(57)【要約】【課題】  固形化困難な研削スラッジでも容易に固形化でき、その固形容易化のための結合材は、入手が容易で安価であり、少量で効果が得られる方法とする。また、結合材が環境負荷とならず、燃焼可能で有害ガスを発生せず、混合することで結合材自身が固化しないという特性が得られるものとする。【解決手段】  研削スラッジを圧搾により固形化して固形化物Ｂを製造する研削スラッジの固形化物製造方法において、圧搾する研削スラッジに、セルロース繊維を主成分とする結合材を混合する。このセルロース繊維は、木材を原料とした天然セルロース繊維であることが好ましい。研削スラッジが、焼入れ部品の研削ラインで発生した油性クーラント含有の研削スラッジであり、濃縮した後にセルロース繊維結合材を混合して圧搾する。圧搾による固形化は、円筒状の金型２１内でピストン２２の進出により行う。【選択図】        図１
2005262287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削スラッジを圧搾により固形化して固形化物を製造する研削スラッジの固形化物製造方法において、圧搾する研削スラッジに、セルロース繊維を主成分とする結合材を混合することを特徴とする研削スラッジの固形化物製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記セルロース繊維は、木材を原料とした天然セルロース繊維である研削スラッジの固形化物製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、圧搾前の研削スラッジに対するセルロース繊維の混合量が、重量比で０．２〜１.０％である研削スラッジの固形化物製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記研削スラッジが、焼入れ部品の研削ラインで発生したクーラント含有の研削スラッジであり、濃縮した後にセルロース繊維結合材を混合して圧搾する研削スラッジの固形化物製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、研削スラッジの圧搾を、円筒状の金型内でピストンの進出により行う研削スラッジの固形化物製造方法。
【請求項６】
研削スラッジを圧搾により固形化した固形化物であって、セルロース繊維を含むことを特徴とする研削スラッジの固形化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼入れ部品の研削ラインで発生した研削スラッジ、例えば転がり軸受の内外輪、転動体等の鉄系構成部品や、その他の鋼材の研削スラッジを固形化した研削スラッジの固形化物製造方法およびその固形化物に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受部品の内外輪や転動体等の鉄系構成部品は、焼入れの後、転走面等に研削が施される。研削により生じた粉状の研削屑は、クーラントと共にスラッジとして機外に排出し、ろ過の後、クーラントを研削に再利用する。ろ過により残った研削スラッジは汚泥として埋め立て処理される。
研削で生じる研削屑の量は、切削に比べて少ないが、軸受等のような量産ラインでは、その発生量は多量となる。研削スラッジの埋め立ては、環境の面から好ましくないばかりでなく、産廃処理場の行き詰まりから、今後、埋め立て処理ができなくなることは明白である。
【０００３】
このため、研削スラッジを圧搾することにより固形化し、絞り出されたクーラントを再利用すると共に、その固形化物を製鋼材として再利用することが検討されている（例えば特許文献１）。この固形化物はブリケット等と呼ばれる。
【特許文献１】特開２００３−７１５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
研削スラッジの固形化処理は、既に実用化されているが、時々、固形化困難な場合がある。その原因としては、次のような要因が考えられる。
・研削スラッジに多量の油分が含まれる場合。
・研削スラッジに多量の砥粒成分が含まれる場合。
・研削スラッジの研削屑が非常に細かい場合。
・研削スラッジの研削屑が脆い特性を有する場合。
