(57)【要約】珪素、石英、又はセラミックスの結晶質材料をスライスするのに用いられる研磨材スラリーが望ましくない廃棄物に富む使用済みのものになった時、それから再使用可能な成分を完全に回収する方法。その方法は、そのような使用済みスラリーを、直列に接続されたハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体で行われる、初期遠心分離及びその遠心分離から得られた研磨材粒子を含むフラクションを湿式粒径分類処理することからなる。研磨材粒子を回収及び精製する領域は、一つの加圧容器内で全ての必要な操作を行なう多機能性装置を含む。その方法は、使用済みスラリーに含まれる再使用可能な研磨材粒子のみならず、研磨材スラリーの懸濁用又は切断用液体を製造工程の両方の成分を再使用するために完全に回収出来るようにしている。本発明は、記載の方法に従って使用済み研磨材スラリーの処理を行なう装置にも関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁用液体、再使用可能な研磨材粒子、微細研磨材粒子、微細珪素粒子、及び微細金属粒子を含む使用済み研磨材スラリーを処理するための方法において、次の工程：
ａ）  使用済みスラリーを湿式粒径分類処理によりｉ）懸濁用液体と液体溶媒との混合物中に再使用可能な研磨材粒子を含む液体懸濁物及びii）微細珪素粒子及び微細金属粒子と同様、微細研磨材粒子を含む同じ混合物中の液体懸濁物に分離する工程；
ｂ）  液体溶媒蒸留と組合せた固・液分離処理により、前記微細粒子及び粒子を含む前記液体懸濁物から懸濁用液体を回収する工程；
とを含み、
前記工程ａ）の湿式粒径分類処理を、固・液遠心分離機中で前記混合物を処理することにより行ない、その分離機が今度は、得られた固体含有フラクションを、直列に接続された少なくとも二つのハイドロサイクロン又は少なくとも二つの遠心分離機の連続体へ送り、そこには、懸濁用液体を回収する前記工程ｂ）から得られた清澄化液体の一部分を含む液体フラクションが向流状に供給され、それにより前記連続体の最後のサイクロン又は最後の遠心分離機の下方流から再使用可能な研磨材粒子を含む液体懸濁物を得、然も、その懸濁物は微細研磨材粒子を実質的に含まないことを特徴とする、
使用済み研磨材スラリー処理方法。
【請求項２】
ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体が、３〜６のハイドロサイクロン又は遠心分離機を直列に接続したものから構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
連続体の最後のハイドロサイクロン又は遠心分離機の下方流から得られた再使用可能な研磨材粒子を含む液体懸濁物を、物質移動を何ら行わずに次の連続的工程：即ち、前記液体懸濁物を濾過し、得られた粒子を洗浄し、それらから化学的エッチングにより全ての微細珪素及び金属粒子を溶解し、最後に精製された研磨材材料の粒子を乾燥する工程を実施する多機能性装置で処理し、微量の微細粒子及び粒状物を除去して精製した乾燥状態での研磨材粒子を得る、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
研磨材粒子を濾過及び処理するための多機能性装置で、次の連続的操作：
Ａ）  連続体の最後のハイドロサイクロン又は最後の遠心分離機の下方流から得られた再使用可能な研磨材粒子を含む液体懸濁物を濾過すること；
Ｂ）  操作Ａ）から得られた固体フラクションを、液体溶媒を用いて洗浄すること；
Ｃ）  操作Ｂ）から得られた固体フラクションの微細珪素及び金属粒子を化学的エッチングにより溶解し、廃棄液体中に溶解した珪酸塩溶液及び金属不純物塩の溶液を生成させること；
Ｄ）  操作Ｃ）から得られた固体フラクションを、液体溶媒を用いて洗浄すること；
Ｅ）  操作Ｄ）から得られた固体フラクションを構成する研磨材粒子を乾燥すること；
を行う、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
化学的エッチングによる溶解操作Ｃ）で、次の二つの連続的段階：
Ｃ１）  操作Ｂ）から得られた固体フラクションをアルカリ性薬剤溶液で処理することにより微細珪素粒子を苛性エッチングし；
Ｃ２）  操作Ｃ１）から得られた固体フラクションを酸性薬剤溶液で処理することにより金属微細粒子をアルカリ性エッチングする；
工程で行う、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
酸性浸出薬剤を、硝酸、塩酸、蓚酸、硫酸、クエン酸、及び酒石酸、又はそれらの混合物からなる群から選択し、アルカリ性浸出薬剤を苛性ソーダ又は水酸化カリウムからなる群から選択する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体に向流状に供給される液体フラクションが、懸濁用液体を回収する工程ｂ）から得られた清澄化液体の一部分の外に、連続体の最後のハイドロサイクロン又は遠心分離機の底から得られた懸濁物を濾過する操作Ａ）から得られた液体、及び続く洗浄操作Ｂ）から得られた液体も含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
連続体の第一ハイドロサイクロン又は第一遠心分離機の上方流から得られた微細研磨材粒子及び微細珪素及び金属粒状物を含む前記液体懸濁物ii）を、安全ハイドロサイクロン又は遠心分離機で更に処理し、安全ハイドロサイクロン又は遠心分離機の上方流から得られた懸濁物を、懸濁用液体を回収する前記工程ｂ）にかける、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
懸濁用液体を回収する前記工程ｂ）が、第一工程として濾過を含み、それにより実質的に懸濁用液体、液体溶媒、及び微細金属粒子を含む清澄化液体を生じ、それを次に二つの部分：その大きい方の部分はハイドロサイクロン又は遠心分離機連続体の上流で向流状に供給される清澄化液体部分を構成し、小さい部分は更に処理を受けて懸濁用液体を回収する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
清澄化液体の大きい方の部分が、濾過から得られた清澄化液体の４０〜９０％を構成する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
清澄化液体の大きい方の部分を、ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体へ送る前に加熱する、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
懸濁用液体を回収するため更に処理される清澄化液体の小さい方の部分を、本本発明の方法の第一操作を遂行する固・液遠心分離機から得られたフラクションと一緒にする、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
