(57)【要約】【課題】  金属材料を研削する際に発生する研削屑中の金属屑及び研削液を分離し、それぞれ回収する研削屑の分離回収方法を提供する。【解決手段】  金属材料１１を研削する際に発生する研削屑１３から濾紙２０を用いて研削液１６を除去する第１工程と、第１工程で得られた研削屑残渣２９を濾紙３０と共に粉砕して粉砕物３７を得る第２工程と、粉砕物３７を圧搾し、粉砕物３７中の研削液１６を除去して塊状物４２を得る第３工程とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料を研削する際に発生する研削屑から濾紙を用いて研削液を除去する第１工程と、
前記第１工程で得られた研削屑残渣を前記濾紙と共に粉砕して粉砕物を得る第２工程と、
前記粉砕物を圧搾し、前記粉砕物中の研削液を除去して塊状物を得る第３工程とを有することを特徴とする研削屑の分離回収方法。
【請求項２】
請求項１記載の研削屑の分離回収方法において、前記粉砕物は５〜５０ｍｍサイズであることを特徴とする研削屑の分離回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼板等の金属材料を研削する際に発生する研削屑に含まれる金属屑及び研削液を分離し、それぞれ回収する研削屑の分離回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼材、鋳鉄、非鉄金属類等の金属材料（被研削材）の研削、研磨等の工程において、研削する際に発生する熱によって高温となる金属材料の冷却、及び研削効率の向上のために多量（例えば、４０〜６０重量％程度）の研削液が使用されている。研削液は、鉱油、動物油等の研削油（研磨油）、及び、水、薬液等の研削材（切削材）、洗浄剤を含んでいる。そのため、例えば、ステンレス鋼板の研削屑には、幅が５〜６０μｍ、厚さが１〜２０μｍ、長さが０．１〜３ｍｍ程度のヒゲ状の金属屑が含まれ、この細かい金属屑に研削液が付着しており、金属屑と研削液とが分離し難くなっている。また、金属屑には、使用済ニッケル触媒屑やステンレス鋼板研磨屑のように粉又は粒状のものもある。
【０００３】
研削屑は多量の研削液を含んでいるので処理が難しく、そのまま廃棄処分されていた。しかしながら、例えば、ステンレス鋼の研削屑には、鉄の他に、クロムやニッケル等の有用な金属を含有しているので、この研削屑を金属屑と研削液とに分離し、それぞれを回収して再利用する方法が開発されている。
【０００４】
金属屑と研削液との分離方法としては、研削屑を静置して金属屑を沈降させ、上部の研削液を除去する方法、遠心分離を用いる方法等が知られている。また、特許文献１には、研削屑を圧搾し、大半の研削液を除去してケーキ状の塊状物とし、更に塊状物を非酸化性雰囲気下で乾留して金属屑を酸化させずに得ると共に、塊状物中に残存する研削液を実質的に全て除去する金属屑材の製鋼原料への再生方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特公平８−１４００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発明では、大量、例えば４０〜６０重量％程度の研削液を含有した研削屑をそのまま圧搾するので、研削屑中には金属屑が少なく、回収される金属屑の量が少なかった。予め研削屑を濾紙等を用いて多くの研削液を取り除いた後、濾紙上の金属屑を含む研削屑残渣を圧搾して、残存する研削液を除去する方法も開発されているが、濾紙から研削屑残渣を分離するために人手が必要であり、重労働であった。また、濾紙に絡まった研削屑を取り除くことは難しく、金属屑を含む濾紙をそのまま廃棄していた。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、金属材料を研削する際に発生する研削屑中の金属屑及び研削液を、効率よく分離しそれぞれ回収する研削屑の分離回収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】
前記目的に沿う請求項１記載の研削屑の分離回収方法は、金属材料を研削する際に発生する研削屑から濾紙を用いて研削液を除去する第１工程と、
前記第１工程で得られた研削屑残渣を前記濾紙と共に粉砕して粉砕物を得る第２工程と、
