JP3368088B2 - ビトリファイド研削砥石の砥石片から超砥粒を回収する方法 - Google Patents
ビトリファイド研削砥石の砥石片から超砥粒を回収する方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビトリファイド研削砥
石砥石片から超砥粒を回収する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】図４は砥石の斜視図、図５は正面から見
た砥石の部分図、図６は使用済み砥石の部分図である。
図４に示すような研削砥石１００において、例えば金属
またはセラミックス製の円盤状の砥石母材１０１の外周
面に例えばエポキシ系等の接着剤１０２を介して固着さ
れた円弧状の複数の砥石セグメント１０３、…（、…は
複数個を示す。以下同様。）が所定の厚みまで使い古さ
れるとまたは使用途中で何等かの衝撃を受けて破損する
と、この使用済みまたは破損した砥石セグメントを含む
すべての砥石セグメント１０３、…と接着剤１０２層を
剥がし取って廃棄した後、砥石母材１０１の外周面に新
しい砥石セグメント１０３、…を固着して砥石母材１０
１を再利用している。砥石セグメント１０３は、立方晶
窒化ホウ素（以下、ｃＢＮと記す。）またはダイアモン
ド（以下、Ｄと記す。）の超砥粒（以下、Ｇと記す。）
を、二酸化ケイ素を主成分とし、この主成分にアルカリ
金属（以下、Ｒと記す。）酸化物及びアルカリ土類金属
（以下、Ｒ´と記す。）酸化物の少なくとも１つを含め
てなるビトリファイド結合剤（以下、Ｖと記す。）で結
合せしめたものであり、例えば使用前において図５に示
す厚みｔが３mm程度であり、この厚みｔが図６に示すよ
うに約０．５mm程度まで減ったら使用済みとして処理す
る。従来、前記使用済みの砥石セグメント１０３からｃ
ＢＮまたはＤのＧを回収する方法は余り知られていな
い。アルミナ系または炭化ケイ素系の砥粒を回収する方
法として、砥石セグメントの砥石片をアルカリ溶液中で
加熱し、Ｖの一部をアルカリ金属塩として溶出させ、他
の部分を剥離し除去し、砥粒を分離し、余分のアルカリ
分を塩酸で中和し、砥粒を水洗乾燥して回収する方法が
ある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の回収方
法ではアルカリ溶液中で加熱する際に、Ｖをアルカリ金
属塩として溶出するのに非常に長時間を要し、回収効率
が悪い。そして、アルカリ溶液中で加熱し、Ｖの一部を
アルカリ金属塩として溶出させ除去しても、Ｇ表面にＶ
中の二酸化ケイ素（ＳiＯ２）とＲ及びＲ´を含む未溶
解部とが残留し、このＧを用いても表面に残留した未溶
解のものが新規のＶ成分と異なり、ＧをＶで十分な強度
で保持することができない。また、ｃＢＮまたはＤのＧ
は高価であり、前述のように使用済みまたは破損した砥
石セグメントを含むすべての砥石セグメントを廃棄した
のでは、未使用の高価なＧがそのまま捨てられることに
なり経済的でない。 【０００４】 【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本願の発明は、立方晶窒化ホウ素またはダイアモン
ドの超砥粒を、二酸化ケイ素を主成分とし、この主成分
にアルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の少
なくとも１つを含めてなるビトリファイド結合剤で結合
せしめたビトリファイド研削砥石の砥石片から超砥粒を
回収する方法において、前記ビトリファイド研削砥石の
砥石片にアルカリ金属の水酸化物を加えて混合し、混合
物を８００〜１０００℃に加熱して前記ビトリファイド
結合剤を溶融アルカリ金属の水酸化物と反応せしめ、反
応物を常温まで冷却し、冷却した反応物に水を加えて煮
沸することによりアルカリ金属の水溶性塩類を水に溶解
して除去し、アルカリ金属から水溶性塩類を除いた残渣
を粉砕してフレーク状にし、このフレーク状の残渣にフ