添加から得られる液体フラクションを、アルカリ性溶液を添加することによりアルカリ性にしてｐＨ９〜１０にする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
アルカリ性化した液体フラクションをマイクロ濾過にかけて、アルカリ性化により形成された水酸化鉄を除去する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
マイクロ濾過から得られた清澄化液体を、酸溶液を添加することにより中和し、蒸留にかけて懸濁用液体から溶媒を蒸発により分離する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
懸濁用液体を濾過により更に精製し、中和で形成された塩を除去する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
添加から得られた液体フラクションをマイクロ濾過にかけ、清澄化液体から微細金属粒状物の殆どを除去する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
マイクロ濾過から得られた清澄化液体を、更に、陽イオン性樹脂による第一処理及び陰イオン性樹脂による第二処理を含むイオン交換樹脂による処理にかけ、微量の金属及び他の不純物を前記清澄化液体から除去する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
イオン交換樹脂による処理で得られた清澄化液体を蒸留にかけ、蒸発により精製懸濁用液体から溶媒を分離する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
溶媒を、次に凝縮し、多機性装置内で研磨材粒子の前記洗浄工程Ｂ）及び／又はＤ）で再使用する、請求項１５又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
研磨材スラリーの懸濁用液体がポリエチレングリコール（ＰＥＧ）であり、液体溶媒が水である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
請求項３に記載の方法に従って使用済み研磨材スラリーを処理するための装置において、連続的に相互に接続された次の構成要素：
Ｉ．  固・液遠心分離機で、それにより分離された固体含有フラクションを、直列に接続された少なくとも二つのハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体の第一のものに供給し、夫々のハイドロサイクロン又は遠心分離機からの下方流を次のハイドロサイクロン又は遠心分離機に、一つ隣りのハイドロサイクロン又は遠心分離機からの上方流と一緒に供給し、前記ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体には、懸濁用液体を回収する工程ｂ）から得られた清澄化液体の一部分を含む液体フラクションが向流状に供給される固・液遠心分離機；
II．  何ら物質移動を起こすことなく次の連続的工程、即ち、最後のハイドロサイクロン又は遠心分離機の下方流から得られた研磨材粒子を含む液体懸濁物の濾過、得られた粒子の続く洗浄、及び化学的エッチングによるそれからの珪素及び金属の微細粒子状物の溶解、及び最後に、前記精製された粒状研磨材物質の乾燥工程を行うように設計された研磨材粒子を濾過及び処理するための多機能性装置；
III.  前記連続体の第一ハイドロサイクロン又は遠心分離機の上方流から得られた微細研磨材粒子及び微細珪素及び金属粒子を含む液体懸濁物ii）を処理して、懸濁液体を回収するための処理領域；
を含む装置。
【請求項２３】
ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体が、その連続体の第一ハイドロサイクロン又は遠心分離機の上方流を受ける更に別の安全ハイドロサイクロン又は遠心分離機を含み、その上方流を液体懸濁物ii）を処理するための領域へ、前記第一ハイドロサイクロン又は遠心分離機の上方流の代わりに供給する、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
研磨材粒子を濾過及び処理するための多機能性装置が、研磨材粒子を、濾過、及びその後の洗浄、溶解、及び乾燥の全ての段階中、取り囲むフィルター機構保有加圧容器からなる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
二つの部材ＩとIIとの間に、ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体から得られた研磨材粒子懸濁物のための緩衝タンクが配備されている、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
第一ハイドロサイクロン又は遠心分離機の上方流から、又は安全ハイドロサイクロン又は遠心分離機から得られた液体懸濁物を処理する領域IIIが、フィルター機構を含み、そこから出る清澄化液体を、一部は懸濁用液体を回収するために更に装置へ送り、一部は前記ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体へ向流として供給するために送る、請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
懸濁用液体を回収するための更に別の装置が、マイクロ濾過機構及び懸濁用液体から蒸気状態で溶媒を分離するのに適した蒸発器を含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
懸濁用液体を回収するための更に別の装置が、蒸留から持ち越された懸濁用液体から塩水残留物を除去するためのフィルター機構を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
懸濁用液体を回収するための更に別の装置が、イオン交換樹脂により処理するための一つ以上の機構を含む、請求項２７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み研磨材スラリーを処理し、それらの再使用可能な成分を回収するための方法及びそれに関連する装置に関する。特に、本発明は、珪素、石英、又はセラミックスの結晶質材料を切断するのに用いた研磨材スラリーが使い尽くされて、望ましくない廃棄物に富むようになった時に、その中に含まれている再使用可能な成分を完全に回収するための方法及びそれを実施するのに必要な設備に関する。本方法は、その使用済みスラリー中に含まれている未だ再使用可能な研磨材粒子を完全に回収するのみならず、研磨材スラリーの懸濁用液体を完全に回収し、両方の成分を製造工程で再び使用することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
