(57)【要約】【課題】廃ワイヤソーオイル、廃切削油等の水素発生油泥中から水素を短時間で強制的に発生させ、以後の取り扱いを容易かつ安全なものとする水素発生油泥の処理方法を提供すること。【解決手段】水素発生油泥に酸を添加してｐＨ３以下に調整することとし、その水素発生油泥に酸を添加するに際して、空気をその容器内に導入し、発生した水素を爆発下限濃度未満まで希釈した状態で行うこととした。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素発生油泥に酸を添加することを特徴とする、水素発生油泥の処理方法。
【請求項２】
上記水素発生油泥が、水又は水素原子含有化合物の還元によって水素を発生する、液状
又はスラッジ状の油泥であることを特徴とする、請求項１に記載の水素発生油泥の処理方
法。
【請求項３】
上記水素発生油泥が、シリコン粒子及び／又はアルミ粒子や金属粒子を含有した、廃ワ
イヤソーオイル、廃切削油、廃研削油、廃研磨油のいずれか一種以上であることを特徴と
する、請求項１に記載の水素発生油泥の処理方法。
【請求項４】
上記酸の添加によって水素発生油泥をｐＨ３以下に調整することを特徴とする、請求項
１〜３のいずれかに記載の水素発生油泥の処理方法。
【請求項５】
上記酸が、硫酸、塩酸、硝酸、過塩素酸、リン酸、酢酸、炭酸、ホウ酸のいずれか一種
以上、或いはこれらの酸のいずれか一種以上を含有する廃酸であることを特徴とする、請
求項１〜４のいずれかに記載の水素発生油泥の処理方法。
【請求項６】
上記水素発生油泥に酸を添加するに際して、空気をその容器内に導入し、発生した水素
を爆発下限濃度未満まで希釈した状態で行うことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか
に記載の水素発生油泥の処理方法。
【請求項７】
上記請求項１〜６のいずれかに記載の水素発生油泥の処理方法を施した水素発生油泥を
、燃料として利用することを特徴とする、水素発生油泥の利用方法。
【請求項８】
上記水素発生油泥を燃料として利用するに際して、バイオマスと混合することを特徴と
する、請求項７に記載の水素発生油泥の利用方法。
【請求項９】
上記バイオマスが、廃畳の破砕物、木材チップ、木粉、おが屑、紙屑のいずれか一種以
上であることを特徴とする、請求項８に記載の水素発生油泥の利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素発生油泥の処理方法に関し、特に、水素を短時間で強制的に発生させ、
以後の取り扱いを容易かつ安全なものとする水素発生油泥の処理方法、及び該処理方法を
施した水素発生油泥の利用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハーは、半導体デバイスや太陽光電池等の部材として有用であり、その需要は年々増大しつつある。かかるシリコンウエハーは、高純度シリコンの結晶体からウエハー状に切り出すことにより製造されるが、切断機の性能等の観点から、近年においてはワイヤソーによる切り出しが主流になりつつある。
【０００３】
このワイヤソーによる切り出しにおいては、切削用媒体として、通常平均粒径１０μｍ
〜５０μｍの炭化珪素研削粒と鉱油又は水溶液とを含有するワイヤソーオイルが用いられ
る。このワイヤソーオイルは、使用を繰り返すことにより研削粒の摩耗、シリコン削分の
増加等により、切削能力が低下し、使用できなくなる。
そして、このように使用できなくなった廃ワイヤソーオイルは、現在においては、その
大部分が焼却され、産業廃棄物として処理されている。
【０００４】
また、機械加工工場では、多数台の切削、研削若しくは研磨を行う装置を運転して金属
加工を行っているが、該金属加工の工程ではワークを冷却、潤滑するために多量の切削油
、研削油、研磨油を使用している。
そして、これらの切削油等も循環使用され、劣化したものは抜き出され、廃切削油、廃
研削油、廃研磨油としてその大部分はやはり焼却処分されているのが現状である。
【０００５】
ここで、上記した廃ワイヤソーオイル、廃切削油等の油泥は、高いエネルギーを有する
ため、産業廃棄物として焼却処分せずに、燃料として有効利用することが期待される。
