CN110065006A - 研磨材料再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明从包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料中得到高纯度的再生研磨材料。研磨材料是选自氧化铈、金刚石、氮化硼、碳化硅、氧化铝、氧化铝‑氧化锆以及氧化锆中的至少一种，且经由下述工序A～D从研磨材料浆料中再生研磨材料，即，回收包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料的浆料回收工序A；向该回收的研磨材料浆料添加含有碱土金属元素的金属盐，使研磨材料凝聚，从母液分离该研磨材料并进行浓缩的分离浓缩工序B；将分离浓缩了的研磨材料固液分离并回收的研磨材料回收工序C以及用磁性过滤器过滤去除混入研磨材料浆料的金属元素粒子的过滤工序D，并且工序D在工序A～C中任意一项工序之后或者与工序B或工序C同时进行。

Description

研磨材料再生方法

本申请是中国申请号为201380039008.2、发明名称为“研磨材料再生方法”且申请日为2013年7月24日的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种研磨材料再生方法。

背景技术

作为在玻璃光学元件，玻璃基板，半导体设备的制造工序中进行精密研磨的研磨材料，目前使用以氧化铈为主成分，并向其中加入了氧化镧，氧化钕，氧化镨等而得到的稀土元素氧化物。作为其他的研磨材料，可以列举金刚石、氧化铁、氧化铝、氧化锆、胶体二氧化硅等。

通常，在研磨材料的主要构成元素中，包含由日本国内不出产的矿物得到的材料，一部分依赖进口资源，且大多材料价格昂贵。因此，对于含有使用过的研磨材料的研磨材料废液，在技术上对资源的再利用化的对应成为重要问题。

通常，作为在各种产业领域中产生的含有悬浮微粒的废水的处理方法，目前是使用中和剂或无机凝聚剂、高分子凝聚剂等将悬浮微粒凝聚分离，然后处理水排放，凝聚分离得到的污泥通过焚烧等方法进行废弃处理。

另外，含使用过的研磨材料的废液中混入了在研磨工序中大量产生的被研磨成分，例如光学玻璃屑等。通常难以将该废液中所含的研磨材料成分和被研磨成分有效地分离，因此，现状是，研磨材料废液大多情况下在使用过后被废弃，在废弃成本方面存在问题。

因此，近年来，有效地回收及再利用研磨材料的主要构成元素来实现作为稀有且价值高的元素的资源节约化成为重要的问题。

关于研磨材料成分的回收方法，已经公开了回收胶体二氧化硅类的研磨材料的方法，即在镁离子的存在下，向研磨材料废液添加碱将pH值调整到10以上，由此进行凝聚处理来回收研磨材料的方法(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-254659号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料中有时会混入与研磨材料成分不同的金属元素粒子这样的杂质。

专利文献1的方法能够将来自被研磨物的成分与研磨材料分离，回收研磨材料，但是无法去除混入的杂质即金属元素粒子。

作为去除杂质粒子的方法，可以考虑使用具备筛孔等的陶瓷过滤器等进行去除。但是，用陶瓷过滤器等去除杂质粒子的方法中，当混入的金属元素的粒子比研磨材料粒子的粒径大时，能够通过陶瓷过滤器等的过滤器进行去除，但是当混入的金属元素的粒子与研磨材料粒子的粒径相同或者比其小时，无法有效地去除，会导致再生研磨材料的纯度降低。

本发明要解决的技术问题在于，提供一种研磨材料再生方法，其可以从包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料中得到高纯度的再生研磨材料。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的所述技术问题可通过下述方案来解决：

1、一种研磨材料再生方法，其从包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料中再生研磨材料，该研磨材料是选自下述研磨材料组中的至少一种，并且该研磨材料再生方法经由下述工序A～D再生研磨材料，而且工序D在工序A～C中任意一项工序之后进行或者与工序B或工序C同时进行，

工序A：回收包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料的浆料回收工序A；

工序B：向该回收得到的研磨材料浆料中添加作为无机盐的含有碱土金属元素的金属盐，使研磨材料凝聚，从母液中分离出该研磨材料并进行浓缩的分离浓缩工序B；

工序C：将该分离并浓缩后的研磨材料进行固液分离并进行回收的研磨材料回收工序C；

工序D：用磁性过滤器过滤去除混入研磨材料浆料的金属元素粒子的过滤工序D，

研磨材料组：氧化铈、金刚石、氮化硼、碳化硅、氧化铝、氧化铝-氧化锆、氧化锆。

2、如第一项所述的研磨材料再生方法，其中，所述磁性过滤器由永久磁铁材料或者电磁铁材料构成。

3、如第一项或第二项所述的研磨材料再生方法，其还包括工序E：对回收得到的所述研磨材料的粒径进行调整的粒径控制工序E，

所述过滤工序D在所述粒径控制工序E即将开始前进行。

4、如第三项所述的研磨材料再生方法，其中，在所述研磨材料回收工序C之后，所述粒径控制工序E之前，还包括工序F：对上述回收得到的研磨材料实施过滤处理并进行二次浓缩的第二浓缩工序F。