上記のような場合は、固形化処理過程で研削屑は脱液されるものの、残った研削屑である金属成分の結合力が弱いため、形状を保つことが困難となり、研削スラッジのリサイクルのための固形化処理の障害となる。
【０００５】
固形化が困難な研削スラッジの固形化を容易にするためには、研削屑である金属成分を何らかの方法で結びつけるための結合材を混合することが考えられる。その結合材に求められる特性は、下記のとおりである。
・入手容易で安価であること。
・少量の混合で固形化容易の効果が得られること。
・環境負荷とならない物質であること。
・燃焼可能で有害ガスを発生しない物質であること。
・混合することで結合材自身が固化しないこと。
このように、研削スラッジを固形化容易とするための結合材には、多岐に渡る特性が要求され、全てを充足する適宜の結合材が見い出されていない。例えば、結合材を合成樹脂とした場合は、結合材自身が、固形化処理機内で固り機械が稼働できなくなるという問題が生じる。
【０００６】
この発明の目的は、固形化困難な研削スラッジを容易に固形化するために混合する結合材が、入手が容易で安価であり、少量で効果が得られ、環境負荷とならず、燃焼可能で有害ガスを発生せず、混合することで結合材自身が固化しないという特性を有したセルロース繊維を混合する研削スラッジの固形化物製造方法およびその固形化物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の研削スラッジの固形化物製造方法は、研削スラッジを圧搾により固形化して固形化物を製造する研削スラッジの固形化物製造方法において、圧搾する研削スラッジにセルロース繊維を主成分とする結合材を混合することを特徴とする。
結合材としてセルロース繊維を用いると、固形化困難な研削スラッジでも容易に固形化できることが、試験により確認できた。セルロース繊維により固形が容易になるのは、次の理由と考えられる。研削スラッジを構成している研削屑は、砥石で削られた金属でカールした細い糸状のものである。この研削スラッジに細長い糸状のセルロース繊維を混合すると、お互いに絡み合うため、研削屑を相互に結び付けるバインダの役割を果たし、耐流動性が高まり、固定化処理時に研削屑が研削液と共に流出することを妨げて固定化処理が容易になると考えられる。固形化処理後も、圧縮された研削屑をセルロース繊維が結び付けて固形化物の強度が高くなり、形状保持能力が向上する。また、結合材がセルロース繊維であると、入手が容易で安価であり、少量で効果が得られ、環境負荷とならず、燃焼可能で有害ガスを発生せず、混合することで結合材自身が固化しないという特性のものを選定することができる。
【０００８】
特に、前記セルロース繊維は、木材を原料とした天然セルロース繊維であることが好ましい。木材を原料とした天然セルロース繊維は、化学的に安定で、人体に毒性がなくて安全性が高く、環境に優しく、また燃焼させても有害物質を発生させないという特性が得られる。
【０００９】
セルロース繊維の混合量は、圧搾前の研削スラッジに対する重量比で０．２〜１.０％の範囲であることが好ましい。０．２％未満であると、固形化が不十分な場合が生じる。１.０％を超えてセルロース繊維を混合しても、固形化の容易性や固形化物の強度は１.０％以下の場合と変わらず、セルロース繊維が無駄になる。
【００１０】
前記研削スラッジは、焼入れ部品の研削ラインで発生した油性クーラント含有の研削スラッジであっても良い。その場合、濃縮した後にセルロース繊維結合材を混合して圧搾する。クーラントは、油性であっても水溶性のものであってもよい。
油性クーラントは水性クーラントに比べて粘性が高く、クーラントの絞り出しが困難で固形化が難しい。特に、焼入れ部品の研削屑は、細かくて硬いために固形化が困難とされていた。しかし、セルロース繊維を混合すると、このような固形化困難な研削屑の場合であっても、容易に固形化が行え、固形化物の強度が確保できる。油性クーラント含有の研削スラッジは、固形化処理の容易のために濃縮することが必要となるが、この濃縮後にセルロース繊維結合材を混合することで、混合させたセルロース繊維が研削屑のクーラントと共に排出されることを防止し、効率的な固形化に有効である。
【００１１】
