(57)【要約】【課題】スラッジ含有容器から効率よく超硬合金を含むスラッジを回収することができるスラッジ回収装置を提供する。【解決手段】磁性体を含有するスラッジを含む溶液からスラッジを回収する装置であって、内部に溶液を流通させる筒状の処理容器と、処理容器内に配置され処理容器の軸方向に沿って延びる棒状の磁性吸着部材と、処理容器の軸方向の一方側に設けられた溶液供給口と、軸方向の他方側に設けられた溶液排出口と、を有し、溶液供給口から供給された溶液を処理容器の内部で軸周りの渦巻き状に流通させて磁性吸着部材にスラッジを吸着させる、スラッジ回収装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体を含有するスラッジを含む溶液から前記スラッジを回収する装置であって、
内部に前記溶液を流通させる筒状の処理容器と、
前記処理容器内に配置され前記処理容器の軸方向に沿って延びる棒状の磁性吸着部材と、
前記処理容器の軸方向の一方側に設けられた溶液供給口と、
前記軸方向の他方側に設けられた溶液排出口と、を有し、
前記溶液供給口から供給された前記溶液を前記処理容器の内部で軸周りの渦巻き状に流通させて前記磁性吸着部材に前記スラッジを吸着させる、
スラッジ回収装置。
【請求項２】
前記処理容器は軸方向に起立した状態で配置され、前記溶液供給口は前記処理容器の側面下端側に設けられ、前記溶液排出口は前記処理容器の側面上端側に設けられている、請求項１に記載のスラッジ回収装置。
【請求項３】
前記磁性吸着部材の下方の前記処理容器の底部を開閉する回収蓋と、
前記磁性吸着部材の表面を長手方向に摺動自在に設けられたスラッジ掻き取り部材と、
を有する、請求項２に記載のスラッジ回収装置。
【請求項４】
前記磁性吸着部材の下端部に、下方に向かって先窄まり状の非磁性部材が設けられている、請求項３に記載のスラッジ回収装置。
【請求項５】
前記磁性吸着部材は、前記処理容器の軸周りに複数本配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のスラッジ回収装置。
【請求項６】
前記磁性吸着部材は最大表面磁束密度が０．８Ｔ以上である、請求項１から５のいずれか１項に記載のスラッジ回収装置。
【請求項７】
前記処理容器の上端部又は前記溶液排出口に大気開放バルブが接続されている、請求項２から６のいずれか１項に記載のスラッジ回収装置。
【請求項８】
前記スラッジは超硬合金又は高速度工具鋼を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載のスラッジ回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラッジ回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造業の生産工程で広く用いられる超硬工具はタングステンを主原料としている。タングステンはレアメタルの一つであり、そのリサイクルは資源戦略上重要である。従来から、超硬合金スクラップからタングステンカーバイド（ＷＣ）とバインダーを分離回収する技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９１３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、超硬工具の製造工程では、超硬合金基材を所望の工具形状に加工する際に大量の研削スラッジを含んだ溶液が発生する。このスラッジ含有容液からレアメタルを低コストでリサイクルするには、スラッジ含有溶液から超硬合金を含むスラッジを選別し、超硬合金含有率の高いスラッジをリサイクル処理することが必要である。
【０００５】
本発明は、スラッジ含有容器から効率よく超硬合金を含むスラッジを回収することができるスラッジ回収装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、磁性体を含有するスラッジを含む溶液から前記スラッジを回収する装置であって、内部に前記溶液を流通させる筒状の処理容器と、前記処理容器内に配置され前記処理容器の軸方向に沿って延びる棒状の磁性吸着部材と、前記処理容器の軸方向の一方側に設けられた溶液供給口と、前記軸方向の他方側に設けられた溶液排出口と、を有し、前記溶液供給口から供給された前記溶液を前記処理容器の内部で軸周りの渦巻き状に流通させて前記磁性吸着部材に前記研削スラッジを吸着させる、スラッジ回収装置が提供される。