ッ化水素酸を加えてフッ化水素酸の腐食作用により前記
フレーク状の残渣中のケイ素、アルカリ金属及びアルカ
リ土類金属等をフッ化物として除去し、次に、残留した
前記超砥粒を水洗乾燥して回収する。 【０００５】 【作用】ビトリファイド研削砥石の砥石片にフッ化水素
酸（以下、ＨＦと記す。）を加えると、次の反応により
Ｖ中のケイ素（Ｓi ）、Ｒ（例えばＮa ）及びＲ´（例
えばＣa ）等がフッ化物となる。 ＳiＯ２＋４ＨＦ→ＳiＦ４↑＋２Ｈ２Ｏ ＣaＯ ＋２ＨＦ→ＣaＦ２↓＋Ｈ２Ｏ Ｎa２Ｏ＋２ＨＦ→２ＮaＦ↓ ＋Ｈ２Ｏ 上記フッ化物の中、四フッ化ケイ素（ＳiＦ４）は気体
となってＨＦ溶液の外に逃げて行く。フッ化カルシウム
（ＣaＦ２）、フッ化ナトリウム（ＮaＦ ）は微粒子と
なってＨＦ溶液内に懸濁する。 【０００６】前記ＨＦを加える前に、ビトリファイド研
削砥石の砥石片をアルカリ金属の水酸化物（例えばＮa
ＯＨ ）とともに８００〜１０００℃に加熱すると、次
の反応によりＶが分解する。 ＳiＯ２＋２ＮaＯＨ →Ｎa２ＳiＯ３＋Ｈ２Ｏ ＣaＯ ＋Ａl２Ｏ３ ＋２ＮaＯＨ →Ｃa（ＯＨ）２＋Ｎa２Ａl２Ｏ４ Ｖがホウケイ酸ガラスである場合は、次のような反応も
起こる。 Ｂ２Ｏ３＋２ＮaＯＨ →Ｎa２Ｂ２Ｏ４＋Ｈ２Ｏ または、 ２Ｂ２Ｏ３＋２ＮaＯＨ →Ｎa２Ｂ４Ｏ７＋Ｈ２Ｏ 上記分解生成物の中、メタケイ酸ナトリウム（Ｎa２Ｓi
Ｏ３）、水酸化カルシウム（Ｃa（ＯＨ）２）、メタア
ルミン酸ナトリウム（Ｎa２Ａl２Ｏ４ ）、二ホウ酸ナ
トリウム（Ｎa２Ｂ２Ｏ４）及び四ホウ酸ナトリウム
（Ｎa２Ｂ４Ｏ７）、はいずれも水に可溶である。 【０００７】ここで、ｃＢＮまたはＤのＧは前記ＨＦ及
びアルカリ金属の水酸化物（例えばＮaＯＨ ）にほとん
ど侵されない。 【０００８】 【実施例】本発明の超砥粒を回収する方法の実施例につ
いて添付した図面に基づき説明する。図１（ａ）〜
（ｆ）は、本発明の第１実施例に係る超砥粒回収工程を
示す概要図であり、（ａ）は所定の厚みまで使い古され
た砥石セグメントの砥石片１を示す。この砥石セグメン
トの砥石片１は、前述の図６に示した使用済みの砥石セ
グメント１０３と同じである。 【０００９】（ｂ）に示すように、複数の砥石セグメン
トの砥石片１、…を耐フッ化水素酸性容器、例えばポリ
エチレン製容器２の中に入れ、複数の砥石セグメントの
砥石片１、…に対して１０〜１００重量％のフッ化水素
酸３を加えて、フッ化水素酸３と砥石セグメントの砥石
片１とを化学反応させると、砥石セグメントの砥石片１
が崩壊する。即ち砥石セグメントの砥石片１中のＶがフ
ッ化水素酸３と反応し、Ｇはほとんど、フッ化水素酸３
に侵されないためである。 【００１０】フッ化水素酸処理をする時、Ｖはどのよう
に変化するか、Ｇの分離はどのようにして行なうか、に
ついて説明する。砥石セグメントの砥石片１をフッ化水
素酸３で処理する場合、それを構成するＧ（ｃＢＮ又は
Ｄ）はＶ（αＳiＯ２・βＲ２Ｏ ・γＲ´Ｏ）に比し、
はるかに反応し難く、ほとんどＶのみが次式の如く反応
し、砥石セグメントの砥石片１は崩壊する。 αＳiＯ２・βＲ２Ｏ ・γＲ´Ｏ＋ＨＦ →αＳiＦ４↑＋βＲＦ↓＋γＲ´Ｆ２↓ ＋Ｈ２Ｏ 上記フッ化物の中、四フッ化ケイ素（ＳiＦ４）は気体
となってＨＦ溶液の外に逃げて行く。ＲＦ、Ｒ´Ｆ２
は微粒子となってＨＦ溶液内に懸濁する。 【００１１】（ｃ）に示すように、ポリエチレン製容器
２を傾けて、ＲＦ及びＲ´Ｆ２ 等の微粒子を含む上澄
み液４をポリエチレン製容器２の外に流出させる。上澄
み液４は酸溶液で中和してから廃却する。 【００１２】（ｄ）に示すように、残ったＧ等を含む固
体残留物５を別の金属製容器６へ移し変え、パイプ７を
介して水８を容器６の中に注入し、固体残留物５を水８
で洗浄する。洗浄にともなって容器６よりあふれる廃液
９はアルカリ溶液で中和してから廃却する。 【００１３】（ｅ）に示すように、洗浄された固体残留
物５は容器６の下方からヒーター１０による加熱を受け