しかし、一般に油泥は、高い粘稠性を有しているものや、常温で流動性がないものや、
固形分が沈降分離し固着するものなどがあるため、管路を介した輸送時等におけるハンド
リング性が悪く、燃料としての取り扱いが困難である。
【０００６】
そこで、近年欧州では、原油スラッジ等の油泥を単独で用いるのではなく、該油泥とお
が屑とを混合して固体燃料とし、セメントキルンで代替燃料として使用することが提案さ
れ、また我が国でも、同様な固体燃料の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１
，２，３等）。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５４−３９４０１号公報
【特許文献２】特開２００２−３２３２１３号公報
【特許文献３】特開２００６−１６９３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、シリコンウエハーの切り出しに使用された廃ワイヤソーオイルは、多量
のシリコン粒子を含有していると共に、ワイヤソーの磨滅等に起因する鉄等の金属粒子も
含有していることから、これらのシリコン粒子及び／又は鉄等の金属粒子が水と反応し、
例えば下記の反応式によって多量の水素が発生する憂いがある。
Ｓｉ＋２ＯＨ-＋Ｈ2Ｏ  →    ＳｉＯ32-＋２Ｈ2↑
金属  ＋  酸      →  金属化合物  ＋  水素↑
また、廃切削油、廃研削油、廃研磨油も、多量のアルミ粒子や鉄等の金属粒子を含有し
ていることから、同じく水素の発生が懸念される。
【０００９】
上記のような水素の発生が懸念される廃ワイヤソーオイル、廃切削油等の油泥（本明細
書では、このような油泥を『水素発生油泥』という。）は、発生した水素への引火、爆発
のおそれがあることから、その輸送、貯留等の取り扱いが特に困難であり、従来において
は、その有効的な利用方法が見出されていなかった。
【００１０】
本発明は、上述した背景技術が有する課題に鑑み成されたものであって、その目的は、
廃ワイヤソーオイル、廃切削油等の水素発生油泥中から水素を短時間で強制的に発生させ
、以後の取り扱いを容易かつ安全なものとする水素発生油泥の処理方法、及び該処理方法
を施した水素発生油泥の有効な利用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、上記した課題を解決すべく鋭意研究を進めた結果、水素発生油泥に酸を
添加すれば、水素発生油泥からの水素の発生を短時間で収束させる（それ以上出ない状態
とする）ことができることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、次の〔１〕〜〔９〕の水素発生油泥の処理方法及び水素発生油泥の利
用方法を提供するものである。
〔１〕  水素発生油泥に酸を添加する水素発生油泥の処理方法。
〔２〕  水素発生油泥が、水又は水素原子含有化合物の還元によって水素を発生する、
液状又はスラッジ状の油泥である、前記〔１〕の水素発生油泥の処理方法。
〔３〕  水素発生油泥が、シリコン粒子及び／又はアルミ粒子や金属粒子を含有した、
廃ワイヤソーオイル、廃切削油、廃研削油、廃研磨油のいずれか一種以上である、前記〔
１〕の水素発生油泥の処理方法。
〔４〕  酸の添加によって水素発生油泥をｐＨ３以下に調整する、前記〔１〕〜〔３〕
のいずれかの水素発生油泥の処理方法。
〔５〕  酸が、硫酸、塩酸、硝酸、過塩素酸、リン酸、酢酸、炭酸、ホウ酸のいずれか一
種以上、或いはこれらの酸のいずれか一種以上を含有する廃酸である、前記〔１〕〜〔４
〕のいずれかの水素発生油泥の処理方法。
〔６〕  水素発生油泥に酸を添加するに際して、空気をその容器内に導入し、発生した
水素を爆発下限濃度未満まで希釈した状態で行う、前記〔１〕〜〔５〕のいずれかの水素
発生油泥の処理方法。
〔７〕  前記〔１〕〜〔６〕のいずれかの水素発生油泥の処理方法を施した水素発生油
泥を、燃料として利用する水素発生油泥の利用方法。
〔８〕  水素発生油泥を燃料として利用するに際して、バイオマスと混合する、前記〔
７〕の水素発生油泥の利用方法。
〔９〕  バイオマスが、廃畳の破砕物、木材チップ、木粉、おが屑、紙屑のいずれか一