電子及び光電池エネルギーの分野で適用するための部品の製造では、多結晶質又は単結晶質珪素インゴット又は鋳塊から、そのインゴットを長手方向に対し垂直に切断することにより得られた薄い珪素円板（ウエーハ）を使用していることは、知られている通りである。このスライス操作は、カッター又はワイヤソー(wire saw)によって行なっており、その場合、適当な機械的抵抗性を有するかなりの長さの金属ワイヤーがローラー及びスプールの装置内に巻かれ、動かしながら、インゴットの長手方向に対し垂直に、切断しようとする点でインゴットと接触する。同時に、研磨材粒子又は粒子を含むスラリー（研磨材スラリー）を、カッターワイヤーとインゴットとの接触域へ送る。
【０００３】
珪素、石英、又は他のセラミック材料のインゴットをワイヤソーで切断するために用いられる慣用的研磨材スラリーは、鉱油、又は高分子量の水溶性有機液体（特にポリエチレングリコール、ＰＥＧ）のような懸濁用潤滑剤又は冷却用流体の中に、適当な硬度の研磨材、一般に炭化珪素（ＳｉＣ）の粒子を懸濁したものからなる。
【０００４】
スライス操作中、研磨材粒子の一部は、小さな粒子に破壊され、そのために、切断操作にはもはや適さなくなるため、切断工程で役に立つ能力を失う。これは、研磨材粒子の粒径分布が低い平均値まで低下することによって示される。同時に、研磨材スラリーは、切断された珪素インゴットからくる微細粒子、及びスライス用ワイヤーからくるもの（殆ど鉄）の外、装置自身の金属パイプからくる微細粒子に富むようになる。
【０００５】
粒子の量が増大すると、研磨材スラリーはその機械的特性を失い、スラリーの効果がなくなり、廃棄して新しい研磨材スラリーと置き換えなければならなくなる程度まで、スライス操作の効率が低下する。
【０００６】
廃棄される使用済み研磨材スラリーは、熱破壊(thermodestruction)によって処分することができるが、これは再使用可能な成分が失われるためだけでなく、環境への影響に関しても明らかに不都合なことを含んでいる。実際、熱破壊は、放出される煙道ガス又は灰の中に存在する可能性のある有害な物質のため環境及び大気汚染に関することと、有機物質の燃焼に起因する二酸化炭素発生による温室効果に必然的に寄与することに関する両方のために、悪影響を免れない廃棄物処分法である。
【０００７】
焼却に対する別法として、研磨材スラリーを都市又は工業廃棄物のための生物学的廃棄物処理プラントへ送ってもよいが、そうすると生じたスラッジを埋立地へ送らなければならない。
【０００８】
前述の両方の場合で、廃棄生成物を捨てる必要があることによる環境問題は別として、使用済みスラリー中に含まれているかなりの量の未だ再使用できる研磨材粒子、即ち、研磨材スラリー中でまだ使用できる適正な粒径を持つ粒子を失うというかなりの経済的不都合が存在する。更に、懸濁又は切断用流体を構成する液体生成物を失うということも存在する。後者（鉱油又はＰＥＧのような有機液体に基づくことができる）は、金属残渣及び珪素の懸濁微細粒子のみならず、再使用できない研磨材粒子から効果的に精製されるならば、処理工程で完全に再使用することができるであろう。なぜなら、それは、その工程自体中にそれ自身の特徴を変化させずに維持しているからである。
【０００９】
使用済み研磨材スラリーの成分を分離回収する必要性は、この分野では広く感じられている問題であるので、この回収を少なくとも部分的に実施するために幾つかの技術が提案されてきた。油系研磨材スラリーの場合と、水溶性有機液体系スラリーの両方の場合で、提案されている方法は、全て次の基本的操作を種々に組合せている。
【００１０】
ａ）  使用済みスラリーの粘度を低下し、即ち溶媒を添加するか、又は加熱することにより予備的に低下し、次の操作のためにスラリーを調製する；
ｂ）  遠心分離によるか、又はハイドロサイクロン（遠心力の作用を利用した液体により、運ばれる固体粒子の静的分離器）にスラリーを通すことなどにより湿式粒径分類により研磨材粒子を分離する；
ｃ）  研磨材粒子の分離から得られた液相を濾過する；
ｄ）  溶媒及び冷却用流体の液体混合物を蒸留し、濾液を補充する；
ｅ）  再使用可能な研磨材粒子を乾燥する。
【００１１】
従来法の幾つかの例に関連して以下で一層明らかになるように、これまで知られていた技術は、微細珪素及び／又は微細金属粒状物が存在することに関して、或は粒径について再使用可能な研磨材粒子の不充分な品質、必要な方法の過度の複雑性又は大きな操作数、分離のために添加される溶媒のかなりの消費量、又は処理のために必要になる長い時間及び／又は種々の成分の低い収率を含め、多かれ少なかれ種々の不都合さを与えている。
【００１２】
欧州特許出願ＥＰ−Ａ−７８６３１７（信越半導体会社）には、油系型の使用済み研磨材スラリーを再使用するためのシステムが記載されており、この場合、使用済みスラリーの粘度を低下させるためそれに先ず水を添加し、次に得られた混合物をハイドロサイクロンへ送り、再使用可能な研磨材粒子を分離する。ハイドロサイクロンでは、処理すべき供給物を高速で頂部から接線方向に装置内へ供給し、遠心力で重い粒子を容器の側面の方へ押しやるようにすることが知られている。それらの重い粒子は螺旋状に運動しながら、次に容器の円錐状底に収集され（下方流）、一方清澄化液体を中心ダクトから頂部で流出させる（上方流）。上記出願で提案されている解決方法では、ハイドロサイクロンに通すことにより分離されなかった油状切断用流体、水、及び固体粒子の全てを含むハイドロサイクロン上方流を、次に遠心分離により三つの相に分別する。この操作は油状相を生じ、それを切断工程で再使用し、水は使用済みスラリーの予備的希釈段階で再使用し、廃棄すべき固体を含有する残留懸濁物を廃棄物処理プラントへ送る。
【００１３】
そこに記載されている方法では、ハイドロサイクロンから回収される研磨材粒子・フラクションの品質を高くすることはできないことは明らかである。なぜなら、単純に、このフラクションは切断操作の残渣として使用済みスラリー中に収集された或る量の珪素粉末及び金属粉末（主に鉄）を含めた或る量の微細固体粒子を含むからである。望ましくない微細粉末は、前述の文書に記載されている方法に従ってそれが回収され、再使用される間に、研磨材スラリー中に蓄積する傾向がある。同じことは遠心分離操作から回収される油状スラリーについても当て嵌まり、それは必然的に微量の微細固体粒子を含み、それが切断工程へ戻され、システム中に蓄積されていく。
【００１４】
上で述べたものと全く同様な方法が国際特許出願ＷＯ  ０１／４３９３３（Fraunhofer-Gesellschaft zur Forderung der angewandten Forschung e.V.）に記載されており、それは、前に述べたものの改良であることを意味する方法を記載している。操作段階は、ＥＰ−Ａ−７８６３１７の文書に記載されているものと実質的に同じであるが、使用済みスラリーの粘度を減少するために予備段階で添加される補助的処理流体（これは前のケースでは油系研磨材スラリーの水である）を、この場合は、研磨材スラリーの懸濁用液体と混和することができるように選択している。従って、油系研磨材スラリーの場合には、希釈用流体は、親油性溶媒（例えば、ヘキサン又はヘプタン）の中から選択されるが、水溶性系スラリーの場合には両性溶媒（例えば、アセトン）を用いる。これにより廃棄される微細粒子の安定な懸濁物を生じ、研磨材粒子の分離を改良することができ、それら粒子を湿式粒径分類による処理の第一段階で回収する。