て乾燥する。この段階で固体残留物５は精製されたＧに
なっている。 （ｆ）に示すように、乾燥されたＧを常用の分級設備１
１により分級し、超砥粒Ｇを回収する。 【００１４】次に、本発明の超砥粒を回収する方法の別
実施例について説明する。図２（ａ）〜（ｅ）は本発明
の第２実施例に係る超砥粒回収工程の前半部分を示す概
要図であり、（ａ）は所定の厚みまで使い古された砥石
セグメントの砥石片２０を示す。この砥石セグメントの
砥石片２０は、前述の図６に示した使用済みの砥石セグ
メント１０３と同じである。 【００１５】（ｂ）に示すように、複数の砥石セグメン
トの砥石片２０、…を金属製ルツボ２１の中に入れ、複
数の砥石セグメントの砥石片２０、…に対して１０〜５
０重量％の水酸化ナトリウム２２を加えて混合する。 （ｃ）に示すように、この混合物を８００〜１０００℃
に加熱し５〜６０分間保つと、加えられた水酸化ナトリ
ウム２２と砥石セグメントの砥石片２０との化学反応に
より、砥石セグメントの砥石片２０が崩壊し、可溶性物
２３となる。即ち砥石セグメントの砥石片２０中のＶが
水酸化ナトリウム２２と反応し、Ｇはほとんど、水酸化
ナトリウム２２に侵されないためである。Ｖの反応が終
わると、この可溶性物２３を常温まで冷却する。 【００１６】（ｄ）に示すように、外部よりヒーター２
６により加熱できるようになっている金属またはガラス
製容器２４の中に、可溶性物２３を入れたままのルツボ
２１を入れ、外部よりルツボ２１が水中に没するまで水
２５を加え、３０〜１２０分間煮沸して可溶性物２３を
溶解する。煮沸した後にはルツボ２１の中に砥石セグメ
ントの砥石片２０が残渣２７となって残る。 【００１７】（ｅ）に示すように、残渣２７を攪拌棒２
９で水中攪拌し、機械的に粉砕すると、残渣２７は既に
アルカリ加熱処理等を受けているので、容易に粉砕さ
れ、フレーク状の残渣となり、可溶性物２３はさらに完
全に溶解する。この後、アルカリ溶液２８より微粒子を
含む上澄み液を容器２４の外に流出させる。上澄み液は
酸溶液で中和してから廃却する。 【００１８】水酸化ナトリウム処理をする時、Ｖはどの
ように変化するか、Ｇの分離はどのようにして行なう
か、について説明する。砥石セグメントの砥石片２０を
水酸化ナトリウム２２とともに８００〜１０００℃に加
熱する場合、それを構成するＧ（ｃＢＮ又はＤ）はＶ
（αＳiＯ２・βＲ２Ｏ ・γＲ´Ｏ）に比し、はるかに
分解し難く、ほとんどＶのみが次式の如く分解し、砥石
セグメントの砥石片２０は崩壊する。 αＳiＯ２・βＲ２Ｏ ・γＲ´Ｏ＋ＮaＯＨ →αＮa２ＳiＯ３＋βＲＯＨ＋γＲ´（ＯＨ）２ 分解生成物の中、メタケイ酸ナトリウム（Ｎa２Ｓi
Ｏ３）、ＲＯＨ及びＲ´（ＯＨ）２ はいずれも水に可
溶である。 【００１９】この分解生成物を常温まで冷却後水に投入
し、煮沸し、水に可溶成分たるＮa２ＳiＯ３、ＲＯＨ、
Ｒ´（ＯＨ）２ 及び分解のために加えた水酸化ナトリ
ウム２２の過剰分を水にて溶解し、分離して残渣２７を
得る。この時、煮沸するのは可溶成分の水への溶解を促
進するためである。以上が第２実施例に係る超砥粒回収
工程の前半部分である。 【００２０】ここで、使用済みまたは破損した砥石セグ
メントが各工程でどういう表面状態にあるか、について
説明する。図３は本発明に係る各種処理における砥石片
の表面状態を示す断面図であり、（ａ）はアルカリ金属
酸化物処理及び水中煮沸処理後の砥石片の表面状態を、
（ｂ）は未溶解のガラス質成分で全面的に覆われた砥石
片の表面状態を、（ｃ）は未溶解のガラス質成分で部分
的に覆われた砥石片の表面状態を、（ｄ）はビトリファ
イド結合剤の中に骨材を含む砥石片の表面状態をそれぞ
れ示す断面図である。 【００２１】（ａ）には図２（ｅ）に示した残渣２７の
一部を取り出し、表面附近の断面を拡大して示してい
る。砥石片はＧをＶで結合せしめたものであるが、前述
のように水酸化ナトリウムとともに８００〜１０００℃
に加熱し、水酸化ナトリウムと砥石片とを化学反応さ
せ、常温まで冷却し、水中で煮沸するとＶの中の可溶性
