溶液で酸処理後に、前記有機酸溶液と成分が異なる有機酸溶液を使用して２次酸処理を行う段階をさらに含むことを特徴とするセリア系研磨材の再生方法。
【請求項５】
前記酸処理後に、
再生工程中に混入した異物及び浮遊した前記フリットガラスと研磨パッドをフィルタリングするために湿式振動篩分級を行う段階をさらに含み、
前記湿式振動篩分級は、５０〜２０００メッシュ篩で篩い分けすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のセリア系研磨材の再生方法。
【請求項６】
前記無機系凝集剤は、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アンモニア明ばん 、アルミン酸ナトリウム 、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄または塩化第２鉄よりなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のセリア系研磨材の再生方法。
【請求項７】
前記有機酸溶液は、酢酸、乳酸、クエン酸及びシュウ酸のうち選択された少なくとも１種以上の酸を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のセリア系研磨材の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セリア系研磨材の再生方法に関し、より詳細には、セリア系研磨材、フリットガラス、研磨パッド及び無機系凝集剤を含む研磨廃棄物から高純度のセリア系研磨材を親環境的に再生することができるセリア系研磨材の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セリア（ＣｅＯ2）を主成分とするセリア系研磨材は、様々なガラス材料の研磨に使用されている。最近、ハードディスクなどの磁気記録媒体用ガラス、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；以下、‘ＬＣＤ’という）のガラス基板、プラズマ表示パネル（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ；以下、‘ＰＤＰ’という）のガラス基板のようなガラス材料の研磨にも使用されており、その応用分野が徐々に広くなっている。
【０００３】
一般的にセリア系研磨材を利用してＬＣＤまたはＰＤＰのガラス基板のようなガラス材料を研磨するとき、研磨用粉末噴射ノズルを利用してガラス材料にセリア系研磨材を噴射して研磨するサンドブラスト工程を利用するか、ロール（ｒｏｌｅ）を利用したフローティング（ｒｏｌｅ  ｆｌｏａｔｉｎｇ）工程を利用する。
【０００４】
セリア系研磨材を使用するサンドブラスト工程またはフローティング工程で研磨廃棄物が生成されるようになり、このような研磨廃棄物には、セリア系研磨材、ガラス材料に含まれていたフリットガラス（ｆｒｉｔ  ｇｌａｓｓ）成分及び研磨パッド成分のような不純物が存在する。前記セリア系研磨材は、略１０〜６０ｗｔ％を占め、前記フリットガラスは、前記セリア系研磨材とともに粉末形態に混在した状態で存在するか、セリア系研磨材の表面に吸着された状態で存在する。前記フリットガラスは、主成分がＳｉＯ2である。
【０００５】
最近、ＬＣＤとＰＤＰのようなディスプレイ装置に対する需要が急増しており、これにより、セリア系研磨材の使用量も急増している傾向にあり、研磨廃棄物の発生量も急激に増加していることが現況である。このようなセリア系研磨材を含有する研磨廃棄物は全量廃棄されるので、環境汚染を誘発する原因になることがある。
【０００６】
研磨廃棄物を処理する通常的な方法を説明すれば、研磨工程が完了したセリア系研磨材を含む研磨廃棄物スラリーを浄化装置に送り、浄化装置でアルミニウム（Ａｌ）系または鉄（Ｆｅ）系凝集剤を添加し、固相粒子を沈澱させてケーキ化し、排出される液体は、化学的に処理して放出し、ケーキ化された研磨廃棄物は、全量廃棄されている。
【０００７】
しかし、ガラス材料を研磨するためには、多量のセリア系研磨材が必要であり、最近、セリア系研磨材の価格も上昇している傾向にあり、セリア系研磨材は、韓国内ではほとんど生産されず、ほぼ全量が輸入に依存しているのが実情である。したがって、セリア系研磨材を再生する必要性が提起されているが、その再生の必要性にもかかわらず、未だセリア系研磨材を再生する方法に関する研究はほとんどなされていない。
【０００８】
特許文献１は、湿式比重選別法によるブラウン管研磨材スラッジのリサイクル方法に関するもので、ブラウン管研磨材スラッジを湿式比重選別法によって分離、リサイクルする方法を提示しているが、ＬＣＤ用ガラスパネル研磨材とは異なる組成で成分をそれぞれ分離回収する技術である。
【０００９】
