(57)【要約】【課題】略球形で流動性が良く、成形性にすぐれ、粉末同士の接触面積が大きい、高密度な粉末成形品を得る。【構成】金属、セラミックス又はポリマー等の研磨工程において排出される研摩スラッジ１を、溶媒洗浄２後、乾燥処理３を行ってから、再溶解処理４を行って形状制御し、該形状制御したスラッジを、磁選、浮選又は篩等により分別処理６により含まれている研磨材を分離して、再利用可能な粉末を回収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨スラッジの処理方法において、
研摩スラッジを、溶媒洗浄後、乾燥処理を行ってから、再溶解処理を行って形状制御し、
該形状制御したスラッジを、分別処理により含まれている研磨材を分離して、再利用可能な粉末を回収することを特徴とする研磨スラッジの処理方法。
【請求項２】
前記研磨スラッジは、金属、セラミックス又はポリマーの研磨工程において排出される全ての研磨スラッジであることを特徴とする研磨スラッジの処理方法。
【請求項３】
前記分別処理は、磁選、浮選又は篩であることを特徴とする研磨スラッジの処理方法。
【請求項４】
前記再溶解は、研磨スラッジを熱プラズマ又はヒーター加熱により得られる高熱源に通し行い、前記スラッジに凝着あるいは内包されている研磨材を分離しするものであることを特徴とする請求項１記載の研磨スラッジ処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨スラッジの処理方法により得られた中実又は中空の形状で流動性と焼結性に優れていることを特徴とする研摩スラッジの再利用粉末。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨スラッジの処理方法により回収され、粉末資源として再利用可能なことを特徴とする再利用粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨スラッジの処理方法及び再利用粉末に関する。
【背景技術】
【０００２】
研磨工程で排出される研磨スラッジには７０％以上の研磨液と１０％以下の研磨材が含まれている。従来、主にフィルタープレスなどを利用して、スラッジを圧縮することにより研磨液を脱水しているが、３５〜４０％程度の研磨液が残った状態であり、現状ではこの状態で埋め立て、投棄処分されている。
【０００３】
さらに、他の従来技術として、プレスにより研磨スラッジと研磨液との分離処理が行われている（特許文献１〜３参照。）。
【０００４】
さらに、他の従来技術として、研磨スラッジを加熱乾燥あるいは溶媒洗浄により研磨液を除去する手段がある（特許文献４〜１０参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１０５１８８
【特許文献２】特開２００１−３００７８３
【特許文献３】特開２００３−０１０８９９
【特許文献４】特開２０００−２７７３１９
【特許文献５】特開２００１−３００５９７
【特許文献６】特開２０００−３５４８９５
【特許文献７】特開平０９−２６３８１７
【特許文献８】特開平１１−００６０１９
【特許文献９】特開２００２−０８７８３９
【特許文献１０】特開２００２−１８７７２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３の技術を用いて、一次脱水した軸受け鋼（ＳＵＪ２）の研磨スラッジを加圧式ベルトフィルターにより再加圧し、研磨液含有量を約８％にまで減少することに成功している。しかし、完全には研磨液を分離することができない上、研磨材は含まれたままであるという問題がある。
【０００６】
特許文献４〜５に示す従来技術によると、図２に示すように、凝着あるいは内包されている研磨材を完全に分離することは出来ない。そのためこれをダライ粉やスラグ等の原材料として利用すると、得られる材料は研磨材や残留研磨液からなる不純物が多いため、鋳造性が悪く歩留まりも低い上、機械的特性が低くなる点が問題である。その他に、カイロ用鉄粉等への応用が試みられてはいるが、不純物が多く十分な成果は得られていない。研磨スラッジの再資源化を図るには不純物（研磨液、研磨材）を完全に除去する必要がある。
【０００７】
これら特許文献１〜１０の技術の上記問題点の他に、従来の研磨スラッジは、燐片状、扁平状、リボン状等の不規則な形状をしているために、流動性が悪い、スプリングバックが生じやすく成形性が極めて悪い、粉末同士の接触面積が低く相対密度６０％以下しか焼結できない、等の理由により、高密度な粉末成形品を得ることができない。
【０００８】
本発明は、以上の問題を解決することを目的とし、研磨スラッジの処理方法及び再利用粉末を実現することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために、研磨スラッジの処理方法において、研摩スラッジを、溶媒洗浄後、乾燥処理を行ってから、再溶解処理を行って形状制御し、該形状制御したスラッジを、分別処理により含まれている研磨材を分離して、再利用可能な粉末を回収することを特徴とする研磨スラッジの処理方法を提供する。
【００１０】
前記研磨スラッジは、金属、セラミックス又はポリマーの研磨工程において排出される全ての研磨スラッジである。
【００１１】
