(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からの水素発生量を低減させ、輸送、貯留等の取扱性を良好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】水素発生油泥と廃畳の破砕物等のバイオマスとを１：１程度で混合することとし、その混合に際して、空気を混合機内に導入し、発生した水素を爆発下限濃度未満まで希釈した状態で混合を行うこととした。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素発生油泥とバイオマスとを混合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、水また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
状また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混
合方法。
【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混合方法。
【請求項４】
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】
上記水素発生油泥とバイオマスとの混合に際して、空気を混合機内に導入し、発生した
水素を爆発下限濃度未満まで希釈した状態で混合を行うことを特徴とする、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によって得られた固体燃
料。
【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、水素の発生を低減させる水素発生油
泥の処理方法、及び該処理方法によって得られた固体燃料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て
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』と言う。）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からの水素発生量を低減させ、輸送、貯
留等の取扱性を良好なものとする水素発生油泥の処理方法、及び該処理方法によって得ら
れた取扱性の良好な固体燃料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、水素発生油泥に廃畳
の粉砕物等のバイオマスを混合すれば、混合したバイオマスが水素発生油泥中の液分を吸
収し、ハンドリング性が良好となると共に、水素の発生量を低減できることを見出し、本
発明を完成した。
すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔６〕の水素発生油泥の処理方法及び固体燃料を提
供するものである。
〔１〕  水素発生油泥とバイオマスとを混合する水素発生油泥の処理方法。
〔２〕  水素発生油泥が、水または水素原子含有化合物の還元によって水素を発生する
、液状また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〕  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〔１〕〜〔３〕のいずれかの水素発生油泥の処理方法。
〔５〕  水素発生油泥とバイオマスとの混合に際して、空気を混合機内に導入し、発生
した水素を爆発下限濃度未満まで希釈した状態で混合を行う前記〔１〕〜〔４〕のいずれ
かの水素発生油泥の処理方法。
〔６〕  前記〔１〕〜〔５〕のいずれかの水素発生油泥の処理方法によって得られた固
体燃料。
【発明の効果】
【００１２】
上記した本発明によれば、水素発生油泥に混合したバイオマスが水素発生油泥中の液分
（油分及び水分）を吸収し、ハンドリング性が良好となると共に、該油泥中に存在するシ
リコン粒子及び／又は鉄等の金属粒子と水とが反応すること等によって発生する水素量を
低減でき、輸送、貯留等の取扱性及び安全性が良好な混合物に水素発生油泥を処理するこ
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、及び該処理方法によって得られ
た固体燃料を詳細に説明する。
【００１４】
〔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。
【００１５】
〔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。
【００１６】
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（ポリスチレン樹脂組成物に発泡剤を添加して膨張させて形成した板状の成形体）及び
インシュレーションボード（例えば、湿式法では、木材を水中で解砕し、接着剤等を加え
て抄造した後、乾燥して形成された軟質繊維板）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または粉砕物をいう。
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。
【００１７】
上記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、０．５
ｍｍ以上であることが好ましい。これは、該平均粒径が０．５ｍｍ未満では、粒子系全体
が微細化するため流動性、分散性が低下し、ハンドリング性の向上等の効果を得ることが
困難となると共に、水素発生油泥中の液分（油分及び水分）の吸収が困難となり、水素発
生量の低減効果が得られないために好ましくない。
また、上記バイオマスの最大粒径（篩の残分が５質量％以内となる目開き寸法）は、１
０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下である。これは、該最大
粒径が１０ｍｍを超えると、例えば本発明に係る水素発生油泥の処理方法で得られた混合
物を燃料としてセメントキルンのバーナーで使用する場合、火炎（フレーム）を形成しに
くく、燃料が着地した後も燃焼を継続するため、セメントクリンカーの品質を低下させる
おそれがある。該最大粒径を５ｍｍ以下とすれば、着地燃焼する粒体の割合が少なくなり
、燃料としての使用割合を大きくすることができるので好ましい。
【００１８】
〔他の材料〕
水素発生油泥中の液分の吸収材として、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。
【００１９】
上記トナーは、コピー機、ファクシミリ機、プリンター等の事務機器における乾式現像
剤であり、７〜１１μｍ程度の粒径を有する粉体であり、通常、廃棄物である廃トナーが
用いられる。トナーは、非常に小さな粒径を有し、かつ粒度分布が狭いため、得られる混
合物（固体燃料）の比重の増大、及び水素発生油泥の処理量の増大に大きく寄与すること
ができ、好ましく用いられる。
上記重油灰は、１〜３０μｍ程度の粒径を有する粉体であり、小さな粒径を有するため
、やはり、得られる混合物（固体燃料）の比重の増大、及び水素発生油泥の処理量の増大
に寄与することができるため、好ましく用いられる。
上記微粉炭は、１０〜１００μｍ程度の粒径を有する粉体であり、セメントキルン等の
焼成炉における固体燃料として知られている。
上記活性炭粉末及び肉骨粉としては、通常、１ｍｍ以下の平均粒径を有するものが用い
られる。上記廃プラスチック粉末としては、例えば、廃ペレット等が用いられる。上記紙