5、如第一项至第四项中任意一项所述的研磨材料再生方法，其中，所述分离浓缩工序B中使用的含有碱土金属元素的金属盐为镁盐。

6、如第一项至第五项中任意一项所述的研磨材料再生方法，其中，所述研磨材料回收工序C中，研磨材料的回收方法是采用自然沉降进行的倾析分离法。

发明效果

利用本发明的上述方法，可以从包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料中得到高纯度的再生研磨材料。

附图说明

图1是表示本发明的研磨材料再生方法基本工序流程的一个例子的示意图。

具体实施方式

下面，对本发明的构成要素及用于实施本发明的方式、实施方案进行详细的说明。需要说明的是，在以下的说明中示出的“～”的意义是包含其前后所记载的数值作为下限值及上限值。

下面，对已有的研磨材料，本发明的研磨材料再生方法及构成技术的详细内容进行说明。

〔研磨材料〕

通常，作为光学玻璃或半导体基板等的研磨材料，使用将氧化铁红(αFe₂O₃)、氧化铈、氧化铝、氧化锰、氧化锆、胶体二氧化硅等微粒分散在水或油中制成的浆料状材料，而本发明的研磨材料再生方法的特点在于，适用于回收选自氧化铈、金刚石、氮化硼、碳化硅、氧化铝、氧化铝-氧化锆及氧化锆的至少1种研磨材料，这些材料可以适用于在半导体基板的表面或玻璃的研磨加工中为了高精度地维持平坦性，同时得到充分的加工速度而通过物理作用和化学作用这两者进行研磨的化学机械研磨(CMP)。

另外，作为研磨材料所使用的氧化铈(例如，C.I.Kasei公司制造，Techno Rise公司制造，和光纯药公司制造等)，大多使用将被称为氟碳铈镧矿且含有大量稀土元素的矿石进行烧成后粉碎而成的材料而非纯粹的氧化铈。氧化铈为主要成分，作为其它的成分，还含有镧、钕和镨等稀土元素，除氧化物以外，有时还含有氟化物等。下面使用氧化铈作为所使用的研磨材料进行举例说明，但并不仅限于此例。

本发明中所使用的研磨材料对于其成分及形状没有特别限定，可以使用一般而言作为研磨材料而销售的材料，在研磨材料含量为50质量％以上的情况下，效果明显，优选。

下面用附图说明本发明的研磨材料再生方法整体的工序流程。

图1是表示本发明的研磨材料再生方法基本工序流程的一个例子的示意图。

本发明的研磨材料再生方法中，将图1所示的浆料回收工序A之前进行的研磨工序中使用后的使用过的研磨材料作为再生研磨材料进行再生。在对研磨材料的再生方法进行说明之前，对采用研磨材料的研磨工序进行说明。

〔研磨工序〕

以玻璃基板的研磨为例，研磨工序通常由制备研磨材料浆料、研磨加工及研磨部的清洗构成一个工序。

在图1所示的研磨工序的整体流程中，研磨机1具有研磨平台2，该研磨平台2可旋转，所述研磨平台2贴附有由无纺布、合成树脂发泡体、合成皮革等构成的砂布K。研磨作业时，使用保持具H将主成分为硅的被研磨物(例如，光学玻璃，信息记录介质用玻璃基板、硅片等)3以规定的挤压力N按压在上述研磨平台2上，并且使研磨平台2旋转。同时，从浆料喷嘴5中经由泵P供给预先制备的研磨材料液4(研磨材料浆料)。使用过的研磨材料液4(含有使用过的研磨材料的研磨材料浆料)通过流路6贮存在浆料槽T₁中，在研磨机1和浆料槽T₁之间反复循环。

另外，用于清洗研磨机1的清洗水7积存于清洗水贮存槽T₂中，由清洗水喷射喷嘴8喷射至研磨部后进行清洗，作为包含研磨材料的清洗液10(含有使用过的研磨材料的研磨材料浆料)经由泵，在通过流路9之后积存于清洗液贮存槽T₃。该清洗液贮存槽T₃是用于积存在清洗(冲洗)中使用后的清洗水的槽。为了防止沉淀、凝聚，使用搅拌桨经常对该清洗液贮存槽T₃中进行搅拌。