【００１５】
再使用可能な研磨材粒子を分離した後に得られた懸濁物は、懸濁した微細固体の必要な濾過を行なった後、蒸留により処理しなければならない。但しこの場合、添加した液体が懸濁用流体と混和できるものとする。
【００１６】
この場合も、回収された研磨材粒子は、再使用できない粒子及び微量の微細固体金属及び珪素粒子（２％まで）を完全に含まないわけではなく、回収し、切断工程で再使用される研磨材材料の品質が明らかに低下している。更に、ここでも金属の一部分はその工程で再使用される懸濁用流体中に溶液として留まり、徐々に蓄積する。
【００１７】
欧州特許出願ＥＰ  ０７９１３８５（信越半導体会社、その他）には、上に記載した二つの方法に似ているが、主に水溶性系スラリーの場合に用いることを目的とした使用済み研磨材スラリーを分離及び再使用する方法が記載されている。ここでも第一操作は、懸濁物の粘度を減少させるため、水でそれを希釈することからなる。次にその混合物を湿式粒径分類により処理し、再使用可能な研磨材粒子を分離する。ここでも好ましい装置はハイドロサイクロンである。
【００１８】
その方法の、前記二つのシステムとは最も異なっている部分は、ハイドロサイクロンの上方流から得られた液体懸濁物の回収及び分離処理に関する。懸濁した固体の分離をし易くするため、この液体懸濁物に凝集剤を添加し、次に全ロットを蒸留にかけ、そこから最も軽い留分として水を回収し、それを使用済みスラリーの初期希釈のために再使用する。
【００１９】
水溶性スラリー、懸濁した固体、及び凝集剤の混合物は固・液分離処理を、好ましくは遠心分離により受け、一方で廃棄すべき固体残渣を、他方で水溶性スラリーを得る。これは更に処理した後、切断工程で再使用することができ、その処理中にスラリーの粘度を調節するため分散剤を添加する。
【００２０】
回収された研磨材粒子の品質と、切断工程に送り返されるスラリーの純度の両方に関し、上述した前の二つの方法について行なった考察と同じ考察が当て嵌まる。
【００２１】
米国特許第６，０１０，０１０号明細書（エレクトロシュメルツヴェルク・ケンプテン(Elektroschemlzwerk Kempten)）は、それまで考えられてきた方法とは完全に異なった使用済み研磨材スラリー処理方法を提案している。この場合、第一段階で真空蒸発又は噴霧乾燥によるなどして全固体成分を乾燥するが、それは、使用済みスラリーを或る程度まで加熱することを含んでいる。次に再使用可能な研磨材粒子を、慣用的乾式粒径分類法により微細な廃棄材料から分離する。大部分が研磨材スラリーの懸濁用流体からなる気化して凝縮した液体は、切断工程で再使用することができる。
【００２２】
使用済みスラリー中に懸濁している固体を完全に乾燥し、次に懸濁用流体を循環的に蒸発及び再凝縮を繰り返す技術的提案は、エネルギー消費に関して明らかに不都合であり、懸濁用液体を、熱応力に曝すことにもなり、それが液体の劣化を起こし易くする。懸濁用液体が油である場合、凝縮物の構造は新しい油の場合とは異なることがあり、もしその液体がポリエチレングリコール（ＰＥＧ）であると、その方法は役にたたないであろう。なぜなら、大きな分子量を有するＰＥＧは、気化に必要な温度が高いため、その構造を破壊することなく気化することができないからである。更に、高温気化法は、鉄珪酸塩凝集物を生じ、それは分離することができず、研磨材と共に残る。
【００２３】
更に、いずれかの乾式分類法（篩分け、移動、サイクロンによる空圧分類）を用いて乾燥固体を分離することは、回収される再使用可能な研磨材粒子の収率を悪くし、この場合も微細珪素及び金属粉末による汚染は避けられない。
【００２４】
欧州特許ＥＰ  ０９６８８０１（ＭＥＭＣ・エレクトロニック・マテリアルズ・アンド・ガルボ・セルビジ(MEMC ElectronicMaterials and Garbo Servizi)）には、水溶性系型の使用済み研磨材スラリーを再生することを目的とした方法が記載されており、この場合、使用済み研磨材を先ず加熱してその粘度を低下し、次に濾過による初期分離にかける。これは、少量の切断用液体と共に使用済みスラリー中に懸濁していた殆ど全ての固体を含む湿潤粉末凝集物及び微量の微細粉末を含む切断用流体から殆ど構成された清澄化液体を生ずる。次にそれら湿潤粉末を水で希釈し、ハイドロサイクロンを用いて分離し、それにより本質的に再使用可能な研磨材粒子を含む大きな粒径の粒子のフラクション（下方流）と、少量の懸濁用流体と混合された水に懸濁した微細粒子（再使用できない研磨材、珪素粉末、及び金属粉末）から構成された「上方流」フラクションを生ずる。研磨材粒子を含むフラクションを炉乾燥し、ハイドロサイクロンの頂部からの上方流フラクションを濾過し、ハイドロサイクロン分離工程前の湿潤粉末を希釈するのに役立つ水性流を回収し、珪素粉末及び金属から本質的に構成された固体残渣を得る。
【００２５】
高温の使用済みスラリーの第一濾過から回収される懸濁用液体は、更に濾過操作を行うことにより微量の粉末を含まないようにし、それを切断工程へ送る。
【００２６】
回収される研磨材粒子の品質に関し、特許ＥＰ  ０９６８８０１に記載されている方法のいずれも、微細粒状物の実質的に完全な除外を達成することはできず、それは切断工程へ送り返される研磨材粒子中、約２％の量で残留している。検討中のその方法の別の無視できない欠点は、使用済みスラリーを、その粘度を低下するため前以て加熱する必要があることの外、第一濾過から得られた湿潤粉末に、ハイドロサイクロンでの分離処理を行うため、かなりの量の水を添加する必要があることである。最後に、比較的少量の切断用流体が、第一濾過後の固体中に残っているため、失われることにも注意しなければならない。
【００２７】
水溶性液状基礎材料（及び、特に、ポリエチレングリコール、ＰＥＧ）を有する使用済み研磨材スラリーを処理するための別の提案されている方法は、国際特許出願Ｎｏ．ＷＯ  ０２／０９６６１１（ＭＥＭＣ・エレクトロニック・マテリアルズ・アンド・ガルボ・セルビジ）に記載されており、この場合、使用済みスラリーを先ず濾過により固体フラクションと、殆ど固体を含まない液体フラクションとに分割する。再使用可能な研磨材粒子、再使用できない粒子、及び微細珪素及び金属粉末のみならず、少量の懸濁用液体を含む分離固体を水で洗浄し、次に水酸化ナトリウム溶液（アルカリ性の溶解剤(leaching agent)）で処理し、珪素微粒子の溶解を行い、それを除去する。前記操作から得られた濾液を、次に酸浸出剤（例えば、硫酸溶液）で処理し、金属粉末の溶解を行い、それらを除去し、それにより再使用可能な研磨材材料及び再使用できない研磨材材料の粒子だけの混合物を、その固体フラクションを洗浄した後に得る。化学的エッチングにより微細汚染物質を含まないこの固体フラクションを粒径に従って分離し、再使用可能な粒子と使用し尽くされた粒子とに、ハイドロサイクロンでの処理により、明らかに水による適当な希釈を行なって分離することができる。