特許文献２は、ディスプレイ用ガラスパネルの研磨のための廃研磨材の再生方法に関するもので、ディスプレイ用研磨材スラッジを分離し、金属酸化物を添加し、焼結及び粉砕分級する方法を提示しているが、研磨材スラリーから焼結助剤として金属酸化物を添加し、焼結及び粉砕する技術であって、工程が複雑であり、エネルギーの消耗が多いという短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国特許出願第１０−２００５−００３７５１０号
【特許文献２】韓国特許出願第１０−２００６−０１０３５４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、セリア系研磨材、フリットガラス、研磨パッド及び無機系凝集剤を含む研磨廃棄物からセリア系研磨材を親環境的に再生することができ、高純度のセリア系研磨材を得ることができ、収率が非常に高いセリア系研磨材の再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、セリア系研磨材、フリットガラス、研磨パッド及び無機系凝集剤を含む研磨廃棄物からセリア系研磨材を再生する方法において、反応槽に前記セリア系研磨材と反応して塩を形成しない有機酸溶液と前記研磨廃棄物を添加して撹拌し、前記有機酸による酸処理によって前記無機系凝集剤がイオン種に変化し、前記フリットガラス及び前記研磨パッドが浮遊する段階と、浮遊した前記フリットガラス及び前記研磨パッドを除去する段階と、洗浄及び乾燥工程を行い、セリア系研磨材を得る段階とを含み、前記有機酸のｐＨは、０．５〜６範囲であることを特徴とするセリア系研磨材再生方法を提供する。
【００１３】
前記セリア系研磨材の再生方法は、前記反応槽内に設置された撹拌器で撹拌しながら前記反応槽内に設置された超音波ホーンを通じて超音波を印加し、前記超音波によって前記有機酸と前記無機系凝集剤の化学反応が促進し、前記超音波によって発生した気泡が激烈に膨脹し、高い圧力に起因してその限界点で破裂し、気泡が破裂する時の衝撃波が前記研磨廃棄物に作用し、セリア系研磨材の表面に付いているフリットガラスと研磨パッドがセリア系研磨材の表面から剥離されるようにする超音波処理段階をさらに含むことができる。
【００１４】
前記セリア系研磨材の再生方法は、前記反応槽内に設置された撹拌器で撹拌しながら反応槽の下部に設けられた気泡発生装置を利用して空気を注入し、気泡を発生させ、気泡が破裂する衝撃波または気泡が浮上する力によってフリットガラス及び研磨パッドをセリア系研磨材の表面から取り外して浮上させる気泡処理段階をさらに含むことができる。
【００１５】
前記セリア系研磨材の再生方法は、前記酸処理後に、再生工程中に混入した異物及び浮遊した前記フリットガラスと研磨パッドをフィルタリングするために、湿式振動篩分級を行う段階をさらに含むことができ、前記湿式振動篩分級は、５０〜２０００メッシュ篩で篩い分けすることが好ましい。
【００１６】
前記セリア系研磨材の再生方法は、前記フリットガラス及び前記研磨パッドを除去する段階後に、セリア系研磨材に残留するフリットガラスを溶かすためにアルカリ溶液を添加し、アルカリ処理する段階をさらに含むことができ、前記アルカリ溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、炭素数１〜１０の１次アミン、２次アミン及び３次アミンのうち選択された少なくとも１種以上のアルカリ化合物を使用し、前記アルカリ処理は、ｐＨが９〜１３範囲で行われ、前記セリア系研磨材とアルカリ溶液の重量比が１：０．５〜１０範囲となるように前記アルカリ溶液を添加し、フリットガラスを選択的に除去することが好ましい。
【００１７】
前記無機系凝集剤は、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アンモニア明ばん、アルミン酸ナトリウム、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄または塩化第２鉄よりなるものであることができる。
【００１８】
前記有機酸溶液は、酢酸、乳酸、クエン酸及びシュウ酸のうち選択された少なくとも１種以上の酸を含むことが好ましい。
【００１９】
前記セリア系研磨材の再生方法は、前記有機酸溶液で酸処理後に、前記有機酸溶液と成分が異なる有機酸溶液を使用して２次酸処理を行う段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、全量埋立て廃棄するセリア系研磨材廃棄物からセリア系研磨材を高純度で分離・回収してリサイクルすることができ、したがって、全量輸入に依存するセリア系研磨材を代替することができる効果がある。
【００２１】
化学的な方法である酸処理工程と物理的な方法である超音波及び／または気泡処理工程を一緒に適用することによって、研磨廃棄物に存在するフリットガラス、研磨パッド及び無機系凝集剤を親環境的で且つ容易に除去し、高純度のセリア系研磨材を得ることができ、収率が非常に高い長所がある。