粉としては、例えば、サンダーダスト等が用いられる。上記有機蒸留残渣粉末としては、
例えば、フタル酸蒸留残渣等が用いられる。
【００２０】
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。これは、該比が１／２を超えると、バイオマスと有機質粉体との
粒径の差が小さくなり、水素発生油泥の処理量の増大、ハンドリング性の向上等の効果を
得ることが困難となる。
上記有機質粉体の中で、固定炭素で構成される活性炭粉末などでは、平均粒径が３００
μｍを超えると着地燃焼する粒子が増大し、セメントクリンカーの品質が低下することが
あるので、好ましくは平均粒径が３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下のもの
を使用する。有機質粉体の粒径の下限値は、特には限定されないが、通常、１μｍ以上で
ある。
【００２１】
〔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。これは、該質量比が４０／６０未満では、バイオマスの配合量が小さいため
、バイオマスの粒体の間隙を有機質粉体が埋めてしまい、混合物（固体燃料）の流動性が
著しく低下することがある。逆に該質量比が９５／５を超えると、有機質粉体の配合量が
小さいため、混合物（固体燃料）の比重の増大等の効果を十分に得ることができない。
【００２２】
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１００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。これは、該配合量が３０質量部未満
では、水素発生油泥の処理量が少なく、水素発生油泥の利用を促進しようとする本発明の
趣旨に合致しなくなる。逆に、該配合量が３００質量部を超えると、水素発生油泥中の液
分、特に水分を混合したバイオマスによって吸収しきれず、水素発生の低減効果が得られ
ない場合があり、また、混合物（固体燃料）の粒子表面に油が残留して、粒子表面に光沢
及び付着性が生じ、ハンドリング性が低下することがある。
【００２３】
〔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、空気を混合機内に導入し、発生した水素を爆発下限濃度未満まで希釈した状態
で混合を行うことが好ましい。これは、上記した水素発生油泥とバイオマス等とを混合す
ると、特にその混合初期の段階、即ち、混合したバイオマス等が水素発生油泥中の液分を
未だ十分に吸収していない段階にあっては、水素発生油泥から水素が発生し、該水素に混
合機の回転部等で発生した火花が引火し、爆発を起こす危険があるためである。
そこで、空気を混合機内に導入し、発生した水素の濃度を爆発を起こさない濃度、即ち
爆発下限濃度である４％未満まで確実に希釈させることが好ましい。具体的な空気の混合
機内への導入量は、発生する水素の量、さらには混合機の容積、混合物の量等によって適
宜決定されるが、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、混
合機内に導入することとすればよい。
【００２４】
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、水素発生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と共に、容器が回転
することにより発生した水素が流動し、容器の一部に溜まることがなく、導入された空気
によって容易かつ確実に希釈させられるためである。
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。
【００２５】
また、混合機には、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、直ちに混合操作を停止し、混合機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混合機内へ導入する構成
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。
【００２６】
〔混合物及びその使用方法〕
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混合物は、水素発生油泥
中の液分、特に水分がバイオマス等に吸収されていることから、水素発生油泥中のシリコ
ン粒子及び／又は鉄等の金属粒子が水と反応すること等によって発生する水素の発生量を
低減でき、輸送、貯留等の安全性が高いものとなる。
上記に加えて、得られた混合物は、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
とができるものとなる。
【００２７】
上記した本発明に係る水素発生油泥の処理方法によって得られた混合物（固体燃料）の
使用方法の一例としては、管路を介して焼成炉内に該混合物を投入し、燃料として燃焼さ
せる使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。
【実施例】
【００２８】
１．使用材料
（１）水素発生油泥
種々の水素発生油泥（廃ワイヤソーオイルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び廃切削油Ａ，Ｂ）の処理
を行った。
なお、廃ワイヤソーオイルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄはシリコン粒子及び鉄粒子を含有する水素発
生油泥で、概ね表１に示した成分組成のものであった。また、廃切削油Ａ，Ｂは鉄粒子及
びアルミ粒子を含有する水素発生油泥で、概ね表１に示した成分組成のものであった。
【表１】
2008086974.tif 000002
（２）バイオマス
本畳の破砕物を用いて処理を行った。本畳の破砕物は、次の方法にて調整した。
一軸式破砕機（ロストルの目開き：１５ｍｍ）を用いて本畳を破砕し、平均粒径が０．
５ｍｍ以上であり、かつ、目開き寸法が１０ｍｍである篩の残分が５質量％以下である本
畳の破砕物を調製した。
【００２９】
２．水素発生油泥の処理
上記各種の水素発生油泥４００ｇに、それぞれ上記本畳の破砕物４００ｇ（水素発生油
泥：本畳の破砕物の質量比１：１）を小型インテンシブミキサーに投入し、２分間撹拌す
ることにより、各種水素発生油泥とバイオマス等との混合物８００ｇをそれぞれ得た。
【００３０】
３．水素発生量の測定
得られた水素発生油泥とバイオマス等との混合物について、それぞれ水素発生量を測定
した。該混合物１００ｇをテドラーバッグに密封し、発生した水素をガスクロマトグラフ
で定量する方法にて、３日間の間にそれぞれの混合物から発生した水素量を測定した。
その測定結果を、４００ｋｇの混合物から発生する水素量に換算し、表２に実施例品とし
て記載する。
また、比較のために、バイオマス等との混合処理を行っていないそれぞれの水素発生油
泥３０ｇについて、上記と同様の方法で水素発生量を測定した。その測定結果を、実施例
品の結果と比較するため、２００ｋｇの水素発生油泥から発生する水素量に換算し、表２
に水素発生油泥として併記する。
【表２】
2008086974.tif 000003
【００３１】
４．まとめ
表２から、本発明に係る水素発生油泥の処理方法によって、水素の発生量を著しく低減
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、貯留等の安全性が良好な
混合物に水素発生油泥を処理することができることが分かった。