(57)【要約】【課題】  分離効率、回収率及び回収純度の向上を図ることが可能であり、タンクとポンプなどの付属機器が必要最小限で済む湿式分離装置及びこれを用いた研磨材回収システムの提供。【解決手段】  研磨材廃液などのスラリーを、液体サイクロン本体１に投入することにより、液体サイクロン本体１の筒状部１Ａにて遠心力により旋回流を生じさせるスラリー投入口２をサイクロン本体１に設置するとともに、筒状部１Ａに投入されたスラリーを遠心力によって分級し、スラリーのうち主として粗粉を含むスラリーを下方へ排出するアンダーフロー排出口３を筒状部１Ａに設け、液体サイクロン本体１の下方に調整チャンバ５を取り付けることにより、アンダーフロー排出口３を介して筒状部１Ａと調整チャンバ５とを連通させ、調整チャンバ５にスラリーを排出する粗粉スラリー排出口７、並びに第１の希釈用流体投入口８を設けたことを特徴とする。【選択図】        図１
2012056016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨材廃液などのスラリーを、液体サイクロン本体の筒状部に対し、接線方向に投入することにより、該液体サイクロン本体の筒状部にて旋回流を生じさせるスラリー投入口を該液体サイクロン本体に設置するとともに、該筒状部に投入されたスラリーを遠心力によって分級し、スラリーのうち主として粗粉を含むスラリーを下方へ排出するアンダーフロー排出口、並びに且つスラリーのうち主として微粉を含むスラリーを排出するオーバーフロー排出口を該筒状部に設け、
前記液体サイクロン本体の下方に内部空間を有する調整チャンバを取り付けることにより、前記アンダーフロー排出口を介して前記液体サイクロン本体の筒状部と該調整チャンバの内部空間とを連通させるとともに、該調整チャンバに、スラリーを排出する粗粉スラリー排出口、並びに、第１の希釈用流体投入口を設けたことを特徴とする湿式分離装置。
【請求項２】
前記調整チャンバの底部にセンターコアを設け、該センターコアを前記液体サイクロン本体のアンダーフロー排出口と対向させたことを特徴とする請求項１に記載の湿式分離装置。
【請求項３】
前記センターコアに代替して第２の希釈用流体投入口を、又は該センターコアに第２の希釈用流体投入口を設け、前記液体サイクロン本体のアンダーフロー排出口と対向させたことを特徴とする請求項２に記載の湿式分離装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の湿式分離装置の粗粉スラリー排出口を、別の液体サイクロンのスラリー投入口に直列に接続したことを特徴とする湿式分離装置。
【請求項５】
請求項１乃至３に記載の湿式分離装置の粗粉スラリー排出口を、磁石を備えた磁気分離器の流入口に直列に接続したことを特徴とする湿式分離装置。
【請求項６】
研磨材廃液などの使用済スラリー貯留用のタンクと、該タンク内の使用済スラリーを圧送するポンプとを備え、該ポンプの吸込側を該タンクに接続するとともに、該ポンプの吐出口を請求項１乃至３に記載の湿式分離装置のスラリー投入口に接続し、該請求項１乃至３に記載の湿式分離装置の粗粉スラリー排出口を、磁気分離器の流入口に直列に接続し該磁気分離器を介して有用成分を回収、又は磁気分離器に接続することなく直接有用成分を回収することを特徴とする研磨材回収システム。
【請求項７】
研磨材廃液などの使用済スラリー貯留用のタンクと、該タンク内の使用済スラリーを圧送するポンプとを備え、該ポンプの吸込側を該タンクに接続するとともに、前記請求項３に記載の湿式分離装置を一次湿式分離装置として、該ポンプの吐出口を該一次湿式分離装置のスラリー投入口に接続し、前記請求項２に記載の湿式分離装置を二次湿式分離装置とし、
前記一次湿式分離装置の粗粉スラリー排出口を、前記二次湿式分離装置のスラリー投入口に直列に接続するとともに、該二次湿式分離装置の粗粉スラリー排出口を前記タンクに接続し、更に該二次湿式分離装置におけるオーバーフロー排出口を、永久磁石を備えた磁気分離器の流入口に直列に接続し磁気分離器を介して有用成分を回収、又は該二次湿式分離装置におけるオーバーフロー排出口を磁気分離器に接続することなく直接有用成分を回収するようにしたことを特徴とする研磨材回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉と粗粉が混在しているスラリーに対し、遠心力を利用して微粉スラリーと粗粉スラリーとに分離する湿式分離装置、
及びこの湿式分離装置を用いて、ラップ加工で使用した研磨材廃液から有用な研磨材を回収する研磨材回収システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス表面の加工方法のひとつに、遊離砥粒方式のラップ加工がある。これは、加工機としてラッピングマシンを用い、ラップ定盤とワーク（被加工物）との間に、ラップ剤を介在させ、ワークに荷重を加えながら相対運動をさせることによってワークの表面を高精度に加工するものである。ラップ剤としては、一般的に炭化ケイ素やアルミナなどの無機研磨材を水に懸濁させた研磨材スラリーが使われている。ランニングコストを低減するために、研磨材スラリーはラッピングマシンの中で循環して繰り返し使用されている。加工を繰り返すことによって、ラップ定盤の平坦度が低下した場合には、ワークの表面形状の精度を維持するために、一般的に修正リングを用いてラップ定盤の平坦度を回復させている。
【０００３】