另外，在研磨中产生并积存在浆料槽T₁中之后循环使用的研磨材料液4、和积存于清洗液贮存槽T₃的清洗液10均呈下述状态：在含有研磨材料粒子的同时，还含有从被研磨的被研磨物3上刮落下来的来自被研磨物的玻璃成分等。

对研磨工序中的具体方法进行说明

(1)研磨材料浆料的制备

将研磨材料的粉末添加并分散于水等溶剂中并使浓度达到1～40质量％的浓度范围，制备研磨材料浆料。如图1所示，将该研磨材料浆料循环供给至研磨机1来使用。作为研磨材料使用的粒子，使用平均粒径为几十nm～几μm大小的粒子。

另外，优选向循环供给使用的研磨材料浆料中添加分散剂等来防止研磨材料粒子的凝聚，并且使用搅拌机等持续搅拌来维持分散状态。通常，优选采用以下方法：在研磨机1旁设置研磨材料浆料用罐，使用搅拌机等持续维持分散状态，使用供给用泵循环供给于研磨机1。

(2)研磨

如图1所示，使研磨垫(砂布K)与被研磨物3接触，一边向接触面供给研磨材料浆料一边在加压条件下使垫F和被研磨物3相对运动。

(3)清洗

刚刚研磨之后的被研磨物3及研磨机1上附着有大量的研磨材料。因此，研磨后供给水等来代替研磨材料浆料，对附着于被研磨物3及研磨机1上的研磨材料进行清洗。此时，含有研磨材料的清洗液10被排出到体系外9。

由于该清洗操作中会将一定量的研磨材料排出到体系外9，因此体系内的研磨材料量减少。为了补充该减少部分，对浆料槽T₁追加新的研磨材料浆料。追加的方法可以每加工1次进行追加，也可以每加工一定量后进行追加，但优选供给充分地分散在溶剂中的状态的研磨材料。

〔使用过的研磨材料浆料〕

本发明所说的使用过的研磨材料浆料为贮藏于清洗液贮藏槽T₃中的研磨材料浆料以及排出到由研磨机1、浆料槽T₁及清洗液贮藏槽T₃构成的研磨工序体系外部的研磨材料浆料，主要有以下所示的两种。

第一种是含有清洗工序中所排出的清洗液并贮藏在清洗液贮藏槽T₃中的研磨材料浆料(冲洗浆料)，第二种是使用了一定加工次数后被废弃并贮存在浆料槽T₁中的使用过的研磨材料浆料(寿命终止浆料)。

作为含有清洗水的冲洗浆料的特征，可举出以下的两点。

1)由于清洗时被排出，因此清洗水大量混入，与研磨工序体系内的研磨材料浆料相比较，研磨材料浓度显著下降。

2)附着于砂布K等上的被切削下来的玻璃成分也在清洗时混入该冲洗浆料中。

另一方面，作为寿命终止浆料的特征，可以举出：与新品研磨材料浆料相比，玻璃成分浓度变高。

〔研磨材料的再生方法〕

本发明的研磨材料再生方法中，从包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料中再生高纯度的研磨材料，并作为再生研磨材料进行再利用，如图1所示，该方法具备浆料回收工序A、分离浓缩工序B、研磨材料回收工序C、第二浓缩工序F、过滤工序D以及粒径控制工序E这6个工序。并且根据作为再生研磨材料再利用的研磨材料的种类、需要的浓度、纯度等可以适当地省略第二浓缩工序F以及粒径控制工序E中一个或者两个。

(1：浆料回收工序A)

浆料回收工序A是对含有使用过的研磨材料的研磨材料浆料进行回收的工序。需要说明的是，回收得到的研磨材料浆料中研磨材料的含量大致为0.1～40质量％的范围。

回收得到的研磨材料浆料可以在回收后立即转移至分离浓缩工序B，也可以贮存至回收了一定量后转移至分离浓缩工序B。任一情况下所回收的研磨材料浆料均优选通过持续搅拌来防止粒子的凝聚，从而维持稳定的分散状态。

在本发明中，可以采用如下方法：

将浆料回收工序A中回收得到的两种研磨材料浆料混合而制成母液后，在分离浓缩工序B中进行处理，或者，

也可以采用以下方法：

将浆料回收工序A中回收得到的冲洗浆料和寿命终止浆料分别制成独立的母液，并且在分离浓缩工序B中分别进行处理。

(2：分离浓缩工序B)

