(57)【要約】【課題】コストを低減することができ、かつ生産性および安全性の向上したケミカルミリングの堆積物処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】アルミニウム合金をケミカルミリングして生じた硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）をミリング槽１から排出し、フィルタプレス２に搬送してミリング液を主体とする液分と硫化銅を主体とする固体とを分離する。フィルタプレス２への搬送に先立って、バイパス管１１を用いることにより、フィルタプレス２を迂回して堆積物搬送管３及び液体供給管４に温度の高い堆積物を通し、これらの系内の温度を上げる。そうすることで、水酸化アルミニウムの生成を防止する。分離された液分は、ミリング槽１に戻される。所定の分離が終わったならば、洗浄水を供給してフィルタプレス２を洗浄する。この際に供給される洗浄水は、ミリング槽１で蒸発などにより消失するミリング液の量に基づいて供給される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミリング槽内に保持されるミリング液に金属部材を浸漬して溶解加工するケミカルミリングにより生成され、前記ミリング槽に堆積した堆積物を処理する堆積物処理方法であって、
前記ミリング槽から往路を介して供給される、前記ミリング液が含まれる前記堆積物をフィルタプレスにて固体成分と液体成分とに分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程の後に、所定の圧力で洗浄液を供給して前記フィルタプレスを洗浄する洗浄工程と、
を備えることを特徴とする堆積物処理方法。
【請求項２】
前記固液分離工程において、
前記液体成分は、前記フィルタプレスから前記ミリング槽の間に設けられる復路を介して、前記フィルタプレスから前記ミリング槽に戻される、
請求項１に記載の堆積物処理方法。
【請求項３】
前記洗浄工程に用いられる前記洗浄液が水であり、
前記復路を介して前記ミリング槽に戻される前記水の量は、前記ケミカルミリングの過程で前記ミリング槽から減じた水分量を考慮して定められる、
請求項１又は２に記載の堆積物処理方法。
【請求項４】
前記固液分離工程において、
前記往路を搬送される前記堆積物と、前記復路を搬送される前記液体成分と、を熱交換させることにより、
冷却された前記堆積物が前記往路を前記フィルタプレスに向けて供給され、
加熱された前記液体成分が前記復路を前記ミリング槽に向けて戻される、
請求項２又は３に記載の堆積物処理方法。
【請求項５】
前記洗浄工程の後に、前記フィルタプレスに所定圧力の気体を供給することにより残留した水分を除去する水分除去工程を行なう、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の堆積物処理方法。
【請求項６】
前記固液分離工程の前に、
前記堆積物が、前記フィルタプレスを通過することなく、前記往路および前記復路を循環することにより前記往路および前記復路を予熱する予熱工程を行なう、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の堆積物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆積物処理方法に関し、特に、ミリング槽に堆積する堆積物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機をはじめとした各種構造物の製造工程において、アルミニウム合金部品を苛性ソーダ（ＮａＯＨ）が主成分となるアルカリ溶液に浸し、表層の不要な部分をエッチングにて溶解除去するケミカルミリングが用いられている。
エッチングによる溶解除去がなされると、アルカリ溶液にはアルミニウムが溶出するのに加えて、アルミニウム合金に含まれる銅が溶出する。この銅はアルカリ溶液に対して悪影響を及ぼす不純物として働く。そこで、溶出した銅をアルカリ溶液に加えられた硫化ナトリウムと反応させて硫化銅として、ミリング槽に沈降させる。このアルカリ溶液の処理について、特許文献１にはアルカリ溶液に蓄積されたアルミニウムをアルカリ溶液の温度を下げることにより加水分解して水酸化アルミニウムの結晶として晶析分離することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３０３５０６５号公報
【０００４】
