(57)【要約】【課題】本発明の目的は半導体ウェハ製造工程中に発生する廃シリコン・スラリーから精製研磨剤および切削油をそれぞれ分離回収し、再利用できる廃シリコン・スラリー精製方法を提供する。【解決手段】本発明は、廃シリコン・スラリー精製方法に関するものであり、廃シリコン・スラリーに含まれる固形物と切削油を分離する段階と、分離された固形物を水と混合する段階、固形物と水が混合したスラリーから研磨剤と廃水を分離し、分離された研磨剤から精製研磨剤粉末を製造する段階を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）廃シリコン・スラリーに含まれる固形物と切削油を分離する段階と、ｂ）上記の分離された固形物を水と混合する段階と、ｃ）上記の固形物と水が混合されたスラリーから研磨剤と廃水を分離し、分離された研磨剤を精製研磨剤粉末として製造する段階を含むことを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項２】
第１項において、上記ａ）段階がａ−１）上記の廃シリコン・スラリーを攪拌機に投入する段階と、ａ−２）上記の攪拌器に投入された廃シリコン・スラリーを加熱しながら攪拌する段階と、ａ−３）上記の廃シリコン・スラリーに含まれる磁力成分不純物を除去する段階と、ａ−４）上記の磁力成分不純物が除去された廃シリコン・スラリー中の一部を第１分離器に投入し、上記の第１分離器にて第１固形物と第１切削油を分離する段階と、ａ−５）上記のa−４）段階において分離された第１切削油を上記a−４）段階にて使用されていない残りの磁力成分不純物が除去された廃シリコン・スラリーと混合する段階およびａ−６）上記のa−５）段階において混合された第１切削油と廃シリコン・スラリーを第２分離器に投入し、上記の第２分離器にて第２固形物と第２切削油を分離する段階を含むことを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項３】
第２稿において、上記の第１分離器は、フィルタープレス、または遠心分離器のどちらかであり、上記の第２分離器は、プレコート・スラリーが投入されるプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）であることを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項４】
第１項において、上記のｃ）段階がｃ−１）上記の固形物と水が混合されたスラリーから磁力成分不純物を除去する段階と、ｃ−２）上記の固形物と水が混合されたスラリーを第３分離器に投入し、上記の第３分離器から研磨剤と廃水を分離する段階と、ｃ−３）上記の分離された研磨剤を水と混合する段階と、ｃ−４）上記の研磨剤と水が混合されたスラリーに振動を印加し、上記の研磨剤表面に付着している切削粉末を除去する洗浄段階と、ｃ−５）上記の洗浄段階を通過した研磨剤を第４分離器に投入し、上記の第４分離器にて大きさ別に分離する段階と、ｃ−６）上記の分離された研磨剤に含まれる水を除去する段階と、ｃ−７）上記の水が除去された研磨剤を乾燥させる段階を更に含むことを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項５】
第４項において、上記のｃ−３）段階が上記の研磨剤と水が混合されたスラリーに含まれる磁力成分不純物を除去する段階を更に含むことを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項６】
第４項において、上記のｃ）段階がｃ−８）上記の乾燥した研磨剤に含まれる磁力成分不純物を除去する段階を更に含むことを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項７】
第４項において、上記の第３分離器は遠心分離器であり、上記の第４分離器は分給タンクを含むことを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項８】
第１項において、上記の廃シリコン・スラリー精製方法がｄ）上記のａ）段階において分離された切削油の基油を精製する段階を更に含むことを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項９】
第８項において、上記のｄ）段階がｄ−１）上記のａ）段階にて分離された切削油を活性炭粉末と混合する段階と、ｄ−２）上記のｄ−１）段階にて混合された切削油と活性炭粉末を第５分離器に投入し、上記の第５分離器にて切削油を分離する段階と、ｄ−３）上記の分離された切削油に含まれる水を蒸発させる段階を含むことを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項１０】
第９項において、上記の第５分離器は、プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）であることを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項１１】
第１項において、上記の廃シリコン・スラリー精製方法がｅ）上記のｃ）段階において分離された廃水を精製する段階を更に含むことを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項１２】
第１１項において、上記のｅ）段階がｅ−１）上記のｃ）段階において分離された廃水に活性炭粉末とプレコート・スラリーを混合する段階と、ｅ−２）上記のｅ−１）段階にて混合された廃水と活性炭粉末とプレコート・スラリーを第６分離器に投入し、上記の第６分離器にて精製水と固形物を分離する段階を含むことを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【請求項１３】