ラップ加工を繰り返していくと、ワークの削れカスであるガラス屑、ラップ定盤や修正リングの削れカスである鉄粉屑、研磨材が破砕や摩耗することにより、小さくなった研磨材屑のスラリー中の含有量が多くなっていく。スラリー中に、これらガラス屑、鉄粉屑、研磨材屑（以降これらを総称して不要物と称する）の含有量が一定以上になると、加工品質や加工速度が低下してくる。また、不要物がラッピングマシンの中で凝結して粗大粒子が生成され、この粗大粒子によってワークにキズを付ける場合があり、不良品の発生頻度が増加することがある。このため、規定の加工量または加工回数に達した際、研磨材を含むスラリーは、廃液として排水処理をしたのち、汚泥は産業廃棄物として埋立処理し、ラップ加工に使用する研磨材は新規研磨材に交換されているのが実情であった。
【０００４】
研磨材廃液には不要な微粒子、及び粗大粒子が含まれている一方、これらを除去することによって、有用な所定粒度範囲の研磨材を回収すると、再度ラップ加工に使用することができ、研磨材購入費、並びに汚泥の埋立処理費を削減することが可能であることがわかっている。ここで、研磨材廃液中の微粒子と粗大粒子の含有量は、例えば微粒子３０乃至７０重量％、粗大粒子１重量％以下である。
【０００５】
従来、研磨材廃液から研磨材を回収する装置として、特開２００１−３４１０７４号公報（特許文献１）記載の再生処理装置が知られている。同装置は、除去分級部、洗浄部、分級部、粉末再生部等を備え、まず除去分級部の振動篩により粗大粒子等の異物を除去するとともに除鉄機で鉄分を除去した後、第１の液体サイクロン（湿式分級機）によって不要物を除去する。
そして、洗浄部では該除去分級部から送られるスラリー状の廃液に、洗浄液を加えてスラリー中の劣化物質を洗浄するとともに、該洗浄部から分級部にスラリー状の廃液を供給し、該分級部における第２の液体サイクロン（湿式分級機）で微粒子を除去した後、粉末再生部にてスラリーを乾燥させて研磨材粉末を得るようになっている。
【０００６】
研磨材廃液中の微粒子の除去には液体サイクロンを使用することが望ましいが、液体サイクロンは一般的にアンダーフロー排出口が大気開放の状態にして使用されるため、アンダーフロー排出口に微粒子が混入してしまうという根本的な問題点を有し、回収研磨材の回収率や回収純度をより高めるために液体サイクロンの分離効率の向上が望まれていた。
【０００７】
そこで、液体サイクロンの分離効率を高める技術として、特開平１０−１２８１５９号公報（特許文献２）記載の発明がなされている。同文献には液体サイクロンのアンダーフロー排出口の下に、更にサイクロンを設けて２段サイクロンを形成することにより、下段サイクロンに混入した微粉をブローアップにより上段サイクロンへ戻すようにした発明が記載されている。下段サイクロンの上部側面に設けられたブローアップ用の流体投入口は、必然的にアンダーフロー排出口の近くに設置されている。更に、特許文献２では、分級点を１０乃至２０ミクロンとした実施例が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３４１０７４号公報
【特許文献２】特開平１０−１２８１５９号公報
【特許文献３】特開平９−２９１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１記載の再生処理装置は、タンクやポンプなど多くの機器を必要とするため、装置自体が大型になるとともに、粗大粒子の生成を予防するためなどの目的で行われるタンクやポンプの洗浄に工数がかかり、結果的にランニングコストが上昇する課題があり、タンクやポンプなど構成部品点数の削減が望まれていた。このような液体サイクロンを用いた回収装置のタンクやポンプの点数を削減する手段として、特許文献３に記載の発明が提案されている。
【００１０】
特許文献３に記載された発明は、粗粉除去用の液体サイクロンを一次サイクロンとし、微粉除去用の液体サイクロンを二次サイクロンとして、一次サイクロンのオーバーフロー排出口と二次サイクロンのスラリー投入口（サイクロン投入口）とを直列に接続し、タンク及びポンプを１台にしたものである。ここで、一次サイクロンのアンダーフロー排出口には回収容器が接続されており、粗大粒子はこの回収容器に回収される。
【００１１】
しかしながら、上記のような構成にすると、一次サイクロンのオーバーフロー排出口に粗粉が混入してしまう問題が発生し、一次サイクロンでの粒子の分離効率が悪くなる。また、粗大粒子とともに有用な研磨材も回収容器内に沈殿・堆積していき、容易にハードケーキを形成してしまうため、回収率が低下するとともに、依然として回収容器内の堆積物の洗浄等に作業手間を要し、ランニングコストの増大を招くという課題は解消されていない。
【００１２】
さらに、本発明が対象としている研磨材の粒度は特許文献２の実施例に記載されている試料の粒度に比べて小さい。例えば＃１２００のアルミナ系研磨材の場合、分級点は３乃至４ミクロン、＃１０００のアルミナ系研磨材の場合、分級点は５乃至６ミクロン程度に設定される。このように、回収しようとする研磨材の粒度が小さいことから、アンダーフロー排出口の近くに設置した流体投入口から噴射されるブローアップ用液体の流れによって、アンダーフロー排出口付近の研磨材粒子を撹乱して巻き上げる度合いが高くなり、回収したい有用研磨材までブローアップされて、結果的に分離効率を悪化させるという課題があった。
【００１３】
また、特許文献２記載の発明では、上段サイクロンのアンダーフロー排出口の下方に円錐状の障害物を設置することによりブローアップを抑制し、これにより実質的に分離効率を高めることを実現させている。ここで、円錐状の障害物は支持部材によって下段サイクロンの天井に取り付けられている。