成分、例えばＮa２ＳiＯ３、ＲＯＨ、Ｒ´（ＯＨ）
２ 、等が水中に溶け出し、気孔Ｐを形成する。気孔Ｐ
は残渣２７の表面のいたるところに無数にあって、残渣
２７の表面はあたかも軽石又はスポンジのようである。
ここに図示されているＶは未溶解のＶである。 【００２２】（ｂ）、（ｃ）は前述のフッ化水素酸処理
をする前のＧの周辺をイメージで示した断面図であり、
Ｇを未溶解のＶで全面的に覆った状態と部分的に覆った
状態をそれぞれ示している。（ｄ）には前述の砥石片と
異なり、Ｇを単にＶで結合せしめたものではなく、Ｖの
中に異質な骨材Ｓc を含む砥石片の断面を示している。
この骨材Ｓc を含む砥石片でも、場合に応じて前述のフ
ッ化水素酸処理又は水酸化ナトリウム処理を受け、超砥
粒を回収することができる。骨材Ｓc は二酸化ケイ素
（ＳiＯ２）を主成分とするセラミックス粒又はガラス
球等である。 【００２３】次に、第２実施例に係る超砥粒回収工程の
後半部分を説明する。この後半部分は、図２（ｅ）のフ
レーク状の残渣２７に図１の砥石セグメントの砥石片１
と同様のフッ化水素酸処理等を受けさせるものである。
即ち、複数のフレーク状の残渣２７、…を図１（ｂ）に
示すポリエチレン製容器２の中に入れ、複数のフレーク
状の残渣２７、…に対して０．１〜２重量％のフッ化水
素酸３を加えると、加えられたフッ化水素酸３とフレー
ク状の残渣２７との化学反応により、フレーク状の残渣
２７が崩壊する。この場合、前述の砥石セグメントの砥
石片１、…と比べて、フッ化水素酸３の添加量は大幅に
少なくて済む。 【００２４】この理由について説明する。図３（ａ）の
説明で述べたとおり、残渣２７は水酸化ナトリウム処理
等を受けてＶの中の可溶性成分を除去されているので、
Ｇに対する未溶解のＶの量は相対的に少なくなってい
る。また残渣２７の表面のいたるところに気孔が無数に
あって、単位質量当りの表面積は大幅に増大している。
したがって、フッ化水素酸との化学反応は大いに促進さ
れることになる。 【００２５】今回もフレーク状の残渣２７中の未溶解の
Ｖがフッ化水素酸３と反応し、Ｇはほとんど、フッ化水
素酸３に侵されない。フッ化水素酸処理以降、精製され
た超砥粒を回収するまでの工程は前述の砥石セグメント
の砥石片１と同様であるので、説明を省略する。 【００２６】 【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。本願の発明は、フッ化水素酸を加えてフッ化水素
酸の腐食作用によりビトリファイド結合剤中のケイ素、
アルカリ金属及びアルカリ土類金属等をフッ化物として
除去し、次に残留した超砥粒を水洗乾燥して回収するよ
うにしたため、高品位の超砥粒を高い回収率で回収する
ことができる。そして、回収超砥粒は熱的損傷も機械的
損傷も受けないので、超砥粒の菱角が摩耗せず、新品超
砥粒と同様に高性能である。 【００２７】また、本願の発明は、前記フッ化水素酸を
加える前に、ビトリファイド研削砥石の砥石片をアルカ
リ金属の水酸化物とともに８００〜１０００℃に加熱し
て前記ビトリファイド結合剤を溶融アルカリ金属の水酸
化物と反応せしめ、常温まで冷却し、水を加えて煮沸し
アルカリ金属の水溶性塩類を水に溶解し、アルカリ金属
の水溶性塩類を含む水溶液を除去するようにしたため、
フッ化水素酸添加量を大幅に低く抑えることができ、高
品位の超砥粒を高い回収率で回収することができる。そ
して、回収超砥粒は機械的損傷を受けないので、超砥粒
の菱角が摩耗せず、新品超砥粒と同様に高性能である。
石砥石片から超砥粒を回収する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】図４は砥石の斜視図、図５は正面から見
た砥石の部分図、図６は使用済み砥石の部分図である。
図４に示すような研削砥石１００において、例えば金属
またはセラミックス製の円盤状の砥石母材１０１の外周
面に例えばエポキシ系等の接着剤１０２を介して固着さ