前記分別処理は、磁選、浮選又は篩であることを特徴とする。
【００１２】
前記再溶解は、研磨スラッジを熱プラズマ又はヒーター加熱により得られる高熱源に通し行い、前記スラッジに凝着あるいは内包されている研磨材を分離しするものであることを特徴とする。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するために、上記研磨スラッジの処理方法により得られた中実又は中空の形状で流動性と焼結性に優れていることを特徴とする研摩スラッジの再利用粉末。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するために、記載の研磨スラッジの処理方法により回収され、粉末資源として再利用可能なことを特徴とする再利用粉末。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は以上の構成であるから、次のような効果が生じる。
（１）金属、セラミックス、ポリマー等の研磨工程において排出される全ての研磨スラッジを、洗浄−乾燥−再溶解−分別−回収処理することにより、従来にあっては困難であった研磨液、研磨材の除去が可能となる。また、研磨スラッジの不規則な形状（扁平状、リボン状）も球状に改善される。
【００１６】
（２）そのため、従来は研磨スラッジをフィルタープレス等でブリケットにして廃棄していたのに対し、本発明の処理方法を用いれば、研磨スラッジから研磨液、研磨材を除去、その上、流動性、焼結性を改善できることから、全ての研磨スラッジを粉末や焼結部品等の再利用製品としてリサイクルすることが可能となる。
【００１７】
（３）その結果、現状では埋め立て・投棄処分されていた研磨スラッジを機械焼結部品、生体焼結部品、金型、構造部材、溶射皮膜、多孔質材等の原料、それら再利用製品としてリサイクルすることができる。
【００１８】
（４）
また、これら再利用粉末は市販粉末の２／３以下のコストで提供することができ、製品の低コスト化も可能となる。さらに、本発明は金属、セラミックス、ポリマー等の全ての研磨スラッジに適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る研磨スラッジの処理方法及び再利用粉末の実施の形態を実施例に基づいて図面等を参照して以下説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係わる再処理の基本的なプロセスを示す図である。このプロセスは、次の処理工程によりそれぞれの処理を行う。
（１）洗浄処理２では、研磨スラッジ１を蒸留水、アルコール類等により、洗浄して研磨      液を取り除く。
（２）乾燥処理３では、研磨スラッジ１を乾燥する。
（３）再溶解処理４では、プラズマ溶射等により研磨スラッジ１を溶解する。
（４）分別処理５では、磁力選別等の手段により選別を行う。
（５）回収処理６では、再利用可能な粉末を回収する。
（６）このようにして再利用可能な粉末７を回収する。
【実施例１】
【００２１】
図２は研磨スラッジを走査電子顕微鏡により撮影したものである。機械加工後排出される研磨スラッジは、リボン形状の研磨スラッジ８や扁平形状の研磨スラッジ９として存在する。研磨材１０、１２は、研磨スラッジ８、９に凝着し、あるいは内包した状態で含まれている。
【００２２】
図３は、本発明に係わる再処理の実施例を示す図であり、この実施例での処理対象は、ＳＵＳ３０４研磨スラッジ１３である。ＳＵＳ３０４研磨スラッジ１３は、蒸留水により洗浄処理１４で洗浄して研磨液を取り除き、１２０℃の真空加熱処理１５により乾燥した。
【００２３】
これを、プラズマ溶射処理１６において、Ａｒガスの３００Ａの条件でプラズマ溶射を行なった。さらに、磁力選別処理１７において磁力選別を施し、最終的に粉末回収処理１８におい再利用可能な粉末の回収した。
【００２４】
図４は、プラズマ溶射処理１６でプラズマ溶射処理された後の研磨スラッジである。リボン状、扁平状であった研磨スラッジ８、９は球状の研磨スラッジ１９となり、研磨スラッジ８、９に凝着、あるいは内包されていた研磨材１０、１２は、研磨スラッジとの融点、濡れ性等の相違により研磨材２０で示すように完全に分離される。
【００２５】
また、１０μｍ程度の微細な研磨材２１としても完全に分離することができた。また、再溶解処理４における溶融条件によっては、図５に示すような球状中実粉末２２や球状中空粉末２３を、研磨スラッジ８、９から作製することも可能である。
【００２６】
再溶解処理４における熔解の手段としては、図６に示すような熱プラズマ溶解装置２４がある。熱プラズマ溶解装置２４は、冷却水２５で周囲から冷却されたノズル２６を有する。このノズル２６のノズル口２７の近傍は、直流電源２８で陰極２９と陽極３０を介して印加されている。
【００２７】
このノズル口２７にプラズマ原料ガス３１と、キャリアガス及びキャリアガスで搬送された研磨スラッジ３２（図６中には「３２  キャリアガス＋研磨スラッジ」と記載。）が供給され、ノズル口２７の電圧印加により加熱され前方に熱プラズマ３３として噴射される。この熱プラズマ３３で研磨スラッジ８、９は溶解され、球状中実粉末２２が形成される。
【００２８】