しかしながら、液体サイクロンの分級点を３乃至６ミクロン程度に下げるためには、一般的に液体サイクロンのサイズを小さくする必要があり、例えばサイクロンの円筒径を、１０乃至２０ｍｍ程度にした小型サイクロンが使用される。
このような小型サイクロンに、文献２記載の発明を適用し、上段サイクロンのアンダーフロー排出口の下方付近に、障害物を支持部材によって設置するのは、サイクロン自体が小型なため、かなりの困難を伴う。更にスラリーの研磨性が高いため摩耗対策としてサイクロンをセラミックス製にすると、ますます障害物の支持部材を設置することが困難になってくる。以上述べたように、ラップ研磨材廃液の微粒子除去用に液体サイクロンを使う場合に、回収研磨材の回収率及び回収純度に大きく寄与する液体サイクロン、特に小型液体サイクロンの分離効率の向上が望まれていた。
【００１４】
本発明は、このような諸事情に対処するために提案されたものであって、分離効率、回収率及び回収純度の向上を図ることが可能であり、タンクとポンプなどの付属機器が必要最小限で済む湿式分離装置及びこれを用いた研磨材回収システム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】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の湿式分離装置に関する発明は、研磨材廃液などのスラリーを、液体サイクロン本体の筒状部に対し、接線方向に投入することにより、該液体サイクロン本体の筒状部にて旋回流を生じさせるスラリー投入口を該液体サイクロン本体に設置するとともに、該筒状部に投入されたスラリーを遠心力によって分級し、スラリーのうち主として粗粉を含むスラリーを下方へ排出するアンダーフロー排出口、並びに且つスラリーのうち主として微粉を含むスラリーを排出するオーバーフロー排出口を該筒状部に設け、前記液体サイクロン本体の下方に内部空間を有する調整チャンバを取り付けることにより、前記アンダーフロー排出口を介して前記液体サイクロン本体の筒状部と該調整チャンバの内部空間とを連通させるとともに、該調整チャンバに、スラリーを排出する粗粉スラリー排出口、並びに、第１の希釈用流体投入口を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の湿式分離装置に関する発明は、請求項１において、前記調整チャンバの底部にセンターコアを設け、該センターコアを前記液体サイクロン本体のアンダーフロー排出口と対向させたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の湿式分離装置に関する発明は、請求項２において、前記センターコアに代替して第２の希釈用流体投入口を、又は該センターコアに第２の希釈用流体投入口を設け、前記液体サイクロン本体のアンダーフロー排出口と対向させたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の湿式分離装置に関する発明は、請求項１乃至３に記載の湿式分離装置の粗粉スラリー排出口を、別の液体サイクロンのスラリー投入口に直列に接続したことを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の湿式分離装置に関する発明は、請求項１乃至３に記載の湿式分離装置の粗粉スラリー排出口を、永久磁石を備えた磁気分離器の流入口に直列に接続したことを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の研磨材回収システムに関する発明は、研磨材廃液などの使用済スラリー貯留用のタンクと、該タンク内の使用済スラリーを圧送するポンプとを備え、該ポンプの吸込側を該タンクに接続するとともに、該ポンプの吐出口を請求項１乃至３に記載の湿式分離装置のスラリー投入口に接続し、該請求項１乃至３に記載の湿式分離装置の粗粉スラリー排出口を、磁気分離器の流入口に直列に接続し該磁気分離器を介して有用成分を回収、又は磁気分離器に接続することなく直接有用成分を回収することを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の研磨材回収システムに関する発明は、研磨材廃液などの使用済スラリー貯留用のタンクと、該タンク内の使用済スラリーを圧送するポンプとを備え、該ポンプの吸込側を該タンクに接続するとともに、前記請求項３に記載の湿式分離装置を一次湿式分離装置として、該ポンプの吐出口を該一次湿式分離装置のスラリー投入口に接続し、前記請求項２に記載の湿式分離装置を二次湿式分離装置とし、前記一次湿式分離装置の粗粉スラリー排出口を、前記二次湿式分離装置のスラリー投入口に直列に接続するとともに、該二次湿式分離装置の粗粉スラリー排出口を前記タンクに接続し、更に該二次湿式分離装置におけるオーバーフロー排出口を、永久磁石を備えた磁気分離器の流入口に直列に接続し磁気分離器を介して有用成分を回収、又は該二次湿式分離装置におけるオーバーフロー排出口を磁気分離器に接続することなく直接有用成分を回収するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
