(57)【要約】【課題】湿式の洗浄工程を不要とすることによって、工程の短縮化が可能であり、しかも、洗浄剤の廃液処理を不要とし、さらに、容積効率のよい金属材料の再資源化を可能とする処理方法を提供する。【解決手段】投入工程においてチタン材などの金属の切削屑５を、混練装置１０に投入し、続く混練工程において投入工程でチタン材の切削屑５を投入した後、混練装置１０において、切削屑５に熱風を吹き付けつつ、切削屑５を混練する。その後、選定工程において、混練工程において混練したチタン材の切削屑５のうち、所定の大きさの粒度の切削屑５を選定することによりチタン材などの金属を得る金属材料再資源化のための処理方法。【選択図】図１
2015202451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の切削屑を、該切削屑を粉砕し細粒化するための混練を行う混練装置に投入する投入工程と、
前記投入工程で前記金属の切削屑を投入した後、前記混練装置において、前記切削屑に熱風を吹き付けつつ、前記切削屑を混練する混練工程と、
前記混練工程において混練した前記切削屑のうち、所定の大きさの粒度の切削屑を選定する選定工程と、
により金属材料を得ることを特徴とする金属材料再資源化のための処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属材料再資源化のための処理方法において、
前記金属の切削屑は、純チタン又はチタンを主成分とする金属であることを特徴とする金属材料再資源化のための処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の切削屑を新たな製品用の原材料として再資源化するための処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レアメタルなどの金属材料を切削加工し、部品や製品を製造すると、切削加工により切削屑が発生する。その切削屑を集積し、溶融させることにより新たな原材料として活用すること（再資源化）ができる。
【０００３】
ところが、金属の切削加工を行う場合には、一般的に切削油を用いるため、切削屑の表面には油脂類や切削工具の微粉末などの不純物が付着している。したがって、切削加工時に発生した切削屑をそのまま集積して溶融させると、油脂類や不純物が混入してしまい、純度の低い原材料となってしまうという問題点がある。
【０００４】
そこで、従来は、集積した切削屑を、底部のみに通液口を有する縦型容筒に収納し、容筒内に工業用洗浄剤を強制通流することにより、切削屑から油脂類や不純物を除去した後に乾燥させて原材料にするという処理が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３８６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１に記載の処理方法では、集積した切削屑を容筒に収納し、工業用洗浄剤で洗浄するという湿式の洗浄工程が必要であり、工程の短縮ができないという問題があった。また、洗浄後の洗浄剤の廃液処理を行う必要があるというも問題あった。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、湿式の洗浄工程を不要とすることによって、工程の短縮化が可能であり、しかも、洗浄剤の廃液処理を不要とし、さらに、容積効率のよい金属材料の再資源化を可能とする処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。
【０００９】
上記「発明が解決しようとする課題」において述べた問題を解決するためになされた発明は、投入工程、混練工程及び選定工程により金属材料を得る金属材料再資源化のための処理方法である。
【００１０】
投入工程は、金属の切削屑（５）を、切削屑（５）を粉砕し細粒化するための混練を行う混練装置（１０）に投入する工程であり、混練工程は、投入工程で金属の切削屑（５）を投入した後、混練装置（１０）において、切削屑（５）に熱風を吹き付けつつ、切削屑（５）を混練する工程である。
【００１１】
ここで、混練とは、後述する混練装置（１０）において、加重が掛かった状態でローラ（３２）が切削屑（５）に及ぼす圧縮作用であるニーディング、回転時のローラ（３２）のスリップによる切削屑（５）のせん断作用であるスメアリングあるいはローラ（３２）の横滑り現象による切削屑（５）の圧延作用であるスパチュレイトなどにより、切削屑（５）の大きさを細かくしていく作用を意味している。
【００１２】
選定工程は、混練工程において混練した切削屑（５）のうち、所定の大きさの粒度の切削屑（５）を選定する工程である。