れた円弧状の複数の砥石セグメント１０３、…（、…は
複数個を示す。以下同様。）が所定の厚みまで使い古さ
れるとまたは使用途中で何等かの衝撃を受けて破損する
と、この使用済みまたは破損した砥石セグメントを含む
すべての砥石セグメント１０３、…と接着剤１０２層を
剥がし取って廃棄した後、砥石母材１０１の外周面に新
しい砥石セグメント１０３、…を固着して砥石母材１０
１を再利用している。砥石セグメント１０３は、立方晶
窒化ホウ素（以下、ｃＢＮと記す。）またはダイアモン
ド（以下、Ｄと記す。）の超砥粒（以下、Ｇと記す。）
を、二酸化ケイ素を主成分とし、この主成分にアルカリ
金属（以下、Ｒと記す。）酸化物及びアルカリ土類金属
（以下、Ｒ´と記す。）酸化物の少なくとも１つを含め
てなるビトリファイド結合剤（以下、Ｖと記す。）で結
合せしめたものであり、例えば使用前において図５に示
す厚みｔが３mm程度であり、この厚みｔが図６に示すよ
うに約０．５mm程度まで減ったら使用済みとして処理す
る。従来、前記使用済みの砥石セグメント１０３からｃ
ＢＮまたはＤのＧを回収する方法は余り知られていな
い。アルミナ系または炭化ケイ素系の砥粒を回収する方
法として、砥石セグメントの砥石片をアルカリ溶液中で
加熱し、Ｖの一部をアルカリ金属塩として溶出させ、他
の部分を剥離し除去し、砥粒を分離し、余分のアルカリ
分を塩酸で中和し、砥粒を水洗乾燥して回収する方法が
ある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の回収方
法ではアルカリ溶液中で加熱する際に、Ｖをアルカリ金
属塩として溶出するのに非常に長時間を要し、回収効率
が悪い。そして、アルカリ溶液中で加熱し、Ｖの一部を
アルカリ金属塩として溶出させ除去しても、Ｇ表面にＶ
中の二酸化ケイ素（ＳiＯ２）とＲ及びＲ´を含む未溶
解部とが残留し、このＧを用いても表面に残留した未溶
解のものが新規のＶ成分と異なり、ＧをＶで十分な強度
で保持することができない。また、ｃＢＮまたはＤのＧ
は高価であり、前述のように使用済みまたは破損した砥
石セグメントを含むすべての砥石セグメントを廃棄した
のでは、未使用の高価なＧがそのまま捨てられることに
なり経済的でない。 【０００４】 【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本願の発明は、立方晶窒化ホウ素またはダイアモン
ドの超砥粒を、二酸化ケイ素を主成分とし、この主成分
にアルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の少
なくとも１つを含めてなるビトリファイド結合剤で結合
せしめたビトリファイド研削砥石の砥石片から超砥粒を
回収する方法において、前記ビトリファイド研削砥石の
砥石片にアルカリ金属の水酸化物を加えて混合し、混合
物を８００〜１０００℃に加熱して前記ビトリファイド
結合剤を溶融アルカリ金属の水酸化物と反応せしめ、反
応物を常温まで冷却し、冷却した反応物に水を加えて煮
沸することによりアルカリ金属の水溶性塩類を水に溶解
して除去し、アルカリ金属から水溶性塩類を除いた残渣
を粉砕してフレーク状にし、このフレーク状の残渣にフ
ッ化水素酸を加えてフッ化水素酸の腐食作用により前記
フレーク状の残渣中のケイ素、アルカリ金属及びアルカ
リ土類金属等をフッ化物として除去し、次に、残留した
前記超砥粒を水洗乾燥して回収する。 【０００５】 【作用】ビトリファイド研削砥石の砥石片にフッ化水素
酸（以下、ＨＦと記す。）を加えると、次の反応により
Ｖ中のケイ素（Ｓi ）、Ｒ（例えばＮa ）及びＲ´（例
えばＣa ）等がフッ化物となる。 ＳiＯ２＋４ＨＦ→ＳiＦ４↑＋２Ｈ２Ｏ ＣaＯ ＋２ＨＦ→ＣaＦ２↓＋Ｈ２Ｏ Ｎa２Ｏ＋２ＨＦ→２ＮaＦ↓ ＋Ｈ２Ｏ 上記フッ化物の中、四フッ化ケイ素（ＳiＦ４）は気体
となってＨＦ溶液の外に逃げて行く。フッ化カルシウム
（ＣaＦ２）、フッ化ナトリウム（ＮaＦ ）は微粒子と