【００２２】
また、研磨廃棄物から再生された高価のセリア系研磨材は、さらに産業現場で使用することができ、これにより、産業費用及び生産費用を大きく節減することができ、研磨廃棄物を廃棄せずに、環境汚染を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】気泡処理工程によって気泡を発生させながらフリットガラス及び研磨パッドを浮上させて濾過する反応槽を概略的に示す図面である。
【図２】商業的に販売されているセリア系研磨材の粒度分布を示すグラフである。
【図３】実施例１によって再生されたセリア系研磨材の粒度分布を示すグラフである。
【図４】実施例１によって再生されたセリア系研磨材を超音波振動篩を利用して解砕して得たセリア系研磨材の粒度分布を示すグラフである。
【図５】実施例１によって再生されたセリア系研磨材を超音波振動篩を利用して解砕して得たセリア系研磨材の粒度分布を示すグラフである。
【図６】実施例１によって再生されたセリア系研磨材を超音波振動篩を利用して解砕して得たセリア系研磨材の粒度分布を示すグラフである。
【図７】正規品の走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【図８】正規品の走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【図９】研磨廃棄物の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図１０】研磨廃棄物の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図１１】実施例１によって再生されたセリア系研磨材を超音波振動篩を利用して解砕して得たセリア系研磨材の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図１２】実施例１によって再生されたセリア系研磨材を超音波振動篩を利用して解砕して得たセリア系研磨材の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図１３】実施例１によって再生されたセリア系研磨材を超音波振動篩を利用して解砕して得たセリア系研磨材の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図１４】商業的に販売されているセリア系研磨材のＸ−線回折（Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）パターンを示すグラフである。
【図１５】実施例１によって再生されたセリア系研磨材を超音波振動篩を利用して解砕して得たセリア系研磨材のＸ−線回折パターンを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、セリア系研磨材、フリットガラス、研磨パッド及び無機系凝集剤を含む研磨廃棄物からセリア系研磨材を再生する方法において、反応槽に前記セリア系研磨材と反応して塩を形成しない有機酸溶液と前記研磨廃棄物を添加して撹拌し、前記有機酸による酸処理によって前記無機系凝集剤がイオン種に変化し、前記フリットガラス及び前記研磨パッドが浮遊する段階と、浮遊した前記フリットガラス及び前記研磨パッドを除去する段階と、洗浄及び乾燥工程を行い、セリア系研磨材を得る段階とを含み、前記有機酸のｐＨは、０．５〜６範囲であることを特徴とするセリア系研磨材再生方法を提供する。
【００２５】
以下、添付の図面を参照して本発明による好ましい実施例を詳細に説明する。しかし、以下の実施例は、この技術分野における通常的な知識を有する者に本発明が充分に理解されるように提供されるものであって、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が次に記述される実施例に限定されるものではない。なお、図面において同一符号は、同一の要素を示す。
【００２６】
本発明は、セリア研磨材を含有する研磨廃棄物からセリア系研磨材を再生する方法を提示する。
【００２７】
セリア系研磨材を利用してＬＣＤまたはＰＤＰのガラス基板のようなガラス材料を研磨する時、研磨用粉末噴射ノズルを利用してガラス材料にセリア系研磨材を噴射して研磨するサンドブラスト工程を利用するか、ロール（ｒｏｌｅ）を利用したフローティング（ｒｏｌｅ  ｆｌｏａｔｉｎｇ）工程を利用する。
【００２８】
セリア系研磨材を使用するサンドブラスト工程またはフローティング工程で研磨廃棄物が生成されるようになり、このような研磨廃棄物には、セリア系研磨材とガラス材料に含まれていたフリットガラス（ｆｒｉｔｇｌａｓｓ）成分と研磨パッド成分が存在する。前記セリア系研磨材は、略１０〜６０ｗｔ％を占め、前記フリットガラス及び前記研磨パッドは、前記セリア系研磨材とともに粉末形態に混在した状態で存在するか、セリア系研磨材の表面に吸着された状態で存在する。前記フリットガラスは、主成分がＳｉＯ2である。