このような、金属材料再資源化の処理方法によれば、湿式の洗浄工程を不要とすることによって、工程の短縮化が可能であり、しかも、洗浄剤の廃液処理を不要とし、さらに、容積効率のよい金属材料の再資源化を可能とする処理方法を提供することができる。以下説明する。
【００１３】
金属の切削屑（５）を混練装置（１０）に投入し、切削屑（５）を粉砕し細粒化するための混練を行うことにより、切削屑（５）が細粒化されるとともに切削屑（５）同士がこすれ合い、金属表面の不純物が除去される。
【００１４】
また、切削屑（５）の混練中に熱風を吹き付けると、金属の切削屑（５）が混練されつつ、熱風が吹き付けられるので、金属表面に付着している油脂類及び不純物などがガス化して除去される。
【００１５】
さらに、金属表面の油脂類や不純物がガス化して除去された場合であっても、金属表面にカーボンなどが残る場合がある。この場合であっても、混練により、切削屑（５）同士がこすれ合うため、切削屑（５）表面のカーボンが削り取られるので、カーボンも残留しない。
【００１６】
このように、混練工程において、切削屑（５）を混練することにより粉砕した細粒化するとともに、熱風を吹き付けることで湿式の洗浄工程が不要になるため、工程の短縮化が可能となる。また、切削屑（５）同士がこすれ合うことにより、切削屑（５）の角が取れ、混練後の容量効率が向上する。換言すれば、いわゆるカサ比重を向上させることができる。
【００１７】
ところで、投入工程において混練装置（１０）に投入する金属の切削屑（５）、つまり、金属材料として再資源化する金属としては、種々のものが考えられるが、請求項２に記載のように、純チタン又はチタンを主成分とする金属であると高純度のチタンを新たな金属材料として再資源化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】金属材料再資源化のための処理方法の流れを示す図である。
【図２】第１実施形態における混練装置の概略の構造を示す外観図である。
【図３】金属材料再資源化のための処理方法により処理したチタン材の状態を示す図である。
【図４】第２実施形態における混練装置の概略の構造を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
［第一実施形態］
図１は、本発明を適用した金属材料再資源化のための処理方法（以下、再処理方法と呼ぶ）の流れを示す図である。再処理方法は、図１に示すように、投入工程、混練工程及び選定工程により金属材料を再資源化する方法である。なお、本実施形態では金属材料としてチタン材を用いて説明する。
【００２０】
なお、ここでチタン材とは、純チタン又はチタンを主成分とする金属材料のことであり、例えば、純チタンやＴｉ−６ＡＬ−４Ｖあるいは７３６Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏなどのチタン合金を意味している。
【００２１】
投入工程は、チタン材などの金属の切削屑５を混練装置１０に投入する工程であり、図１に示すように、バケットに入れた切削屑５を混練装置１０に設けられたホッパ６０に投入することにより行われる。
【００２２】
ここで、切削屑５は、通常ドラム缶に入った状態で搬入されてくるので、フォークリフトやクレーンを用いてドラム缶からバケットに切削屑５を投入し、切削屑５が投入されたバケットをフォークリフトやクレーンで持ち上げてバケットに投入する。
【００２３】
また、フォークリフトやクレーンなどの代わりにベルトコンベヤを用いて切削屑５をホッパ６０に投入してもよい。
このようにして、投入工程でチタン材の切削屑５を混練装置１０に投入した後、混練工程を実施する。混練工程では、混練装置１０及び送風機５０を作動させ、切削屑５に熱風を吹きつけつつ、切削屑５を混練する。
【００２４】
この混練工程で用いる混練装置１０及び送風機５０については、その構造等について後述する。
混練の終わった切削屑５は、選定工程において、所定の大きさのメッシュを有する篩い装置７０に掛け、所定の粒度の切削屑５のみを選定する。
【００２５】
選定工程において使用する篩い装置７０は、一般的に使用されている装置であるため、その構造等を特に図示していないが、所定の大きさのメッシュを有する網の部分を振動機構により振動させ、網部分に置かれた切削屑５のうちメッシュの大きさより小さいものをふるい落としてバケット８０に収納することにより選択する。
【００２６】
したがって、メッシュの大きさの異なる網の部分を上下に複数配置したり、網の部分を順次取り替えることにより、切削屑５を種々の大きさの粒度のものに選別して選定することができる。
（混練装置１０の構造）
ここで、図２に基づき、混練工程に用いる混練装置１０の構造について説明する。図２は、混練装置１０の概略の構造を示す外観図であり、図２（ａ）は、混練装置１０の平面図、図２（ｂ）は、混練装置１０の側面図である。