なってＨＦ溶液内に懸濁する。 【０００６】前記ＨＦを加える前に、ビトリファイド研
削砥石の砥石片をアルカリ金属の水酸化物（例えばＮa
ＯＨ ）とともに８００〜１０００℃に加熱すると、次
の反応によりＶが分解する。 ＳiＯ２＋２ＮaＯＨ →Ｎa２ＳiＯ３＋Ｈ２Ｏ ＣaＯ ＋Ａl２Ｏ３ ＋２ＮaＯＨ →Ｃa（ＯＨ）２＋Ｎa２Ａl２Ｏ４ Ｖがホウケイ酸ガラスである場合は、次のような反応も
起こる。 Ｂ２Ｏ３＋２ＮaＯＨ →Ｎa２Ｂ２Ｏ４＋Ｈ２Ｏ または、 ２Ｂ２Ｏ３＋２ＮaＯＨ →Ｎa２Ｂ４Ｏ７＋Ｈ２Ｏ 上記分解生成物の中、メタケイ酸ナトリウム（Ｎa２Ｓi
Ｏ３）、水酸化カルシウム（Ｃa（ＯＨ）２）、メタア
ルミン酸ナトリウム（Ｎa２Ａl２Ｏ４ ）、二ホウ酸ナ
トリウム（Ｎa２Ｂ２Ｏ４）及び四ホウ酸ナトリウム
（Ｎa２Ｂ４Ｏ７）、はいずれも水に可溶である。 【０００７】ここで、ｃＢＮまたはＤのＧは前記ＨＦ及
びアルカリ金属の水酸化物（例えばＮaＯＨ ）にほとん
ど侵されない。 【０００８】 【実施例】本発明の超砥粒を回収する方法の実施例につ
いて添付した図面に基づき説明する。図１（ａ）〜
（ｆ）は、本発明の第１実施例に係る超砥粒回収工程を
示す概要図であり、（ａ）は所定の厚みまで使い古され
た砥石セグメントの砥石片１を示す。この砥石セグメン
トの砥石片１は、前述の図６に示した使用済みの砥石セ
グメント１０３と同じである。 【０００９】（ｂ）に示すように、複数の砥石セグメン
トの砥石片１、…を耐フッ化水素酸性容器、例えばポリ
エチレン製容器２の中に入れ、複数の砥石セグメントの
砥石片１、…に対して１０〜１００重量％のフッ化水素
酸３を加えて、フッ化水素酸３と砥石セグメントの砥石
片１とを化学反応させると、砥石セグメントの砥石片１
が崩壊する。即ち砥石セグメントの砥石片１中のＶがフ
ッ化水素酸３と反応し、Ｇはほとんど、フッ化水素酸３
に侵されないためである。 【００１０】フッ化水素酸処理をする時、Ｖはどのよう
に変化するか、Ｇの分離はどのようにして行なうか、に
ついて説明する。砥石セグメントの砥石片１をフッ化水
素酸３で処理する場合、それを構成するＧ（ｃＢＮ又は
Ｄ）はＶ（αＳiＯ２・βＲ２Ｏ ・γＲ´Ｏ）に比し、
はるかに反応し難く、ほとんどＶのみが次式の如く反応
し、砥石セグメントの砥石片１は崩壊する。 αＳiＯ２・βＲ２Ｏ ・γＲ´Ｏ＋ＨＦ →αＳiＦ４↑＋βＲＦ↓＋γＲ´Ｆ２↓ ＋Ｈ２Ｏ 上記フッ化物の中、四フッ化ケイ素（ＳiＦ４）は気体
となってＨＦ溶液の外に逃げて行く。ＲＦ、Ｒ´Ｆ２
は微粒子となってＨＦ溶液内に懸濁する。 【００１１】（ｃ）に示すように、ポリエチレン製容器
２を傾けて、ＲＦ及びＲ´Ｆ２ 等の微粒子を含む上澄
み液４をポリエチレン製容器２の外に流出させる。上澄
み液４は酸溶液で中和してから廃却する。 【００１２】（ｄ）に示すように、残ったＧ等を含む固
体残留物５を別の金属製容器６へ移し変え、パイプ７を
介して水８を容器６の中に注入し、固体残留物５を水８
で洗浄する。洗浄にともなって容器６よりあふれる廃液
９はアルカリ溶液で中和してから廃却する。 【００１３】（ｅ）に示すように、洗浄された固体残留
物５は容器６の下方からヒーター１０による加熱を受け
て乾燥する。この段階で固体残留物５は精製されたＧに
なっている。 （ｆ）に示すように、乾燥されたＧを常用の分級設備１
１により分級し、超砥粒Ｇを回収する。 【００１４】次に、本発明の超砥粒を回収する方法の別
実施例について説明する。図２（ａ）〜（ｅ）は本発明
の第２実施例に係る超砥粒回収工程の前半部分を示す概
要図であり、（ａ）は所定の厚みまで使い古された砥石
セグメントの砥石片２０を示す。この砥石セグメントの
砥石片２０は、前述の図６に示した使用済みの砥石セグ
メント１０３と同じである。 【００１５】（ｂ）に示すように、複数の砥石セグメン
トの砥石片２０、…を金属製ルツボ２１の中に入れ、複
数の砥石セグメントの砥石片２０、…に対して１０〜５
０重量％の水酸化ナトリウム２２を加えて混合する。 （ｃ）に示すように、この混合物を８００〜１０００℃
