(57)【要約】【課題】研削スラッジを金属微粉末と油類とに完全分離することができる分離装置を提供する。【解決手段】金属製品の研削スラッジ２から油４を分離する研削スラッジ２用の分離装置１であって、研削スラッジ２および過熱水蒸気６が導入される処理室８と、処理室８内に設けられて研削スラッジ２と過熱水蒸気６を混合しながら撹拌する撹拌機１０と、処理室８に研削スラッジ２を導入するスラッジ導入口２２と、処理室８に過熱水蒸気６を導入する蒸気導入口２４，２６と、撹拌機１０によって分離されて気化した油ガス４Ａおよび残余の過熱水蒸気６を処理室８から排出するガス排出口２８と、研削スラッジ２から油４が分離されたのちの金属微粉末３０を処理室８から排出する金属微粉末排出口３２とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製品の研削スラッジから油を分離する研削スラッジ用の分離装置であって、
前記研削スラッジおよび過熱水蒸気が導入される処理室と、
前記処理室内に設けられて前記研削スラッジと過熱水蒸気を混合しながら撹拌する撹拌機と、
前記処理室に前記研削スラッジを導入するスラッジ導入口と、
前記処理室に前記過熱水蒸気を導入する蒸気導入口と、
前記撹拌機によって分離されて気化した油ガスおよび残余の過熱水蒸気を前記処理室から排出するガス排出口と、
前記研削スラッジから油が分離されたのちの金属微粉末を前記処理室から排出する金属微粉末排出口と、
を備えた分離装置。
【請求項２】
請求項１において、前記過熱水蒸気は１．０〜１．５気圧で１５０〜５００℃である分離装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記撹拌機が水平もしくは下流に向かって若干の下り勾配の回転軸心を有する分離装置。
【請求項４】
請求項１，２または３において、前記撹拌機がその回転軸心と直交する直交面に対して傾斜した回転羽根を有し、前記研削スラッジと過熱水蒸気の混合物を撹拌しながら軸心方向の下流側へ移送する分離装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、前記処理室を形成する細長い処理容器を備え、
前記処理容器の両端壁に前記撹拌機の回転軸が回転自在に支持されている分離装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、前記撹拌機が複数の回転羽根を有し、前記回転羽根および蒸気導入口のそれぞれが前記撹拌機の回転軸心方向に離間して複数設けられており、各蒸気導入口に対して前記回転軸心に沿った下流側に1つ以上の前記回転羽根が
配置されている分離装置。
【請求項７】
金属製品の研削スラッジから油を分離する研削スラッジ用の分離方法であって、
前記研削スラッジおよび過熱水蒸気を処理室に導入し、
前記処理室内に設けられた撹拌機によって前記研削スラッジと過熱水蒸気を混合しながら撹拌し、
前記撹拌によって分離されて気化した油ガスおよび残余の過熱水蒸気と、油が分離されたのちの金属微粉末を前記処理室から排出する分離方法。
【請求項８】
請求項７において、前記過熱水蒸気は１．０〜１．５気圧で１５０〜５００℃である分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属屑である研削スラッジから研削油のような油を分離する研削スラッジ用の分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ボールベアリングに使用されるベアリング鋼（ＳＵＪ）では、その切削・研削加工の過程で発生する金属屑の内の約９０％を占める切削・粗研削屑は、プレス機による圧縮加工でインゴット状に固められ、切削・研削油と十分分離される（特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９７９１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、残りの約１０％を占める最終研削屑（研削スラッジ）は大きさが約１０μｍの微細な粉末状で、かつ炭素含有率が約１％であり硬いので、プレス機による圧縮加工でも変形しないことから、インゴット状の固形物を形成できない。