分离浓缩工序B是向回收得到的研磨材料浆料添加作为无机盐的含有碱土金属元素的金属盐，使研磨材料凝聚，从母液中分离出该研磨材料并进行浓缩的工序。回收得到的使用过的研磨材料浆料处于混入了来自被研磨物的玻璃成分等的状态。另外，由于清洗水的混入，浓度下降，为了将回收得到的研磨材料再次用于研磨加工，需要对玻璃成分等进行分离并对研磨材料成分进行浓缩。

具体来说，分离浓缩工序B中，在不添加pH调整剂的状态下，向浆料回收工序A中回收得到的研磨材料浆料(母液)中特别添加作为无机盐的碱土金属盐，在仅使研磨材料凝聚而不使非研磨成分(玻璃成分)凝聚的状态下，将该研磨材料从母液中分离出来并浓缩。由此，可以仅使研磨材料成分凝聚沉淀后，玻璃成分几乎都存在于上清液中，分离凝聚体，由此可对研磨材料成分和玻璃成分进行分离，同时对研磨材料浆料进行浓缩。

〈碱土金属盐〉

作为本发明的碱土金属盐，例如可以举出：钙盐、锶盐、钡盐，在本发明中，广义上属于周期表的第二族的元素也定义为碱土金属。因此，铍盐、镁盐也属于本发明中所说的碱土金属盐。

另外，作为本发明的碱土金属盐，优选在水中的溶解度高的卤化物、硫酸盐、碳酸盐、醋酸盐等方式。

另外，作为可以适用于本发明的碱土金属盐，优选添加后溶液pH变化小的镁盐。作为镁盐，只要是作为电解质发挥作用的盐就没有特别限定，但从在水中的溶解性高的方面考虑，优选氯化镁、溴化镁、碘化镁、硫酸镁、醋酸镁等，从溶液的pH变化小、沉降的研磨材料及废液容易处理的方面考虑，特别优选氯化镁及硫酸镁。

〈无机盐的添加方法〉

接着，说明本发明中向研磨材料浆料(母液)中添加无机盐的方法。

a)无机盐的浓度

就待添加的无机盐而言，可以将粉末直接供给至研磨材料浆料(母液)，也可以使其溶解于水等溶剂之后添加在研磨材料浆料(母液)中，但为了在添加于研磨材料浆料中之后形成均匀的状态，优选以溶解于溶剂的状态添加。

优选采用无机盐浓度范围为0.5～50质量％的水溶液。为了抑制体系的pH变化，并提高与玻璃成分分离的效率，更优选10～40质量％的浓度范围内。

b)无机盐的添加温度

添加无机盐时的温度只要是回收得到的研磨材料浆料的冻结温度以上且90℃以下的范围内，即可适当选择，但从高效地进行与玻璃成分的分离的观点考虑，优选10～40℃的温度范围，更优选15～35℃的温度范围。

c)无机盐的添加速度

作为无机盐向研磨材料浆料(母液)中的添加速度，优选按照如下速度添加，该速度使得回收得到的研磨材料浆料中的无机盐浓度均匀，而不会在局部产生高浓度区域。优选每分钟的添加量为总添加量的20质量％以下，更优选为10质量％以下。

d)无机盐添加时的pH值

优选的方式是，在本发明的研磨材料再生方法中，在分离浓缩工序B中添加无机盐时，不调节预先回收得到的研磨材料浆料的pH值。通常回收得到的研磨材料浆料由于含有玻璃成分因而其pH值稍显碱性，在8～低于10的范围，本发明中，优选在母液换算成25℃的pH值小于10.0的条件下进行分离浓缩。其原因在于：当pH值为10以上时，作为被研磨物3的玻璃成分容易凝聚，并且通过添加添加剂，其与研磨材料共同凝聚、沉降，而当pH值为10以下时，由于溶解度的差值大，因而玻璃成分很少会混入凝聚为二次粒子的状态的研磨材料成分中。

本发明中，pH值采用在25℃下使用Lacombe tester台式pH计(AS ONE(株)制造pH1500)测定得到的值。

在本发明中，优选添加无机盐后，维持在添加无机盐时的pH值以下直至将该浓缩物分离。这里所说的添加无机盐时的pH值是指添加无机盐刚结束时的pH值。

因此，维持在无机盐添加时的pH值以下的条件下，具体优选pH值维持在低于10.0的条件下，直至将沉淀的浓缩物分离。

e)添加无机盐后的搅拌

添加无机盐后，优选继续搅拌至少10分钟以上，更优选为30分钟以上。在添加无机盐的同时研磨材料粒子开始凝聚，但通过维持搅拌状态，凝聚状态在整个体系中变得均匀，浓缩物的粒度分布变窄，之后的分离变得容易。