に加熱し５〜６０分間保つと、加えられた水酸化ナトリ
ウム２２と砥石セグメントの砥石片２０との化学反応に
より、砥石セグメントの砥石片２０が崩壊し、可溶性物
２３となる。即ち砥石セグメントの砥石片２０中のＶが
水酸化ナトリウム２２と反応し、Ｇはほとんど、水酸化
ナトリウム２２に侵されないためである。Ｖの反応が終
わると、この可溶性物２３を常温まで冷却する。 【００１６】（ｄ）に示すように、外部よりヒーター２
６により加熱できるようになっている金属またはガラス
製容器２４の中に、可溶性物２３を入れたままのルツボ
２１を入れ、外部よりルツボ２１が水中に没するまで水
２５を加え、３０〜１２０分間煮沸して可溶性物２３を
溶解する。煮沸した後にはルツボ２１の中に砥石セグメ
ントの砥石片２０が残渣２７となって残る。 【００１７】（ｅ）に示すように、残渣２７を攪拌棒２
９で水中攪拌し、機械的に粉砕すると、残渣２７は既に
アルカリ加熱処理等を受けているので、容易に粉砕さ
れ、フレーク状の残渣となり、可溶性物２３はさらに完
全に溶解する。この後、アルカリ溶液２８より微粒子を
含む上澄み液を容器２４の外に流出させる。上澄み液は
酸溶液で中和してから廃却する。 【００１８】水酸化ナトリウム処理をする時、Ｖはどの
ように変化するか、Ｇの分離はどのようにして行なう
か、について説明する。砥石セグメントの砥石片２０を
水酸化ナトリウム２２とともに８００〜１０００℃に加
熱する場合、それを構成するＧ（ｃＢＮ又はＤ）はＶ
（αＳiＯ２・βＲ２Ｏ ・γＲ´Ｏ）に比し、はるかに
分解し難く、ほとんどＶのみが次式の如く分解し、砥石
セグメントの砥石片２０は崩壊する。 αＳiＯ２・βＲ２Ｏ ・γＲ´Ｏ＋ＮaＯＨ →αＮa２ＳiＯ３＋βＲＯＨ＋γＲ´（ＯＨ）２ 分解生成物の中、メタケイ酸ナトリウム（Ｎa２Ｓi
Ｏ３）、ＲＯＨ及びＲ´（ＯＨ）２ はいずれも水に可
溶である。 【００１９】この分解生成物を常温まで冷却後水に投入
し、煮沸し、水に可溶成分たるＮa２ＳiＯ３、ＲＯＨ、
Ｒ´（ＯＨ）２ 及び分解のために加えた水酸化ナトリ
ウム２２の過剰分を水にて溶解し、分離して残渣２７を
得る。この時、煮沸するのは可溶成分の水への溶解を促
進するためである。以上が第２実施例に係る超砥粒回収
工程の前半部分である。 【００２０】ここで、使用済みまたは破損した砥石セグ
メントが各工程でどういう表面状態にあるか、について
説明する。図３は本発明に係る各種処理における砥石片
の表面状態を示す断面図であり、（ａ）はアルカリ金属
酸化物処理及び水中煮沸処理後の砥石片の表面状態を、
（ｂ）は未溶解のガラス質成分で全面的に覆われた砥石
片の表面状態を、（ｃ）は未溶解のガラス質成分で部分
的に覆われた砥石片の表面状態を、（ｄ）はビトリファ
イド結合剤の中に骨材を含む砥石片の表面状態をそれぞ
れ示す断面図である。 【００２１】（ａ）には図２（ｅ）に示した残渣２７の
一部を取り出し、表面附近の断面を拡大して示してい
る。砥石片はＧをＶで結合せしめたものであるが、前述
のように水酸化ナトリウムとともに８００〜１０００℃
に加熱し、水酸化ナトリウムと砥石片とを化学反応さ
せ、常温まで冷却し、水中で煮沸するとＶの中の可溶性
成分、例えばＮa２ＳiＯ３、ＲＯＨ、Ｒ´（ＯＨ）
２ 、等が水中に溶け出し、気孔Ｐを形成する。気孔Ｐ
は残渣２７の表面のいたるところに無数にあって、残渣
２７の表面はあたかも軽石又はスポンジのようである。
ここに図示されているＶは未溶解のＶである。 【００２２】（ｂ）、（ｃ）は前述のフッ化水素酸処理
をする前のＧの周辺をイメージで示した断面図であり、
Ｇを未溶解のＶで全面的に覆った状態と部分的に覆った
状態をそれぞれ示している。（ｄ）には前述の砥石片と
異なり、Ｇを単にＶで結合せしめたものではなく、Ｖの
中に異質な骨材Ｓc を含む砥石片の断面を示している。
この骨材Ｓc を含む砥石片でも、場合に応じて前述のフ
ッ化水素酸処理又は水酸化ナトリウム処理を受け、超砥