第１２項において、上記の第６分離器は、プレコート・スラリーが投入されるプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）であることを特徴とする廃シリコン・スラリー精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃シリコン・スラリー精製方法に関するものであり、半導体ウェハ製造工程中に発生する廃シリコン・スラリーから精製研磨剤および切削油をそれぞれ分離・回収し、再利用することができ、更に廃シリコン・スラリー精製過程で発生する全ての廃水を精製し再利用が可能な廃シリコン・スラリー精製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近情報通信および半導体産業の発展、石油エネルギーの枯渇および地球温暖化防止のための太陽熱エネルギーを利用した産業の急浮上に伴い、シリコン・ウェハの需要が急増している。
【０００３】
一般的にシリコン・ウェハはシリコン・インゴット（ＳＩＬＩＣＯＮ  ＩＮＧＯＴ）に切削油と研磨剤を供給しながらワイヤーソー（ＷＩＲＥ  ＳＡＷ）で切削し製造される。切削されたシリコン・ウェハは切削油および研磨剤に切削粉末（ＳＡＷ  ＤＵＳＴ）が混ざった廃シリコン・スラリーが付着している状態から、洗浄過程を通じ太陽電池用シリコン・ウェハとして製造されたり、研磨・削刻および洗浄工程等を経て半導体用シリコン・ウェハとして製造される。
【０００４】
現在、半導体用シリコン・ウェハ製造時に使用される切削油はパラフィン系オイル（８０〜９０％）、水、界面活性剤、分散剤、粘度調整剤等を混合した物質で構成され、この切削油はワイヤーソー（ＷＩＲＥ  ＳＡＷ）のワイヤーとシリコン・インゴット（ＳＩＬＩＣＯＮ  ＩＮＧＯＴ）の間に研磨剤が均一に入るようにし、切削過程において高速なワイヤー牽引により発生する摩擦熱を冷却する役割をする。
【０００５】
太陽電池用シリコン・ウェハは１８０〜２５０ΜＭ程度で、半導体用シリコン・ウェハの１／３程度の薄さの薄膜に切削されているため、パラフィン系オイルを多量に含む切削油を使用できずにいる。その代用として水溶性ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）等を８０〜９０％を含む切削油を使用している。水溶性ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）またはポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）等を８０〜９０％含む切削油は、５〜３０ΜＭの大きさの研磨剤および切削粉末の沈降を減らすために継続的に使用される。
【０００６】
このようなシリコン・ウェハ製造過程において、シリコン・インゴット（ＳＩＬＩＣＯＮ  ＩＮＧＯＴ）から排出されるシリコンや、ワイヤーソー（ＷＩＲＥ  ＳＡＷ）から排出される粉末や研磨剤および切削油が混合した廃シリコン・スラリーは特殊環境廃棄物として分類され処理される。
【０００７】
一般的に、廃シリコン・スラリーは高い粘性を有しており単純な物理的な操作では分離が困難であり、特殊廃棄物として分類され全量焼却または埋め立て処理されている。このような処理方法は、高額の費用がかかる側面があり、特に最近ではこのような処理設備は“環境嫌悪施設”として分類され施設の誘致が極めて困難な問題となっている。また、焼却したり埋め立てる場合に排出されるガス、または沈出水により周囲の環境汚染が深刻な問題となっている。
【０００８】
特に、太陽電池用シリコン・ウェハの製造に使用される水溶性ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、またはポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）等を８０〜９０％含む切削油は水溶性で再利用率が４０〜５０％と、多量の廃棄物や廃水が発生するという問題点がある。
【０００９】
また、比重が２．３であるシリコン切削粉末が切削過程を通じて０．１ΜＭ程度まで見かけ比重が低くなるが、切削油を含有する場合は研磨剤と切削粉末が凝集し共沈する現象により再生研磨剤中に含まれる切削粉が多く、低い純度とならざるを得ない効率の悪さがあり、研磨過程にて発生する鉄分含有量が多く、これにより窒酸、フッ化水素酸洗浄を追加で行わなければならず、その過程にて多量の再生及び再利用不可能なフッ化水素酸廃水が発生する問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記のような背景において提案されたものであり、本発明の目的は半導体ウェハ製造工程中に発生する廃シリコン・スラリーから精製研磨剤および切削油をそれぞれ分離回収し、再利用できる廃シリコン・スラリー精製方法を提供するところにある。
【００１１】
本発明のもう一つの目的は廃シリコン・スラリー精製過程にて発生する全ての廃水を精製し再利用できる廃シリコン・スラリー精製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記のような目的を達成する為に、本発明の一連の様式による廃シリコン・スラリー精製方法は、廃シリコン・スラリーに含まれる固形物と切削油を分離する段階と、分離した固形物を水と混合する段階と、固形物と水が混合したスラリーから研磨剤と廃水を分離し、分離した研磨剤を精製研磨剤粉末として製造する段階を含む。
【００１３】
本発明の付加的な様式による廃シリコン・スラリー精製方法は、磁力成分不純物が除去された廃シリコン・スラリー中の一部を第１分離器に投入し、第１分離器にて第１固形物と第１切削油を分離する段階と、分離された第１切削油を使用しなかった残りの廃シリコン・スラリーと混合する段階と、混合された第１切削油と廃シリコン・スラリーを第２分離器に投入し第２分離器にて第２固形物と第２切削油を分離する段階を含む。
【００１４】