(3：研磨材料回收工序C)

研磨材料回收工序C是对分离浓缩工序B中分离并浓缩得到的研磨材料进行固液分离并回收浓缩物的工序。

作为对通过添加无机盐发生凝聚而得到的研磨材料浓缩物和上清液进行分离的方法，可以采用通常的浓缩物的固液分离法。即，可以采用进行自然沉降而仅分离上清液的方法，或采用离心分离机等机械方法而强制分离的方法等。但本发明中，从尽可能不向沉降在下部的浓缩物中混入来自被研磨物3的玻璃成分等的杂质而得到高纯度的再生研磨材料的观点考虑，作为浓缩方法，优选采用自然沉降。

通过添加无机盐，回收研磨材料粒子发生凝聚，在该状态下与上清液分离，因此，浓缩物与在回收工序A中回收得到的研磨材料浆料相比，比重增加且被浓缩。在该浓缩物中含有浓度为回收得到的研磨材料浆料以上的使用过的研磨材料。

(4：第二浓缩工序F)

第二浓缩工序F是从在研磨材料回收工序C中回收得到的研磨材料浆料中分离出含有使用过的研磨材料的浓缩物的工序。作为第二浓缩工序F中使用的分离方法，为了防止杂质的混入，使用自然沉降法进行分离。由于上清液的一部分以未分离除去的状态混入该浓缩物中，因此，作为第二浓缩工序F，还实施如下处理，通过过滤处理除去混入浓缩物中的上清液，而更进一步提高回收得到的使用过的研磨材料的纯度。该过滤处理也可以在分离浓缩工序B之前实施，但为了防止存在于回收浆料中的玻璃成分产生堵塞，在分离浓缩工序B及研磨材料回收工序C中除去一定量的玻璃成分等后，进行第二浓缩工序F，这从生产效率的观点考虑是优选的。另外，为了得到更高纯度的再生研磨材料，优选采用第二浓缩工序F，但是根据再生的研磨材料的种类，需要的浓度等可以适当省略该工序。

作为在第二浓缩工序F中使用的过滤器，没有特别限制，例如，可以举出：中空纤维过滤器、金属过滤器、绕线过滤器、陶瓷过滤器、辊型聚丙烯制过滤器等，但本发明中，优选使用陶瓷过滤器。

作为可以适用于本发明的陶瓷过滤器，例如，可以使用France TAMI公司制造的陶瓷过滤器、Noritake公司制造陶瓷过滤器、日本NGK公司制造陶瓷过滤器(例如，CERALLECDPF，Cefilt等)等。

(5：过滤工序D)

在本发明的研磨材料再生方法中，在第二浓缩工序F后具备过滤工序D：通过磁性过滤器过滤并去除含有使用过的研磨材料的研磨材料浆料中所含的金属元素粒子，例如在分离浓缩工序B中添加碱土金属盐而混入的金属元素粒子等、以及在各个工序中的操作、装置等混入的金属元素粒子。

过滤工序D中使用的磁性过滤器具备例如由永久磁铁、电磁铁等材料形成的过滤器部分。包含研磨材料的浓缩物等的液体通过由永久磁铁，电磁铁等材料形成的过滤器时，作为上述杂质的金属元素粒子被过滤器的磁力吸引从而从研磨材料中被去除。另外，使用电磁铁作为磁性过滤器的材料时，能够通过对通电进行开关简便的控制磁力。

另外，磁性过滤器的具体形状没有特别限定，例如可以沿着包含研磨材料的溶液或者浓缩物所通过的流路形成棒状，也可以沿着与溶液或者浓缩物流动方向垂直的方向形成棒状。另外，可以在流路内形成1个或者多个棒状磁性过滤器。另外，溶液或者浓缩物通过的流路可以具有1个或者多个直径较大部分(积存部分)，积存部分可以具备棒状的磁性过滤器。磁性过滤器的形状可以根据含有使用过的研磨材料的研磨材料浆料的种类、粘度等进行适当的改变。

(6：粒径控制工序E)

在本发明的研磨材料再生方法中，为了对经由上述各工序回收得到的使用过的研磨材料进行再利用，可以具备粒径控制工序E作为最终工序，该工序对以二次粒子的状态凝聚的研磨材料粒子进行拆解并制成一次粒子状态的粒径分布。

使用无机盐等使研磨材料粒子凝聚而回收的浓缩物在该状态下为块状的二次粒子，而为了对其进行再利用，需要实施用于拆散凝聚的研磨材料粒子而获得单独粒子状态(一次粒子)的再分散处理，因此，优选在最后加入粒径控制工序E。