【００２８】
要約すると、上に記載した他の方法とは異なって、この複雑な一連の操作は、通常使用済みスラリーから回収された研磨材粒子に残留し、工程へ送り返される望ましくない微細粒状物を完全に除去することができる。
【００２９】
化学的エッチング、洗浄、及び濾過の前記操作の各々の後、固体残渣を濾過設備から取り出し、次の工程へ送らなければならず、回収される研磨材粒子の一層の消耗を起こす欠点も有することに注意しなければならない。
【００３０】
使用済みスラリーから濾過により最初に分離された液体フラクションの回収に関して、特許出願ＷＯ  ０２／０９６６１１は、前記フラクションを直接切断工程で切断用流体として再使用することができることを報告している。このフラクションは、第一濾過の濾滓を洗浄することにより回収された比較的少量の液体と混合されているため、水溶性スラリーの回収は実際上１００％であると考えることができるであろう。
【００３１】
上記方法の大きな欠点は、固体フラクションを回収し、精製するために必要な一連の操作の複雑性の外に、溶解段階のために必要な化学薬品の溶液中への消費量が大きいことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
従って、この従来法に基づき、本発明の一つの目的は、ワイヤソー機械により珪素ウエーハをスライスするのに用いられる型の使用済み研磨材スラリーを、再使用可能な成分を回収するために処理する方法において、管理が複雑でない経済的に便利な方法により、未だ再使用可能な研磨材粒子及び懸濁用流体を実質的に完全に回収することができる方法を与えることにある。この方法は、切断工程からくる微細粉末、及び破壊された使用済み研磨材材料からくる微細粉末の望ましくない成分を、回収及び再使用可能な材料から完全に除去することを保証できるものでなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
既知の既に例示した方法、即ち、使用済みスラリーの分離で第一操作として、本発明に従いハイドロサイクロンで湿式粒径分類により懸濁物の残余から再使用可能な研磨材粒子を回収することを考慮した方法から出発して、一つのシステムが発明されており、この場合、その湿式分類が、微細な固体部分と一緒に切断用液体の殆どを遠心分離により初期分離した後、一つのサイクロンではなく、直列に適切に接続された一連のハイドロサイクロンで最適なやり方で行われる。それらハイドロサイクロンは、直列に接続された同様な一連の遠心分離機によって置き換えることもできるが、懸濁用液体を処理する後続段階の一つから再循環され、適当に加熱された清澄化液体懸濁物が向流状に供給される。提案されたハイドロサイクロン連続体では、一つのハイドロサイクロンの底から下方流（ＵＦ）として得られた研磨材粒子に富む懸濁物が、直列になっている次のハイドロサイクロンへ供給され、それらの最後の一つの上方流から最適にされた粒径を持つ研磨材粒子の懸濁物が得られる。初期固・液遠心分離機へ供給される使用済みスラリーは、希釈又は加熱の予備的処理は全く不必要であり、その工程に導入される溶媒流体（水溶性系懸濁物の場合には典型的には水）の量は、殆ど無視できる量であるが、失われた下方流に置き換わるのに必要な溶媒に相当するだけである。
【００３４】
本発明の別の革新的な態様によれば、ハイドロサイクロン連続体から回収されたＵＦ懸濁物を更に処理し、そこから残留量の懸濁用液体及びそこに含まれている溶媒を回収し、更に研磨材粒子を精製するために必要な全ての操作を、一つの操作と次の操作との間で固体を移動させる必要なく、一つの多機能性濾過装置内で行う。回収された研磨材粒子を濾過し、処理するこの段階で、ハイドロサイクロン連続体からくる懸濁物を濾過し、濾滓を、固体凝集物中に依然として含まれている微細粒子の高温洗浄、化学的エッチング（酸性及びアルカリ性の両方）による溶解、及びそのようにして精製された粒子を、装置から固体物質を全く取り出すことなく、次に更に洗浄及び乾燥する後続操作にかける。これにより、時間及び処理コストのかなりの節約が得られ、得られる研磨材粒子の品質を一層よくすることができる。この種の装置を不連続的サイクルを用いて操作した場合、それを、前に続く湿式粒径分類処理から分離しなければならないことは明らかである。この目的のために、この方法はハイドロサイクロン連続体のＵＦのための緩衝タンクを考えており、そこから懸濁物を取り出して多機能性濾過装置で更に処理する。
【００３５】
従って、本発明は、特に、懸濁用液体、再使用可能な研磨材粒子、微細研磨材粒子、微細珪素粒子、及び微細金属粒子を含む使用済み研磨材スラリーを処理するための方法において、次の工程：
ａ）  使用済みスラリーを湿式粒径分類処理により：ｉ）懸濁用液体と液体溶媒との混合物中に再使用可能な研磨材粒子を含む液体懸濁物；及びii）微細珪素粒子及び微細金属粒子と同様、微細研磨材粒子を含む同じ混合物中の液体懸濁物；に分離する工程、
ｂ）  液体溶媒蒸留と組合せた固・液分離処理により、前記微細粒子及び粒子を含む前記液体懸濁物から懸濁用液体を回収する工程、
を含み、
前記工程ａ）の湿式粒径分類処理を、固・液遠心分離機中で前記混合物を処理することにより行い、その分離機が今度は、得られた固体含有フラクションを、直列に接続された少なくとも二つのハイドロサイクロン又は少なくとも二つの遠心分離機の連続体へ供給し、そこに、懸濁用液体を回収する前記工程ｂ）から得られた清澄化液体の一部分を含む液体フラクションを向流状に供給し、それにより前記連続体の最後のハイドロサイクロン又は最後の遠心分離機の下方流から再使用可能な研磨材粒子を含む液体懸濁物を得、然も、その懸濁物は微細研磨材粒子を実質的に含まないことを特徴とする、
使用済み研磨材スラリー処理方法を与える。本発明による連続体のハイドロサイクロン又は遠心分離機の数は、３〜６個である。
【００３６】
使用済み研磨材スラリーに対し第一処理を行う固・液遠心分離機は、懸濁用液体の平均１０〜３０％及び粒径が２μｍを越える固体粒子を含む固体に富む懸濁物と、懸濁用液体の７０〜９０％及び少量の微細な固体粒子を含む本質的に液体の他方の懸濁物の二つの懸濁物に分離する。
【００３７】
更に本発明により、連続体の最後のハイドロサイクロン又は遠心分離機の下方流から得られた再使用可能な研磨材粒子を含む液体懸濁物を、物質移動を何ら行わずに次の連続的工程：前記液体懸濁物を濾過し、得られた粒子を洗浄し、それらから化学的エッチングにより全ての微細珪素及び金属粒子を溶解し、最後に精製された研磨材材料の粒子を乾燥する；工程を実施する多機能性装置で処理し、微量の微細粒子及び粒状物を除去して精製した乾燥状態での研磨材粒子を得る。
【００３８】
従来法の既知のシステムとは異なって、使用済みスラリーは、何ら液体を添加することなく、湿式粒径分類領域へ直接送り、再使用可能な研磨材粒子を含むフラクションを回収する。装置の別の領域でシステムに添加される液体溶媒の量は、僅かではあるがシステムから失われた量の溶媒に置き換わる働きをするだけの量である。