本発明のまた別の付加的な様式による廃シリコン・スラリー精製方法は、固形物と水が混合したスラリーを第３分離器に投入し、第３分離器にて研磨剤と廃水を分離する段階と、分離した研磨剤を水と混合する段階と、研磨剤と水が混合したスラリーに振動を印加し研磨剤表面に付着している切削粉末を除去する洗浄段階と、洗浄段階を通過した研磨剤を第４分離器に投入し第４分離器にて大きさ別に分離する段階と、上記の分離された研磨剤に含まれる水を除去する段階と、水が除去された研磨剤を乾燥させる段階を含む。
【００１５】
本発明の追加的様式による廃シリコン・スラリー精製方法は、分離された廃水に活性炭粉末とプレコート・スラリーを混合する段階と、混合した廃水と活性炭粉末とプレコート・スラリーを第６分離器に投入し、第６分離器にて精製水と固形物を分離する段階を更に含む。
【００１６】
本発明の追加的様式による廃シリコン・スラリー精製方法は、分離された廃水に活性炭粉末とプレコート・スラリーを混合する段階と、混合した廃水と活性炭粉末とプレコート・スラリーを第６分離器に投入し、第６分離器にて精製水と固形物を分離する段階を更に含む。
【発明の効果】
【００１７】
上記の構成の通り、本発明の廃シリコン・スラリー精製方法は、精製切削油および精製研磨剤粉末を回収できる有用な効果がある。
【００１８】
また、本発明の廃シリコン・スラリー精製方法は、切削油の原料を回収でき、シリコン・インゴットを切削する上で適当な大きさの再生研磨剤を得ることができ、シリコン・ウェハの切削面のゆがみやたわみ等の現象を防止し、シリコン・ウェハ品質の低下を防止することができる有用な効果がある。
【００１９】
また、本発明の廃シリコン・スラリー精製方法は、廃水精製の段階を含むことにより、廃水排出量を低減させ、また廃水の化学的酸素要求量を減少させるため、廃水処理の負荷を減少させることができる有用な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施例による廃シリコン・スラリー精製装置の構成図。
【図２】図２は、本発明による固形物と切削油の分離部（１００）を図示した実施例。
【図３】図３は、本発明による研磨剤精製および研磨剤粉末生成部（２００）を図示した実施例。
【図４】図４は、本発明による切削油精製部（３００）を図示した実施例。
【図５】図５は、本発明による廃水精製部（４００）を図示した実施例。
【図６】図６は、図１による廃シリコン・スラリー精製装置の廃シリコン・スラリー精製方法を示した工程順序図。
【図７】図７は、本発明による研磨剤精製方法を示した工程順序図。
【図８】図８は、本発明による切削油精製方法を示した工程順序図。
【図９】図９は、本発明による廃水精製方法を示した工程順序図。
【実施例】
【００２１】
以下、添付した図面を参照し、前述した内容および追加的な様式を、適切な実施例を通じて、本発明を当業者が容易に理解し再現することができるように詳細にわたり説明することにする。
【００２２】
本明細書での廃シリコン・スラリーとは、シリコン・インゴット（ＳＩＬＩＣＯＮ  ＩＮＧＯＴ）またはワイヤーソー（ＷＩＲＥ  ＳＡＷ）から排出される切削粉末と研磨剤、切削油が混合した混合物である。また固形物とは、磁力成分不純物の除去工程を通過した廃シリコン・スラリーを分離器に投入し、分離器にて切削油を分離する工程を通じて得られる切削粉末と研磨剤を含む混合物、または廃水再循環過程で分離排出される混合物である。
【００２３】
図１は、本発明の一実施例における廃シリコン・スラリー精製装置の構成図であり、図２は本発明における固形物と切削油の分離部（１００）、図３は、本発明における研磨剤精製および研磨剤粉末の生成部（２００）、図４は、本発明における切削油回収部（３１０）および切削油の基油精製部（３２０）、図５は本発明における廃水精製部（４００）を図示した実施例である。
【００２４】
先ず、図１に図示した通り、本実施例における廃シリコン・スラリー精製装置には大きく、固形物と切削油の分離部（１００）、研磨剤精製および研磨剤粉末の生成部（２００）、切削油の回収部（３１０）、切削油の基油精製部（３２０）、廃水精製部（４００）が含まれる。
【００２５】
固形物と切削油の分離部（１００）
固形物と切削油の分離部（１００）は廃シリコン・スラリーから固形物と切削油を分離する装置である。図２に図示した通り、一実施例において、固形物と切削油の分離部（１００）には、第１  攪拌器（１１１）、磁力成分不純物除去用フィルター（１１２）、加熱・攪拌タンク（１１３）、第１分離器（１１４）、切削油保管タンク（１１５）、第２攪拌器（１１６）、第２分離器（１１７）が含まれる。
【００２６】
第１攪拌器（１１１）は、廃シリコン・スラリーが投入されると３０分以上充分に攪拌し、沈殿した固形物を均等に混合する。第１攪拌器（１１１）にて攪拌された廃シリコン・スラリーはポンプ（図示なし）により磁力成分不純物除去用フィルター（１１２）へと送られる。廃シリコン・スラリーの粘度を下げるため、予熱熱交換器（図示なし）を利用し磁力成分不純物除去用フィルター（１１２）への移送中に廃シリコン・スラリーを、例えば３０℃以上５０℃以下に予熱することができる。
【００２７】
磁力成分不純物除去用フィルター（１１２）は鉄分と共に凝集したシリコン凝集体を除去する。磁力成分不純物除去用フィルター（１１２）は、電気磁石または永久磁石を内部に装着し、電気を統制したり、磁石を分離することで鉄分を排出できるように構成することができる。磁力成分不純物除去用フィルター（１１２）は、鉄分を円滑に排出するための攪拌器の装着が可能であり、また、回転する磁石表面に鉄分を吸着したり、切削刃を取り付け切削した鉄分を排出させ連続的にろ過するといった多様な用途の装置として使用可能である。
【００２８】
加熱・攪拌タンク（１１３）は磁力成分不純物が除去された廃シリコン・スラリーを３０℃以上５０℃以下に加熱しながら攪拌し廃シリコン・スラリーの粘度を下げ、沈殿することを防止する。加熱・攪拌タンク（１１３）はレベルスイッチやレベルコントローラーを装着し廃シリコン・スラリーが溢れ出たりタンクが空になった場合、ポンプの稼働を防止するように構成することができる。加熱・攪拌タンク（１１３）は、スチーム、電気、温水等の多様な熱源で加熱でき、温度センサーおよび温度コントロールバルブと凝縮水を円滑に除去するためのスチームトラップをそれぞれ装着し使用するか、または温度コントロール（ＣＯＮＴＲＯＬ）バルブ、スチームトラップをそれぞれ単体で装着して使用することができる。