【０００７】
この構成によれば、処理容器内でスラッジ含有溶液の渦流を形成し、処理容器内でスラッジの分離を行いながら磁性吸着部材にスラッジを吸着させることができる。これにより、不純物の少ないスラッジを効率よく回収することができる。
【０００８】
前記処理容器は軸方向に起立した状態で配置され、前記溶液供給口は前記処理容器の側面下端側に設けられ、前記溶液排出口は前記処理容器の側面上端側に設けられている構成としてもよい。
前記磁性吸着部材の下方の前記処理容器の底部を開閉する回収蓋と、前記磁性吸着部材の表面を長手方向に摺動自在に設けられたスラッジ掻き取り部材と、を有する構成としてもよい。
前記磁性吸着部材の下端部に、下方に向かって先窄まり状の非磁性部材が設けられている構成としてもよい。
前記磁性吸着部材は、前記処理容器の軸周りに複数本配置されている構成としてもよい。
前記磁性吸着部材はネオジム磁石を備える構成としてもよい。
前記処理容器の上端部又は前記溶液排出口に大気開放バルブが接続されている構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、廃液から効率よく超硬合金を含むスラッジを回収することができるスラッジ回収装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るスラッジ回収装置の一部断面側面図。
【図２】実施形態のスラッジ回収装置における動作フローチャート。
【図３】実施形態のスラッジ回収装置の動作説明図。
【図４】実施形態のスラッジ回収装置の動作説明図。
【図５】実施形態のスラッジ回収装置の動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等と、を異ならせる場合がある。
【００１２】
以下の図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す上下方向（鉛直方向）とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸に直交する方向とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸、およびＹ軸に直交する方向とする。
【００１３】
（スラッジ回収装置）
図１は、実施形態に係るスラッジ回収装置の一部断面側面図である。
スラッジ回収装置１００は、処理装置１０と、処理装置１０を支持する支持台３０と、スラッジ回収装置１００を総合的に制御する制御装置５０とを有する。
【００１４】
＜処理装置＞
処理装置１０は、板状の支持板１４と、支持板１４上に起立して設置された円筒状の処理容器１１と、処理容器１１の上側（＋Ｚ側）を閉塞する頂壁部１２と、支持板１４の下面（−Ｚ側面）に設けられ処理容器１１を下方に開閉する回収蓋１５と、を有する。
なお、本明細書において、「径方向」「軸方向」「周方向」は、特に断りのない限り、それぞれ筒状の処理容器１１の径方向、処理容器１１の中心軸に沿う方向、処理容器１１の中心軸周りの方向を意味する。
【００１５】
処理容器１１の下側開口端には径方向外側へ突出するフランジ部１３が設けられている。フランジ部１３と支持板１４とはボルトで締結されている。支持板１４には、処理容器１１が取り付けられる位置に、処理容器１１と同等の径を有する円形の開口部１４ａが設けられている。処理容器１１の内部は支持板１４の開口部１４ａを介して下方に開口している。
【００１６】
回収蓋１５は、支持板１４の開口部１４ａよりも大きい径を有する円盤状の部材である。回収蓋１５はヒンジ２６を介して支持板１４に連結されている。回収蓋１５は、ヒンジ２６の軸周りに揺動することで、支持板１４の開口部１４ａ（処理容器１１の下側開口）を開閉する。本実施形態の場合、ヒンジ２６に駆動装置５４が接続されている。駆動装置５４は制御装置５０により動作制御される。したがって、回収蓋１５は、制御装置５０の制御により開閉可能である。
