JP2016169400A - Sludge recovery device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スラッジ回収装置に関する。 The present invention relates to a sludge recovery device.
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)。 Carbide tools widely used in the manufacturing process of the manufacturing industry are mainly made of tungsten. Tungsten is one of the rare metals, and its recycling is important for resource strategy. Conventionally, a technique for separating and recovering tungsten carbide (WC) and binder from cemented carbide scrap is known (see Patent Document 1).
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。 On the other hand, in the manufacturing process of a cemented carbide tool, a solution containing a large amount of grinding sludge is generated when the cemented carbide base material is processed into a desired tool shape. In order to recycle rare metals from this sludge-containing liquid at low cost, it is necessary to select sludge containing cemented carbide from the sludge-containing solution and recycle sludge having a high cemented carbide content.
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。 An object of the present invention is to provide a sludge recovery device that can efficiently recover sludge containing cemented carbide from a sludge-containing container.
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。 According to one aspect of the present invention, there is provided an apparatus for recovering the sludge from a solution containing sludge containing a magnetic substance, and a cylindrical processing container that circulates the solution therein, and is disposed in the processing container. A rod-shaped magnetic adsorption member extending along the axial direction of the processing container, a solution supply port provided on one side in the axial direction of the processing container, and a solution discharge port provided on the other side in the axial direction; There is provided a sludge recovery device that causes the solution supplied from the solution supply port to circulate in a spiral around the axis inside the processing container to adsorb the grinding sludge to the magnetic adsorption member.
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。 According to this configuration, the sludge can be adsorbed by the magnetic adsorption member while forming a vortex of the sludge-containing solution in the processing container and separating the sludge in the processing container. Thereby, sludge with few impurities can be collect | recovered efficiently.
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。
The processing container is arranged in an axially standing state, the solution supply port is provided on the lower side of the side surface of the processing container, and the solution discharge port is provided on the upper side of the side surface of the processing container. Good.
It is good also as a structure which has the collection | recovery lid | cover which opens and closes the bottom part of the said processing container under the said magnetic adsorption member, and the sludge scraping member provided so that the surface of the said magnetic adsorption member could slide freely in a longitudinal direction.
It is good also as a structure by which the nonmagnetic member tapered toward the bottom is provided in the lower end part of the said magnetic adsorption member.
A plurality of the magnetic adsorption members may be arranged around the axis of the processing container.
The magnetic adsorption member may include a neodymium magnet.
An atmosphere release valve may be connected to the upper end of the processing container or the solution discharge port.
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。 According to one aspect of the present invention, there is provided a sludge recovery device that can efficiently recover sludge containing cemented carbide from waste liquid.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following embodiment, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, the actual structure may be different from the scale and number of each structure.
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。 In the following drawings, an XYZ coordinate system is appropriately shown as a three-dimensional orthogonal coordinate system. In the XYZ coordinate system, the Z-axis direction is the vertical direction (vertical direction) shown in FIG. The X-axis direction is a direction orthogonal to the Z-axis. The Y-axis direction is a direction orthogonal to the Z-axis and the Y-axis.
(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。
(Sludge collection device)
FIG. 1 is a partial cross-sectional side view of a sludge recovery apparatus according to an embodiment.
The
<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。
<Processing device>
The
In this specification, “radial direction”, “axial direction”, and “circumferential direction” are the radial direction of the
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。
A
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。
The
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。
A
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。
In the vicinity of the lower end of the peripheral wall of the
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。
The
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。
A
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。
When the
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。
A
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。
When the
Instead of the three-
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。
A plurality (two in the drawing) of columnar
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。
A
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。
A scraper (sludge scraping member) 20 that slides in the vertical direction on the surface of the
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。
The
<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。
<Support stand>
The
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。
A
(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。
(Sludge collection operation)
Next, the sludge collection | recovery operation | movement used with the sludge collection |
FIG. 2 is an operation flowchart in the sludge recovery apparatus of the embodiment. 3-5 is operation | movement explanatory drawing of the sludge collection |
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。
In the sludge collecting operation by the
First, in step ST1, the
Next, in step ST <b> 2, the
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。
Next, in step ST3, as shown in FIG. 3, the
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。
Next, in step ST <b> 4, the sludge-containing solution flows from the
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。
In the
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。
The cemented carbide constituting the sludge is a composite material in which carbides of IVa, Va, and VIa group metals such as tungsten carbide are sintered with an iron-based metal such as iron, cobalt, and nickel. Therefore, the sludge to be collected has a higher specific gravity than impurities such as organic substances and metal oxides, and exhibits magnetism by containing about 5 to 20% by mass of a magnetic material such as iron, cobalt, and nickel. Since the cemented carbide sludge is a heavy particle in the vortex VF, it moves to the inside of the vortex, is separated from impurities, and stays in the
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。
In addition, sludge with a large specific gravity is likely to settle at the lower part of the
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。
The sludge adsorption step of step ST4 is executed continuously or intermittently for a predetermined period. The predetermined period may be, for example, a preset operation time or a period in which a predetermined amount of the sludge-containing solution E is circulated in the
In step ST4, the solution discharged from the
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。
Next, in step ST5, the
Next, in step ST6, the
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。
Next, in step ST7, the
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。
Next, in step ST8, the
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。
Through the above operation, the
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。
As described above in detail, according to the
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。 In addition, although this embodiment demonstrated the case where the sludge containing a cemented carbide was collect | recovered from the sludge containing solution produced in the manufacturing process of a cemented carbide tool, it is not limited to this aspect. Any sludge containing a magnetic material such as high-speed tool steel can be recovered without any problem. Further, the origin of sludge is not limited to that generated by grinding, and sludge generated in any process can be collected.
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
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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。 An apparatus for recovering the sludge from a solution containing sludge containing a magnetic material,
A cylindrical processing vessel for circulating the solution therein;
A rod-shaped magnetic adsorption member disposed in the processing container and extending along the axial direction of the processing container;
A solution supply port provided on one side in the axial direction of the processing container;
A solution outlet provided on the other side in the axial direction,
Causing the solution supplied from the solution supply port to circulate in a spiral around the axis inside the processing container to adsorb the sludge to the magnetic adsorption member;
Sludge collection device.
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。 A recovery lid that opens and closes the bottom of the processing container below the magnetic adsorption member;
A sludge scraping member provided slidably on the surface of the magnetic adsorption member in the longitudinal direction;
The sludge collection device according to claim 2, comprising:
Priority Applications (1)
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