【００２９】
ガラス材料の研磨副産物である研磨廃棄物は、アルミニウム（Ａｌ）系凝集剤または鉄（Ｆｅ）系凝集剤のような無機系凝集剤を添加して固相粒子を沈澱させ、液体を排出させて、ケーキ化される。
【００３０】
アルミニウム系凝集剤としては、硫酸アルミニウム（Ａｌ2（ＳＯ4）3・１８Ｈ２０）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、アンモニア明ばん （Ａｌ2（ＳＯ4）3・（ＮＨ4）2ＳＯ4・２４Ｈ2Ｏ）、アルミン酸ナトリウム （ＮａＡｌＯ2）などが使用され、鉄系凝集剤としては、硫酸第１鉄（ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）、硫酸第２鉄（Ｆｅ2（ＳＯ4）3）、塩化第２鉄（ＦｅＣｌ3・６Ｈ2Ｏ）などが使用される。このような無機系凝集剤として使用されるアルミニウム塩または鉄塩は、水中で容易に加水分解され、重合多価陽イオンとなり、反応過程でアルカリを消耗するか、ＣＯ2を発生させて、ｐＨを低下させる。例えば、硫酸アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｓｕｌｆａｔｅ）は、水中のアルカリドと反応して水酸化アルミニウムを形成させて凝集を起こし、この過程にＣＯ2も生成され、ｐＨが低下し、硫酸第２鉄（Ｆｅｒｒｉｃ  ｓｕｌｆａｔｅ）も、水中のアルカリと反応して水酸化物を形成させるので、ＣＯ2を発生させ、塩化第２鉄（Ｆｅｒｒｉｃ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）も塩酸やＣＯ2を発生させて、ｐＨを低下させるものと知られている。
【００３１】
このようにガラス材料の研磨に使用された副産物である研磨廃棄物には、ガラス材料の研磨に使われたセリア研磨材、フリットガラス、研磨パッドのような酸化物微粒子及び無機系凝集剤成分を含有する。
【００３２】
セリア系研磨材とフリットガラスの間の比重差は、大きい偏差を示すが、平均粒径は、偏差を示さない。また、セリア系研磨材とフリットガラスは、最大粒子サイズが１０μｍ以下であるから、一般的な分級工程を通じてフリットガラスと無機系凝集剤を選択的に除去することが容易ではなく、本発明の好ましい実施例で提示した方法のような特殊な工程を通じて除去しなければならない。
【００３３】
以下、本発明の好ましい実施例によるセリア系研磨材の再生方法を説明する。
有機酸溶液を利用した酸処理方法でセリア系研磨材を含有する研磨廃棄物からセリア系研磨材を選択的に分類することができる。
【００３４】
セリア系研磨材のみを選択的に分類するために、酸性スラリー（ｓｌｕｒｒｙ）を製造する。
具体的に説明すれば、反応槽にセリア系研磨材と反応して塩（ｓａｌｔ）を形成しない有機酸を含有する酸性溶液と研磨廃棄物を投入した後、これを撹拌器で撹拌し、固形分が０．１〜５０重量％程度である酸性スラリーを形成し、研磨廃棄物に含有されたフリットガラス及び研磨パッドを浮遊させ、無機系凝集剤をイオン種に変化させる酸処理処理工程を行う。
【００３５】
前記酸性スラリー製造時の撹拌速度は、研磨廃棄物内に混在するフリットガラス、研磨パッド及び無機系凝集剤が充分に分散されて反応することができるように５０〜２０００ｒｐｍ程度であることが好ましい。
【００３６】
前記有機酸溶液は、セリア系研磨材と反応して塩（ｓａｌｔ）を形成しない酸溶液であって、酢酸（ａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ）、乳酸（ｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ）、クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ  ａｃｉｄ）及びシュウ酸（ｏｘａｌｉｃ  ａｃｉｄ）のうち選択された少なくとも１種以上の有機酸を使用することが好ましい。硝酸、硫酸、塩酸などの無機系酸には、セリア系研磨材が溶けることができるので、有機酸を使用することが好ましい。前記有機酸溶液の濃度は、０．１〜３０ｗｔ％程度であることが好ましい。
【００３７】
前記有機酸溶液を利用した酸処理工程は、常温（例えば、１０〜３０℃）ないし１００℃程度の温度で３０分〜４８時間実施することが好ましい。研磨廃棄物と有機酸は、重量比で１：０．１〜１０（研磨廃棄物：有機酸）程度となるように混合することが好ましい。有機酸の含量が少なすぎる場合には、無機系凝集剤を充分にイオン種に変化させることができず、有機酸の含量があまりにも多い場合には、これ以上無機系凝集剤をイオン種に変化させる効果を期待しにくいことがあり、原料の無駄使いであって、経済的でない。