【００１７】
支持板１４下面の開口部１４ａの周囲には、Ｏリングなどのシール部材１４ｂが設けられている。また支持板１４には、回収蓋１５を「閉位置」（開口部１４ａを覆う位置）で固定するスイングクランプ２７が設けられている。回収蓋１５を「閉位置」に配置し、スイングクランプ２７で固定することで、処理容器１１の内部を密閉可能である。本実施形態では、スイングクランプ２７は制御装置５０により動作制御される。スイングクランプ２７は、回収蓋１５に掛かる荷重に応じて複数設けることもできる。
【００１８】
処理容器１１の周壁下端近傍に、処理容器１１内に処理対象のスラッジ含有溶液（研削に使用した後の研削水）を供給する溶液供給口１６が設けられている。処理容器１１の周壁上端近傍には、処理容器１１からスラッジ含有溶液を排出する溶液排出口１７が設けられている。溶液供給口１６及び溶液排出口１７は処理容器１１の周壁を貫通する貫通孔を含む。
【００１９】
なお、溶液供給口１６は溶液排出口１７よりも下側であれば任意の位置に設けることができ、溶液排出口１７は溶液供給口１６よりも上側であれば任意の位置に設けることができる。磁性吸着部材２１に効率よくスラッジを吸着させるには、溶液供給口１６は磁性吸着部材２１の下端近傍、溶液排出口１７は磁性吸着部材２１の上端近傍に設けるとよい。溶液供給口１６は回収蓋１５に設けられていてもよい。溶液排出口１７は頂壁部１２に設けられていてもよい。
【００２０】
溶液供給口１６には、三方弁５１を介して、溶液タンク１１０及び液送ポンプ５５が接続されている。三方弁５１は、溶液供給口１６に対する液送ポンプ５５又は溶液タンク１１０の接続を切り替える。三方弁５１は制御装置５０により動作制御される。
【００２１】
三方弁５１により溶液供給口１６と液送ポンプ５５とが接続された場合、液送ポンプ５５により溶液タンク１１０から処理容器１１にスラッジ含有溶液が供給される。三方弁５１により溶液供給口１６と溶液タンク１１０とを接続した場合、処理容器１１内のスラッジ含有溶液が溶液タンク１１０へ排出される。
【００２２】
溶液排出口１７には、三方弁５２を介して、排水タンク１２０及びガス源１３０が接続されている。三方弁５２は、溶液排出口１７に対する排水タンク１２０又はガス源１３０の接続を切り替える。三方弁５２は制御装置５０により動作制御される。
【００２３】
三方弁５２により溶液排出口１７と排水タンク１２０とが接続された場合、処理容器１１から排出される処理済みのスラッジ含有溶液が排水タンク１２０に排出される。三方弁５２により溶液排出口１７とガス源１３０とを接続した場合、ガス源１３０から供給されるガスが処理容器１１内に供給される。ガス源１３０から供給されるガスとしては空気や不活性ガス（窒素、アルゴン等）を用いることができる。ガス源１３０は大気であってもよい。
なお、三方弁５２に代えて、溶液排出口１７と排水タンク１２０とを接続する配管に対してガス源１３０を接続するバルブ（例えば大気開放バルブ）を用いてもよい。
【００２４】
処理容器１１の内部には、頂壁部１２の下面から下方へ延びる複数（図示では２本）の円柱状の磁性吸着部材２１が設けられている。磁性吸着部材２１は、本実施形態の場合、非磁性材料の円筒パイプ内にネオジム磁石（永久磁石）を収容した棒状部材である。磁性吸着部材２１としては、棒状に成形されたネオジム磁石を用いてもよい。また、磁性吸着部材２１として、電磁石を用いることもできる。超硬合金のスラッジを吸着させる磁性吸着部材２１としては、最大表面磁束密度が０．８Ｔ以上のものを用いることが好ましい。
【００２５】
磁性吸着部材２１の下端には、樹脂等の非磁性材料からなる先端部品２２が取り付けられている。先端部品２２は円柱部２２ａと円錐部２２ｂとを組み合わせた部材である。円柱部２２ａは磁性吸着部材２１と同等の直径を有する。円錐部２２ｂは円柱部２２ａの一方の端部を先窄まりのテーパー状に形成した部分である。先端部品２２において、円柱部２２ａと円錐部２２ｂとは同軸に配置されている。先端部品２２は、円錐部２２ｂの先端を下方に向けて磁性吸着部材２１に取り付けられている。