【００２９】
加熱・攪拌タンク（１１３）で加熱する時間を短縮するために、熱交換器（図示なし）を利用し磁力成分不純物除去用フィルター（１１２）から加熱・攪拌タンク（１１３）への移送中に廃シリコン・スラリーを予熱することができる。熱交換器と加熱・攪拌タンク（１１３）に熱源を供給し、廃シリコン・スラリーを、例えば２５℃以上５０℃以下に加熱し、廃シリコン・スラリーの粘度を下げる。
【００３０】
第１分離器（１１４）は、加熱・攪拌タンク（１１３）にある“磁力成分不純物が除去された廃シリコン・スラリーの一部”を第１固形物と第１切削油に分離する。第１分離器（１１４）はフィルタープレス、または遠心分離器で具現可能である。一例として遠心分離器は１ΜＭ以上、１０ＭＭ以下の大きさまで除去でき、固形物の濃度が１〜５０（％）を占める廃シリコン・スラリーを処理することができる遠心分離器であることがある。このような遠心分離器は、低い速度でスクリューが回転しながら遠心力により壁面に移動した固形物を排出させ、相対的に遠心力が弱く作用する切削粉末と切削油は、分離器内に滞積した後、溢れ出る。遠心分離器は廃シリコン・スラリーの温度、濃度、粘度によって速度を変化させることができるようにローターとスクリューそれぞれに、モーター、インバーターおよびコントローラー（ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ）を装着して使用することができる。
【００３１】
切削油保管タンク（１１５）は、第１分離器（１１４）にて分離された第１切削油を保管する。第２攪拌器（１１６）は、切削油保管タンク（１１５）に保管された第１切削油と加熱・攪拌タンク（１１３）に貯蔵された磁力成分不純物が除去された廃シリコン・スラリーの残り一部を投入して攪拌し、切削油スラリーを製造する。一例として、第２攪拌器（１１６）は混合物の粘度を低くするためスチーム、電気、温水等の多様な熱源で加熱できる。また第２攪拌器（１１６）は、再循環した水が投入されるように構成される。
【００３２】
第２分離器（１１７）は、第２攪拌器（１１６）にて切削油スラリーの投入を受け第２固形物と第２切削油に分離する。一例として、第２分離器（１１７）は、プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）と濁度計、およびプレコート・スラリータンクを合わせて具現可能である。プレコート・スラリーは、例えば固形物の量がプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）のろ過室の容積の３０％以上、７０％以下であり、切削油と固形物の濃度が３０％以上、５０％以下になるように混合したスラリーであることがある。このようなプレコート・スラリーは、プレコート・スラリータンクで製造され、プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）へ供給される。プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）は、供給されたプレコート・スラリーに含まれる大きな粒子の一部のみがフィルター表面に付着した後、漸進的に小さな粒子が大きな粒子の隙間を埋めプレコートが形成される。
【００３３】
プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）は、第２攪拌器（１１６）から切削油スラリーが一定の圧力で一定時間供給されると、以降プレコート・スラリータンクからプレコート・スラリーが予め設定された圧力と時間でプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）に供給される。このような過程を数回繰り返すと、固形物はプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）に残り、切削油は通過する。一例として、５０℃以上の熱い圧縮空気を１０分間供給し、プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）に残留した切削油を加熱しながら排出する熱空気加圧工程が採用される頻度が高い。このような工程が終了するとプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）で固形物が分離する。
【００３４】
プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）から排出される切削油は、濁度計で測定した結果、設定される濁度に達しない場合、再び第２攪拌器（１１６）へ送られ循環する。一方、設定された濁度に達した切削油は切削油保管タンク（図４の参照番号３１１）に保管される。
【００３５】
研磨剤精製および研磨剤粉末生成部（２００）
図１において、研磨剤精製および研磨剤粉末生成部（２００）は、固形物と切削油の分離部（１００）にて分離された第１、第２固形物から、研磨剤を大きさ別に分離し、精製研磨剤粉末を製造する装置である。図３に図示したとおり、一実施例において研磨剤の精製および研磨剤粉末の生成部（２００）には、第１混合器（２１１）、磁力成分不純物除去用フィルター（２１２）、第３分離器（２１３）、第２混合器（２１４）、洗浄機（２１５）、第４分離器（２１６）、スクリーン・フィルター（２１７）、脱水機（２１８）、乾燥機（２１９）、移送部（２２０）が含まれて実現できる。
【００３６】