このように、研削スラッジと研削油を完全に分離できないので、リサイクルできずに有償で産業廃棄物として埋め立て処理されているのが現状である。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、研削スラッジを金属微粉末と油類とに完全分離することができる分離装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る分離装置は、金属製品の研削スラッジから油を分離する研削スラッジ用の分離装置であって、前記研削スラッジおよび過熱水蒸気が導入される処理室と、前記処理室内に設けられて前記研削スラッジと過熱水蒸気を混合しながら撹拌する撹拌機と、前記処理室に前記研削スラッジを導入するスラッジ導入口と、前記処理室に前記過熱水蒸気を導入する蒸気導入口と、前記撹拌機によって分離されて気化した油ガスおよび残余の過熱水蒸気を前記処理室から排出するガス排出口と、前記研削スラッジから油が分離されたのちの金属微粉末を前記処理室から排出する金属微粉末排出口とを備えている。
【０００７】
この構成によれば、処理室内で研削スラッジと過熱水蒸気とを混合しながら撹拌することで、研削スラッジが、金属微粉末と気化した油ガスとに完全に分離される。その結果、回収された金属微粉末は、例えば、粉末冶金法によって再製品化され、回収された油類は、例えば、研削油としての再利用、またはボイラー燃料としてのリサイクルを行うことができる。また、研削スラッジの分離に過熱水蒸気を用いているから、極低酸素の下で分離処理が行われ、金属微粉末また油類の酸化を防ぐことができる。
【０００８】
本発明において、前記過熱水蒸気は１．０〜１．５気圧で１５０〜５００℃であることが好ましい。この構成によれば、金属微粉末、過熱水蒸気、気化した油類等が処理室から外部に漏れるのを抑制することができる。
【０００９】
本発明において、前記撹拌機が水平もしくは下流に向かって若干の下り勾配の回転軸心を有することが好ましい。この構成によれば、回転軸心が水平または若干の下り勾配であるから、研削スラッジが分離装置の下端部に溜まるを抑制して、円滑な混合を行うことができる。
【００１０】
本発明において、前記撹拌機がその回転軸心と直交する直交面に対して傾斜した回転羽根を有し、前記研削スラッジと過熱水蒸気の混合物を撹拌しながら軸心方向の下流側へ移送することが好ましい。この構成によれば、研削スラッジと過熱水蒸気が、回転羽根により撹拌されながら軸心方向の下流側へ円滑に移送されるから、油類の気化効率を高めて、研削スラッジを一層効率的に金属微粉末と油類とに分離できる。
【００１１】
本発明において、前記処理室を形成する細長い処理容器を備え、前記処理容器の両端壁に前記撹拌機の回転軸が回転自在に支持されていることが好ましい。この構成によれば、回転軸が処理容器の両端壁に支持されるので、撹拌機の支持部材を別途設ける必要がなくなり、構成が簡単になる。
【００１２】
本発明において、前記撹拌機が複数の回転羽根を有し、前記回転羽根および蒸気導入口のそれぞれが前記撹拌機の回転軸心方向に離間して複数設けられており、各蒸気導入口に対して前記回転軸心に沿った下流側に1つ以上の前記回転羽根が配置されていることが好
ましい。この構成によれば、各回転羽根により、研削スラッジと過熱水蒸気の混合が処理室内で均一になされる。
【００１３】