【００３８】
有機酸を添加し、ｐＨを０．５〜６．０範囲、さらに好ましくは２．０〜４．０範囲に変化させる。有機酸の添加によって調節されたｐＨが０．５未満の場合には、酸性スラリーの酸性が過度に高く、安定していないし、且つ高い酸性によって後続作業の安定性が低下することができ、酸性スラリーのｐＨが６．０を超過すれば、無機系凝集剤をイオン種に変化させる効果が微弱である。
【００３９】
有機酸を添加し、ｐＨを変化させながら無機系凝集剤のイオン種の変化及びフリットガラスと研磨パッドの浮遊度を観察した結果、有機酸の添加によるｐＨが０．５〜６．０範囲の場合、無機系凝集剤がイオン種に変化する効果が最も高かく、フリットガラスと研磨パッドも良好に浮遊され、セリア系研磨材と分離が良好に行われるものであった。
【００４０】
このように有機系酸処理方法によって、無機系凝集剤は、イオン種に変化し、溶解（ｓｏｌｕｔｉｏｎ）状態で有機酸溶液に分散され、フリットガラスは、錯化合物を形成し、有機酸溶液の上部に浮遊するようになる。
【００４１】
セリア系研磨材は、その比重がフリットガラスと研磨パッドの比重より相対的に大きくて、有機酸に溶解されず、重いため、沈む。比重差によって比重が大きいセリア系研磨材は、沈むようになり、相対的に比重が小さいフリットガラスと研磨パッドは、セリア系研磨材と分離されて浮遊するようになる。
【００４２】
撹拌器を利用してスラリーを撹拌しながら、超音波（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｗａｖｅ）振動子を利用してスラリーに超音波を照射し、超音波処理工程を行うこともできる。前記超音波処理工程は、セリア系研磨材の表面に付いているフリットガラスと研磨パッドをセリア系研磨材の表面から取り外す役目をする。前記超音波処理工程によって研磨廃棄物に含有されたフリットガラス成分と研磨パッド成分は、セリア系研磨材と分離される。照射される超音波の周波数は、２８〜４０ｋＨｚ程度であることができ、超音波は、３０分〜６時間程度印加することが好ましい。一般的に超音波というのは、２０ｋＨｚ以上の周波数を有する音波を言う。スラリーに超音波が照射されれば、前記スラリー内の気体分子（気泡）は、激烈に膨脹するようになり、前記気体分子は、非常に高い圧力を有するため、その限界点で破裂するようになる。気泡が破裂する時の衝撃波が研磨廃棄物に作用し、セリア系研磨材から周辺のフリットガラスと研磨パッドを剥離させる作用をするようになる。また、スラリーに超音波を照射すれば、無機系凝集剤と有機酸間の化学的反応が促進される。
【００４３】
前記超音波処理工程の代わりに、または超音波処理工程とともに、反応槽の下部に設けられた気泡発生装置を利用して空気を注入し、気泡を発生させ、気泡が破裂する衝撃波または気泡が浮上する力によってフリットガラスと研磨パッドをセリア系研磨材の表面から取り外して浮上させる気泡処理工程を行うこともできる。研磨廃棄物の中に混在するフリットガラスは、比重が１．４程度であり、セリア系研磨材は、比重が約７程度であって、フリットガラスとセリア系研磨材間の比重差は、大きい偏差を示し、これを利用してフリットガラスを気泡処理工程を利用してセリア系研磨材から分級し、フリットガラスを選択的に除去することができる。
【００４４】
図１は、気泡処理工程によって気泡を発生させながらフリットガラスと研磨パッドを浮上させて濾過する反応槽１００を示した。
【００４５】
前記反応槽１００内には、モータＭと前記モータＭによって回転する回転羽根１１０で構成される撹拌器１２０が設置されており、この撹拌器１２０の回転羽根１１０は、５０〜２０００ｒｐｍで回転する。また、前記反応槽１００内には、超音波ホーン（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｗａｖｅ  ｈｏｒｎ）Ｈが設置されており、前記超音波ホーンＨは、超音波発生器（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｗａｖｅ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）（図示せず）に連結されている。前記超音波発生器によって発振された超音波は、超音波ホーン（Ｈ）に印加され、反応槽に超音波を発生させる。超音波ホーンＨに印加された超音波は、反応槽１００内のセリア系研磨材の表面に付いているフリットガラスと研磨パッドをセリア系研磨材の表面から取り外す役目をする。また、反応槽１００内の下部面には、複数個の微細な気孔を有する打孔板１３０が設置されており、打孔板１３０の下部から空気を注入し、打孔板１３０に通過するとき、気泡が発生する機能をする。
【００４６】