第１混合器（２１１）は固形物と切削油の分離部（１００）の第１、第２分離器（１１４、１１７）にて分離され供給される第１、第２固形物を、例えば５０℃以上、７０℃以下の水と混合しウォーター・スラリーを作る装置である。第１混合器（２１１）は、攪拌器と水位測定センサーを含むことがあり、水と固形物の混合比を２：１以上になるように混合し、固形物に含まれる切削油を溶かすのに使用される。
【００３７】
磁力成分不純物除去用フィルター（２１２）は、第１混合器（２１１）に残留した切削油が溶けたウォーター・スラリーを通過させ、鉄分と凝集した異物質（例えばシリコン）を除去する。磁力成分不純物除去用フィルター（２１２）は電気磁石または永久磁石を内部に装着し、電気を統制したり磁石を分離すると鉄分を排出できるように構成することができる。磁力成分不純物除去用フィルター（２１２）は、鉄分が円滑に排出されるように攪拌器を装着でき、また回転する磁石表面にろ過網を設置し、鉄分と同時に排出し連続的にろ過する多様な用途の装置を使用できる。
【００３８】
第３分離器（２１３）は、磁力成分不純物が除去されたウォーター・スラリーから研磨剤を分離し、残りの異物質を分離・除去する。第３分離器（２１３）は、一例として３００〜６００ＲＰＭの遠心分離器として具現可能であり、遠心分離器から水とともに切削粉末が排出され、遠心分離されたスラリーは切削粉末の含有量が基準値（例えば０．５％）以下になるまで第１混合器（２１１）へ再度送られる。ここで遠心分離器は、その回転速度に伴い６００ＲＰＭでは３ΜＭ未満の切削粉末を水とともに排出し、４００ＲＰＭでは５ΜＭ未満の切削粉末を水とともに排出することができる。
【００３９】
第２混合器（２１４）は攪拌器と水位測定センサー含むことがあり、例えば５０℃以上７０℃以下の水と第３分離器（２１３）にて分離された研磨剤を５：２の比率で混合する上で使用される。洗浄機（２１５）は、第２  混合器（２１４）にて研磨剤と水が混合したスラリーに振動を印加し、研磨剤表面に付着している切削粉末を除去し水とともに排出する装置である。一例として洗浄機（２１５）は、超音波洗浄機、ブラシローラーを用いた機械的洗浄機等で具現可能である。
【００４０】
第４分離器（２１６）は、洗浄機（２１５）の洗浄過程を通じ得られる研磨剤を、大きさ別に分離する装置である。第４分離器（２１６）は分給タンク、水タンク、多数のソレノイドバルブ、流量計、オーバーフロー・ノズル（ＯＶＥＲＦＬＯＷ  ＮＯＺＺＬＥ）で具現可能である。分給タンクの下部に供給された研磨剤は、水タンクの水が流量計とソレノイドバルブを通じ分給タンクへ供給されると、相対的に大きな研磨剤の粒子は分給タンクの下部に沈殿し、有効な大きさの研磨剤は浮遊し、小さな研磨剤は浮上して３ΜＭ以上５ΜＭ以下の網を有するフィルターが装着されたオーバーフロー・ノズル（ＯＶＥＲＦＬＯＷ  ＮＯＺＺＬＥ）を通じ分給タンクの外に排出される。分給タンク内部の側面には永久磁石が装着され磁力成分不純物を除去できるように構成される。分給タンク内部には上部に小さなサイズの研磨剤が、下部には大きな研磨剤が大きいものから順に分離される。
【００４１】
スクリーン・フィルター（２１７）は、第４分離器（２１６）でも分離されず凝集した例えば２０ΜＭ以上の研磨剤を除去する。脱水機（２１８）は、第４分離器（２１６）にて分離され排出される研磨剤に含まれる水を除去する。脱水機（２１８）は２００〜４００メッシュ（ＭＥＳＨ）のろ過布を装着したフィルタープレスで具現可能である。
【００４２】
乾燥機（２１９）は、脱水機（２１８）で水が取り除かれた研磨剤を乾燥させる。乾燥機（２１９）は、スチームが供給される研磨剤スクリュー乾燥機で具現可能である。スクリュー乾燥機はスクリューが回転しながら研磨剤を混合・解体させ、広い面積の熱伝達面積と接触して水を蒸発・乾燥させる。乾燥過程において水分計で水分含量をチェックし、一定量未満になるようにスチーム圧力と供給量を調節したり、研磨剤供給量を加減、もしくはスクリュー回転速度を調節して研磨剤内の水分含量を調節できる。
【００４３】
移送部（２２０）は、乾燥機（２１９）で乾燥が終了した研磨剤粉末を回収装置へ移送させる。移送部（２２０）は、コンベヤー（ＣＯＮＶＥＹＥＲ）で具現可能であり、コンベヤー（ＣＯＮＶＥＹＥＲ）に電磁石鉄分除去器を装着する場合、研磨剤粉末に含まれる鉄分を除去することにより、異物質である切削粉末の含有量が１ＰＰＭの純度を有する研磨剤を粉末状態で回収することができる。
【００４４】
切削油回収部（３１０）および切削油の基油精製部（３２０）
図１にて、切削油回収部（３１０）は、固形物と切削油の分離部（１００）にて分離されたパラフィン系オイルを基油とする切削油を回収する装置であり、切削油の基油精製部（３１０）は水溶性ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、またはポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）を基油とする切削油を精製する装置である。図４に図示したとおり、一実施例において、切削油回収部（３１０）には、切削油保管タンク（３１１）、蒸発器（３１２）、精製切削油保管タンク（３１３）が含まれ、切削油の基油精製部（３１０）には、第３混合器（３２１）、第５分離器（３２２）、蒸発器（３２３）、精製切削油の基油保管タンク（３２４）が含まれる。
【００４５】
切削油保管タンク（３１１）には、第２分離器（１１７）にて分離され排出される切削油の中でも、濁度計での測定結果が設定された濁度に達する切削油を保管する。蒸発器（３１２）は、切削油保管タンク（３１１）から供給される切削油に含まれる水を蒸発させる。蒸発器（３１２）は、スチームにより加熱するウォーター蒸発器で具現可能である。蒸発過程において、水分計で水分含量をチェックし一定量未満になるようスチーム圧力と供給量を調節したり、切削油供給量を加減調節し切削油内の水分含量を調節できる。精製切削油保管タンク（３１３）は、蒸発器（３１２）から排出される精製切削油を保管する。
【００４６】