本発明にかかる分離方法は、金属製品の研削スラッジから油を分離する研削スラッジ用の分離方法であって、前記研削スラッジおよび過熱水蒸気を処理室に導入し、前記処理室内に設けられた撹拌機によって前記研削スラッジと過熱水蒸気を混合しながら撹拌し、前記撹拌によって分離されて気化した油ガスおよび残余の過熱水蒸気と、油が分離されたのちの金属微粉末を前記処理室から排出する。
【００１４】
この構成によれば、前述した本発明に係る分離装置と同様の作用が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の分離装置および分離方法によれば、処理室内で研削スラッジと過熱水蒸気とを混合しながら撹拌することで、研削スラッジが、金属微粉末と気化した油類とに完全に分離され、その結果、回収された金属微粉末は粉末冶金法によって再製品化され、回収された油類は研削油としての再利用、またはボイラー燃料としてのリサイクルを行うことができる。また、研削スラッジの分離に過熱水蒸気を用いているから、極低酸素の下で分離処理が行われ、金属微粉末また油類の酸化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る分離装置を示す概略側面図である。
【図２】同分離装置を示す横断面図である。
【図３】同分離装置の要部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示す分離装置１は、ボールベアリングのような金属製品の研削スラッジ２から研削油のような油４を分離する研削スラッジ用の分離装置である。この分離装置１は、研削スラッジ２および乾燥過熱水蒸気６が導入される処理室８と、処理室８内に設けられて研削スラッジ２と過熱水蒸気６を混合しながら撹拌する撹拌機１０と、上記乾燥過熱水蒸気６を生成する過熱水蒸気発生器１２とを有している。研削スラッジ２に含まれる金属微粉末の粒径は、３〜２０μｍまたは５〜１５μｍである。
【００１８】
処理室８は細長い処理容器１４により形成されている。処理容器１４は、水平な長手方向に延びる円筒状の容器本体１６と、容器本体１６の前後の両端壁を形成する第１および第２のカバー体１８，２０とを有し、容器本体１６とカバー体１８，２０とが締結部材２１により連結されている。
【００１９】
容器本体１６の前部に研削スラッジ２を処理室８に導入するスラッジ導入口２２が設けられ、スラッジ導入口２２よりも後方に過熱水蒸気６を処理室８に導入する第１および第２の蒸気導入口２４，２６が軸方向に離間して設けられている。さらに、容器本体１６の後部に、詳細には、蒸気導入口２４，２６よりも後方に、撹拌機１０によって分離されて気化した油ガス４Ａおよび残余の過熱水蒸気６を処理室８から排出するガス排出口２８と、研削スラッジ２から油４が分離されたのちの金属微粉末３０を処理室８から排出する金属微粉末排出口３２とが形成されている。ガス排出口２８には、蒸気排気弁３４が配置されている。スラッジ導入口２２、第１および第２の蒸気導入口２４，２６、ガス排出口２８は容器本体１６の上部に、金属微粉末排出口３２は容器本体１６の下部にそれぞれ設けられており、ガス排出口２８と金属微粉末排出口３２とは、容器本体１６における第２のカバー体２０に近接した位置に設けられている。容器本体１６は、図２に示すように、半円状の内周面を持つ下半部と、ほぼ鉛直な内面を持つ上半部とを有している。
【００２０】
図１に示す撹拌機１０は、水平な回転軸心Ｓを有する回転軸３６と、回転軸３６に回転自在に軸支された複数の回転羽根３８と、回転軸３６に回転力を付与する駆動源４０とを有している。回転軸３６の回転軸心Ｓは容器本体１６の中心軸Ｃと一致しており、回転軸３６は処理容器１４のカバー体１８，２０に回転自在に支持されている。具体的には、カバー体１８，２０には、それぞれ前方および後方に膨出する凸部１８ａ，２０ａが形成され、該凸部１８ａ，２０ａの内周面に軸受４２を介して回転軸３６の前端部および後端部が支持されている。回転軸３６の前端部には、電動機からなる駆動源４０が連結されている。駆動源４０は電動機に限定されない。回転軸３６の回転軸心Ｓは、水平でもよいが、下流（後方）に向かって若干の下り勾配、例えば０．５〜５°、好ましくは１〜３°の下り勾配を有していてもよい。