上述のように、請求項１記載の発明によれば、希釈用流体投入口を備えた調整チャンバを、液体サイクロン本体の下部に設けたので、液体サイクロンのアンダーフロー排出口から排出されるスラリーに混入する微粒子を効率的にブローアップすることができ、分離効率を高めることができる。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、調整チャンバの底部にセンターコアを設けたので、調整チャンバの底部中心への粒子の堆積を防止するとともに、微粒子のブローアップを更に効果的に行うことができ、分離効率を更に高めることができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、調整チャンバの底面に第２の希釈用流体投入口を設けたので、微粒子のブローアップを更に効率的に行うことができ、分離効率を更に高めることができる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、湿式分離装置と別の液体サイクロンとの間にタンクおよびポンプを設ける必要がないため、粗大粒子除去機能を備えた湿式分離装置をコンパクトに構築することができる。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、液体サイクロン本体と磁気分離器との間にタンクおよびポンプを設ける必要がないため、液体サイクロン本体によっては除去しきれない比較的粒子径の大きい鉄粉屑を除去する機能を備えた湿式分離装置をコンパクトに構築することができる。
【００２７】
請求項６又は７記載の発明によれば、分離効率を高くすることができる湿式分離装置を備えているため、研磨材回収システムにおける回収率および回収純度を高くすることができる。また、タンクおよびポンプを必要最小限に済ませることができるため、研磨材回収システムをコンパクトに構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る湿式分離装置の一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】同じく、一実施形態に係る湿式分離装置の具体的な構成を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る湿式分離装置の変形例を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明に係る本発明の湿式分離装置を用いた研磨材回収システムの一実施例を示すフローシートである。
【図５】本発明に係る本発明の湿式分離装置を用いた研磨材回収システムの変形例を示した研磨材回収システムのフロー図である。
【図６】図５における研磨材回収システムの変形例を示すフローシートである。
【図７】実施例に示す湿式分離装置で処理した場合の部分分離効率曲線の一例を示すグラフである。
【図８】比較例に示す湿式分離装置で処理した場合の部分分離効率曲線の一例を示すグラフである。
【図９】比較例の湿式分離装置を示す概略縦断面図である。
【図１０】図６に示す研磨材回収システムで処理した場合の物質収支の一例を示す表である。
【図１１】図６に示す研磨材回収システムで処理した場合の粒度分布の一例を示すグラフである。
【図１２】図６に示す研磨材回収システムで処理した場合の回収研磨材の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る湿式分離装置及びこれを用いた研磨材回収システムの好適な実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る湿式分離装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は本実施形態の湿式分離装置の具体的な構成を示す斜視図である。
【００３０】
これらの図に示されるように本実施形態の湿式分離装置２０は、液体サイクロン本体１、調整チャンバ５を主要な構成要素としている。
液体サイクロン本体１には、その内部に使用済の研磨材を含むスラリーを接線方向に投入し、遠心力を生じさせるスラリー投入口（サイクロン投入口）２，２Ａと、投入されたスラリーに含まれる粒子をサイクロン内で遠心力によって分級し、主として粗粉を多く含むスラリーを排出するアンダーフロー排出口３，３Ａと、主として微粉を多く含むスラリーを排出する際の通り道となるオーバーフロー排出口４，４Ａとが設けられている。
【００３１】
図１に示されるように、液体サイクロン本体１は、その内部に下方にいくにしたがい先細となる逆円錐状の筒状部１Ａが形成され、この筒状部１Ａは投入されたスラリーに含まれる研磨材の粒子による摩耗に対しての耐久性を考慮し、アルミナセラミックスなどが材質として用いられている。図２に示されるように、液体サイクロン本体１の上部には、筒状部１Ａにスラリーを投入するスラリー接続口２Ａが、横向きに延設されている。このスラリー接続口２Ａには図示しないスラリー移送用のホースが接続され、スラリーを筒状部１Ａの内部へ接線方向に投入することができるようになっている。
【００３２】
接線方向に投入されたスラリーは、液体サイクロン本体１の内部にて旋回流により、筒状部１Ａ内に遠心力が発生し、スラリーに含まれる粒子を質量差、粒径差などにより分級するようになっている。筒状部１Ａの下部には粗粉を多く含むスラリーを調整チャンバ５へ導くアンダーフロー排出口３が設けられているとともに、その上部には微粉を多く含むスラリーを排出するためのオーバーフロー排出口４，４Ａがそれぞれ設けられている。
【００３３】