第３混合器（３２１）は、切削油保管タンク（３１１）から供給される切削油を活性炭粉末と混合する。活性炭粉末は切削油に含まれる添加剤、例えば界面活性剤、分散剤、粘度調整剤を吸着する。
【００４７】
第５分離器（３２２）は、第３混合器（３２１）で混合された切削油と活性炭粉末を分離する。第５分離器（３２２）は、プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）で具現可能である。プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）で、切削油に含まれる添加剤、例えば界面活性剤、分散剤、粘度調整剤を吸着した粉末活性炭は、ろ過され切削油の原料であるジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、またはポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）を分離する。蒸発器（３２３）は、第５分離器（３２２）から供給される切削油に含まれる水を蒸発させる。蒸発器（３２３）はスチームにより加熱するウォーター蒸発器で具現可能である。蒸発過程にて水分計で水分含量をチェックし、一定量未満になるようにスチームの圧力や供給量を調節したり、切削油の供給量を加減調節し、切削油内の水分含量を調節することができる。精製切削油の基油保管タンク（３２４）は、蒸発器（３２３）から排出される精製切削油の基油を保管する。
【００４８】
廃水精製部（４００）
図１において、廃水精製部（４００）は、研磨剤精製および研磨剤粉末生成部（２００）にて発生する全ての廃水を精製する装置である。図５に図示した通り、一実施例において、廃水精製部（４００）にはプレコート・スラリー保管タンク（４１１）、廃水保管タンク（４１２）、第６分離器（４１３）、精製水保管タンク（４１４）が含まれる。
【００４９】
プレコート・スラリー保管タンク（４１１）はプレコート・スラリーが保管される。ここでプレコート・スラリーは、第６分離器（４１３）から排出される固形物と再循環水と活性炭粉末が混合し製造されるスラリーである。
【００５０】
排水保管タンク（４１２）は、研磨剤精製および研磨剤粉末生成部（２００）にて発生する廃水と、一例として第６分離器（４１３）から排出される廃水のうち、濁度計で測定した結果が設定された濁度に達しない廃水を保管する。
【００５１】
第６分離器（４１３）は、プレコート・スラリー保管タンク（４１１）からプレコート・スラリーを、廃水保管タンク（４１２）から廃水の供給を受け、再循環水と固形物を分離する。一例として、第６分離器（４１３）はプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）と濁度計で具現可能である。第６分離器（４１３）で分離・排出される固形物の一部はプレコート・スラリーを製造する上で使用され、残りはセメント製造用エネルギー源として使用される。
【００５２】
精製水保管タンク（４１４）は、第６分離器（４１３）から供給される精製水を保管する。精製水保管タンク（４１４）に保管される再循環水は濁度計で測定した結果が設定された濁度に達する水であり廃シリコン・スラリー精製用用水として再利用される。
【００５３】
図６は、本発明による廃シリコン・スラリー精製装置の廃シリコン・スラリー精製方法を示した工程順序図である。
【００５４】
図示した通り、本発明による廃シリコン・スラリー精製方法は大きく、廃シリコン・スラリーから固形物と切削油を分離する段階（Ｓ１０）と、固形物から研磨剤を精製し、精製研磨剤粉末を製造する段階（Ｓ２０）、切削油の基油を精製する段階（Ｓ３０）、研磨剤を精製する段階から発生する廃水を精製する段階（Ｓ４０）で構成され具現化される。
【００５５】
先ず、固形物と切削油を分離する段階（Ｓ１０）を説明すると、廃シリコン・スラリーを攪拌器に投入する（Ｓ１１）。攪拌器に投入された廃シリコン・スラリーの粘度を調節するため、攪拌器に切削油または水を投入し廃シリコン・スラリーと混合・攪拌することができる（Ｓ１３）。
【００５６】
以降、ポンプを利用し攪拌器から廃シリコン・スラリーを磁力成分不純物除去用フィルターへ移送させる。磁力成分不純物除去用フィルターにて廃シリコン・スラリーに含まれる磁力成分不純物を除去する（Ｓ１５）。廃シリコン・スラリーの粘度を低くするため予熱熱交換器（図示なし）を利用し磁力成分不純物除去用フィルターへの移送中に廃シリコン・スラリーを、例えば３０℃以上５０℃以下に予熱することができる。
【００５７】
一例として、本発明による廃シリコン・スラリー精製方法は、磁力成分不純物除去用フィルターにて磁力成分不純物が除去された廃シリコン・スラリーを再度攪拌器に投入する段階Ｓ１１から再び繰り返して行うことができる。
【００５８】
以降、磁力成分不純物が除去された廃シリコン・スラリーに含まれる第１固形物と第１切削油を分離する（Ｓ１７）。本発明の特徴的な様式によれば、段階Ｓ１７は磁力成分不純物が除去された廃シリコン・スラリー中の一部を第１分離器に投入し、第１分離器にて第１固形物と第１切削油を分離する段階である。
【００５９】
一例として、第１分離器はフィルタープレスまたは遠心分離器で具現可能である。一例として、遠心分離器は１ΜＭ以上１０ＭＭ以下の大きさまで除去でき、固形物の濃度が１〜５０（％）を占める廃シリコン・スラリーを処理できる遠心分離器であることがある。このような遠心分離器は低い速度でスクリューが回転しながら遠心力により壁面に移動した固形物を排出し、相対的に遠心力が弱く作用した切削粉末と切削油は分離器内に滞積した後、溢れ出るようになる。遠心分離器は廃シリコン・スラリーの温度、濃度、粘度によって速度を変化させることができるように、ローターとスクリューのそれぞれにモーター、インバーター、コントローラー（ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ）を装着し使用することができる。
【００６０】