ミリング槽に沈降して堆積した硫化銅（堆積物）は、その量が増えすぎると被溶解物をミリング槽に浸漬することができなくなるため、定期的に堆積物を除去する清掃作業が行われる。清掃作業は、ミリング槽内のアルカリ溶液を槽から排出した後、作業者が堆積物をタンクローリーで吸引して行っており、堆積物を含む廃液の引き取り費用が高いことが問題となっている。また、アルカリ溶液および堆積物はアルカリ濃度が高いため、安全に清掃作業を行なうために十分な配慮が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、コストを低減することができ、安全性の向上したケミカルミリングの堆積物処理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】
【０００６】
本発明者は上記目的を達成するために、ケミカルミリングにより生成される堆積物の処理方法について検討を行ったところ、ミリング槽から汲み上げた堆積物をフィルタプレスにて固液分離し、その後、フィルタプレスを洗浄することにより、安価かつ安全に堆積物を処理できることを知見した。本発明はこの知見に基づくものであり、ミリング槽内に保持されるミリング液に金属部材を浸漬して溶解加工するケミカルミリングにより生成され、ミリング槽に堆積した堆積物を処理する堆積物処理方法であって、ミリング槽から往路を介して供給される、ミリング液が含まれる堆積物をフィルタプレスにて固体成分と液体成分とに分離する固液分離工程と、固液分離工程の後に、所定の圧力で洗浄液を供給してフィルタプレスを洗浄する洗浄工程と、を備えることを特徴とする。
このように、堆積物の除去にフィルタプレスを適用することで、高価な廃液の引き取りがなくなり、産業廃棄物の引き取り費用を大幅に削減することができる。また、堆積物は、ミリング槽から往路を介してフィルタプレスに供給されるため、ミリング槽を人手で清掃する手間を省くことができる。さらに、フィルタプレスを洗浄することで、フィルタプレスに残存する固体成分に含まれるミリング液の濃度を低減することができ、固体成分の廃棄時の安全性を向上することができる。
【０００７】
また、本発明では、固液分離工程において、液体成分が、フィルタプレスからミリング槽の間に設けられる復路を介して、フィルタプレスからミリング槽に戻されるようにすることができる。液体成分をミリング槽に循環させることで、ミリング液の消費量を低減することができ、ひいてはケミカルミリングのコストを低減することができる。
【０００８】
さらに、洗浄工程に用いられる洗浄液を水とすることができ、復路を介してミリング槽に戻される水の量を、ケミカルミリングの過程でミリング槽から減じた水分量を考慮して定めることができる。これにより、ミリング槽に別途水を加えることなく、ミリング槽のミリング液の濃度を所定の範囲に保つことができる。
【０００９】
また、固液分離工程において、往路を搬送される堆積物と、復路を搬送される液体成分と、を熱交換させることにより、冷却された堆積物が往路を介してフィルタプレスに向けて供給され、加熱された液体成分が復路をミリング槽に向けて戻されるようにすることができる。冷却された堆積物がフィルタプレスに供給されるため、フィルタプレスの耐久性の劣化を防ぐことができる。また、加熱された液体成分がミリング槽に戻ることで、ミリング槽内のミリング液の温度を所定の範囲内に保つことができる。
【００１０】
また、本発明では、洗浄工程の後に、フィルタプレスに所定圧力の気体を供給することにより残留した水分を除去する水分除去工程を行なうことができる。
【００１１】
さらに、固液分離工程の前に、堆積物が、フィルタプレスを通過することなく、往路および復路を循環することにより往路および復路を予熱する予熱工程を行なうことができる。フィルタプレスに堆積物を搬送する前に往路および復路の予熱を行うことで、往路および復路内にミリング液に含まれる水酸化アルミニウムが析出、堆積するのを防ぐことができ、安定して堆積物処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、安価かつ安全なケミカルミリングの堆積物処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態における堆積物処理装置の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態における堆積物処理方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による実施形態について図１を参照しながら説明する。
【００１５】
本実施形態による堆積物処理装置１０は、アルミニウム合金をケミカルミリングすることでミリング槽１に生じた堆積物をフィルタプレス２によりミリング液と固液分離するものである。
堆積物処理装置１０は、ミリング槽１に生じた堆積物をフィルタプレス２に向けて搬送する堆積物搬送管（往路）３と、フィルタプレス２にて堆積物から分離されたミリング液をミリング槽１に戻す液体供給管（復路）４とを備える。つまり、堆積物処理装置１０は、ミリング槽１とフィルタプレス２の間を堆積物から分離されたミリング液が循環して使用される。
【００１６】