撹拌器１２０の回転によってフリットガラス、研磨パッド、無機系凝集剤及びセリア系研磨材を含むスラリーが沈澱されないため、打孔板１３０の気孔が閉塞されることを防止する。また、打孔板１３０下部の注入口から空気が注入されながら打孔板１３０を通過して気泡が発生するようになり、フリットガラスと研磨パッドは、気泡とともに浮上するようになる。
【００４７】
一方、セリア系研磨材は、比重が大きいため、気泡によって浮上せず、反応槽１００の底面に残っているようになる。反応槽１００での撹拌過程を通じて発生した気泡は、フリットガラスと研磨パッドの表面に付着していて、浮力を大きくするので、フリットガラスと研磨パッドは、水面上に速く浮上するようになる。この際、撹拌器１２０の回転速度が大きすぎる場合には、渦が大きく起きるので、セリア系研磨材も渦によって反応槽１００の壁面に沿って浮上されることができ、撹拌器１２０の回転速度が小さすぎる場合には、フリットガラスと研磨パッドが浮上せず、セリア系研磨材と混在し、十分な分離が難しいので、撹拌器１２０の回転速度は５０〜２０００ｒｐｍ程度であることが適当である。
【００４８】
酸処理工程を行った後、後述する湿式振動篩分級法を利用することもできる。湿式振動篩分級法に使用する篩（ｓｉｅｖｅ）は、５０〜２０００メッシュ（ｍｅｓｈ）サイズを有するものを使用する。浮上したフリットガラスと研磨パッドは、凝集された形態で約１０μｍ以上の粒子サイズを有し、セリア系研磨材は、１０μｍ未満の粒子サイズを有するので、湿式振動篩分級を利用してフリットガラスと研磨パッドを選択的に除去することができる。湿式振動篩分級工程を具体的に説明すれば、目標するメッシュの篩で酸処理工程が行われたスラリーを振動させながら篩い分けし、スラリーからセリア系研磨材を選択的に分離することができる。大きい粒径を有するフリットガラスと研磨パッドは、篩を通過せず、小さい粒径を有するセリア系研磨材は、篩を通過するようになり、これにより、浮上されたフリットガラスと研磨パッドがセリア系研磨材から選択的に分級されるようになる。
【００４９】
セリア系研磨材が沈んでいる反応槽を傾けて、浮遊しているフリットガラスと研磨パッド成分のような不純物を濾過する。この際、反応槽の底には、セリア系研磨材がそのまま残っているようになる。上記のように、反応槽に浮遊しているフリットガラスを濾過する過程を通じてフリットガラスを容易に除去することができる。イオン種に変化した無機系凝集剤は、有機酸溶液に分散している状態なので、フリットガラスを濾過する過程で一緒に除去されるようになる。
【００５０】
有機酸溶液を利用した酸処理工程をそれぞれ異なる有機酸を利用して少なくとも１回以上繰り返して行うこともできることは勿論である。例えば、酢酸（ａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ）を利用して１次酸処理を行い、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ  ａｃｉｄ）を利用して２次酸処理を行うことができる。このように２段階酸処理工程を行うことによって、フリットガラスと無機系凝集剤をさらに完全に除去することができる利点がある。
【００５１】
酸処理工程を行った後、アルカリ溶液を利用してセリア系研磨材に残留するフリットガラスを除去するアルカリ処理工程を行うこともできる。前記アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、炭素数１〜１０の１次アミン、２次アミン及び３次アミンのうち選択された少なくとも１種以上のアルカリ化合物を使用することができる。前記アルカリ溶液は、フリットガラスを溶かす役目をする。前記アルカリ処理は、ｐＨが９〜１３範囲、さらに好ましくは９．５〜１２範囲で行われることが好ましい。アルカリ溶液によって調節されたｐＨが１３を超過する場合には、安定していないし、且つフリットガラスが溶ける効果をこれ以上期待しにくいし、ｐＨが９未満の場合には、フリットガラスを溶かす効果が微弱であることができる。アルカリ溶液を添加してｐＨを変化させながらフリットガラスを溶かす効果を観察した結果、アルカリ溶液の添加によるｐＨが９〜１３範囲の場合、フリットガラスを溶かす効果が最も高く現われた。前記アルカリ処理工程は、常温（例えば、１０〜３０℃）ないし１００℃程度の温度で３０分〜４８時間実施することが好ましい。酸処理されたセリア系研磨材とアルカリ溶液は、重量比で１：０．５〜１０（セリア系研磨材：アルカリ溶液）程度となるように混合することが好ましい。アルカリ溶液の含量が小さすぎる場合には、フリットガラスを充分に溶かすことができず、アルカリ溶液の含量があまりにも多い場合には、原料の無駄使いであって、経済的でない。前記アルカリ溶液の濃度は、０．１〜３０ｗｔ％程度であることが好ましい。
【００５２】
酸処理工程またはアルカリ処理工程を行った後、セリア系研磨材を水（Ｈ2Ｏ）で少なくとも１回以上洗浄することが好ましい。