【００２１】
各回転羽根３８は、回転軸３６に固定された単一の丸棒状の支持部３９と、この支持部３９に径方向の位置が調整可能に取り付けられたボス部４１と、このボス部４１に取り付けられた羽根部４３とを有し、回転軸心Ｓ方向に等間隔または不等間隔で離間して設けられている。隣接する回転羽根３８同士は回転軸心Ｓの周りに異なる位相、例えば図２に示すように１２０°異なる位相で配置されている。
【００２２】
図３に示すように、各羽根部４３は回転軸心Ｓと直交する直交面Ｐに対して９０°未満で、回転方向Ｄに対して、交互に逆方向に傾斜している。例えば、左側の羽根部４３から右側へ順に、回転方向Ｄに対して回転軸心Ｓの前側、後側および前側に、それぞれ傾斜している。回転軸心前側への傾斜角度θ１および回転軸心後側への傾斜角度θ２はそれぞれ、３０〜７０°、好ましくは４０〜６０°であり、この例では約５０°である、羽根部４３により、処理室８内に導入された研削スラッジ２と過熱水蒸気６との混合物を撹拌しながら軸心方向の下流側である後方へ移送する。回転羽根３８の半径が３００ｍｍ程度の場合、回転速度は毎分３〜５回が好ましい。
【００２３】
回転羽根３８は、各蒸気導入口２４，２６に対して回転軸心Ｓに沿った下流側に１つ以上配置されている。この実施形態では、スラッジ導入口２２とほぼ同じ軸方向位置に１つの回転羽根３８が、スラッジ導入口２２と第１蒸気導入口２４との間に２つの回転羽根３８、３８が、第１および第２蒸気導入口２４，２６の間に２つの回転羽根３８、３８が、第２蒸気導入口２６とガス排出口２８との間に１つの回転羽根３８が、それぞれ設けられている。蒸気導入口２４、２６および回転羽根３８の数はこれに限定されない。隣接する２つの回転羽根３８は、回転軸心Ｓまわりに互いに１８０°異なる周方向位置に配置されている。
【００２４】
過熱水蒸気発生器１２は、ボイラー４４から飽和水蒸気が導入される管体４６と、管体４６内に配設された発熱体４８と、発熱体４８の外側に配設された誘導加熱コイル５０とを有している。この過熱水蒸気発生器１２は、電磁誘導加熱式であり、図示しない高周波電源装置により誘導加熱コイル５０に高周波電流が供給され、誘導加熱コイル５０が発する交番磁束により発熱体４８に渦電流を流して発熱体４８を発熱させることにより、管体４６内を通る水蒸気を加熱して、乾燥過熱水蒸気６を発生させる。この乾燥過熱水蒸気６は、第１および第２蒸気導入口２４，２６を介して、処理室８内に導入される。乾燥過熱水蒸気６は１．０〜１．５気圧、つまり、分離装置１の設置環境の圧力と同一ないしその１．５倍程度の圧力で、１５０〜５００℃であることが好ましい。乾燥過熱水蒸気６が処理室８に供給される際の流量や温度は、図示しない監視装置により制御される。
【００２５】
つぎに、研削スラッジ２が金属微粉末３０と油ガス４Ａとに分離される流れを説明する。
まず、研削スラッジ２がスラッジ導入口２２から処理室８内にバッジ式または連続的に導入される。つぎに、過熱水蒸気発生器１２から発生した乾燥過熱水蒸気６を第１および第２蒸気導入口２４，２６を介して処理室８内に導入する。処理室８内に導入された研削スラッジ２は乾燥過熱水蒸気６とともに複数の回転羽根３８により撹拌・移動させながら加熱される。この過程で、研削スラッジ２の油類４が気化され、金属微粉末３０と油ガス４Ａに分離される。乾燥過熱水蒸気６は処理室８内では乾燥過熱状態を維持する。したがって、処理室８内が極低酸素の状態に保たれるので、処理室８内の研削スラッジ２を酸化させない。
【００２６】