図１に示されるように、この液体サイクロン本体１の下方には調整チャンバ（分級装置流動化ユニット）５が設置されている。調整チャンバ５は液体サイクロン本体１に対し、そのアンダーフロー排出口３を、調整チャンバ５の上部に穿設された天井口６へ対向するようにして設置することにより、液体サイクロン本体１と調整チャンバ５とを連通可能にしている。図３に示されるように、液体サイクロン本体１と調整チャンバ５との間には、気密を確保するためにパッキンなどが介在されている。
【００３４】
図２において、調整チャンバ５は上側フランジ２２、下側フランジ２４，中空パイプ２６、取付パイプ２８等を主な構成要素とし、中空パイプ２６を、上側フランジ２２及び下側フランジ２４により上下から挟み込みながら、ネジ止めされた４本の取付パイプ２８，２８，２８，２８によって、所定容量の内部空間を有する円筒形状のチャンバ５が形成されている。調整チャンバ５の容量は、アンダーフロー排出口３から導入される際、スラリーの流れを乱すことのない様に直径及び高さを適宜選択して決定される。中空パイプ２６は、ポリカーボネート、又は塩化ビニルなどの樹脂製が好適に用いられ、チャンバ５内における処理中のスラリー及び粒子の挙動を観察することができるように透明なものが使用されている。また、中空パイプ２６と、上側フランジ２２及び下側フランジ２４との間には、ゴム製のパッキンなどが介在されている。
【００３５】
図１及び図２に示されるように、調整チャンバ５の下部側面（下側フランジ２４）には、第１の希釈用流体投入口８，８Ａが、フランジ内部の一部をくり抜くように設けられている。この希釈用流体投入口８，８Ａは、希釈用流体が調整チャンバ５内に接線方向に流入するように設けられるのが好ましい。これによってアンダーフロー排出口３から調整チャンバ５へと導入される濃厚スラリーを適正濃度に希釈することができるとともに、調整チャンバ５内でも液体サイクロン本体１内部で生じている旋回流を利用することができる。これによって、調整チャンバ５内でのスラリーの流動性を維持でき、チャンバ５内での粒子堆積を防止することができる。
【００３６】
調整チャンバ５の上部側面（上側フランジ２２）には、粗粉スラリー排出口７，７Ａが、フランジ内部の一部をくり抜くように設けられている。この粗粉スラリー排出口７，７Ａは、調整チャンバ５の側面から横方向、つまり接線方向（第１の希釈用流体投入口８，８Ａから投入される流体と同様な回転方向）に向けて設置されることが好ましく、これによって粗粉を多く含むスラリーを調整チャンバ５の内部から接線方向へ排出することができるようになる。このように構成することにより、調整チャンバ５内のスラリーの流れを整えることができるため分離効率を高めることができる。
【００３７】
また、慣性が小さくアンダーフロー排出スラリーの内側に多く分布すると考えられる微粉は、希釈用流体によって流動性が高まり選択的にブローアップされてサイクロン本体１に戻される。一方、アンダーフロー排出口３から調整チャンバ５に導入されるスラリーのうち、外側に多く分布すると考えられる粒径の大きな粗粉は、慣性が大きいことからサイクロン本体１内にブローアップされずに粗粉スラリー排出口７，７Ａへ向かうように作用する。これによって、スラリー中の微粉と粗粉との分離効率を更に向上させることができる。
【００３８】
さらに、調整チャンバ５の下部には、第２の希釈用流体投入口９，９Ａが配設されている。第２の希釈用流体投入口９，９Ａは、給水パイプ３１に給水ノズル３２を形成することによって構成されているとともに、この投入口９，９Ａには図示しない給水用のホースが接続され、希釈用の水を調整チャンバ５に対し供給することができるようになっている。これによって、アンダーフロー排出口３から、調整チャンバ５内に導入されたスラリーに混入してくる微粒子の流動性を確保することが可能となり、効果的にサイクロン本体１内へブローアップし、粒子の分離効率をより高めることができる。
【００３９】
なお、図３に示されるように、第２の希釈用流体投入口９に代替し、調整チャンバ５の底部にセンターコア１０を一体化して取り付けることも可能である。これによれば、調整チャンバ５の底部中央に粒子が堆積することを効果的に防止することができる。要するに、センターコア１０を設置することにより、チャンバ５内の底部の中心を埋め、いわゆるエクマンパンピングの作用によるチャンバ内の底部中心における粒子堆積を防止し、調整チャンバ５内のスラリーの流れを整流化してスラリーの流動性を確保することが可能となる。
なお、図３では図１、２の実施形態と同様な部材については同一の符号を付している。
【００４０】
図４は前述した実施形態に係る湿式分離装置を用いた研磨材回収システムの一例を示すフローシートである。図４に示される研磨材回収システム５０は、研磨材スラリーを貯留するタンク５１と、タンク５１内の研磨材スラリーを圧送するスラリー圧送用ポンプ５２、一次湿式分離装置５３、二次湿式分離装置５４等とを備え、ポンプ５２の吸込側はタンク５１に接続されているとともに、後段である吐出側は一次湿式分離装置５３のスラリー投入口２，２Ａに接続されている。
一次湿式分離装置５３は、図１に示される分離装置を使用しており、そのオーバーフロー排出口４、４Ａは、図示しないホースなどの配管を介して排水溝或いは排水タンクなどに接続されている。
【００４１】