【００３９】
本発明の一つの特別な態様により、研磨材粒子を濾過及び処理するための多機能性装置で、次の連続的操作：
Ａ）  連続体の最後のハイドロサイクロン又は最後の遠心分離機の下方流から得られた再使用可能な研磨材粒子を含む液体懸濁物を濾過すること；
Ｂ）  操作Ａ）から得られた固体フラクションを液体溶媒を用いて洗浄すること；
Ｃ）  操作Ｂ）から得られた固体フラクションの微細珪素及び金属粒子を化学的エッチングにより溶解し、廃棄液体中に溶解した珪酸塩溶液及び金属不純物塩の溶液を生成させること；
Ｄ）  操作Ｃ）から得られた固体フラクションを液体溶媒を用いて洗浄すること；
Ｅ）  操作Ｄ）から得られた固体フラクションを構成する研磨材粒子を乾燥すること；
を行う。
【００４０】
好ましくは、化学的エッチングによる溶解操作Ｃ）は、次の二つの連続的段階で行われる：
Ｃ１）  操作Ｂ）から得られた固体フラクションをアルカリ性薬剤溶液、特に苛性ソーダ又は水酸化カリウムで処理することにより微細珪素粒子を苛性エッチングし；
Ｃ２）  操作Ｃ１）から得られた固体フラクションを酸性薬剤溶液、特に硝酸、塩酸、蓚酸、硫酸、クエン酸、又は酒石酸、又はそれらの混合物で処理することにより金属微細粒子をアルカリ性エッチングする。
【００４１】
本発明による方法では、ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体に向流状に供給される液体フラクションは、懸濁用液体を回収する工程ｂ）から得られた清澄化液体の一部分のほかに、連続体の最後のハイドロサイクロン又は遠心分離機の底から得られた懸濁物を濾過する操作Ａ）から得られた液体、及びそれに続く洗浄の操作Ｂ）から得られた液体も含むのが好ましい。
【００４２】
上で述べたことから、本発明による方法は理想的には三つの領域に分割することができることは明らかである。第一領域は、固・液遠心分離機（遠心分離）及びハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体からなるのに対し、第二領域は、二つのフィルター及び化学的反応が行われる付加的容器を用いて行われるか、或は特定の多機能性装置で行われるのが一層よい種々の操作を用いて、研磨材粒子回収処理を完成する。第三領域は、初期固・液遠心分離機により分離された液体フラクションと一緒にした、ハイドロサイクロン又は遠心分離機連続体からの上方流に対して行われる一連の操作からなり、望ましくない微細粒状物を除去し、懸濁用液体を切断過程で再使用することができるようにする。
【００４３】
本発明の幾つかの最も好ましい態様に従い、前記連続体の第一ハイドロサイクロン又は第一遠心分離機の上方流から得られた微細研磨材粒子及び微細珪素及び金属粒状物を含む前記液体懸濁物ii）を、安全ハイドロサイクロン又は遠心分離機で更に処理し、前記安全ハイドロサイクロン又は遠心分離機の上方流から得られた懸濁物を、懸濁用液体を回収する前記工程ｂ）にかける。安全ハイドロサイクロン又は遠心分離機は、連続体の第一ハイドロサイクロン（又は第一遠心分離機）が飽和の危険から保護するように設計されている。
【００４４】
特に、提案された方法の第三領域で行われる懸濁用液体を回収する前記工程ｂ）は、第一工程として、研磨材粒子処理のための多機能性装置へ送られる、操作Ａ）及びＢ）から得られた液体も受ける濾過を含む。その濾過により、懸濁用液体、液体溶媒、及び微細金属粒状物を実質的に含む清澄化液体を生じ、それを次に二つの部分に分ける：その大きい方の部分はハイドロサイクロン又は遠心分離機連続体の上流から向流状に供給される前記清澄化液体部分を構成し、小さい部分は更に処理を受けて懸濁用液体を回収する。下で一層明らかになるように、本発明の幾つかの特定の態様についての詳細な記述を参照し、清澄化液体の大部分は通常ハイドロサイクロン又は遠心分離機連続体のＯＦを濾過することにより得られる清澄化液体の４０〜９０％を構成し、加熱した後、前記連続体へ供給されるのが好ましい。
【００４５】
懸濁用液体を回収するため更に処理される少ない方の清澄化液体部分は、本発明の方法の第一操作を遂行する前記固・液遠心分離機から得られたフラクションと一緒にするのが好ましい。次に、その液体を、二つの選択肢手順の一方又は他方に従って更に精製してもよい。第一選択肢手順に基づき、前記添加から得られる液体フラクションを、アルカリ性溶液を添加することによりアルカリ性にしてｐＨ９〜１０にし、次にマイクロ濾過にかけて、アルカリ性化により形成された水酸化鉄を除去する。マイクロ濾過から得られた清澄化液体を、酸溶液を添加することにより中和し、蒸留にかけて懸濁用液体から前記溶媒を蒸発により分離する（その溶媒は、二つの成分の内の軽い方の成分になるように、目的を持って選択する）。従って、懸濁用液体は濾過により更に精製され、中和で形成された塩が除去される。
【００４６】
懸濁用液体を精製するための別の手順に従い、前記少ない方の清澄化液体部分をマイクロ濾過にかけ、清澄化液体から微細金属粒状物の殆どを除去し、マイクロ濾過から得られた清澄化液体を、更にイオン交換樹脂による処理にかけ、金属イオン及び他の不純物を前記清澄化液体から除去する。
【００４７】
望ましくない微細粒状物の最後の微量を最適に分離するためのイオン交換による前記処理は、陽イオン性樹脂による第一処理及び陰イオン性樹脂による第二処理を含む。
【００４８】
イオン交換樹脂による処理から得られた清澄化液体は、溶液中の懸濁固体又は金属が除去された懸濁用液体と液体溶媒との混合物からなる。そのような混合物を、最後に蒸留にかけ、蒸発により精製懸濁用液体から前記溶媒を分離する。この操作で残留する懸濁用液体を、切断過程へ直接送り返し、新しい切断用流体と同じ特性を有する。
【００４９】
懸濁用液体を回収するためのこれらの選択肢手順の両方で、溶媒を凝縮し、前記多機性装置内で研磨材粒子の洗浄工程Ｂ）及び／又はＤ）で再使用する。溶媒の回収及び再使用により、全過程は、回収された研磨材粒子の高温洗浄の第一過程が終わった時に研磨材材料の濾滓中に残っていた残留水の量に本質的に等しい僅かな量の溶媒自身を使用しきっている。
【００５０】
本発明による方法は、現在一層広く行き渡っている油系研磨材スラリーを処理することと、水溶性系研磨材スラリーを処理することの両方のために実施することができることに注意しなければならない。後者の場合、好ましい懸濁用液体はポリエチレングリコール（ＰＥＧ）であり、液体溶媒は水である。
【００５１】
本発明の更に別の態様に従い、本発明は、前に記載した方法に従って使用済み研磨材スラリーを処理するための装置において、連続的に相互に接続された次の部材：