前記粉砕物を圧搾し、前記粉砕物中の研削液を除去して塊状物を得る第３工程とを有する。
【０００９】
請求項１記載の研削屑の分離回収方法において、金属材料としては、炭素鋼、合金鋼等の鋼材、鋳鉄、非鉄金属類等を用いることができる。特に、ステンレス鋼を研削した研削屑からは、ニッケル、クロム等の有用な金属を回収することができる。研削屑は、金属材料を例えば、平面研削盤、円筒研削盤、ならい研削盤、ねじ研削盤等の研削用の加工機械で研削する際に発生する。
【００１０】
第３工程で得られた塊状物は、製鋼材料として再利用できるが、研削液が残存しているので、非酸化性雰囲気下で乾留して実質的に全ての研削液を除去し、金属屑及び濾紙を含む製鋼材料として再利用してもよい。なお、製鋼材料に濾紙が含まれているが、濾紙は製鋼時に燃料として消費される。また、分離された研削液中の研削油は、製鋼燃料等に再利用することができる。
【００１１】
請求項２記載の研削屑の分離回収方法は、請求項１記載の研削屑の分離回収方法において、前記粉砕物は５〜５０ｍｍサイズである。
請求項２記載の研削屑の分離回収方法において、粉砕物が５ｍｍサイズ未満、つまり、粉砕物の最小長さが５ｍｍ未満であると、粉砕物が泥状となって圧搾作業が困難であり、５０ｍｍサイズを超える、つまり、粉砕物の最大長さが５０ｍｍを超えると、粉砕物が大きくなり過ぎ、塊状物中に隙間ができ易くなる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１及び２記載の研削屑の分離回収方法は、研削屑残渣を濾紙と共に粉砕して圧搾するので、研削屑残渣と濾紙とを分離する手間が省け、人力による濾紙の除去という労力をともなう作業が解消されると共に、濾紙に付着する金属屑及び研削液を回収できる。また、濾紙を廃棄物として処理する費用が不要となる。
特に、請求項２記載の研削屑の分離回収方法は、粉砕物が５〜５０ｍｍの大きさに粉砕されるので、圧搾し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る研削屑の分離回収方法を適用した研削屑の分離回収設備の説明図、図２は同研削屑の分離回収設備の分離機の説明図、図３は同研削屑の分離回収設備の粉砕機の説明図である。
【００１４】
図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態に係る研削屑の分離回収方法を適用した研削屑の分離回収設備（以下、単に分離回収設備ともいう）１０について説明する。
金属材料の一例であるステンレス鋼板１１をベルト研磨機１２で研削する際に発生する研削屑１３には、ステンレスの金属屑１５と、研削時に発生する熱によって高温となるステンレス鋼板１１を冷却するために使用された研削液１６とが含まれている。なお、研削液１６は、鉱油、動物油等の研削油（研磨油）、及び、水、薬液等の研削材（切削材）、洗浄剤が含まれている。分離回収設備１０は、この研削屑１３を濾過して大半の研削液１６を除去する分離機１４を有している。
【００１５】
図２に示すように、分離機１４はベルト研磨機１２の下方に設けられ、また、上方開放となった貯留槽１７を有している。ベルト研磨機１２で発生する研削屑１３は落下して、貯留槽１７内に供給される。貯留槽１７は、底面１８が矩形となって、一側壁１９の上部にロール状の濾紙２０を取付ける濾紙台２１が設けられ、他側壁２２が傾斜して設けられている。更に、分離機１４には、濾紙２０を濾紙台２１から貯留槽１７の内側、つまり、側壁１９、底面１８、側壁２２の内側を通して移動させ、側壁２２の外部に引き上げる濾紙移動手段２３が設けられている。
【００１６】
濾紙移動手段２３は、濾紙２０の幅方向の両側、つまり、側壁１９、底面１８、側壁２２の内側両側に配置され、濾紙２０を貯留槽１７の内側に押さえ、その回転により濾紙２０を側壁２２の外部に移動させる鉄製の環状のチェーン２４と、側壁２２の上部に設けられ、チェーン２４をその回転によって移動させる図示しないモータと、側壁１９の上部及び下部、側壁２２の下部にそれぞれ設けられ、チェーン２４をガイドするガイドローラ２５〜２７とを有している。
【００１７】