第１の希釈用流体投入口８，８Ａ、及び第２の希釈用流体投入口９，９Ａは、希釈用流体、例えば水を供給する管路に接続され、サイクロン本体１の筒状部１Ａのアンダーフロー排出口３から排出される濃厚スラリーに対し、適量の水を加えて適正濃度に希釈するようになっている。これにより、調整チャンバ５内に導入されたスラリーの濃度の上昇を抑制することが可能となり、スラリーに含まれている不要成分である微粒子はサイクロン本体１内へ効率的にブローアップされて、オーバーフロー排出口４，４Ａから効率的に除去されるため、研磨材等の有用成分の回収率および回収純度を高めることが可能になっている。
【００４２】
また、図４に示されるように、一次湿式分離装置５３の後段には二次湿式分離装置５４が接続されており、一次湿式分離装置５３の粗粉スラリー排出口７，７Ａに対し、二次湿式分離装置５４のスラリー投入口２，２Ａが直列に接続されている。このため、一次湿式分離装置５３と二次湿式分離装置５４との間にはタンクおよびポンプを設置する必要がなく、構造の複雑化、部品点数の増大といったコスト高、保守の煩雑化を招く要因を回避することが可能である。
【００４３】
二次湿式分離装置５４は、図３に示される構造の分離装置（センターコア式）が使用されており、二次湿式分離装置５４の第１の希釈用流体投入口８，８Ａは、一次湿式分離装置５３と同様に、希釈用流体を調整チャンバ５へ供給するための管路と接続されている。また、二次湿式分離装置５４における調整チャンバ５の粗粉スラリー排出口７，７Ａは、タンク５１と接続されており、調整チャンバ５から排出される主として粗粉を多く含むスラリーを、タンク５１に戻すように配管されている。
【００４４】
ここで、二次側の分離装置としてセンターコアを備えた分離装置５４を採用したのは、一次側では比較的多くの希釈水、例えば流量１．８（リットル／分）程度の希釈水を調整チャンバ５内部に投入する必要があるため、複数の希釈用流体投入口８，９を備えた分離装置５３を使用しているが、二次側は分級精度を向上させる観点、並びに圧力損失等を考慮して少なめの希釈水、例えば流量０．７（リットル／分）程度の流量を導入するだけで済むことから、二次側については、センターコア式の分離装置５４を使用している。
【００４５】
調整チャンバ５に導入されたスラリー中に混入している微粒子は、やはり一次湿式分離装置５３と同様に、アンダーフロー排出口３からサイクロン本体１へ再度ブローアップされるため、粗大粒子を確実に除去しつつ、回収研磨材の回収率を高めることが可能になっている。要するに、一次湿式分離装置５３で微粒子を除去し、二次湿式分離装置５４で粗大粒子を除去（後工程に行かないように）するという二段階での処理を行うことにより、有用な所定粒度範囲の研磨材を確実に、且つ分級精度よく回収することが可能になったものである。
【００４６】
さらに、二次湿式分離装置５４の後段、つまりサイクロン本体１のオーバーフロー排出口４には磁気分離器５５へ向かう管路が直列に接続されている。
管路は磁気分離器５５の流入口５６と接続され、分離器５５が備える高磁力の永久磁石によって、一次、二次の分離装置５３，５４では除去しきれない比較的粒子径の大きい鉄粉屑を効率的に除去することができる。磁気分離器５５には鉄粉スラリー排出口５７と回収スラリー排出口５８とが設けられている。
鉄粉スラリー排出口５７は図示しない排水溝若しくは回収タンクに接続されており、好ましくは間欠的に排出することにより、回収率を維持しつつ、前段の１次及び２次湿式分離装置で除去しきれなかった鉄粉屑を効果的に除去することができる。
【００４７】
図５は、二次湿式分離装置５４を設置せず、一次湿式分離装置５３からダイレクトに磁気分離器５５に接続した変形例を示した研磨材回収システムのフロー図である。同図に示される回収システム７０では、一次湿式分離装置５３の粗粉スラリー排出口７を磁気分離器５５の流入口５６に直接接続するとともに、さらに磁気分離器５５の回収スラリー排出口５８には、篩い器７２が接続されている。篩い器７２によって回収スラリー排出口５８から排出されるスラリー中の粗大粒子を除去し、有用な研磨材を選択に回収するようになっている。これによれば、回収システムの構造の簡素化を図ることが可能となる。
【００４８】
図６は前述の図４における研磨材回収システムの変形例を示すフローシートである。同図における研磨剤回収システム６０では、二次湿式分離装置５４のオーバーフロー排出口４と、磁気分離器５５の流入口５６との間に三方弁６２を設け、三方弁６２の導入口６２Ａをオーバーフロー排出口４に接続するとともに、一方の排出口６２Ｂをタンク５１に戻すように接続した循環経路を備えている。他方の排出口６２Ｃは磁気分離器５５の流入口５６に接続されている。三方弁６２は図示しない制御装置と接続され、タイマによって流路の切換を所定時間毎に行うように制御されている。このように循環経路を設けることにより、研磨材廃液の純度が低い場合にも、三方弁６２のうち導入口６２Ａと一方の排出口６２Ｂとから、スラリーをタンク５１に戻して循環させ、一次、二次の湿式分離装置５３，５４による回収工程を繰り返すことができることから、有用な研磨材成分の回収純度を高くすることができる。
【００４９】
なお、前述した図６の回収システムでは、一次並びに二次の湿式分離装置５３，５４を備えているが、これに限らず、二次湿式分離装置５４を省略した回収システムも構築可能である。この場合、湿式分離装置５３のオーバーフロー排出口４から排出されるスラリーは排水溝などへ排水されるとともに、粗粉スラリー排出口７が、三方弁６２の導入口６２Ａに接続される。
【００５０】
三方弁６２を設置することにより達成される効果は以下の通りである。