粒径控制工序E是如下工序：使在过滤工序D中得到的研磨材料成分再分散，并调整粒径使其达到与处理前的研磨材料浆料同等的粒度分布。

作为使凝聚了的研磨材料粒子再分散的方法，包括：a)添加水使处理液中无机离子的浓度降低的方法，b)通过添加金属分离剂(也称作分散剂)使附着于研磨材料的金属离子浓度降低的方法及c)使用分散机等对凝聚了的研磨材料粒子进行强制拆解的方法。

这些方法可以分别单独使用，也可以组合使用，但优选组合a)、b)及c)之中任二个方法，更优选将a)、b)及c)全部组合来进行的方法。

在添加水时，其添加量可根据浓缩后的浆料的体积适当选择，一般而言为浓缩后的浆料的5～50体积％，优选10～40体积％。

作为金属分离剂(分散剂)，可优选举出具有羧基的多羧酸类高分子分散剂，特别优选为丙烯酸-马来酸的共聚物。作为具体的金属分离剂(分散剂)，可举出Poriti A550(Lion(株)制造)等。作为金属分离剂(分散剂)的添加量，相对于浓缩后的浆料为0.01～5体积％。

另外，作为分散机，可采用超声波分散机、混砂机或珠磨机等介质搅拌磨机，特别优选使用超声波分散机。

另外，作为超声波分散机，例如，可以使用由(株)SMT、(株)GINSEN、TIETECH(株)、BRANSON社、Kinematica社、(株)日本精机制作所等销售的设备、(株)SMT UDU-1、UH-600MC、(株)GINSEN GSD600CVP、(株)日本精机制作所RUS600TCVP等。超声波的频率没有特别限定。

作为同时一并进行机械搅拌及超声波分散的循环方式的装置，可以举出(株)SMTUDU-1、UH-600MC、(株)GINSEN GSD600RCVP、GSD1200RCVP、(株)日本精机制作所RUS600TCVP等，但并不限定于此。

作为该粒径控制工序E中得到的粒度分布，优选经时变化少、经过1日之后的粒度变化少的粒度分布。

〔再生研磨材料〕

在本发明中，就经过上述粒径控制工序E而得到的最终的回收研磨材料而言，优选含有98质量％以上的高纯度研磨材料，粒度分布的经时变化少、高于回收时的浓度，且无机盐的含量在0.0005～0.08质量％的范围内。

在研磨材料再生方法中，过滤工序D可以在浆料回收工序A之后进行，例如在分离浓缩工序B，研磨材料回收工序C，第二浓缩工序F之后进行，或者也可以与各工序同时进行。另外，具备粒径控制工序E时，因为粒径控制工序E是对研磨材料粒子实施再分散处理使其由二次粒子形式的块状形成为单独粒子(一次粒子)状态的研磨材料再生方法的最终工序，因此优选在粒径控制工序E之前通过能够全部去除在各工序操作等过程中混入的金属元素粒子的过滤工序D进行过滤处理。

实施例

下面，举出实施例具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。需要说明的是，在实施例中，使用“％”的表述，只要没有特别说明，则表示“质量％”。

《再生研磨材料的制备》

〔再生研磨材料1的制备：实施例1〕

按照以下工序制备使用氧化铈作为研磨材料的再生研磨材料1。需要说明的是，只要没有特别说明，则研磨材料再生工序基本上在25℃、55％RH的条件下进行。此时，溶液等的温度也为25℃。

1)浆料回收工序A

按照图1中记载的研磨工序，使用氧化铈(C.I.Kasei公司制造)作为研磨材料进行硬盘用玻璃基板的研磨加工，然后，回收210升含有清洗水的冲洗浆料，回收30升含有使用过的研磨材料的寿命终止浆料，将回收浆料液定容为240升。该回收浆料液比重为1.03，含有8.5kg的氧化铈。

2)分离浓缩工序B

接着，一边将该回收浆料液搅拌至氧化铈不会沉降的程度一边经10分钟添加2.0升作为无机盐的氯化镁10质量％水溶液。刚添加氯化镁后的换算成25℃的pH值为8.60。

3)研磨材料回收工序C

在上述状态下继续搅拌30分钟后，静置45分钟，通过自然沉降法沉降、分离上清液与浓缩物。45分钟后，使用排水泵排出上清液，将浓缩物固液分离回收。回收的浓缩物为60升。