貯留槽１７内では、貯留している研削屑１３内の金属屑１５が沈殿して濾紙２０上に溜まる。濾紙２０は、濾紙移動手段２３のモータの駆動によって、ガイドローラ２５〜２７にガイドされたチェーン２４が貯留槽１７の内側に沿って移動し、側壁２２上端の下方に配置されている濾紙収納箱２８に収納される。濾紙収納箱２８内に収納される濾紙２０がいっぱいになった際には、濾紙２０の一端を切断し、濾紙収納箱２８を取り替える。濾紙収納箱２８内には、研削屑１３中の大半の研削液１６が除去された研削屑残渣２９（金属屑１５、研削液１６を含む）と、切断された濾紙３０とが入っている。
【００１８】
また、貯留槽１７内に貯留された研削液１６が溢れないように、貯留槽１７上部には、図示しない研削液の排出口が設けられ、排出口に設けられた図示しない排出管には、研削液１６に金属屑１５が混入しないように、金属屑１５を濾過する濾過機３１が設けられている。更に、濾紙収納箱２８内の濾紙３０の上に図示しない重しを載せて、研削屑残渣２９に含まれる研削液１６を除去してもよい。また、濾紙収納箱２８は、底部に研削液１６を排出する孔を設けてもよい。
【００１９】
分離回収設備１０は、濾紙収納箱２８内の研削屑残渣２９を濾紙３０と共に粉砕する粉砕機３２を有している。図３に示すように、粉砕機３２は、上部に研削屑残渣２９及び濾紙３０を供給する供給口３３と、供給口３３の下部に水平に配置され、外周面上に螺旋状の図示しない溝部が形成され、溝内に所定の間隔を有して図示しない多数の破砕刃が設けられた一軸多歯のロータ３４と、ロータ３４の軸端に配置され、ロータ３４を駆動させる図示しないモータとを有している。
【００２０】
また、粉砕機３２は、ロータ３４に対向して配置され、破砕刃と噛み合って、供給口３３から供給された研削屑残渣２９及び濾紙３０を粉砕する固定刃３５と、ロータ３４と対向して配置され、ロータ３４に研削屑残渣２９及び濾紙３０を押しつける押込装置３６と、押込装置３６を駆動させる図示しない油圧機構と、ロータ３４の下部及びロータ３４を介して押込装置３６とは反対側に配置され、粉砕された研削屑残渣２９及び濾紙３０、すなわち、粉砕物３７を篩う直径５〜５０ｍｍ（例えば、２５ｍｍ）の多数の貫通孔３８が設けられたスクリーン３９とを有している。
【００２１】
更に、スクリーン３９を通過した粉砕物３７は、ベルトコンベア４０で圧搾機４１に供給される。圧搾機４１では、粉砕物３７を圧搾して、例えば、直径１８０ｍｍ、高さ６０〜１００ｍｍのケーキ状の塊状物４２を製造する。圧搾によって、粉砕物３７中に残存する研削液１６を除去することができる。圧搾機４１内に設けられる図示しない研削液抜き用孔の直径は３ｍｍであり、粉砕機３２で粉砕される粉砕物３７が３ｍｍサイズよりも小さい場合には研削液抜き用孔から排出される。
【００２２】
更に、分離回収設備１０は、乾留装置４３を有している。乾留装置４３は、塊状物４２を非酸化性雰囲気下で乾留して、塊状物４２内に残存する研削液１６を実質的に全て除去することができ、金属屑１５及び濾紙３０からなる製鋼材料４４を得ることができる。製鋼材料４４には、濾紙３０が含まれているが、濾紙３０は製鋼時に燃料として消費される。また、回収した研削液１６中の研削油を分離して、製鋼時の燃料等に再利用することができる。
【００２３】
次に、研削屑の分離回収設備１０を使用した本発明の一実施の形態に係る研削屑の分離回収方法について説明する。
（第１工程）
ステンレス鋼板１１をベルト研磨機１２で研削して発生する研削屑１３を分離機１４の貯留槽１７に供給する。予め貯留槽１７には、濾紙台２１に設置されているロール状の濾紙２０を濾紙移動手段２３によって側壁１９、底部１８、側壁２２に配置しておく。貯留槽１７内では、研削屑１３中の金属屑１５が、底部１８及び他側壁２２上の濾紙２０に沈殿する。
【００２４】
この金属屑１５が沈殿している濾紙２０は、濾紙移動手段２３のモータの駆動によってガイドローラ２５〜２７にガイドされたチェーン２４と共に、貯留槽１７の内側に沿って移動し、側壁２２上端の下方に配置されている濾紙収納箱２８に引き上げられ収納される。濾紙収納箱２８内に濾紙２０がいっぱいになった際には、濾紙２０の一端を切断し、濾紙収納箱２８を取り替える。モータは間欠的又は連続的に駆動できる。
【００２５】