再溶解処理４における熔解の他の手段としては、図７に示すような加熱ヒーター溶解装置３４がある。加熱ヒーター溶解装置３４は、ヒーターエレメント３５を内装した筒状のヒーター３４を有する。筒状のヒーター３４の筒内に高温領域３６が形成され、研磨スラッジ８、９は、この高温領域３６内を通過して溶解され、球状中実粉末２２が形成される。
【００２９】
図８は、磁力選別処理１７により分別した研磨スラッジ３７と研磨材３８を示す図である。プラズマ溶射処理１６により研磨スラッジ１３から完全に分離された研磨材２０、２１は、磁力選別処理１７により取り除くことができた。分別手段としては、磁力選別処理１７による磁力選別のほかに、浮力選別、篩等を用いた分別手段も好適である。
【００３０】
本発明は金属、セラミックス、ポリマー等の全ての研磨スラッジに適用可能であり、研磨スラッジを再利用粉末としてとしてリサイクルすることができる。また、この再利用粉末は焼結部品等に使われている原料粉として幅広い分野で利用できる。さらに、本発明により得られた球状中空粉末２３は多孔質材料の原料粉、緩衝材としても利用することができる。
【００３１】
（再利用粉末の特性評価）
本発明の方法により再処理された研磨スラッジ再利用粉末の特性を、下記の各種方法によって評価した。
【００３２】
（１）組成分析
蛍光Ｘ線分析装置（セイコーインスツルメンツ製ＳＥＡ−２１００）を用いて、研磨スラッジにどの程度の研磨材成分が含まれているかを分析した。被分析対象として、次の４種類の試料を準備して比較分析を行った。
ａ．未処理ＳＵＳ３０４研磨スラッジに蒸留水により洗浄、１２０℃の真空加熱により乾燥、Ａｒガス、３００Ａの条件でプラズマ溶射、磁力選別を施した本発明の実施例１に係る試料。
ｂ．未処理ＳＵＳ３０４研磨スラッジに蒸留水により洗浄、１２０℃の真空加熱により乾燥して得られた試料（比較例１）。
ｃ．未処理ＳＵＳ３０４研磨スラッジに蒸留水により洗浄、１２０℃の真空加熱により乾燥、磁力選別を施して得られた試料（比較例２）。
ｄ．未処理ＳＵＳ３０４研磨スラッジに蒸留水により洗浄、１２０℃の真空加熱により乾燥、Ａｒガス、３００Ａの条件でプラズマ溶射を施して得られた試料（比較例３）。
【００３３】
分析元素は、研磨材主成分であるＳｉとＳＵＳ３０４成分であるＮｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒとした。それぞれの分析結果を次の表１に示す。比較例１、２、３の場合、研磨材成分はほとんど同じであり、これらの処理方法では研磨材を取り除くことは出来ない。一方、実施例１の場合は本発明の効果により研磨スラッジにある研磨成分がほとんど除去されていた。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
（２）流動特性
粉末流動試験法を用いて研磨スラッジの流動性を評価した。ここで使用した評価装置は図９に示すような円筒回転容器３９からなり、円周方向に回転できるようになっている。測定は、円筒回転容器３９に研磨スラッジを１０ｇを入れ、円筒回転容器３９をゆっくりと回転させ、研磨スラッジが流動したときの流動開始角度４０を求めた。
【００３６】
被評価対象とした試料は次の２種類の試料を準備して、比較評価を行った。
ａ．未処理ＳＵＳ３０４研磨スラッジに蒸留水により洗浄、１２０℃の真空加熱により乾燥、Ａｒガス、３００Ａの条件でプラズマ溶射、磁力選別を施した実施例１に係る試料。
ｂ．未処理ＳＵＳ３０４研磨スラッジに蒸留水により洗浄、１２０℃の真空加熱により乾燥して得られた試料（比較例１）。
【００３７】
流動試験結果を図１０に示す。流動開始角度は、比較例１が８５°であるのに対し、実施例１は３５°で本発明による方法により研磨スラッジの流動性を著しく改善することができた。
【００３８】
（３）焼結性
走査電子顕微鏡を用いて粉末形状を観察し、研磨スラッジの焼結性を評価した。
【００３９】
被観察対象として次の２種類の試料を準備して、比較評価を行った。
ａ．未処理ＳＵＳ３０４研磨スラッジに蒸留水により洗浄、１２０℃の真空加熱により乾燥、Ａｒガス、３００Ａの条件でプラズマ溶射、磁力選別を施した実施例１の試料。
ｂ．未処理ＳＵＳ３０４研磨スラッジに蒸留水により洗浄、１２０℃の真空加熱により乾燥して得られた試料（比較例１）。
【００４０】
試料それぞれの粉末形状を図２、５に示す。比較例１はリボン形状８、扁平形状９をしており粉末同士の接触面積が小さいため焼結性は極めて低く、高密度焼結が得られにくい。一方、実施例１の試料は、球状で粉末同士の接触面積が比較例１に比べ極めて大きいために、焼結性がよく、高密度焼結が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る研磨スラッジの処理方法及び再利用粉末の方法は、金属、セラミックス、ポリマー等の全ての研磨スラッジに適用可能であり、研磨加工分野での再処理方法として好適である。
【００４２】
また、現在廃棄されている研磨スラッジを再利用粉末としてとしてリサイクルすることができるため、この再利用粉末を原料粉として幅広い分野で利用できる。具体的には、機械焼結部品、生体焼結材、金型、構造部材、溶射皮膜用原料等に使用することができる。
【００４３】
さらに、本発明により得られた球状の中空粉末は多孔質材料の原料粉、緩衝材としても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る研磨スラッジ再処理方法を説明するフロー図である。