以降、段階Ｓ１７にて分離された第１切削油を段階Ｓ１７にて使用されていない残りの廃シリコン・スラリーと混合し、切削油スラリーを攪拌器にて製造する（Ｓ１８）。切削油と廃シリコン・スラリーが混合した切削油スラリーを第２分離器に投入して、第２分離器にて第２固形物と第２切削油を分離する（Ｓ１９）。
【００６１】
一例として、第２分離器にはプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）、濁度計、プレコート・スラリータンクが含まれる。プレコート・スラリーは例えば固形物の量がプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）のろ過室容積の３０％以上７０％以下であり、切削油に固形物の濃度が３０％以上５０％以下になるように混合したスラリーであることがある。このようなプレコート・スラリーはプレコート・スラリータンクにて製造され、プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）へと供給される。プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）は、供給されたプレコート・スラリーに含まれる大きな粒子の一部のみがフィルター表面に付着した後、漸進的に小さな粒子が大きな粒子の隙間を埋めプレコートが形成される。
【００６２】
プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）は、攪拌器から切削油スラリーが一定の圧力で一定の時間供給されると、プレコート・スラリータンクからプレコート・スラリーが予め設定された圧力と時間でプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）に供給される。このような過程を数回繰り返すと、固形物はプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）に残り、切削油は通過する。一例として、５０℃以上の熱い圧縮熱空気を１０分間供給し、プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）に残留した切削油を加熱しながら排出する熱空気加圧工程が採用される頻度が高い。このような工程が終了するとプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）にて固形物が分離する。
【００６３】
プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）にて排出された切削油は濁度計で測定した結果が設定された濁度に達しない場合、再度攪拌器へと送られ循環される。一方、設定された濁度に達した切削油は切削油保管タンクに保管される。
【００６４】
以下、固形物から研磨剤を精製し、精製された研磨剤粉末を製造する段階（Ｓ２０）を説明すると、段階Ｓ１７、Ｓ１９にて分離された固形物は第１混合器へと送られ、第１混合器にて固形物と、例えば５０℃以上７０℃以下の水を混合し、ウォーター・スラリーを製造する（Ｓ２１）。第１混合器は攪拌器と水位測定センサーを含むことがあり、水と固形物の混合比を２：１以上になるように混合し、固形物に含まれる切削油を溶かすのに使用される。
【００６５】
以降、固形物と水が混合したウォーター・スラリーから磁力成分不純物を除去し（Ｓ２３）、磁力成分不純物が除去されたウォーター・スラリーから研磨剤を分離し、精製研磨剤粉末を製造する（Ｓ２５）。
【００６６】
以下、研磨剤を分離し、精製研磨剤粉末を製造する段階Ｓ２５と、切削油の基油を精製する段階（Ｓ３０）と、研磨剤を精製する段階から発生する廃水を精製する段階（Ｓ４０）を図示した図７から図９を参照しながら詳細に説明する。
【００６７】
図７は、本発明による研磨剤精製および研磨剤粉末製造方法を示した工程順序図である。
【００６８】
第１混合器（図６の段階Ｓ２３）にて混合されたウォーター・スラリーを第３分離器に投入し、第３分離器にて研磨剤を分離する（Ｓ２５１）。第３分離器は一例として、３００〜６００ＲＰＭ遠心分離器で具現可能であり、遠心分離器にて水とともに切削粉末が排出され、遠心分離されたスラリーは切削粉末の含有量が基準値（例えば０．５％）以下になるまで図６の段階Ｓ２１から前述した第１混合器へと再び送られる。ここで遠心分離器は、その回転速度によって６００ＲＰＭでは３ΜＭ未満の切削粉末を水とともに排出し、４００ＲＰＭでは５ΜＭ未満の切削粉末を水とともに排出することができる。
【００６９】
以降、分離された研磨剤は第２混合器へと送られ、第２混合器にて研磨剤と、例えば５０℃以上７０℃以下の水を混合し、スラリーを製造する（Ｓ２５２）。ここで第２混合器は攪拌器と水位測定センサーを含むことがあり、水と分離された研磨剤を５：２の比率で混合する上で使用される。
【００７０】
以降、研磨剤と水が混合されたスラリーを磁力成分不純物除去用フィルターへと移送させる。磁力成分不純物除去用フィルターにてスラリーに含まれる鉄分とともに凝縮された異物質（例えばシリコン）を除去する（Ｓ２５３）。段階Ｓ２５３以降、スラリーは再度第２混合器に投入され段階Ｓ２５２から再度繰り返し行われる。
【００７１】
以降、洗浄機にて磁力成分不純物が除去されたウォーター・スラリーに振動を印加し研磨剤表面に付着している切削粉末を除去し水とともに排出する（Ｓ２５４）。一例として、洗浄機は超音波洗浄機、ブラシローラーを利用した機械的洗浄機等で具現可能である。
【００７２】
以降、洗浄段階Ｓ２５４を通過した研磨剤を第４分離器に投入し、第４分離器にて大きさ別に分離する（Ｓ２５５）。第４分離器には、補給タンク、水タンク、多数のソレノイドバルブ、流量計、オーバーフロー・ノズル（ＯＶＥＲＦＬＯＷ  ＮＯＺＺＬＥ）が含まれる。分給タンクの下部に供給された研磨剤は、水タンクの水が流量計とソレノイドバルブを通じ分給タンクへと供給されると、相対的に大きな研磨剤粒子は分給タンクの下部に沈殿し、有効な大きさの研磨剤は浮遊し、小さなサイズの研磨剤は浮上し３ΜＭ以上５ΜＭ以下の網を有するフィルターが装着されたオーバーフロー・ノズル（ＯＶＥＲ  ＦＬＯＷ  ＮＯＺＺＬＥ）を通り分給タンクの外へ排出される。分給タンクの内部側面には永久磁石が装着され磁力成分不純物を除去できるように構成可能である。分給タンク内部には上部に小さなサイズの研磨剤、下部に大きな研磨剤が大きいものから順に分離される。