この発明において、研削スラッジの圧搾は、円筒状の金型内でピストンの進出により行うことが好ましい。研削スラッジの圧搾は、対向する開閉式の金型を用いたり、また成形用の凹部を有するローラを用いることでも行えるが、これらの方法では研削スラッジの状態によっては固形化が難しい。固形化の容易の面からは、円筒状の金型内でピストンにより圧搾することが好ましく、その場合にセルロース繊維を用いることで、固形化困難な研削スラッジの場合でも、容易に固形化できて、また固形化物が崩れ難いものとできる。
【００１２】
この発明の研削スラッジの固形化物は、研削スラッジを圧搾により固形化した固形化物であって、セルロース繊維を含むことを特徴とする。
セルロース繊維を含むため、この発明の製造方法で説明したように、固形化が容易で取扱時に崩れ難いものとできる。結合材がセルロース繊維であると、安価で少量で済み、研削スラッジの固形化物が安価に製造できる。しかも、結合材を含みながら、結合材が環境負荷とならず、製鋼材として再利用するときに燃焼可能で、有害ガスを発生しない。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の研削スラッジの固形化物製造方法は、研削スラッジを圧搾により固形化して固形化物を製造する研削スラッジの固形化物製造方法において、圧搾する研削スラッジにセルロース繊維を主成分とする結合材を混合するため、固形化困難な研削スラッジでも容易に固形化でき、その固形容易化のための結合材につき、入手が容易で安価であり、少量で効果が得られ、環境負荷とならず、燃焼可能で有害ガスを発生せず、また混合することで結合材自身が固化しないという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１は研削スラッジの発生から固形化処理，再利用に至るまでの概念図である。研削ライン１では、研削盤２により、クーラントタンク３から供給されるクーラントを用いて研削を行う。研削盤２で発生した研削屑およびクーラントからなる研削スラッジは、ろ過手段４でろ過することによって濃縮する。この濃縮スラッジに、セルロース繊維を主成分とする結合材（以下「セルロース繊維結合材」と称す）をホッパー５で混合する。このセルロース繊維結合材の混合された研削スラッジを、固形化装置６で圧搾により固形化して固形化物Ｂとする。ろ過手段４でろ過により生じたクーラント、および固形化装置６で圧搾により生じたクーラントは、それぞれ回収経路７，８により、研削ライン１のクーラントタンク３に戻す。回収経路８は沈殿設備１５Ａを有していて、ろ過したクーラントを戻すようにされる。
【００１５】
このように固形化された固形化物Ｂは製鋼メーカ９に運搬する。固形化物Ｂの運搬は、フレコンバック等と呼ばれる搬送容器１０に複数個収容し、トラックなどで行う。製鋼メーカ９は、固形化物Ｂをアーク炉１１等の製鋼材に使用する。製鋼された鋼材は、被研削物の素材として使用される。
【００１６】
上記各過程の詳細を説明する。ろ過手段４は、沈殿設備１５およびフィルタ設備１６により構成される。研削ライン１で発生した研削スラッジは、まず沈殿設備１５に導き、ここで沈殿させた研削スラッジを、ポンプ１７でフィルタ設備１６に導き、その槽１９内のベルトフィルタ１８を用いて再度ろ過する。
ホッパー５には、研削スラッジと所定割合のセルロース繊維結合材とを入れ、内蔵の攪拌翼（図示せず）等の攪拌手段により攪拌する。
【００１７】
固形化装置６は、図２に拡大して示すように、円筒状の金型２１内でピストン２２の進出により研削スラッジを圧搾し、固形化する装置である。金型２１は、一端が開閉自在な蓋部材２３で蓋され、他端からピストン２２を進入させるものであり、金型２１内の蓋部材２３とピストン２２との間の空間で研削スラッジが圧搾される。ピストン２２は、油圧シリンダ等の進退駆動源２４により進退させられ、蓋部材２３は油圧シリンダ等の開閉駆動源２５により、開閉させられる。金型２１および各進退駆動源２４，２５は、共通の基台２６上に設置されている。
【００１８】