【図２】通常の研磨スラッジと含まれる研磨材（左図：研磨スラッジと凝着した研磨材、右図：研磨スラッジに覆われた研磨材）を示す。
【図３】ＳＵＳ３０４研磨スラッジ再処理方法の実施例を説明するフロー図である。
【図４】再溶解処理後の研磨スラッジ（左図：洗浄・乾燥−再溶解−分別処理後の球状になった研磨スラッジと分離された研磨材、右図：分離された微細な研磨材）を示す。
【図５】再溶解処理後の研磨スラッジ（左図：洗浄・乾燥−再溶解処理後の中実球状研磨スラッジ、右図：洗浄・乾燥−再溶解処理後の中空球状研磨スラッジ）を示す図である。
【図６】熱プラズマ溶解装置を説明する図である。
【図７】加熱ヒーター溶解装置を示す図である。
【図８】分別処理後の研磨スラッジと研磨材（左図：洗浄・乾燥−再溶解−分別処理後の研磨スラッジ、右図：洗浄・乾燥−再溶解−分別処理後に研磨スラッジから分離された研磨材）を示す図である。
【図９】流動試験の概略図を説明する図である。
【図１０】流動試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  研磨スラッジ                               
２  洗浄処理                                   
３  乾燥処理                                   
４  再溶解処理                                 
５  分別処理                                   
６  回収処理                                   
７  再利用可能な粉末                           
８、９、１１  研磨スラッジ                     
１０、１２  研磨材                             
１３  SUS304研磨スラッジ                     
１４  洗浄処理                                 
１５  真空加熱処理                             
１６  プラズマ溶射処理                         
１７  磁力選別処理                             
１８  粉末回収処理                             
１９  球状の研磨スラッジ                       
２０、２１  研磨材                             
２２  球状中実粉末                             
２３  球状中空粉末                             
２４  熱プラズマ溶解装置                       
２５  冷却水                                   
２６  ノズル                                   
２７  ノズル口                                 
２８  直流電源                                 
２９  陰極                                     
３０  陽極                                     
３１  プラズマ原料ガス                         
３２  キャリアガス＋研磨スラッジ               
３３  熱プラズマ                               
３４  加熱ヒーター溶解装置                     
３５  ヒーターエレメント                       
３６  高温領域                                 
３７  研磨スラッジ                             
３８  研磨材                                   
３９  円筒回転容器                             
４０  流動開始角度                             
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005144400.tif 000006
【図４】
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【図５】
2005144400.tif 000008
【図６】
2005144400.tif 000009
【図７】
2005144400.tif 000010
【図８】
2005144400.tif 000011
【図９】
2005144400.tif 000012
【図１０】
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