【００２７】
混練装置１０は、図２に示すように、たらい型のパン２０、回転軸２８、ローラ３２及び送風機５０を備えている。
たらい型のパン２０は、円形の底部２２と底部２２の周囲に設けられた壁部２４及び底部２２の一部に設けられた開閉部２６を備えている。
【００２８】
底部２２、壁部２４及び開閉部２６は、いずれも鉄製であり、開閉部２６は、底部２２の一部を取り除いて設けられた開口部２６ａと、その開口部２６ａの一端側に設けたヒンジ（図示せず）で取り付けられた閉鎖板２６ｂとで構成されている。
【００２９】
混練装置１０で切削屑５を混練する際には、閉鎖板２６ｂが閉じられ、ヒンジの反対端をボルト（図示せず）で固定することによって開口部２６ａを閉鎖状態にする。混練が終了したら、ボルトを取り外すことにより閉鎖板２６ｂを、ヒンジを中心に回転させ、開口部２６ａを開放状態にして（図２（ｂ）参照）、混練の終わった切削屑５を開口部２６ａから排出し、バケット８０などで受けるようになっている。
【００３０】
回転軸２８は、パン２０の円形の底部２２の中心位置に垂直に配置された、鉄製の円柱形の軸であり、パン２０の底部２２の下側に設けられた駆動部３４により駆動される。
駆動部３４は、モータ３４ａ、駆動ベルト３４ｂ及びギアボックス３４ｃを備えている。外部からの電力供給を受けモータ３４ａの駆動軸が回転すると、駆動軸とギアボックス３４ｃの間に巻回された駆動ベルト３４ｂが回動し、駆動軸の回転をギアボックス３４ｃに伝達する。
【００３１】
ギアボックス３４ｃでは、駆動ベルトの動きを複数歯車の組み合わせ（例えば、２枚の笠歯歯車の組み合わせ）により、回転軸の回転運動に変換し、回転軸２８を回転させるようになっている。
【００３２】
また、回転軸２８には、腕部材３０が設けられている。この腕部材３０は、回転軸２８の中心軸に対して点対称の位置に取り付けられており、腕部材３０の先端にローラ３２が回転可能に取り付けられている。
【００３３】
ローラ３２は、鉄製の車輪であり、腕部材３０を回転中心として腕部材３０の両先端にそれぞれ取り付けられている。ローラ３２の直径及び車輪幅は、ローラ３２が腕部材３０を回転中心として回転しつつ回転軸２８の周りに回動する際に、腕部材３０及びパン２０の壁部２４に接触しないような大きさとなっている。
（送風機５０の構造）
送風機５０は、切削屑５に吹き付ける熱風をパン２０内部に供給するための装置であり、図示しない燃焼器、ファン、ファンを回転させるためのモータ、温度センサ及びコントローラを備えている。
【００３４】
送風機５０は、灯油を燃料とし、燃焼器で灯油を燃焼させ、熱風を発生させ、生成させた熱風を、モータでファンを回転させ、送風ダクト４０を介してパン２０の内部（壁部２４の内側）に送る。
【００３５】
温度センサは、送風ダクト４０の出口に取り付けられており、温度センサで検出した温度が所定の上限値（切削屑５がチタン材の場合、２００℃）になると、コントローラは、燃焼器での灯油の燃焼を停止させるとともにモータの回転を停止させる。
【００３６】
コントローラは、一旦モータの回転を停止させた後、温度センサで検出した温度が所定の下限値になると、再度、燃焼器でも灯油の燃焼を開始するとともに、モータの回転を開始する。
【００３７】
送風機５０では、このようにして所定の温度の熱風をパン２０の内部に送風し、切削屑５の表面の油脂類や不純物を除去する。
以上のような構造の混練装置１０では、パン２０内に投入された切削屑５が、モータにより回動するローラ３２と底部２２との間で破砕され、切削屑５が粉砕され細粒化される。また、切削屑５が破砕される間に熱風が吹き付けられるため、混練工程において切削屑５の表面の油脂類や不純物が蒸発する。さらに、混練工程において、粉砕された切削屑５が互いにこすれ合うため切削屑５の角が取れ、混練後の容量効率が向上する。
（金属材料再資源化のための処理方法の特徴）
以上に説明した金属材料再資源化の処理方法によれば、湿式の洗浄工程を不要とすることによって、工程の短縮化が可能であり、しかも、洗浄剤の廃液処理を不要とし、さらに、容積効率のよい金属材料の再資源化を可能とする処理方法を提供することができる。
【００３８】
つまり、投入工程においてチタン材の切削屑５を混練装置１０に投入した後、混練工程において、混練することにより切削屑５同士がこすれ合い、チタン材表面の不純物が除去される。
【００３９】
また、混練工程において、切削屑５の混練中に熱風を吹き付けるので、チタン材の切削屑５が混練されつつ、熱風が吹き付けられる。したがって、チタン材表面に付着している油脂類及び不純物などがガス化して除去されるため、油脂類を除去するための洗浄剤を用いた、いわゆる湿式の洗浄工程が不要となる。
【００４０】