種以上である、前記〔８〕の水素発生油泥の利用方法。
【発明の効果】
【００１２】
上記した本発明によれば、水素発生油泥に添加した酸が、該油泥中の金属粒子等と反応
し、多量の水素を短時間で発生し尽くし、それ以上水素が発生しない状態とすることがで
き、該水素発生油泥の以後の取り扱いを容易かつ安全なものに処理することができる。
そのため、従来においては廃棄処分されていた廃ワイヤソーオイル、廃切削油等の水素
発生油泥を、資源、例えば燃料として有効に利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、上記した本発明に係る水素発生油泥の処理方法、及び該処理方法を施した水素発
生油泥の利用方法を詳細に説明する。
【００１４】
−水素発生油泥の処理方法−
本発明に係る水素発生油泥の処理方法は、水素発生油泥に酸を添加し、短時間で水素発
生油泥中の水素を出し尽くす（それ以上出ない状態とする）ものである。
以下、本発明が対象とする水素発生油泥、酸、その添加量等について詳述する。
【００１５】
〔水素発生油泥〕
本発明において水素発生油泥とは、水又は水素原子含有化合物の還元によって水素を発
生する、液状又はスラッジ状の油泥をいう。具体的には、シリコンウエハーの切り出しに
使用されたシリコン粒子を含有する廃ワイヤソーオイル、各種金属工作機械においてワー
クの冷却、潤滑等に使用されたアルミ粒子や金属粒子を含有する廃切削油、廃研削油、廃
研磨油等が挙げられ、これらを単独でも、またこれらの二種以上を混ぜた物でも、更には
これらと他の油泥、例えば再生重油、廃溶剤、原油スラッジ、軽油残渣等を混ぜた物であ
ってもよい。
上記した中でも、シリコン粒子を含有した廃ワイヤソーオイルは、近年の半導体デイバ
イスや太陽光電池等の部材として有用であるシリコンウエハーの需要の増大から、大量に
発生しており、その処理が急務になっていると共に、アルカリ性、酸性の両状態において
水素の発生が懸念される取り扱いの特に困難な油泥であることから、本発明において、水
素発生油泥として好適に用いられる。
【００１６】
〔酸〕
本発明において使用する酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、過塩素酸、リン酸、酢酸、炭
酸、ホウ酸等を挙げることができ、これらの中でも入手が容易な硫酸、及び硝酸等の無機
酸を好ましく使用でき、また、これらの混合物であってもよい。
また、この酸としては、各種の工場等から排出される硫酸や塩酸等を含む廃酸も使用す
ることができ、また廃硫酸の一種である、廃バッテリに含まれる希硫酸、また重油や廃油
等から軽油を製造する際に発生する強酸性の廃棄物である硫酸ピッチ等も使用することが
できる。
上記した中でも、廃バッテリに含まれる希硫酸が、クリンカを製造するセメントキルン
で中和・脱硫されること、及び取り扱いや入手の容易さの観点から、本発明において好ま
しく使用できる。
【００１７】
〔酸の添加量〕
水素発生油泥への酸の添加量は、該酸の添加によって水素発生油泥をｐＨ３以下の酸性
状態、更に好ましくはｐＨ２以下の酸性状態に調整できる量とすることが好ましい。
これは試験によって、ｐＨを下げれば下げる程、即ち、ｐＨが４よりは３、３よりは２
の方が多くの水素が発生し、水素を出し尽くした状態により近付けることができ、その水
素発生時間はｐＨに関係なくほぼ同じであることが判明したことから、水素発生油泥への
酸の添加によってｐＨを低く調整するほど、同じ時間でより処理後の水素の発生が懸念さ
れない、安全性及び取扱性の良好な水素発生油泥に処理することができるためである。
【００１８】
〔水素発生油泥への酸の添加〕
水素発生油泥に酸を添加する方法は特には限定されないが、例えば、反応容器内に入れ
られた水素発生油泥中に酸を投入する方法を採用することができる。
この際、空気を反応容器内に導入し、発生した水素を爆発下限濃度未満、即ち、４％未
満まで希釈した状態で行うことが好ましい。水素発生油泥に酸を投入すると、化学反応に
よる水素の発生量は、酸を投入した直後が最高で、時間の経過と共に減少する傾向にある
。従って、この反応容器内への空気の導入量は、水素発生に伴う爆発の危険を回避する観