１．一次湿式分離装置による循環処理を行うことにより、原液の純度が低い（例えば、純度３０〜５０重量％）ときに回収スラリーの純度を高くすることができる（純度９０重量％以上）。具体的には、原液の純度が低いときは循環時間を長く設定し、原液純度が高いときは循環時間を短く設定することにより、目標の回収純度を達成しつつ、回収率を高くするためである。
２．粒子径が小さい鉄粉屑を前段の一次湿式分離装置５３によって極力除去することにより、磁気分離器５５によって吸着される量が少なくなるために、磁気分離器５５における圧力損失の上昇を抑えることが可能となり、前段の湿式分離装置による分離効率を維持することができる。
３．粒子径が小さい鉄粉屑を前段の一次湿式分離装置５３によって極力除去することにより、磁気分離器５５の分離精度を高くすることができる。このことは、磁気分離器５５に導入されるスラリー中の鉄粉含有量が多いと、研磨材粒子に鉄粉が付着（担持）し、磁気分離器５５によって鉄粉を介して研磨材も補足されることがあり、かかる事態を回避し回収率の低下を防止することができる。
４．三方弁６２によって磁気分離器５５へスラリーが流入しないようにした場合、要するにスラリーを循環させている際に、磁気分離器５５内部を水で洗浄し、磁気分離器５５内に溜まった鉄粉屑が多く含んでいるスラリーを定期的に排除することができる。
【００５１】
（実施例１）
図３に示される湿式分離装置を使用して回収されたスラリーの実測データは以下の通りであり、粗粉スラリー排出口７およびオーバーフロー排出口４から排出されたスラリーを採取して粒度分布を沈降法により測定した実測データを実施例１として示す。
実験に際しては、スラリー投入口（サイクロン投入口）２に、スラリー圧送用ポンプ５２を接続し研磨材廃液を圧送するとともに、第１の希釈用流体投入口８から水を調整チャンバ５内に圧送した。運転が安定した後、粗粉スラリー排出口７およびオーバーフロー排出口４から排出されたスラリーを採取し、粒度分布を沈降法により測定した。得られたそれぞれの粒度分布から算出した部分分離効率曲線（Ｔｒｏｍｐ配分率曲線）の一例を図７（ａ）に示す。
また、部分分離効率曲線から算出した分級精度を表１（ａ）〜（ｂ）に示す。ここで、分級精度とはＤ７５／Ｄ２５により算出される無次元数であり、１に近づくほど分級がシャープで分級性能が理想に近づいていることを示す。Ｄ７５およびＤ２５は、粒子の重量を粒子径が小さい方から積算した時、全粒子に対する重量百分率がそれぞれ７５％および２５％となる時の粒子径を表す。
表１に示すように本実施例の分級精度は良好であり、図４（ａ）に示すように部分分離効率曲線の傾きが立っており、粗粉スラリー排出口７への微粒子の混入が少ないことがわかる。
【表１】
2012056016.tif 000003
【００５２】
（実施例２）
さらに、図１に示される湿式分離装置を使用した場合に回収されたスラリーの実測データを実施例２として以下に示す。第１、第２の希釈用流体投入口８，９に水を圧送したこと以外は実施例１と同じ条件で実験を行った。得られた実験結果を図７（ｂ）および表１（ｃ）〜（ｄ）に示す。図７（ｂ）および表１に示すように本実施例の分級精度は実施例１と同様に良好であった。
【００５３】
（比較例１）
次に、従来構造の液体サイクロン単体での分級性能を測定した。具体的には、図１に示す湿式分離装置において調整チャンバ５を取り外し、
アンダーフロー排出口３を大気開放とした。それ以外は実施例１と同じ条件で実験を行った。アンダーフロー排出口３およびオーバーフロー排出口４から排出されたスラリーを採取し、前述した実施例１，２と同様に粒度分布を沈降法により測定した。
得られた実験結果を図８（ａ）および表１（ｅ）〜（ｆ）に示す。表１に示すように、本比較例の分級精度は実施例１，２と比較して悪い。また図８（ａ）に示すように、部分分離効率曲線の傾きが寝ており、アンダーフロー排出口３から排出されるスラリーへの微粉の混入が多いことがわかる。従って、本比較例の液体サイクロン単体を研磨材回収システムに用いても満足のいく回収率と回収純度が得られないことが容易に想像できる。
【００５４】
（比較例２）
次に、図９に示される構造の湿式分離装置を使用した場合の分級性能を比較例２として説明する。
同図に示される湿式分離装置１００は、液体サイクロン本体１０２の下方に設置された調整チャンバ１０４の底部に希釈用流体投入口１０６が設けられている。
また、調整チャンバ１０４の内部に粒子が堆積しないように、調整チャンバ１０４の内部側面は下方に向かって先細りのテーパ形状になっている。なお、液体サイクロン本体１０２、調整チャンバ１０４の一部の構造については前述した図１乃至図４に示す湿式分離装置と同様な構造を有し、スラリー投入口１０７、アンダーフロー排出口１１０、オーバーフロー排出口１１２、天井口１１４が設けられている。
比較実験は、この希釈用流体投入口１０６に水を圧送し、それ以外は実施例１と同じ条件で実験を行った。得られた実験結果を図８（ｂ）および表１（ｇ）〜（ｈ）に示す。
表１に示されるように、本比較例の分級精度は実施例と比較して悪い。また、図８（ｂ）に示すように、部分分離効率曲線の傾きが緩くなっており、粗粉スラリー排出口１０８から排出されるスラリーへ微粉の混入が多いことがわかる。従って、本比較例の液体サイクロン１０２を研磨材回収システムに用いても満足のいく回収率と回収純度が得られないことが容易に想像できる。
【００５５】
（実施例３）
次いで、図６の研磨材回収システムを利用して研磨材を回収した場合を実施例３として説明する。
まず、タンク５１に水を投入した後、ポンプ５２を起動してサイクロン投入口２２に水を圧送し、一次、二次の各湿式分離装置５３，５４の第１の希釈用流体投入口８、第２の希釈用流体投入口９に水を圧送する。そして、タンク５１に研磨材廃液を投入して実験を行った。