【００２６】
複数の磁性吸着部材２１には、磁性吸着部材２１の表面で上下方向に摺動するスクレーパー（スラッジ掻き取り部材）２０が取り付けられている。本実施形態の場合、磁性吸着部材２１は６本設置されており、円筒状の処理容器１１の周方向に等間隔に配置されている。スクレーパー２０は、外形が平面視円盤状であり、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有する。これらの貫通孔には複数の６本の磁性吸着部材２１のそれぞれが挿通される。
【００２７】
スクレーパー２０は、６本の磁性吸着部材２１を束ねた状態で上下動する。本実施形態では、スクレーパー２０に駆動装置５３が接続されている。駆動装置５３は制御装置５０により動作制御される。したがってスクレーパー２０は、制御装置５０の制御により上下動可能である。
【００２８】
＜支持台＞
支持台３０は、板状の基台３１と、基台３１の上面外周端から上側に延びる複数の支柱３２と、基台３１の下面に取り付けられた複数の車輪３４とを有する。支持台３０は、支柱３２の上端を支持板１４の下面に固定することで、処理装置１０を支持する。
【００２９】
基台３１の上面には、処理容器１１から排出されるスラッジを回収するペール缶などの回収容器４０が載置される。支持台３０には回収容器４０を所定位置に案内する柵状の容器ガイド部材３６が設けられている。回収容器４０は、容器ガイド部材３６により処理容器１１の鉛直下方に設置される。
【００３０】
（スラッジ回収動作）
次に、上記構成を備えたスラッジ回収装置１００による用いたスラッジ回収動作について説明する。
図２は、実施形態のスラッジ回収装置における動作フローチャートである。図３〜図５は、所定工程におけるスラッジ回収装置１００の動作説明図である。
【００３１】
スラッジ回収装置１００によるスラッジ回収動作において、制御装置５０は、図２に示すステップＳＴ１〜ステップＳＴ８を実行する。
まず、ステップＳＴ１において、制御装置５０は、駆動装置５４により回収蓋１５を「閉位置」（支持板１４の開口部１４ａを閉塞する位置）に移動させる。さらに制御装置５０はスイングクランプ２７を駆動し、回収蓋１５をスイングクランプ２７により押さえつけて固定する。以上の動作により処理容器１１は密閉される。
次に、ステップＳＴ２において、制御装置５０は、駆動装置５３によりスクレーパー２０を、磁性吸着部材２１の上端部の原点位置に移動させる。
【００３２】
次に、ステップＳＴ３において、制御装置５０は、図３に示すように、三方弁５１を切り替えて溶液供給口１６と液送ポンプ５５とを接続し、三方弁５２を切り替えて溶液排出口１７と排水タンク１２０とを接続する。その後、制御装置５０は、液送ポンプ５５を駆動し、溶液タンク１１０から処理容器１１へスラッジ含有溶液を圧送する。
【００３３】
次に、ステップＳＴ４において、スラッジ含有溶液が溶液供給口１６から処理容器１１内を経由して溶液排出口１７へ流通する。この工程でスラッジ含有溶液が磁性吸着部材２１と接触しながら流通することで、スラッジ含有溶液に含まれるスラッジが磁性吸着部材２１に吸着される。
【００３４】
本実施形態のスラッジ回収装置１００では、図３に示すように、処理容器１１の下部から供給されたスラッジ含有溶液Ｅは、処理容器１１の内壁に沿って渦巻き状の流れ（渦流ＶＦ）を形成し、処理容器１１上部の溶液排出口１７へ向かって流通する。
【００３５】
スラッジを構成する超硬合金は、タングステンカーバイドなどのＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族金属の炭化物を、鉄、コバルト、ニッケルなどの鉄系金属で焼結した複合材料である。したがって、回収対象のスラッジは、有機物や金属酸化物などの不純物に比べて比重が大きく、鉄、コバルト、ニッケルなどの磁性材料を５〜２０質量％程度含むことにより磁性を示す。このような超硬合金のスラッジは、渦流ＶＦ内において、重たい粒子であるために渦の内側へ移動し、不純物と分離されて処理容器１１内に滞留する。滞留したスラッジはその磁性によって磁性吸着部材２１に吸着される。
【００３６】