堆積物搬送管３上には、ミリング槽１側から順に、一端が堆積物搬送管３に連なる洗浄水供給管５と、ミリング槽１から堆積物（ミリング液を含む）及び洗浄水供給管５から供給される水をフィルタプレス２に向けて圧送するポンプ６と、堆積物を冷却する予備冷却器７と、一端が堆積物搬送管３に連なるエア供給管８と、堆積物搬送管３内の圧力異常時に圧力を開放するための安全弁９と、が設けられている。堆積物搬送管３上には、さらに、一端が堆積物搬送管３に連なり、他端が液体供給管４に連なるバイパス管１１が設けられている。
【００１７】
液体供給管４は、上述のように、堆積物から分離されたミリング液をミリング槽１に戻す経路である。この経路を流れるミリング液は、ケミカルミリング時に比べて、温度が低下している。一方で、ミリング槽１から汲み上げられる堆積物は温度が高いので、フィルタプレス２に供給する前に、堆積物搬送管３において冷却することが望まれる。そこで、堆積物搬送管３を通る高温のミリング液と液体供給管４を通る低温のミリング液との間で熱交換をできるように、堆積物搬送管３と液体供給管４の間に熱交換部１３を設ける。
【００１８】
洗浄水供給管５の他端には図示しない洗浄水の供給源が設けられている。ミリング液は高アルカリの性質で，作業者に対し危険である為，フィルタプレスから堆積物（硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）を含む固体（スラッジ））を除去する際の安全性向上のために洗浄する必要がある。そこで、フィルタプレス２を洗浄する際に、洗浄水供給管５及び堆積物搬送管３を介して供給源の洗浄水をフィルタプレス２に供給する。
【００１９】
予備冷却器７は、フィルタプレス２で固液分離するのに必要な温度まで堆積物を冷却する。つまり、ケミカルミリングは８０℃〜１００℃に温度が維持されたミリング液が用いられるので、そのままでフィルタプレス２に堆積物を送るのではなく、６０℃〜７０℃程度まで冷却してフィルタプレス２に供給するのである。
【００２０】
エア供給管８の他端にはエア供給源８１としてのコンプレッサが設けられている。フィルタプレス２を洗浄した後に、エア供給源８１からのエアをエア供給管８及び堆積物搬送管３を介してフィルタプレス２に供給することで、フィルタプレス２に残留する水分を除去する。
【００２１】
バイパス管１１は、フィルタプレス２による固液分離を行なう前に、堆積物搬送管３及び液体供給管４に堆積物を供給することで系内の温度を必要な温度に暖めるのに使用する。この予備的な加熱は、フィルタプレス２を迂回して行なわれる。
【００２２】
安全弁９は、堆積物搬送管３内の圧力が所定値を超えると自動的に開放するように設定されており、堆積物搬送管３内の圧力が所定値を超えた場合に作業者から離れた場所でフィルタプレス２に送り込まれる堆積物やエアが噴き出るように設けられている。これにより、フィルタプレス２に送りこまれる堆積物やエアが堆積物搬送管３とフィルタプレス２との接続部分から噴き出すことを防ぎ、接続部分の近傍でフィルタプレス２にてミリング液が分離された堆積物を回収する作業者の安全を確保している。
【００２３】
堆積物処理装置１０は、以上の動作を行なうために、堆積物搬送管３及び洗浄水供給管５上に弁Ｖ１〜Ｖ６を設けているが、これらは以下の説明の中で言及する。
【００２４】
ミリング槽１には、アルミニウム合金を溶解する水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と、研削効率を向上するためのトリエタノールアミン（ＴＥＡ）と、アルミニウム合金に含まれる銅（Ｃｕ）やマグネシウムなどの不純物と反応させて沈殿させるための硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）を含有するミリング液（ＭＬ）が溜められている。ミリング液は一例であり、本発明はミリング液を限定するものではない。
このミリング液に、アルミニウム合金からなる被溶解物を浸漬させて、８０℃〜１００℃でアルミニウム合金を溶解する。そうすると、アルミニウムとともにアルミニウム合金から溶け出した銅（Ｃｕ）とミリング液中の硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）が反応して硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）が生成される。この硫化銅がミリング槽１に堆積する。
【００２５】
次に、上述の堆積物処理装置１０を用いた堆積物処理方法を説明する。
ケミカルミリングを行ない、硫化銅の堆積量が所定量となったならば、堆積物処理を以下の手順で実行する。図２のフローチャートも参照されたい。
ミリング槽１に堆積した硫化銅（堆積物）は、ポンプ６を起動させることにより、堆積物搬送管３を通ってフィルタプレス２に向けて搬送される。なお、このとき、弁Ｖ１は開けられ、弁Ｖ２，Ｖ３は閉じられている。
【００２６】
＜配管予備加熱＞