つづいて、研削スラッジ２から気化・分離された油ガス４Ａを残余の乾燥過熱水蒸気６とともにガス排出口２８から排出する。排出された油ガス４Ａは熱交換器５２を通して冷却されることで油類４に再液化され、容器５２に回収される。油類が分離された後に残った金属微粉末３０は微粉末のまま金属微粉末排出口３２を通って容器５４内に回収される。取り出された金属微粉末３０は、例えば、粉末冶金法によって再製品化される。また、回収された油類４は研削油としての再利用、あるいはボイラー燃料としてのリサイクルが行われる。
【００２７】
ボールベアリングの研削スラッジから上記実施形態の分離装置１により油類を完全分離した金属微粉末を焼結した場合の実証試験のデータは下記の通りである。
・焼結体作製条件
使用装置：放電プラズマ焼結機（ＳＰＳ  シンテックス株式会社製  ＳＰＳ−５１５L
）
焼結条件：焼結温度＝７５０℃  保持時間＝５分
焼結体形状：直径１５ｍｍ  厚さ３mm
・作製された焼結体の特性
硬度：５３６〜５６０ＨＶ１０  平均５４６ＨＶ１０（試験荷重：９８Ｎ）
【００２８】
研削スラッジの金属微粉末は研削時に強加工により、粉末内に歪みを蓄えている。このため、焼結時の熱によってこの歪みが開放されて、低温度かつ短時間保持による焼結条件でも緻密な焼結体が得られる。焼結温度が低く、保持時間も短いために、結晶粒の成長が抑制されて、硬度値が元の金属よりも大きく、つまり硬くなっていることがデータから証明できた。この結果、研削スラッジから分離・回収された金属微粉末が優れた金属としてリサイクルできることを証明している。
【００２９】
上記構成において、処理室８内で研削スラッジ２と過熱水蒸気６とを混合しながら撹拌することで、研削スラッジ２が、金属微粉末３０と気化した油ガス４Ａとに完全に分離される。その結果、回収された金属微粉末３０は、例えば、粉末冶金法によって再製品化され、回収された油類４は、例えば、研削油としての再利用、またはボイラー燃料としてのリサイクルを行うことができる。また、研削スラッジ２の分離に過熱水蒸気６を用いているから、極低酸素の下で分離処理が行われ、金属微粉末３０また油類４の酸化を防ぐことができる。
【００３０】
さらに、過熱水蒸気６が１．０〜１．５気圧で１５０〜５００℃であるので、金属微粉末、過熱水蒸気６、気化した油類４等が処理室８から外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００３１】
また、撹拌機１０の回動軸３６が水平ないし下流に向かって若干の下り勾配を持つ回転軸心Ｓを有するので、研削スラッジ２が分離装置の下端部に溜まるのを抑制して、円滑な混合を行うことができる。
【００３２】
さらに、研削スラッジ２と過熱水蒸気６の混合物が回転羽根３８により撹拌されながら回動軸心Ｓ方向の下流側へ円滑に移送されるので、油類４の気化効率を高めて、研削スラッジ２を一層効率的に金属微粉末３０と油ガス４Ａとに分離できる。
【００３３】
また、処理容器１４のカバー体１８，２０に回転軸３６が回転自在に支持されているので、撹拌機１０の支持部材を別途設ける必要がなくなり、構成が簡単になる。
【００３４】
さらに、各蒸気導入口２４，２６に対して回転軸心Ｓに沿った下流側に1つ以上の回転
羽根３８が配置されているので、各回転羽根３８により研削スラッジ２と過熱水蒸気６の混合が処理室８内で均一になされる。
【００３５】
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１  分離装置
２  研削スラッジ
４  油（研削油）
４Ａ  油ガス
６  過熱水蒸気
８  処理室
１０  撹拌機
１４  処理容器
１８，２０  カバー体（両端壁）
２２  スラッジ導入口
２４，２６  蒸気導入口
２８  ガス排出口
３０  金属微粉末
３２  金属微粉末排出口
３６  回転軸
３８  回転羽根
Ｐ  直交面
Ｓ  回動軸心
【図１】
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【図２】
2012179592.tif 000004
【図３】
2012179592.tif 000005