さらに、チタン材表面の油脂類や不純物がガス化して除去された場合であっても、チタン材表面にカーボンなどが残る場合がある。この場合であっても、混練により、切削屑５同士がこすれ合うため、切削屑５表面のカーボンが削り取られるので、カーボンも残留しない。
【００４１】
また、切削屑５同士がこすれ合うことにより、切削屑５の角が取れ、混練後の容量効率が向上する。したがって、選定工程において、所定のメッシュサイズの篩いで切削屑５を選定した場合、いわゆるカサ比重を向上させることができる。
【００４２】
実際に、本再処理方法により処理したチタン材（チタンダライ）の状態を図３に示す。図３（ａ）は、再処理前のチタンダライの状態を示す写真であり、図３（ｂ）は、再処理後のチタンダライの状態を示す写真である。
【００４３】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、チタンダライが粉砕され、細粒化されていることが分かる。
また、チタンダライを同じ容器に格納したところ、再処理前は、格納量が４６．５ｋｇであったのに対し、再処理後は、格納量が６１ｋｇとなり、格納量が１４．５ｋｇ向上していた。換言すれば、容積率が３１％向上していたことになる。
［第２実施形態］
次に、図４に基づき、第１実施形態における混練装置１０のたらい型のパン２０に蓋をした形態（混練装置１００）の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態における混練装置１００の概略の構造を示す外観図であり、図４（ａ）は、混練装置１００の平面図、図４（ｂ）は、混練装置１００の側面図である。
【００４４】
なお、第１実施形態における混練装置１０と第２実施形態における混練装置１００とは、構造及び機能が類似しているため、同じ構成品には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態における混練装置１０は、パン２０の上部の開口部を閉鎖するための蓋部９０が設けられている。この蓋部９０は、鉄製の円盤状の蓋であり、中心に回転軸２８を貫通させるための穴が設けられている。
【００４６】
蓋部９０の一端側には、送風機５０から送風される熱風をパン２０の内部に導入するための送風ダクト４０が設けられ、さらに、送風ダクト４０の反対側には、パン２０内部の熱風を排気するための排気ダクト９２が設けられている。
【００４７】
このように蓋部９０でパン２０の開口部を閉鎖することにより、送風ダクト４０を介して送風機５０から送られてくる熱風がパン２０の内部に滞留することになるので、パン２０内部の温度を効率よく上昇させることができる。
【００４８】
つまり、第１実施形態では、切削屑５としてチタン材を想定しているため、パン２０の開口部を蓋部９０で閉鎖せず、チタン材の切削屑５の表面に吹き付けられる熱風の温度を２００℃以下に抑制していた(チタン材の酸化を防止するため）。
【００４９】
しかし、切削屑５が他の金属、例えば、ステンレス合金やインコネルなどの金属の場合には、その金属の特性によって、表面に吹き付ける温度が更に高温であってもよいため、パン２０の開口部を蓋部９０で閉鎖して、パン２０内部の温度を高め、金属表面の油脂類を短時間で蒸発させることにより作業効率を向上させることができる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
（１）上記実施形態では、金属材料としてチタン材を用いて説明したが、溶融させることにより再生可能な金属であれば、チタン材以外の金属、例えば、鉄、銅、銀、ニッケル、コバルト、モリブデン、タングステン又はそれらの金属を主成分とする合金あるいは超合金などであってもよい。
（２）上記実施形態では、送風機５０は、灯油を燃焼させて熱風を発生させる形式のものであったが、ＬＰガスが都市ガスを燃焼させる形式のものであってもよい。また、電熱ヒータなど電力により熱風を発生させるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
５… 切削屑  １０，１００… 混練装置  ２０… パン  ２２… 底部  ２４… 壁部  ２６… 開閉部  ２６ａ… 開口部  ２６ｂ… 閉鎖板  ２８… 回転軸  ３０… 腕部材  ３２… ローラ  ３４… 駆動部  ３４ａ… モータ  ３４ｂ… 駆動ベルト  ３４ｃ… ギアボックス  ４０… 送風ダクト  ５０… 送風機  ６０… ホッパ  ７０… 篩い装置  ８０… バケット  ９０… 蓋部  ９２… 排気ダクト。
【図１】
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【図２】
2015202451.tif 000004
【図３】
2015202451.tif 000005
【図４】
2015202451.tif 000006