金型２１は、上面にスラッジ入口２７を有し、案内路２８を介してホッパー２９から、上記のセルロース繊維結合材の混合された濃縮状態の研削スラッジが内部に定量供給される。図２に示すホッパー２９は、図１における結合材混合用のホッパー５であっても、また同図のホッパー５とは別にその後段に設けられたものであっても良い。図２のホッパー２９は、搬送用のスクリューコンベヤ３０を内蔵している。ホッパー２９と金型２１との間には、金型２１へ供給する研削スラッジの濃度を予備圧搾等によりさらに高める手段（図示せず）を設けても良い。
【００１９】
上記金型２１内での圧搾より、図３に示すような円柱状の固形化物Ｂが製造される。固形化物Ｂは、ブリケットに属する大きさのものであり、その直径Ｄは、例えば３０〜１００mm程度であり、高さＨが３０〜１００mm程度である。
【００２０】
図１において、研削ライン１で研削する被研削物は、焼入れ部品であり、軸受鋼等の軸受用鋼材等である。上記焼入れ部品は、軸受用鋼材の部品、例えば転がり軸受の鉄系部品等である。具体的には、上記焼入れ部品は、転がり軸受の内輪、外輪、または転動体であり、軸受鋼製の物などである。軸受用鋼材としては、高炭素クロム鋼（ＳＵＪ２等）のずぶ焼入れ材、中炭素鋼（Ｓ５３Ｃ等）の高周波焼入れ材、肌焼き鋼（ＳＣＲ４１５等）の浸炭焼入れ材等がある。クーラントは、油性のものが使用され、油性のうちのパラフィン系のクーラントであっても良い。なお、クーラントが水性の場合も、この実施形態の研削スラッジの固形化物製造方法、および固形化物が適用できる。
【００２１】
研削ライン１で発生する研削スラッジは、クーラント量が９０ｗｔ％以上の流動体であり、残りは粉状の研削屑と微量の研削砥粒である。この研削スラッジは、ろ過手段４でろ過された濃縮スラッジの状態では、クーラントを５０〜８０ｗｔ％含むものとされる。濃縮スラッジの成分は、例えば軸受鋼等からなる研削屑が略５０〜８０ｗｔ％、クーラントが略２０〜５０ｗｔ％と、微量の研削砥粒である。このような濃縮スラッジに、ホッパー５でセルロース繊維結合材を添加して攪拌することで混合する。固形化物Ｂとなった状態のクーラント含有量は、１０％未満とされる。
【００２２】
混合するセルロース繊維結合材は、純粋なセルロース繊維でなくて良く、セルロース繊維を主成分とする材料であれば良い。例えば、セルロース繊維を８０％程度以上含む適宜の結合材であっても良い。その場合に、結合材におけるセルロース繊維以外の成分が、例えば灰分と水分等であるものが使用できる。混合するセルロース繊維結合材におけるセルロース繊維は、木材を原料とした天然セルロース繊維が好ましい。
セルロース繊維結合材の適切な混合量は、セルロース繊維結合材中のセルロース繊維の含有量によっても異なるが、略純粋なセルロース繊維である場合、固形化装置６の金型２１による圧搾前の研削スラッジに対して、重量比で０．２〜１.５％の範囲が好ましく、０.２〜１.０％範囲とすることがより好ましい。セルロース繊維結合材が略純粋なセルロース繊維でない場合は、結合材中に含有するセルロース繊維の研削スラッジに対する割合を、上記と同じ０．２〜１.５％の範囲とすることが好ましく、０.２〜１.０の範囲とすることがより好ましい。
【００２３】
上記の木材を原料とした天然セルロース繊維としては、例えば、アスファルト舗装用セルロース繊維添加材として市販されているものが使用できる。商品名を挙げると、トップセル（コスモアスファルト株式会社）や、セルロード（山共精粉株式会社）等が使用できる。これらのセルロース繊維商品は、上記のようにアスファルト舗装の添加材として販売されているものであり、焼入れ部品の製造業とは全く異なる技術分野で使用されるものであるが、試験の結果、研削スラッジの固形化に優れた性質を持つことが別った。木材を原料としたセルロース繊維としては、フィルター用のものが一般的であるが、フィルター用のものは高品質で高価であり、研削スラッジの固形化に使用するにはコストが高くなり過ぎる。しかし、上記のようなアスファルト舗装用の添加材であると、純度は低いが安価に入手でき、また研削スラッジの固形化には十分な性能が得られる。
【００２４】
試験（１）の結果（アスファルト舗装用のセルロース繊維を混合した試験の結果）を説明する。試験に用いる研削スラッジは、ニードルころ軸受におけるころの研削により生じた研削スラッジであり、結合材の混合無しでは、固形化が不安定で固形化できたりできなかったりする。これと同じ研削スラッジにつき、フィルター用の高純度のセルロース繊維を結合材として試験を行った結果は良好であったので、アスファルト舗装用のセルロース繊維を結合材として用いた場合の試験を行った。