【００７３】
以降、分離された研磨剤は脱水機に送られ、脱水機にて研磨剤に含まれる水を除去する（Ｓ２５６）。一例として、脱水機は２００〜４００メッシュ（ＭＥＳＨ）のろ過布を装着したフィルタープレスで具現可能である。
【００７４】
以降、水が除去された研磨剤を乾燥機にて乾燥させる（Ｓ２５７）。乾燥機はスチームが供給される研磨剤スクリュー乾燥機で具現可能である。スクリュー乾燥機はスクリューが回転しながら研磨剤を混合・解体させ広い面積の熱伝達面積と接触し水を蒸発・乾燥させる。乾燥過程において水分計で水分含量をチェックし、一定量未満になるようにスチーム圧力と供給量を調節したり、研磨剤の供給量を加減、またはスクリュー回転速度の調節により研磨剤内の水分含量を調節することができる。
【００７５】
以降、乾燥機にて乾燥された研磨剤は移送部により研磨剤粉末を回収する回収装置へと移送される。移送部はコンベヤー（ＣＯＮＶＥＹＥＲ）で具現可能であり、コンベヤー（ＣＯＮＶＥＹＥＲ）に電磁石鉄分除去器を装着する場合、研磨剤粉末に含まれる磁力成分不純物を除去（Ｓ２５８）することができる。
【００７６】
図８は、本発明による切削油の基油精製方法を示した工程順序図である。
【００７７】
本発明の一実施例による切削油の基油精製方法は図６の段階Ｓ１９にて分離された切削油に含まれる水を蒸発器にて蒸発させ精製する方法で具現可能である。蒸発器はスチームによって加熱されるウォーター蒸発器で具現される。蒸発過程にて水分計で水分含量をチェックし、一定量未満になるようにスチーム圧力と供給量を調節したり切削油供給量を加減調節し、切削油内の水分含量を調節することができる。
【００７８】
本発明の別の実施例による切削油の基油精製方法は、図６の段階Ｓ１９にて分離された切削油を活性炭粉末と第３混合器にて混合する（Ｓ３１）。活性炭粉末は切削油に含まれる添加剤、例えば界面活性剤、分散剤、粘度調整剤を吸着する。
【００７９】
以降、混合された切削油と活性炭粉末を第５分離器に投入し、第５分離器にて切削油を分離する（Ｓ３２）。第５分離器はプレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）で具現可能である。プレコート・フィルター（ＰＲＥＣＯＡＴ  ＦＩＬＴＥＲ）にて切削油に含まれる添加剤、例えば界面活性剤、分散剤、粘度調整剤を吸着した粉末活性炭は、ろ過され切削油の原料であるジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、またはポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）を回収し、原料として再利用することができる。
【００８０】
以降、分離された切削油の基油に含まれる水を蒸発器にて蒸発（Ｓ３３）させ切削油の基油を精製する（Ｓ３３）。蒸発器はスチームにより加熱するウォーター蒸発器で具現可能である。蒸発過程にて水分計で水分含量をチェックし一定量未満になるようにスチーム圧力と供給量を調節したり切削油の供給量を加減調節し、切削油内の水分含量を調節することができる。
【００８１】
図９は、本発明による廃水精製方法を示した工程順序図である。
【００８２】
図示したとおり、廃水を精製する方法は、図６の段階Ｓ２５にて分離された廃水に活性炭粉末とプレコート・スラリーを混合する（Ｓ４１）。混合した廃水と活性炭粉末とプレコート・スラリーを、第６分離器に投入し、第６分離器にて再循環水と固形物を分離する（Ｓ３２）。ここでプレコート・スラリーは第６分離器にて排出される固形物と精製水と活性炭粉末が混合し製造されるスラリーである。
【００８３】
第６分離器にて排出される廃水中、濁度計で測定した結果が設定された濁度に達しない廃水は活性炭粉末とプレコート・スラリーを混合する段階Ｓ４１を再度経ることになる。第６分離器にて分離・排出される固形物の一部はプレコート・スラリーを製造するのに使用され、残りはセメント製造用エネルギー源として使用することができる。濁度計で測定した結果が設定された濁度に達する水は廃シリコン・スラリー精製用用水として再利用される。
【００８４】
これまで本明細書では、本発明に関わる技術分野において通常の知識を有する者が、本発明を容易に理解し再現できるように図面に図示した実施例を参考に説明してきたが、これは例示的なものに過ぎず、当該の技術分野に通常の知識を有する者であれば、本発明の実施例から多様な変形および均等なその他の実施例が可能であるという点を理解できると言える。従って本発明の核心的な技術面の保護範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ定められるべきである。
【図１】
2013505144.tif 000003
【図２】
2013505144.tif 000004
2013505144.tif 000005
【図３】
2013505144.tif 000006
【図４】
2013505144.tif 000007
【図５】
2013505144.tif 000008
【図６】
2013505144.tif 000009
【図７】
2013505144.tif 000010
【図８】
2013505144.tif 000011
【図９】
2013505144.tif 000012
【国際調査報告】
2013505144.tif 000013
2013505144.tif 000014
2013505144.tif 000015
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