点からは、水素発生油泥中に酸を投入した直後は最高量とし、その後時間の経過と共に空
気の導入量を徐々に減少させることも可能であるが、無料の空気で希釈するものであるこ
とから、必要十分な量の空気を反応容器内に導入することとしてもよい。
また、反応容器には、常時水素の濃度を検知する水素検出器を設け、万一所定以上の濃
度の水素が検出された場合には、反応容器内への空気導入量を増加する構成、或いは場合
によっては二酸化炭素等の不活性なガスを反応容器内へ導入する構成を更に設けることが
、爆発等の事故を確実に防止できるために好ましい。
【００１９】
また、水素発生油泥に酸を添加する際の温度、即ち反応温度は、常温〜４０℃程度の範
囲内で適宜設定すればよいが、エネルギーコストの観点、また安全性の観点等から、常温
で処理することが好ましい。また、水素発生油泥中に酸を投入するに際して、攪拌装置で
積極的に攪拌することも可能である。また、処理時間は、上記反応温度及び攪拌の有無に
より異なるが、調整するｐＨに関係なく概ね３０分程度で反応は収束するため、６０分程
度の処理時間とすれば十分である。
【００２０】
〔処理後の水素発生油泥〕
本発明により処理された水素発生油泥は、水素が出し尽くされ、それ以上水素が発生し
ない状態となっているため、輸送、貯留等に際して水素の発生による爆発等の危険がなく
、取り扱いが容易かつ安全な水素発生油泥となる。
そのため、従来においては廃棄処分されていた廃ワイヤソーオイル、廃切削油等の水素
発生油泥を、資源、例えば燃料として有効に利用することが可能となる。
【００２１】
−水素発生油泥の利用方法−
本発明に係る水素発生油泥の利用方法は、上記した本発明の水素発生油泥の処理方法を
施こした水素発生油泥を、燃料として利用するものである。
燃料として利用するに際しては、処理を施こした水素発生油泥をそのまま、即ち、液状
又はスラッジ状のまま焼成炉等に投入し、燃料として燃焼させる利用方法が挙げられる。
ここで、焼成炉としては、クリンカを製造するためのセメントキルンや、生石灰や軽量
骨材を焼成するためのキルン等が挙げられる。また、水素発生油泥の焼成炉への投入方法
としては、同様に液状又はスラッジ状である再生重油、廃潤滑油等の焼成炉への投入方法
に準じた方法で行えばよい。
【００２２】
また、本発明の水素発生油泥の処理方法を施した水素発生油泥を、バイオマス等と混合
し、ハンドリング性が良好な固体燃料して利用してもよい。
以下、この場合の混合するバイオマス、その混合量等について説明する。
【００２３】
〔バイオマス〕
バイオマスの例としては、畳（使用済みの廃畳）の破砕物、木材チップ（例えば、建設
廃木材の破砕物）、木粉、おが屑、紙屑等が挙げられる。
なお、本発明においてバイオマスとは、燃料等として利用可能な、生物由来の有機質資
源（ただし、化石燃料を除く。）の総称をいう。
【００２４】
上記畳の破砕物の材料となる廃畳は、植物性の材料を少なくとも部分的に含むものであ
ればよく、具体的には、稲藁を畳床の材料とする本畳のみならず、ポリスチレンフォーム
板或いはインシュレーションボードを畳床の材料とする建材畳や、稲藁、ポリスチレンフ
ォーム板を畳床の材料とする藁サンド畳も含む。上記木材チップは、最大粒径（篩の残分
が５質量％以内となる目開き寸法）が５ｍｍを超え、１０ｍｍ以下である木材の破砕物又
は粉砕物をいう。上記木粉とは、最大粒径（篩の残分が５質量％以内となる目開き寸法）
が５ｍｍ以下である木材の粉砕物をいう。また、上記おが屑は、通常、０．５〜５ｍｍ程
度の粒度分布を有するものである。上記紙屑としては、例えばシュレッダー切断物等が用
いられる。
上記したバイオマスは、単独でも、また二種以上を混合して用いてもよい。また、これ
らのバイオマスの平均粒径（篩の残分が５０質量％以内となる目開き寸法）は、０．５ｍ
ｍ以上であることが好ましく、最大粒径（篩の残分が５質量％以内となる目開き寸法）は
、１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下である。
【００２５】
〔他の材料〕
水素発生油泥の吸収材として、上記バイオマスの他、有機質粉体が好適に用いられ、さ
らに品質を損なわない限度において、その他の材料を配合することもできる。