【００５３】
洗浄後には乾燥工程を行う。前記乾燥工程は、熱風乾燥、真空乾燥、噴霧乾燥または凍結乾燥などの一般的な乾燥工程を通じて行われることができ、前記乾燥工程後にセリア系研磨材を得ることができる。
【００５４】
セリア系研磨材粒子は、互いに練れて凝集されているので、粒子を互いに分離させながら微細化するために、解砕または粉砕工程を実施することができる。前記解砕または粉砕は、一般的に知られている超音波振動篩（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｓｉｅｖｉｎｇ）法、ボールミル（Ｂａｌｌ、Ｍｉｌｌ）法などを利用することができる。
【００５５】
以下では、本発明の実施例をさらに具体的に提示し、次に提示する実施例によって本発明が限定されるものではない。
【００５６】
(実施例１)
酸性スラリーを製造した。具体的に、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ  ａｃｉｄ）１ｋｇとセリア系研磨材、フリットガラス、研磨パッド及びポリ塩化アルミニウム（ｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）無機系凝集剤を含む研磨廃棄物１２ｋｇと、水（Ｈ2Ｏ）２２ｋｇを７５Ｌ溶解槽（高速撹拌器）に投入した後、これを撹拌して酸性スラリーを作って、１次酸処理工程を行った。スラリーのｐＨは、１．５程度であった。
【００５７】
撹拌器を利用してスラリーを撹拌しながら、凝集されたフリットガラスと研磨パッドを浮上させるために気泡処理工程を行った。前記気泡処理工程のための装置は、図１に示されたように、反応槽１００が設けられ、前記反応槽１００内には、モータＭと前記モータＭによって回転する回転羽根１１０で構成される撹拌器１２０が設置されており、前記反応槽１００内には、超音波ホーン（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｗａｖｅ  ｈｏｒｎ）Ｈが設置されており、前記超音波ホーン５０は、超音波発生器（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｗａｖｅ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）（図示せず）に連結されていて、反応槽１００内の下部面には、複数個の孔が形成された打孔板１３０が設置されており、打孔板１３０の下部から空気を注入し、打孔板１３０に通過するとき、気泡が発生するようにした。撹拌器１２０を徐々に撹拌しながら下部投入口で空気を注入し、微細な気孔を有する打孔板１３０を通過しながら発生する気泡によってフリットガラスと研磨パッドが気泡とともに浮上されるようにした。セリア系研磨材は、比重が大きいため、気泡によって浮上せず、反応槽１００の底面に残った。前記気泡処理工程を行う間に前記超音波ホーンに２８ｋＨｚの超音波を印加し、４時間超音波処理工程を行った。前記撹拌器１２０の回転羽根３０は、１０００ｒｐｍで回転させ、撹拌温度は、２５℃とし、撹拌時間は４時間とした。
【００５８】
１次酸処理工程を行った後、浮遊したフリットガラス、研磨パッド及び異物を除去するために湿式振動篩分級を行った。湿式振動篩分級は、１００メッシュ篩で浮遊したフリットガラスと研磨パッドを篩い分けしながら凝集されたセリア系研磨材は振動によって解砕した。１００メッシュ篩で湿式振動篩分級をした後、３００メッシュ篩を利用して２次湿式振動篩分級を実施した。
【００５９】
湿式振動篩分級を行い、浮遊したフリットガラスと研磨パッドを除去した後、１次酸処理と湿式振動篩分級が行われた研磨廃棄物にクエン酸（ｃｉｔｒｉｃ  ａｃｉｄ）２．４ｋｇと、水（Ｈ2Ｏ）３０ｋｇを投入した後、撹拌し、２次酸処理工程を行った。クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ  ａｃｉｄ）による酸性スラリーのｐＨは、１．５程度になるようにした。
【００６０】
２次酸処理工程を行った後、セリア系研磨材が沈んでいる反応槽を傾けて、浮遊しているフリットガラスを濾過した。この際、反応槽の底には、セリア系研磨材がそのまま残っているようになる。上記のように、反応槽に浮遊しているフリットガラスを濾過する過程を通じてフリットガラスを容易に除去することができる。イオン種に変化した無機系凝集剤は、有機酸溶液に分散している状態なので、フリットガラスを濾過する過程で一緒に除去されるようになる。
【００６１】
反応槽を傾けて、浮遊したフリットガラスを濾過した後、２次酸処理工程が行われた研磨廃棄物に１０％水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液３ｋｇと、水（Ｈ2Ｏ）３０ｋｇを投入した後、撹拌し、アルカリ処理工程を行った。水酸化ナトリウムによるアルカリスラリーのｐＨは、１１．５程度になるようにした。