この際、堆積物を当初よりフィルタプレス２に向けて搬送せずに、堆積物搬送管３、バイパス管１１、液体供給管４及びミリング槽１の経路で循環させ、高温の堆積物で堆積物搬送管３及び液体供給管４を暖める（配管予備加熱、図２、Ｓ１０３）。この過程で、弁Ｖ４は閉じられている。堆積物にはケミカルミリングにより溶出したアルミニウムに加えミリング液を構成する水酸化ナトリウムを含んでいる。これらが６０℃以下になると水酸化アルミニウムを析出し、水酸化アルミニウムが堆積物搬送管３及び液体供給管４の内部に堆積して詰まりを生じさせるおそれがある。特に、フィルタプレス２により固液分離された水酸化ナトリムを含むミリング液は、水酸化アルミニウムを生成させやすい。そこで、未だ温度の高い堆積物を堆積物搬送管３及び液体供給管４内を通過させてあらかじめ経路内の温度を６０℃以上に暖めておくことで、特に堆積物処理の初期において液体供給管４に水酸化アルミニウムが析出、堆積するのを防ぐことができる。
【００２７】
＜堆積物除去＞
配管予備加熱が終えたら、弁Ｖ３を開くことで、ミリング槽１の堆積物が堆積物搬送管３を介してフィルタプレス２に供給される。堆積物搬送管３を搬送される堆積物は、予備冷却器７により６０℃〜７０℃に冷却された後、フィルタプレス２に設けられた複数のフィルタ本体２ａによりろ過され、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）を含む固体（スラッジ）と、水酸化ナトリウムを含むミリング液と、に固液分離される（図２、Ｓ１０５）。
【００２８】
フィルタプレス２により堆積物から分離されたミリング液は、液体供給管４を通って、ミリング槽１に戻される。このとき、液体供給管４内のミリング液は、ポンプ６と予備冷却器７との間において、熱交換部１３において堆積物搬送管３内の堆積物と熱交換し、フィルタプレス２に流入する前の堆積物の温度を６０℃〜７０℃に低下させる。堆積物の温度が十分に下がらない場合でも、堆積物は予備冷却器７により６０℃〜７０℃に低下される。また、この熱交換により、６０℃〜７０℃であったミリング液の温度は、堆積物との熱交換により例えば９０℃程度まで上昇された後に、ミリング槽１に戻される。ミリング槽１に戻されるミリング液は、９０℃程度に加熱されているので、ミリング槽１内のミリング液の温度低下を抑えることができる。
【００２９】
フィルタプレス２により堆積物から分離されたスラッジは、堆積物処理装置１０のメンテナンスの際にスラッジ受け１２に排出されるまで、フィルタプレス２のフィルタ本体２ａに保持される。なお、フィルタプレス２は、分離されたスラッジをスラッジ受け１２に排出する経路（以下、第１モードと略記）と、分離されたミリング液を液体供給管４に排出する経路（以下、第２モードと略記）と、を選択的に選ぶことができるように構成されている。
本実施形態では、フィルタプレス２として、ポンプ６で発生させる圧力を用いる加圧濾過方式を採用しており、複数のフィルタ本体２ａは加圧手段２１により相互に密着されている。つまり、フィルタプレス２は、ポンプ６により堆積物が圧入されると、圧力により水分がフィルタ本体２ａから排出される一方、固体分はフィルタ本体２ａに捕獲されスラッジとなる。このスラッジには、分離されなかったミリング液が残存する。ただし、本発明はこの方式に限定されず、重圧濾過、真空濾過などの他の方式をフィルタプレス２として採用することができる。
【００３０】
＜フィルタプレスのメンテナンス＞
フィルタプレス２による堆積物除去を継続して行なうと、フィルタ本体２ａが目詰まりをして、固液分離能力が劣化する。そこで、フィルタ本体２ａに保持されているスラッジを除去するために、メンテナンスを行なう。メンテナンスを行なった後に、フィルタプレス２に堆積物を供給するのを再開してもよいし、堆積物除去を終了してもよい。
【００３１】
メンテナンスは、例えば、以下の手順で行なうことができる。
＜水洗＞
はじめに、ミリング槽１からフィルタプレス２に向けた堆積物の搬送、供給を停止する。そのために、ポンプ６を停止するとともに、弁Ｖ１をＯＦＦにする。フィルタプレス２の方では、フィルタ本体２ａ同士の密着度合いを下げるように加圧手段２１を操作する。そうすることで、フィルタ本体２ａに保持されているスラッジの一部はスラッジ受け１２に落下して、回収される。前述以外に、加圧手段２１を操作する前にスラッジに洗浄水を送り、スラッジを洗浄することで、スラッジ中に残存する高アルカリ濃度のミリング液を希釈しても良い。
【００３２】
次いで、ポンプ６を再起動させることで、図示しない供給源から洗浄水を洗浄水供給管５に供給する。この洗浄水は、堆積物搬送管３を通って、フィルタプレス２に供給され、水洗が行われる（図２、Ｓ１０７）。
フィルタプレス２に供給された水は、フィルタ本体２ａに残存しているスラッジを除去することで、フィルタプレス２を洗浄する。洗浄水は除去されたスラッジとともにスラッジ受け１２に回収される。