Ｉ．  固・液遠心分離機で、それにより分離された固体含有フラクションを、直列に接続された少なくとも二つのハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体の第一のものに供給し、それぞれのハイドロサイクロン又は遠心分離機からの下方流を次のハイドロサイクロン又は遠心分離機に、一つおいて次のハイドロサイクロン又は遠心分離機からの上方流と一緒に供給し、前記ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体には、懸濁用液体を回収する前記工程ｂ）から得られた清澄化液体の一部分を含む液体フラクションが向流状に供給される固・液遠心分離機；  II．  何ら物質移動を起こすことなく次の連続的工程：最後のハイドロサイクロン又は遠心分離機の下方流から得られた研磨材粒子を含む液体懸濁物の濾過、得られた粒子の続く洗浄、及び化学的エッチングによるそれからの珪素及び金属の微細粒子状物の溶解、及び最後に、前記精製された粒状研磨材物質の乾燥；を行うように設計された研磨材粒子を濾過及び処理するための多機能性装置；
III.  前記連続体の第一ハイドロサイクロン又は遠心分離機の上方流から得られた微細研磨材粒子及び微細珪素及び金属粒状物を含む前記液体懸濁物ii）を処理し、懸濁液体を回収するための処理領域；
を含む装置を与える。
【００５２】
装置の好ましい態様に従い、ハイドロサイクロン又は遠心分離機連続体は、その連続体の第一ハイドロサイクロン又は遠心分離機の上方流を受ける更に別の安全ハイドロサイクロン又は遠心分離機を含み、その上方流を液体懸濁物ii）を処理するための前記領域へ、前記第一ハイドロサイクロン又は遠心分離機の上方流の代わりに供給する。
【００５３】
既に述べたように、研磨材粒子の濾過及び処理をする前記多機能性装置は、研磨材粒子を、濾過、及びその後の洗浄、溶解、及び乾燥の全ての段階中、取り囲むフィルター機構保有加圧容器からなるバッチ式操作装置であるのが好ましい。
【００５４】
本発明による装置の前記二つの領域ＩとIIとの間に、前記ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体から得られた研磨材粒子懸濁物を収集するための緩衝タンクが配備され、それによりプラントの連続的操作領域を、バッチ式で操作される前記領域から分離する。
【００５５】
提案された装置の或る特別な態様に従い、第一ハイドロサイクロン又は遠心分離機の上方流から、又は安全ハイドロサイクロン又は遠心分離機から得られた液体懸濁物を処理する領域IIIは、フィルター機構を含み、そこから出る清澄化液体を、一部は懸濁用液体を回収するために更に別の装置へ送り、一部は前記ハイドロサイクロン又は遠心分離機の連続体へ向流として供給するために送る。更に、懸濁用液体を回収するための前記更に別の装置は、マイクロ濾過機構及び懸濁用液体から蒸気状態で溶媒を分離するのに適した蒸発器を含み、出来れば、前記蒸留から持ち越された残留懸濁用液体から塩水残留物を除去するための濾過機構を含む。
【００５６】
システムの別の構成に従い、懸濁用液体を回収するための前記更に別の装置は、イオン交換樹脂により処理するための一つ以上の機構を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
本発明の特定の態様のみならず、その利点及び関連する操作上の形態は、好ましい態様についての幾つかに関する単に例示を目的として下に与える詳細な記述を参照することにより一層明らかになるであろう。図面には同じことが例示されている。
【００５８】
図１のブロック工程図で示したように、本発明による方法及びそれを実施するために特別に設計した装置は、本質的に三つの相互に接続された領域からなり、その最初の二つ（工程図の左手欄によって表されているもの）は、研磨材物質の再使用可能な粒子の回収及び精製に当てられるが、第三の領域（右手欄）は、懸濁用液体の処理及び回収に当てられる。
【００５９】
珪素インゴット切断領域から来た使用済みスラリーは、５０〜５５重量％の固体含有量を有し、ここに報告する場合の例示の目的では次のものを含む：
・  再使用可能な炭化珪素研磨材粒子で、大きな粒径（Ｆ５００型）の研磨材懸濁物の場合、４〜３５μｍの粒径を有し、細かい粒径（ＪＳ  １５００又はＪＳ  ２０００型）の懸濁物については４〜２５μｍの粒径を有し、手近にある場合では、使用済みスラリーの３４〜３９重量％を占める炭化珪素研磨材粒子；
・  再使用できない研磨材粒子で、懸濁物の約７重量％を占める４μｍより小さい粒径を有する研磨材粒子；
・  微細珪素粒子で、懸濁物の約７重量％を占め、約４μｍ以下の粒径（これらの値は平均値である。なぜなら、微細珪素粒状物の大きさ及び量は、切断条件、スラリーの使用済み状態、切断される珪素インゴットの直径等々に依存するからである）を有する珪素インゴットスライス過程からのダストとして発生した微細珪素粒子；
・  微細金属粒子で、使用済みスラリーの約２重量％（ここでもその量はスライス過程の条件によって変化するであろう）を占める同じ装置のカッターの金属ワイヤー及び多の部分から来る、特に鉄である微細金属粒子；
・  懸濁用液体で、ＰＥＧのような水溶性系又は油系のものでもよく、ここで報告する例では研磨材懸濁物がＰＥＧ系である、懸濁用液体（切断用流体）。
【００６０】
前記使用済みスラリーを固・液遠心分離機（遠心分離）へ送り、そこから得られた粒径が２μｍより大きい粒子と共に約３０％のＰＥＧを含む、固体に富む懸濁物（ａ）を図１の唯一つのブロックとして示されているハイドロサイクロン連続体へ送る。図３に一層詳細に示した例では、その連続体は直列に接続された五つのハイドロサイクロンと安全ハイドロサイクロンを足して含む。
【００６１】
図３に示したように、ハイドロサイクロン連続体は、第一ハイドロサイクロンで使用済みスラリーを受け、連続体の最後のハイドロサイクロンでは、ＰＥＧ回収のためのハイドロサイクロン連続体の上方流を処理する第一操作（濾過」から得られた清澄化液体の一部分（約４０〜９０％、好ましくは７０〜８０％）を向流として受ける。濾過を受けるこの液体に、研磨材粒子の濾過及び研磨材粒子処理のための領域で行われる続く高温洗浄から回収された液体フラクションも添加する（図１参照）。再循環された清澄化液体にいくらかの補充水を添加し、例示した場合ではそれはシステムを循環する水の全量の約５％であり、回収される研磨材粒子を乾燥する最終段階で湿分として失われる水に定量的に等しい（第１図参照）。
【００６２】
既に述べたように、それぞれのハイドロサイクロンのＵＦを、次のハイドロサイクロンへ送り、一つおいた次のハイドロサイクロンからの上方流を補充する。研磨材粒子懸濁物の粒径分布は、ハイドロサイクロンを次から次に通過する間に次第に限定され、最後のハイドロサイクロンの下方流からは、微細な炭化珪素粒子を実質的に含まず、望ましくない固体としてほんの一部（約２〜５％）の微細珪素及び金属粒子しか含まない懸濁物が得られる。図３に示したように、濾過領域へ送る前に、第一ハイドロサイクロンの上方流を別の安全ハイドロサイクロンへ送り、それが第一ハイドロサイクロンの飽和に対しシステムを保護する。安全ハイドロサイクロンの上方流は濾過へ行き、それは、既に述べたように、ＰＥＧを回収するためにその方法の第一領域の第一操作を表すのに対し、その下方流は第一ハイドロサイクロンの上方流と一緒にする。
【００６３】