【００６２】
アルカリ処理工程を行った後、フリットガラスまたは異物を除去するために１４５０メッシュ篩を利用して湿式篩分級を行った。
【００６３】
湿式篩分級が行われた結果物を水（Ｈ2Ｏ）３０ｋｇを使用して２回洗浄した。
洗浄した結果物を乾燥させるための乾燥工程を行った。前記乾燥工程は、熱風乾燥器を利用し、９０℃で２４時間乾燥し、高純度のセリア系研磨材を得た。
【００６４】
図２は、商業的に販売されているセリア系研磨材（以下、’正規品’という）の粒度分布を示すグラフであり、図３は、実施例１によって再生されたセリア系研磨材（以下、’再生乾燥品’という）の粒度分布を示すグラフである。図４ないし図６は、実施例１によって再生されたセリア系研磨材を超音波振動篩を利用して解砕して得たセリア系研磨材（再生解砕品）の粒度分布を示すグラフである。超音波振動篩を利用した解砕工程は、供給速度（ｆｅｅｄｉｎｇ  ｓｐｅｅｄ）は、それぞれ１０ｋｇ／ ｈｒ （図４）、３０ｋｇ／ ｈｒ （図５）、５０ｋｇ／ｈｒ（図６）とし、超音波の印加電圧は、３６ｋＨｚとし、振動篩は、５００メッシュ（ｍｅｓｈ）として実施した。実施例１によって再生されたセリア系研磨材は、弱く凝集されているので、超音波振動篩のような解砕工程だけでも粒子間凝集を解くことができる。
【００６５】
図２と図３を比較すれば、再生乾燥品は、正規品と比べてほぼ同一の粒度分布を示し、図４ないし図６と図２を比較すれば、再生解砕品は、正規品と比べてほぼ同一の粒度分布を示した。
【００６６】
次の表１に正規品、再生乾燥品及び再生解砕品の粒度分析結果を示した。
【００６７】
【表１】
0005530564.tif 000002
【００６８】
次の表２に正規品、再生乾燥品及び再生解砕品のＸ−線蛍光（Ｘ−ｒａｙ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）分析結果を示した。
【００６９】
【表２】
0005530564.tif 000003
【００７０】
表２に示されたように、正規品は、Ａｌ、Ｓｉ成分がほとんど存在せず、研磨廃棄物は、無機系凝集剤の成分であるＡｌとフリットガラスの主成分がＳｉが多量検出された。また、本発明を通じて得られた再生解砕品は、正規品と同様に、ＡｌとＳｉ成分がほとんど存在せず、正規品の主成分も同一に維持することが分かる。
【００７１】
図７及び図８は、正規品の走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＥＭ）写真であり、図９及び図１０は、研磨廃棄物の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、図１１ないし図１３は、再生解砕品の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【００７２】
図７ないし図１３を参照すれば、正規品と再生解砕品の走査電子顕微鏡写真を比べてほぼ同一の粒子分布とサイズを有することが分かる。
【００７３】
図１４は、正規品のＸ−線回折（Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ）パターンを示すグラフであり、図１５は、再生解砕品のＸ−線回折（ＸＲＤ）パターンを示すグラフである。
【００７４】
図１４及び図１５を参照すれば、正規品と再生解砕品のＸ−線回折パターンを比較しても、同一り回折ピークパターンを示すことが分かる。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施例により詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で当該分野における通常の知識を有する者によって様々な変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
全量埋立て廃棄するセリア系研磨材廃棄物からセリア系研磨材を高純度で分離・回収してリサイクルすることができ、研磨廃棄物から再生された高価のセリア系研磨材は、さらに産業現場で使用することができるので、産業費用及び生産費用を大きく節減することができ、研磨廃棄物を廃棄しないので、環境汚染を抑制することができ、産業上の利用可能性がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１４】
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【図１５】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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