また、フィルタプレス２に供給された水は、フィルタ本体２ａにスラッジとともに付着し、あるいはスラッジ受け１２に回収されたミリング液を希釈する。このミリング液は水酸化ナトリウムを主体とするものであるから、洗浄水を供給することによりアルカリ濃度を低下させる。
洗浄水をフィルタプレス２に供給する間、はじめに第１モードを選択し、次いで第２モードを選択することができるし、当初より第２モードを選択してもよい。
【００３３】
洗浄水は、以後のスラッジのハンドリング、あるいは、フィルタ本体２ａからのスラッジ除去作業で、作業員に危険が生じない程度のアルカリ濃度になるように、供給量が定められるのがよい。
また、洗浄水の供給量は、蒸発や被溶解物への付着等によりミリング槽１から減じた水分量に基づいて定められるのがよい。つまり、消失した水分と同じか、またはそれ以下の量とすれば、ミリング槽１に対して別に水を加えることなく、ミリング槽１のミリング液の濃度を所定の範囲に保つことができる。
所定時間の水洗を行なったならば、ポンプ６を停止して水洗を終了する。また、これまで開いていた堆積物搬送管３の弁Ｖ３を閉じる。
【００３４】
＜点検、整備＞
水洗が終了したならば、フィルタ本体２ａに残存しているスラッジを除去するほか、フィルタプレス２を使用するのに必要な点検、整備を行なう（図２、Ｓ１０９）。点検、整備は、寿命に達している、あるいは破損しているフィルタ本体２ａ、その他の部品を交換することを含んでいる。
【００３５】
＜フィルタからの水分除去＞
必要な点検、整備が完了したならば、閉じていた弁Ｖ４を開いた後に、エア供給源８１を作動させることで、エア供給管８及び堆積物搬送管３を介してフィルタプレス２に高圧のエアを供給する。フィルタ本体２ａに残存している水分は、供給されたエアにより除去される（図２、Ｓ１１１）。また、このエア供給により、水分のほかにフィルタ本体２ａに残存しているスラッジが除去される。本方法による水分除去は、加圧手段２１を操作する前にスラッジに洗浄水を送り、スラッジを洗浄することで、スラッジ中に残存する高アルカリ濃度のミリング液を希釈した後に実施しても良い。
【００３６】
以上説明したように、堆積物処理装置１０によると、以下の効果を奏する。
ケミカルミリングで発生する堆積物除去にフィルタプレス２を適用することで，高価な廃液の引取りが無くなり、産業廃棄物引き取り費用を大幅に削減できる。また、堆積物処理装置１０によると、ミリング槽１を人手で清掃する手間を省くことができるとともに、堆積物の処理を安全、簡便に処理できる。
ケミカルミリング中にミリング槽１で消失するミリング液の量を考慮して、水洗に供給する洗浄水の量を設定し、これをミリング槽１に供給すれば、別に水を加えることなく、ミリング槽１のミリング液の濃度を所定の範囲に保つことができる。
【００３７】
フィルタプレス２で堆積物から分離されたミリング液をミリング槽１に循環させることで、ミリング液の消費量の低減、ひいてはケミカルミリングのコストを低減できる。この場合、熱交換部１３を設けることで、フィルタプレス２に向かう堆積物の温度を低下できるとともに、ミリング槽１に戻されるミリング液はケミカルミリング処理に必要な温度に上昇させることができるので、堆積物処理装置１０の各部を適切な温度で運転するのが容易である。
フィルタプレス２に堆積物を導く前に、配管予備加熱を行なうと、経路内に水酸化アルミニウムが析出、堆積するのを防ぐことができるので、安定して堆積物処理を行うことができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態では、フィルタプレス２で堆積物から分離されたミリング液をミリング槽１に循環させることにしているが、ミリング液の劣化が激しい場合は、弁Ｖ５を開いて排出管１４から廃液として排出することができる。
また、上記実施形態では、ケミカルミリングの対象物の材質をアルミニウム合金としているが、本発明はこれに限らず、ケミカルミリングされうる他の材質の金属を対象とすることができる。ミリング液について、上記実施形態ではアルカリ性のミリング液の例を示したが、本発明は酸性のミリング液を用いるケミカルミリングについて適用することもできる。
さらに、上記実施形態では、フィルタからの水分除去をエアで行なう例を示したが、他の気体を排除するものではない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１     ミリング槽
２     フィルタプレス
２ａ   フィルタ本体
３     堆積物搬送管
４     液体供給管
５     洗浄水供給管
６     ポンプ
７     予備冷却器
８     エア供給管
９     安全弁
１０   堆積物処理装置
１１   バイパス管
１３   熱交換部
１４   排出管
２１   加圧手段
８１   エア供給源
Ｖ１〜Ｖ５     弁
【図１】
2012205972.tif 000003
【図２】
2012205972.tif 000004