【００２５】
試験条件は次のとおりである。
セルロース繊維結合材：アスファルト舗装用の添加材であるトップセルＪ（コスモアルファルト株式会社製）。
研削スラッジ：ニードルころ軸受におけるころの研削スラッジであり、含有するクーラントは水溶性。
固形化条件：図２の固形化装置６を用いて手動運転し、ピストン２２の前進速度を５mm／ｓｅｃ、加圧力を２０００ｋｇｆ／ｃｍ2 として圧搾した。
１個の固形化物Ｂの固形化に用いた研削スラッジの量は１０００ｇ、セルロース繊維結合材の量は１０ｇである。
【００２６】
セルロース繊維結合材として用いたトップセルＪは、綿状のものであり、その成分は、セルロース繊維の含有量：約８０％、灰分量：１０％以下、水分量：７％以下であり、かさ密度：２０〜３６ｇ／Ｌである。
【００２７】
上記試験の結果、崩れ部分がなく、取扱時にも崩れない非常に良い固形化物Ｂが得られた。今回使用したセルロース繊維結合材は、アファルト用の純度の低い（セルロース繊維含有量：約８０％）ものであったが、このような低純度のセルロース繊維結合材を用いても、非常に良い固形化物Ｂを製作できることが確認できた。製作された固形化物Ｂの大きさは、直径：約７０mm、厚さ：約４０mm、重さ：５００ｇ、密度：約３.０ｇ／ｃｍ3である。
結合材を含まずに同じ条件で固形化した場合は、角部に崩れがあったり、全体に割れが発生したりし、固形化不可の場合があった。
なお、上記セルロース繊維結合材を混合した研削スラッジを１日間放置したが、固まることはなかった。これより、固形化装置６の金型２１へ供給経路、例えばホッパー５，２９等で固まって問題を起こすことはないと推定される。
【００２８】
他の試験（２）の結果を説明する。この試験では、セルロース繊維結合材の混合量を種々変えて固形化した。セルロース繊維結合材には、フィルタ用の高純度のセルロース繊維を用いた。その他の試験条件は、上記試験（１）と同じである。この試験の結果、次の表１に示す結果が得られた。セルロース繊維結合材の混合割合は、研削スラッジに対する重量比である。
【００２９】
【表１】
2005262287.tif 000003
【００３０】
この表１より、セルロース繊維結合材の混合割合は、０．２ｗｔ％以上であることが、固形化の確実のために好ましいことがわかる。セルロース繊維結合材の混合量が０．５ｗｔ％以上の場合は、１ｗｔ％、また３ｗｔ％と混合量を増やしても、固形化の品質は変わらなかった。したがって、セルロース繊維結合材の混合割合をあまり増やしても材料の無駄で不経済であり、混合時の攪拌不良等を見込んで、１.０ｗｔ％以下とすることが好ましいと考えられる。すなわち、セルロース繊維結合材の混合割合は、０．２ｗｔ％〜１.０ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００３１】
なお、上記の各試験（１），（２）は、研削スラッジのクーラントが水溶性の場合であるが、研削スラッジのクーラントが油性の場合も、固形化が良好に行えると考えられる。また、上記の各試験（１），（２）は、研削スラッジがニードルころ軸受におけるころの研削により生じたものであり、焼入れ部品の研削スラッジであるが、生材の研削スラッジの場合は、固形化が容易であり、この場合も、セルロース繊維添加材の含有量を焼入れ部品の研削スラッジの場合に比べて減らしても、良好な固形化が行える。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の一実施形態にかかる研削スラッジの固形化物製造方法を示す処理系統図である。
【図２】その固形化装置の破断正面図である。
【図３】製造された固形化物の斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…研削ライン
４…ろ過手段
５…ホッパー
６…固形化装置
２１…金型
２２…ピストン
Ｂ…固形化物
【図１】
2005262287.tif 000004
【図２】
2005262287.tif 000005
【図３】
2005262287.tif 000006