濾紙収納箱２８内には、研削屑１３中の大半の研削液１６が除去され、金属屑１５及び研削液１６を含む研削屑残渣２９と、切断された濾紙３０とが収納される。また、貯留槽１７内に貯留された研削液１６が、貯留槽１７上部の排出口まで溜まった際には、濾過機３１によって金属屑１５が濾過され、排出管から外部に排出される。更に、濾紙収納箱２８内の濾紙３０の上に重しを載せて、研削液を除いてもよい。
【００２６】
（第２工程）
濾紙収納箱２８内の研削屑残渣２９及び濾紙３０を粉砕機３２の供給口３３から供給する。供給された研削屑残渣２９及び濾紙３０は、押込装置３６によって、ロータ３４に押し付けられ、ロータ３４の回転によって破砕刃と固定刃３５に挟まれて粉砕される。スクリーン３９には、直径２５ｍｍの多数の貫通孔３８が設けられているので、粉砕物３７の長さは最大２５ｍｍとなっている。
【００２７】
（第３工程）
スクリーン３９を通過した粉砕物３７をベルトコンベア４０で圧搾機４１に供給し、例えば、直径１８０ｍｍ、高さ６０〜１００ｍｍに圧搾して、ケーキ状の塊状物４２とする。この圧搾によって、粉砕物３７中に残存する研削液１６を除去することができる。
更に、塊状物４２を乾留装置４３によって非酸化性雰囲気下で乾留して、塊状物４２内に残存する研削液１６を実質的に全て除去し、金属屑及び濾紙からなる製鋼材料４４を得ることができる。
【実施例】
【００２８】
ステンレス鋼板１１を研削して得られた研削屑１３には、実質的に同じ重量の金属屑１５及び研削液１６（それぞれ３．２ｋｇ）が含まれていた。この研削屑１３を濾過した濾紙３０（０．９ｋｇ）には、金属屑１５が３．２ｋｇ、研削液１６が１．１ｋｇ（研削油が０．７ｋｇ、水が０．４ｋｇ）、及び、砥粒等のその他の成分が若干含まれていた。これを粉砕機（例えば、富士車輌株式会社製、商品名「フジマルチカッター」）３２で粉砕して粉砕物３７を得た。
【００２９】
更に粉砕物３７を圧搾機４１で圧搾し、０．６ｋｇの研削油を得ると共に、直径１８０ｍｍ、高さ６０〜１００ｍｍのケーキ状の塊状物４２を得た。更に、塊状物４２を乾留装置４３で乾留し、０．１ｋｇの研削油１６と、３．２ｋｇの金属屑１５及び０．５ｋｇの濾紙３０を含む製鋼材料４４とを得た。なお、乾留時には、水０．４ｋｇ及び濾紙０．４ｋｇの計０．８ｋｇが揮発した。このように分離回収設備１０では、研削屑１３中の金属屑１５（３．２ｋｇ）及び研削油（０．７ｋｇ）をそれぞれ分離して回収することができた。
【００３０】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の研削屑の分離回収方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、前記実施の形態の金属材料において、ステンレス鋼板を使用したが、ステンレス鋼板以外の炭素鋼、合金鋼等の鋼材、鋳鉄、非鉄金属類等を用いることができる。
また、研削用の加工機械は、ベルト研磨機以外にも、平面研削盤、円筒研削盤、ならい研削盤、ねじ研削盤等が使用できる。粉砕機としては、一軸多歯の粉砕機を使用したが、所定サイズの粉砕物を得られるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る研削屑の分離回収方法を適用した研削屑の分離回収設備の説明図である。
【図２】同研削屑の分離回収設備の分離機の説明図である。
【図３】同研削屑の分離回収設備の粉砕機の説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０：研削屑の分離回収設備、１１：ステンレス鋼板、１２：ベルト研磨機、１３：研削屑、１４：分離機、１５：金属屑、１６：研削液、１７：貯留槽、１８：底面、１９：側壁、２０：濾紙、２１：濾紙台、２２：側壁、２３：濾紙移動手段、２４：チェーン、２５〜２７：ガイドローラ、２８：濾紙収納箱、２９：研削屑残渣、３０：濾紙、３１：濾過機、３２：粉砕機、３３：供給口、３４：ロータ、３５：固定刃、３６：押込装置、３７：粉砕物、３８：貫通孔、３９：スクリーン、４０：ベルトコンベア、４１：圧搾機、４２：塊状物、４３：乾留装置、４４：製鋼材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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