オーバーフロー排出口４から排出されるサイクロン排液と、磁気分離器５５に設けられている鉄粉スラリー排出口５７から排出される磁気分離器排液と、回収スラリー排出口５８から排出される回収スラリーを採取した。タンク５１に設けられた図示しない液面下限検出器が検出した時点でポンプ５２と水の圧送を停止し、タンク残留スラリーを採取した。そして、ポンプ５２に水を供給して研磨材回収システム内を洗浄し、装置内残留スラリーを採取した。それぞれの粒度分布を測定し、まとめた物質収支の一例を以下に示す。
図１０は実験Ｎｏ．Ｓ−６の実施結果である。ここで、有用成分を６μｍ以上２５μｍ未満、不要成分を６μｍ未満及び２５μｍ以上と定義した。得られたそれぞれの粒度分布から算出した回収率、不要成分混入率、総合分離効率、回収純度を表２に示す。ここで、実験Ｎｏ．Ｓ−６では循環タイマを８分に設定し、実験Ｎｏ．Ｓ−７では循環タイマを１２分に設定した。
【００５６】
なお、回収率は下記の式により算出した。磁気分離器ありの時の回収率＝（Ｗｋ  ｙ／（Ｗｋｙ＋Ｗｊｙ＋Ｗｓｙ））＊１００
磁気分離器なしの時の回収率＝（（Ｗｋｙ＋Ｗｊｙ）／（Ｗｋｙ＋Ｗｊｙ＋Ｗｓｙ））＊１００
ここで、Ｗｋｙ：回収スラリー中の有用成分重量、Ｗｊｙ：磁気分離器排液中の有用成分重量、Ｗｓｙ：サイクロン排液中の有用成分重量である。
また、表２中の回収純度（成分）は以下の手順により求めた。
１）スラリーを乾燥し、乾燥重量Ｗ１を測定。乾燥粉に水及び酸を投入し、酸で鉄分を溶解。
２）希釈及びデカンテーションを繰り返し、溶解した鉄分及び微粒子を除去。
３）スラリーを乾燥し、乾燥重量Ｗ２を測定。
４）回収純度（成分）＝（Ｗ２／Ｗ１）＊１００により算出する。
【表２】
2012056016.tif 000004
【００５７】
表２に示すように、本湿式分離装置を用いた研磨材回収システムで研磨材廃液を処理すると、回収率８０％以上、回収純度９８％以上と高い回収率および回収純度で有用研磨材を回収することが可能である。回収スラリーと排液スラリーの粒度分布を図１１に示す。図１１において、（ａ）は新規研磨材、（ｂ）は実験Ｎｏ．Ｓ−６の回収スラリー、（ｃ）は実験Ｎｏ．Ｓ−６の排液、（ｄ）は実験Ｎｏ．Ｓ−７の回収スラリー、（ｅ）は実験Ｎｏ．Ｓ−７の排液の粒度分布である。ここで、排液とは、サイクロン排液と磁気分離器５５からの排液を合わせたものである。
図１１より、実験Ｎｏ．Ｓ−６では、粒度は新規研磨材より少し小さいが回収率が高い実験結果を示し、実験Ｎｏ．Ｓ−７では回収率は少し低いが、粒度については新規研磨材と同等であるという実験結果が得られた。
【００５８】
図１２は、図６に示す研磨材回収システムで処理した場合の回収研磨材を示す電子顕微鏡写真である。図１２に示されるように、回収された研磨材は粒径が揃っているとともに、不要な粒子等を含まれていないことが確認された。
これより、本発明の研磨材回収装置を用いれば、新規未使用の研磨材と同等の粒度分布を有する研磨材を、研磨材廃液から高い回収率で回収することが可能であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上説明したように、本発明の湿式分離装置によれば、高い分離効率が得られるとともに、高い回収率および回収純度が得られるため、研磨材購入費や汚泥埋立処理費などのランニングコストを低減することができる。また、回収した研磨材をラップ加工に使用した場合に、研磨面の精度を高品質に保つことができる。
さらに、タンクおよびポンプなどの付属機器が必要最小限で済むため、回収システムをコンパクトに構築することができ、且つ構造の簡素化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
１  液体サイクロン本体
２，２Ａ  スラリー投入口（サイクロン投入口）
３  アンダーフロー排出口
４，４Ａ  オーバーフロー排出口
５  調整チャンバ
６  天井口
７，７Ａ  粗粉スラリー排出口
８，８Ａ  第一の希釈用流体投入口
９，９Ａ  第二の希釈用流体投入口
１０  センターコア
２０  湿式分離装置
２２  上側フランジ
２４  下側フランジ
２６  中空パイプ
２８  取付パイプ
３１  給水パイプ
３２  給水ノズル
５０  研磨材回収システム
５１  タンク
５２  スラリー圧送用ポンプ
５３  一次湿式分離装置
５４  二次湿式分離装置
５５  磁気分離器
５６  流入口
５７  鉄粉スラリー排出口
５８  回収スラリー排出口
６０  研磨材回収システム
６２  三方弁
６２Ａ  導入口
６２Ｂ  一方の排出口
６２Ｃ  他方の排出口
７０  研磨材回収システム
７２  篩い器
【図１】
2012056016.tif 000005
【図２】
2012056016.tif 000006
【図３】
2012056016.tif 000007
【図４】
2012056016.tif 000008
【図５】
2012056016.tif 000009
【図６】
2012056016.tif 000010
【図７】
2012056016.tif 000011
【図８】
2012056016.tif 000012
【図９】
2012056016.tif 000013
【図１０】
2012056016.tif 000014
【図１１】
2012056016.tif 000015
【図１２】
2012056016.tif 000016