4)第二浓缩工序F

第二浓缩工序F中，使用没有图示的过滤装置进行过滤处理。

将在上述3)研磨材料回收工序C中回收得到的浓缩物在二次粒子的状态下利用搅拌机慢慢搅拌，同时利用泵输送至过滤装置。该过滤装置具备过滤器，使浓缩物通过过滤器内，分离出含有玻璃成分的上清液。分离出的上清液经配管排出到体系外。该过滤处理将浓缩物在过滤装置内以1.2L/min的流量循环15分钟，进行浓缩过滤直到成为浓缩物的初期液量的1/2。

此外，在第二浓缩工序F中使用的过滤器使用日本NGK公司制造的陶瓷过滤器“Cefilt”(细孔径：0.5μm)。

5)过滤工序D

过滤工序D中，通过磁性过滤器进行过滤并去除混入研磨材料的金属元素粒子的处理。

具体来说，过滤工序D中，磁性过滤器的磁力在3000Gauss，过滤的浓缩物的送液速度在0.5L/min的条件下进行过滤处理。

6)粒径控制工序E

在分离出的浓缩物中添加12升水。进一步添加300g的Poriti A550(Lion(株)制造)作为金属分离剂(高分子分散剂)，搅拌30分钟后，使用超声波分散机(BRANSON公司制造)将浓缩物分散并拆解开。

分散结束后，用10微米的膜滤器进行过滤，得到含有再生氧化铈的再生研磨材料1。

〔再生研磨材料2的制备：实施例2〕

在上述再生研磨材料1的制备中，将过滤工序D中的送液速度变更为1.0L/min，除此以外，同样地得到再生研磨材料2。

〔再生研磨材料3的制备：实施例3〕

在上述再生研磨材料1的制备中，将过滤工序D中的送液速度变更为2.0L/min，除此以外，同样地得到再生研磨材料3。

〔再生研磨材料4的制备：实施例4〕

在上述再生研磨材料1的制备中，将过滤工序D中的磁性过滤器的磁力变更为5000Gauss，除此以外，同样地得到再生研磨材料4。

〔再生研磨材料5的制备：实施例5〕

在上述再生研磨材料2的制备中，将过滤工序D中的磁性过滤器的磁力变更为5000Gauss，除此以外，同样地得到再生研磨材料5。

〔再生研磨材料6的制备：实施例6〕

在上述再生研磨材料3的制备中，将过滤工序D中的磁性过滤器的磁力变更为5000Gauss，除此以外，同样地得到再生研磨材料6。

〔再生研磨材料7的制备：实施例7〕

在上述再生研磨材料2的制备中，将过滤工序D中的磁性过滤器的磁力变更为10000Gauss，除此以外，同样地得到再生研磨材料7。

〔再生研磨材料8的制备：实施例8〕

在上述再生研磨材料3的制备中，将过滤工序D中的磁性过滤器的磁力变更为10000Gauss，除此以外，同样地得到再生研磨材料8。

〔再生研磨材料9的制备：实施例9〕

在上述再生研磨材料1的制备中，将过滤工序D中的磁性过滤器的磁力变更为20000Gauss，除此以外，同样地得到再生研磨材料9。

〔再生研磨材料10的制备：实施例10〕

在上述再生研磨材料2的制备中，将过滤工序D中的磁性过滤器的磁力变更为20000Gauss，除此以外，同样地得到再生研磨材料10。

〔再生研磨材料11的制备：比较例11〕

在上述再生研磨材料2的制备中，不采用过滤工序D进行过滤处理，除此以外，同样地得到再生研磨材料11。

《再生研磨材料的评价》

〔加工伤痕〕

针对实施例1至10以及比较例1，统计了一片作为被研磨物3的外径65mm，内径20mm的环状玻璃基板上所存在的0.2μm以上的伤痕个数。

将以上得到的分析结果示于表1。

〔表1〕

由表1可知，实施例1至10与没有用磁性过滤器进行过滤工序D处理的比较例1相比，加工后的伤痕数明显减少。另外，在实施例1至10中，由于送液速度加快，极少量的金属元素粒子残留于研磨材料中，导致伤痕数量增加。另外，实施例1至10中，通过增强磁性过滤器的磁力，与相同送液速度的实施例相比较，加工后的伤痕数量减少。

如上所述，根据本实施方式的研磨材料再生方法，研磨材料是选自氧化铈、金刚石、氮化硼、碳化硅、氧化铝、氧化铝-氧化锆以及氧化锆中的至少一种，该方法经由工序A～D从包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料中再生研磨材料：回收包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料的浆料回收工序A，向该回收得到的研磨材料浆料添加含有作为无机盐的碱土金属元素的金属盐，使研磨材料凝聚，从母液分离出该研磨材料并进行浓缩的分离浓缩工序B，对该分离浓缩后的研磨材料进行固液分离并进行回收的研磨材料回收工序C，用磁性过滤器过滤去除混入研磨材料浆料的金属元素粒子的过滤工序D，并且工序D在工序A～C中任意一项工序之后进行或者与工序B或工序C同时进行。由此，能够去除在被研磨物研磨工序中混入的金属元素粒子和由使用的装置等混入的金属元素粒子等杂质，即使是粒径比研磨材料粒子的粒径小的金属元素粒子也能够去除，因此能够从包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料中得到高纯度的再生研磨材料。