図１に示したように、ハイドロサイクロン連続体から得られた研磨材粒子に富む流れを、緩衝タンクへ送り、それがハイドロサイクロン連続体で行われる連続的過程を、回収される研磨材粒子を濾過及び処理する多機能性装置で行われる不連続的過程から分離する。
【００６４】
本方法の第一領域の別の解決法によれば、図３のハイドロサイクロン連続体で行われる湿式粒径分類と同じ一連の処理を、種々の装置の同様な接続方式を用いて図４に例示する型の遠心分離機連続体で同じやり方で行うことができる。
【００６５】
図１に戻って、再使用可能な研磨材粒子の懸濁物を、次に緩衝タンクから取り、本発明による多機能性装置で処理し、そこで先ず加圧濾過し、装置中に残っている再使用可能な研磨材粒子を本質的に含む固体フラクション、及び水、ＰＥＧ、及び微細炭化珪素粒子を本質的に含む液体フラクションを生ずる。このフラクションを、ハイドロサイクロン連続体の上方流として得られた懸濁用液体の濾過領域へ送り返す。
【００６６】
図１では、本発明の多機能性装置内で固体を移動させずに行われる操作に関する全てのブロックが灰色で目立つようにされていることに注意しなければならない。
【００６７】
研磨材粒子の本体は、濾過した後、システムの第三領域からきた熱水で洗浄するが、それは、ＰＥＧとの混合物を蒸留し、得られた水蒸気を次に凝縮することにより回収されたものである。また、洗浄から得られた液体をそのＰＥＧ濾過領域へ送り返す。多機能性装置内に残った研磨材粒子を、次に連続的二つの手段階で処理し、苛性ソーダ又は苛性カリの水溶液で処理して珪素粒子のエッチングを行い、次に外部回路からきた水で洗浄する。次に、それらを蓚酸（また硝酸、塩酸、硫酸、又は酒石酸）の酸溶液で処理し、まだ粒子に付着していた金属粒子のエッチングを行い、次に外部回路からきた水で洗浄する。苛性及び酸エッチングによるこれらの操作から得られた液体の流れを混合し、塩水廃棄物として捨て、一方苛性エッチング後の洗浄から得られた液体流を、水酸化ナトリウム又はカリウムの新しい溶液と混合し、苛性エッチングのために用いる。同様に、酸エッチング後の洗浄から得られた液体流を、硫酸／塩酸を補充した蓚酸の新しい溶液と混合し、酸エッチングのために用いる。
【００６８】
同じ装置内でまだ行われている再使用可能な研磨材粒子を回収する最終段階は、精製された粒子を乾燥することからなり、その操作は、粒子の床に熱風を送ることにより行うことができる。回収された粒子の最大湿分含有量は０．０５％以下であるが、本方法で回収可能な研磨材粒子の全収率は、８５〜９５％の範囲にある。
【００６９】
必要な種々の処理を行うのに一つの装置から別の装置へ粒状物質を何ら移動する必要がないと言う既に注目した利点の外に、本発明により提案された多機能性装置は、加圧下で作動させることにより、処理を受ける液体の沸騰問題を生ずることなく、一層高い作動温度（１８０℃まで）の適用を可能にする利点も有する。更に、水消費量は、慣用的連続的フィルターの約１／１０であり、濾滓による閉塞の危険を起こすことなく、研磨材物質の非常に微細な粒子に対しても使用することができ、最後に、もし同じ操作を幾つかの容器で行なったならば、用いなければならないであろうフィルタークリーニング操作と比較して、必要となるそのような操作は非常に簡単になっている。
【００７０】
更に図１を参照して、懸濁用液体及び溶媒を回収するのに当てられる本方法の第三領域は（既にこの図面に例示した別の解決法に従って既に述べたように）、ハイドロサイクロン連続体から即ち、その連続体も安全ハイドロサイクロンの頂部から）来る上方流の濾過を含む。具体例な例として、この懸濁物はＰＥＧと水との混合物中に、微細金属及び珪素粒状物の９５〜９８％と共に、微細炭化珪素粒子を含む。水とＰＥＧとの比は、（１〜５）：１の範囲にあり、好ましくは約３：１に等しい。既に述べたように、この懸濁物にも研磨材粒子処理領域の第一段階からシステムへ送り返された懸濁物の或る部分が添加されている。
【００７１】
濾過から得られた液体の約４０〜９０％（好ましくは７０〜８０％）の量を、補充水を添加しながら、適当に加熱した後、ハイドロサイクロン連続体へ送り返えし、一方残留する液体を、ＰＥＧ及び水回収の次の段階へ送る。
【００７２】
使用済みスラリー中に存在し、初期遠心分離機により分離されたＰＥＧの７０〜９０％を含む液体フラクションと一緒にした液体に、先ず水酸化ナトリウムの溶液を添加して濾液をアルカリ性にしてｐＨを９〜１０にし、次にマイクロ濾過にかける。これにより沈澱した水酸化鉄の微細粒状物を除去する。次にその懸濁物を塩酸又は硫酸で中和し、蒸留にかける。この操作から気化した水を凝縮により回収し、装置の第二領域で回収される研磨材粒子の高温洗浄で再使用することができる。
【００７３】
蒸留の残留物として残っている高沸点成分は無水ＰＥＧから構成されており、それを濾過して、中和操作で形成され塩（塩化／硫酸ナトリウム）を除去しなければならない。
【００７４】
本発明による方法の第三領域、即ち、ＰＥＧ回収領域のための別の処理方式が、図２に示されている。これは、最初の２つの領域について図１に示したものと同様な段階を報告しており、第三領域についてだけ異なっている。この場合、マイクロ濾過からくる液体流に初期遠心分離機からの液体フラクションを添加し、アルカリ性化せずに、直接マイクロ濾過にかけ、それにより微細金属粒状物（本質的に鉄）を除去する。更に微量の溶解金属及び他の不純物を、イオン交換樹脂床にその液体を通すことにより除去する。混合床を用いる代わりに、液体流は、先ず陽イオン性樹脂床に通し、次に陰イオン性樹脂床に通すのが好ましい。
【００７５】
この処理が終わった時、液体流はＰＥＧと水との二成分混合物だけからなり、そこから水を蒸発により回収し、精製された完全に固体を含まないＰＥＧを残す。これを直接スライス過程へ送ることができる。記載した方法の第三領域の最終的生成物とした得られたＰＥＧと、使用済み研磨材スラリーと共に入ったものとの比として表した懸濁用液体の全収率は、８５〜９５％の範囲にある。
【００７６】
本発明を、その幾つかの特別な態様に関連して開示してきたが、添付の特許請求の範囲の規定した発明の範囲から離れることなく修正及び変化を当業者によって行なうことができることは、理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１は、本発明による使用済み研磨材スラリーを処理するための第一方法の全ブロック工程図を示す。
【図２】図２は、本発明による使用済み研磨材スラリーを処理するための第二方法の全ブロック工程図を示す。
【図３】図３は、固・液遠心分離機と一緒に、装置の第一領域を表す、直列に接続されたハイドロサイクロン連続体の簡単化した装置構成、及び懸濁用液体の回収を行う、装置の第三領域の第一操作を示す図である。
【図４】図４は、図３のハイドロサイクロン連続体の代替物として、遠心分離機連続体の簡単化した装置構成を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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