なお、比重の大きいスラッジは、処理容器１１の下部に沈殿しやすい。そこで本実施形態のスラッジ回収装置１００では、スラッジ含有溶液Ｅを処理容器１１の下部から上部へ上昇する渦流ＶＦを形成し、スラッジを上方へ巻き上げるようにした。これにより、処理容器１１の底部にスラッジが沈殿するのを抑制することができる。
【００３７】
ステップＳＴ４のスラッジ吸着工程は、所定の期間、継続的あるいは断続的に実行される。上記所定の期間とは、例えば、予め設定された稼働時間であってもよく、所定量のスラッジ含有溶液Ｅを処理容器１１に流通させる期間であってもよい。
なお、ステップＳＴ４において、溶液排出口１７から排出される溶液を溶液供給口１６から処理容器１１に再供給し、スラッジ含有溶液Ｅを処理装置１０内で循環させることもできる。
【００３８】
次に、ステップＳＴ５において、制御装置５０は、液送ポンプ５５を停止する。
次に、ステップＳＴ６において、制御装置５０は、図４に示すように、三方弁５１を切り替えて溶液供給口１６と溶液タンク１１０とを接続する。また制御装置５０は、三方弁５２を切り替えて溶液排出口１７とガス源１３０とを接続する。これにより、ガス源１３０から溶液排出口１７を介してガス（空気等）が処理容器１１に流入し、処理容器１１内のスラッジ含有溶液Ｅが溶液供給口１６から溶液タンク１１０に排出される。このとき、ガス源１３０からガスを供給し、ガス圧で液面を押し下げることにより、スラッジ含有溶液Ｅを速やかに処理容器１１から排出することができる。処理容器１１からスラッジ含有溶液Ｅが排出されたならば、ステップＳＴ７に移行する。
【００３９】
次に、ステップＳＴ７において、制御装置５０は、図５に示すように、スイングクランプ２７を駆動して回収蓋１５の固定を解除する。その後、制御装置５０は、駆動装置５４を駆動して回収蓋１５を回動させ、処理容器１１を下方に開口させる。
【００４０】
次に、ステップＳＴ８において、制御装置５０は、駆動装置５３を駆動してスクレーパー２０を下方へ押し下げる。スクレーパー２０は磁性吸着部材２１の表面を摺動しながら下方へ移動し、磁性吸着部材２１の表面に吸着しているスラッジＳＬを掻き取りながら下方に押し下げる。磁性吸着部材２１の下端には非磁性材料からなる先端部品２２が取り付けられているため、スクレーパー２０により押し下げられたスラッジＳＬは先端部品２２の表面から下方へ落下する。落下したスラッジＳＬは処理容器１１の直下に設置された回収容器４０に回収される。本実施形態の場合、先端部品２２が下方に向かって先窄まり状であるため、スラッジＳＬが先端部品２２から脱離しやすい。
【００４１】
以上の動作により、スラッジ回収装置１００は、スラッジ含有溶液Ｅから超硬合金のスラッジＳＬを選択的に回収することができる。
【００４２】
以上、詳細に説明したように、本実施形態のスラッジ回収装置１００によれば、処理容器１１内でスラッジ含有溶液Ｅの渦流ＶＦを形成し、処理容器１１内でスラッジＳＬの分離を行いながら磁性吸着部材２１にスラッジＳＬを吸着させることができる。これにより、不純物の少ないスラッジＳＬを効率よく回収することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、超硬合金工具の製造工程で生じるスラッジ含有溶液から超硬合金を含むスラッジを回収する場合について説明したが、この態様には限定されない。高速度工具鋼などの磁性体を含むスラッジであれば問題なく回収対象とすることができる。また、スラッジの由来についても、研削によって生じたものに限られず、あらゆる工程で生じるスラッジを回収対象とすることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１１…処理容器、１５…回収蓋、１６…溶液供給口、１７…溶液排出口、２１…磁性吸着部材、１００…スラッジ回収装置、２０…スクレーパー（スラッジ掻き取り部材）、ＳＬ…スラッジ
【図１】
2016169400.tif 000003
【図２】
2016169400.tif 000004
【図３】
2016169400.tif 000005
【図４】
2016169400.tif 000006
【図５】
2016169400.tif 000007