另外，由于磁性过滤器是由永久磁铁材料或者电磁铁材料构成，因此其无论研磨材料粒子的粒径如何都能够去除金属元素粒子。另外，使用电磁铁材料时，通过对通电进行开关能够简便地控制磁力。

另外，由于具备调整回收得到的研磨材料的粒径的粒径控制工序E，且过滤工序D在粒径控制工序E即将开始前进行，因此通过在最终工序即将开始前进行过滤工序，能够全部去除各工序混入的金属元素粒子。

另外，由于在研磨材料回收工序C之后，粒径控制工序E之前具备对回收得到的研磨材料实施过滤处理进行二次浓缩的第二浓缩工序F，能够得到研磨材料浓度更高的再生研磨材料。

另外，由于在分离浓缩工序B中使用的含碱土金属元素的金属盐是镁盐，其添加后溶液的pH变化小，能够容易地对沉降后的研磨材料以及废液进行处理。

另外，在研磨材料回收工序C中研磨材料的回收方法为通过自然沉降进行的倾析分离法，因此尽可能避免了沉降的浓缩物中混入来自被研磨物的玻璃成分等杂质，从而能够得到高纯度的再生研磨材料。

需要说明的是，使用电磁铁材料作为磁性过滤器时，可以通过在每段规定时间改变流向电磁铁的电流的方向，来改变磁铁的磁极。由此，能够使被吸引过来的金属元素粒子吸附在磁性过滤器的较大范围内。

另外，过滤工序D中的磁力、送液速度仅是列举一例，可以根据研磨材料的种类、浓度、粘度等适当变更。另外，在本发明的研磨材料再生方法中采用了进行一次过滤工序D中的过滤处理的技术方案，但是根据研磨材料的种类等，可以采用进行多次过滤处理的技术方案。

工业实用性

本发明可以用于对在玻璃制品或半导体装置、晶体振荡器等的制造工序中使用的研磨材料进行再生的领域。

标记说明

1 研磨机

2 研磨平台

3 被研磨物

4 研磨材料液

5 浆料喷嘴

7 清洗水

8 清洗水喷射喷嘴

10 含有研磨材料的清洗液

F 过滤浓缩部

K 砂布

T₁ 浆料槽

T₂ 清洗水贮藏槽

T₃ 清洗液贮藏槽

Claims (5)

1.一种研磨材料再生方法，其从包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料中再生研磨材料，该研磨材料为氧化铈，并且所述研磨材料再生方法经由下述工序A～E来再生研磨材料，

下述工序D在下述工序B或下述工序C之后进行或者与下述工序B或下述工序C同时进行，

下述工序D在即将开始下述工序E之前进行，

工序A：回收包含使用过的研磨材料的研磨材料浆料的浆料回收工序A；

工序B：向该回收得到的研磨材料浆料中，添加作为无机盐的含有碱土金属元素的金属盐，使研磨材料凝聚，从母液中分离出该研磨材料并进行浓缩的分离浓缩工序B；

工序C：对该分离并浓缩后的研磨材料进行固液分离并进行回收的研磨材料回收工序C；

工序D：通过磁性过滤器，以3000～20000Gauss范围内的磁力和0.5～2.0L/min范围内的送液速度，过滤去除混入研磨材料浆料的金属元素粒子的过滤工序D；

工序E：调整所述回收得到的研磨材料的粒径的粒径控制工序E。

2.如权利要求1所述的研磨材料再生方法，其中，所述磁性过滤器由永久磁铁材料或者电磁铁材料构成。

3.如权利要求1或2所述的研磨材料再生方法，其中，在所述研磨材料回收工序C之后，所述粒径控制工序E之前，还包括工序F：对所述回收得到的研磨材料实施过滤处理并进行二次浓缩的第二浓缩工序F。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的研磨材料再生方法，其中，所述分离浓缩工序B中使用的含有碱土金属元素的金属盐为镁盐。

5.如权利要求1～4中任意一项所述的研磨材料再生方法，其中，所述研磨材料回收工序C中的研磨材料的回收方法是利用自然沉降的倾析分离法。