有機質粉体の例としては、トナー、重油灰、微粉炭、活性炭粉末、肉骨粉、廃プラスチ
ック粉末、紙粉、有機蒸留残渣粉末等が挙げられる。これらの有機質粉体は、一種を単独
で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
上記有機質粉体の平均粒径は、上記バイオマスの平均粒径に対し、１／２以下、好まし
くは１／３以下である。
【００２６】
〔配合割合〕
上記各材料の配合割合は、先ず吸収材であるバイオマスと有機質粉体については、バイ
オマスと有機質粉体の質量比は、４０／６０〜９５／５、好ましくは５０／５０〜８０／
２０である。また、水素発生油泥の配合量は、上記バイオマスと有機質粉体の合計量１０
０質量部に対して、３０〜３００質量部、好ましくは５０〜２００質量部、より好ましく
は８０〜１５０質量部、特に好ましくは１００〜１４０質量部である。
【００２７】
〔混  合〕
混合は、上記各材料を、上記配合割合で混合機に投入して行うことができる。
この際、水素発生油泥は、本発明に係る処理を施したものであるため、水素の発生が懸
念されることはなく、バイオマス等と安全に混合することができる。
また、混合機は、単に攪拌羽根が設けられているものではなく、その混合容器自体をも
回転する構造のものを使用することが好ましい。これは、油泥のように粘稠性の高い材料
とバイオマス等のかさ密度の低い材料とを良好に混合できるためである。このような容器
自体をも回転する構造の混合機としては、アイリッヒ社製のインテンシブミキサー等が挙
げられる。
【００２８】
〔固体燃料〕
上記水素発生油泥とバイオマス等との混合操作により得られた固体燃料は、水素発生油
泥中の液分（油分及び水分）が混合したバイオマス等に吸収されていることから、粒子表
面に液分が残留することによる表面の光沢及び付着性を有さず、貯留用のタンク内でブリ
ッジを生じたり、或いは管路内で閉塞等を生じたりすることがなく、常に、優れたハンド
リング性を示すものとなる。
また、混合した水素発生油泥には本発明の処理が施されているため、該固体燃料から水
素が発生する懸念はなく、輸送、貯留等の安全性が高いものとなる。
上記に加えて、得られた固体燃料は、高いエネルギーを有する水素発生油泥と燃焼し易
いバイオマス等との混合物であることから、取扱性の良好な固体燃料として好適に用いる
ことができ、該固体燃料の利用方法としては、管路を介して空気圧送により焼成炉内に投
入し、燃料として燃焼させる方法が挙げられる。
【実施例】
【００２９】
１．使用材料
（１）水素発生油泥
表１に記載した成分組成の廃ワイヤソーオイルの処理を行った。
【表１】
2008086975.tif 000002
（２）酸
試薬の濃硫酸を蒸留水で希釈し、１０ｗｔ％溶液にした希硫酸を用いた。
【００３０】
２．水素発生油泥の処理及び水素発生量の測定
反応容器に上記廃ワイヤソーオイルを５ｇ入れ、上記希硫酸を加えて廃ワイヤソーオイ
ルのｐＨを１，３，５，及び６の４種類に調整し、それぞれの酸性状態における廃ワイヤ
ソーオイルからの累積水素発生量を測定した。
なお、反応温度は２２℃、攪拌はマグネチックスターラーで行った。ｐＨの測定はポー
タブルｐＨ計、累積水素発生量の測定は水上置換法で行った。
それぞれの酸性状態における廃ワイヤソーオイルからの累積水素発生量の測定結果を、
２００ｋｇの廃ワイヤソーオイルから発生する累積水素発生量に換算し、表２及び図１に
記載する。
【表２】
2008086975.tif 000003
【００３１】
３．まとめ
表２及び図１から、本発明に係る水素発生油泥の処理方法によって、水素発生油泥から
水素を短時間（３０分程度）で出し尽くすことができ、それ以上水素が発生しない状態に
することができることが分かる。この本実施例で示された効果は、当然に実機にスケール
アップした場合にも有効と考えられ、このことから、本発明によって、輸送、貯留等の取
扱性及び安全性が良好な油泥に、水素発生油泥を短時間で処理することができることが分
かった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る水素発生油泥の処理方法の実施例における結果を示したグラフである。
【図１】
2008086975.tif 000004