粒を回収することができる。骨材Ｓc は二酸化ケイ素
（ＳiＯ２）を主成分とするセラミックス粒又はガラス
球等である。 【００２３】次に、第２実施例に係る超砥粒回収工程の
後半部分を説明する。この後半部分は、図２（ｅ）のフ
レーク状の残渣２７に図１の砥石セグメントの砥石片１
と同様のフッ化水素酸処理等を受けさせるものである。
即ち、複数のフレーク状の残渣２７、…を図１（ｂ）に
示すポリエチレン製容器２の中に入れ、複数のフレーク
状の残渣２７、…に対して０．１〜２重量％のフッ化水
素酸３を加えると、加えられたフッ化水素酸３とフレー
ク状の残渣２７との化学反応により、フレーク状の残渣
２７が崩壊する。この場合、前述の砥石セグメントの砥
石片１、…と比べて、フッ化水素酸３の添加量は大幅に
少なくて済む。 【００２４】この理由について説明する。図３（ａ）の
説明で述べたとおり、残渣２７は水酸化ナトリウム処理
等を受けてＶの中の可溶性成分を除去されているので、
Ｇに対する未溶解のＶの量は相対的に少なくなってい
る。また残渣２７の表面のいたるところに気孔が無数に
あって、単位質量当りの表面積は大幅に増大している。
したがって、フッ化水素酸との化学反応は大いに促進さ
れることになる。 【００２５】今回もフレーク状の残渣２７中の未溶解の
Ｖがフッ化水素酸３と反応し、Ｇはほとんど、フッ化水
素酸３に侵されない。フッ化水素酸処理以降、精製され
た超砥粒を回収するまでの工程は前述の砥石セグメント
の砥石片１と同様であるので、説明を省略する。 【００２６】 【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。本願の発明は、フッ化水素酸を加えてフッ化水素
酸の腐食作用によりビトリファイド結合剤中のケイ素、
アルカリ金属及びアルカリ土類金属等をフッ化物として
除去し、次に残留した超砥粒を水洗乾燥して回収するよ
うにしたため、高品位の超砥粒を高い回収率で回収する
ことができる。そして、回収超砥粒は熱的損傷も機械的
損傷も受けないので、超砥粒の菱角が摩耗せず、新品超
砥粒と同様に高性能である。 【００２７】また、本願の発明は、前記フッ化水素酸を
加える前に、ビトリファイド研削砥石の砥石片をアルカ
リ金属の水酸化物とともに８００〜１０００℃に加熱し
て前記ビトリファイド結合剤を溶融アルカリ金属の水酸
化物と反応せしめ、常温まで冷却し、水を加えて煮沸し
アルカリ金属の水溶性塩類を水に溶解し、アルカリ金属
の水溶性塩類を含む水溶液を除去するようにしたため、
フッ化水素酸添加量を大幅に低く抑えることができ、高
品位の超砥粒を高い回収率で回収することができる。そ
して、回収超砥粒は機械的損傷を受けないので、超砥粒
の菱角が摩耗せず、新品超砥粒と同様に高性能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る超砥粒回収工程を示
す概要図 【図２】本発明の第２実施例に係る超砥粒回収工程の前
半部分を示す概要図 【図３】本発明に係る各種処理における砥石片の表面状
態を示す断面図 【図４】砥石の斜視図 【図５】正面から見た砥石の部分図 【図６】使用済み砥石の部分図 【符号の説明】 １，２０…砥石セグメントの砥石片、３…フッ化水素
酸、２２…水酸化ナトリウム（アルカリ金属の水酸化
物）。
す概要図 【図２】本発明の第２実施例に係る超砥粒回収工程の前
半部分を示す概要図 【図３】本発明に係る各種処理における砥石片の表面状
態を示す断面図 【図４】砥石の斜視図 【図５】正面から見た砥石の部分図 【図６】使用済み砥石の部分図 【符号の説明】 １，２０…砥石セグメントの砥石片、３…フッ化水素
酸、２２…水酸化ナトリウム（アルカリ金属の水酸化
物）。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−316174（ＪＰ，Ａ)
篠原 玄，ダイヤモンド工具（改訂
版），日本，株式会社 工業調査会,
1962年８月10日，32−33
高木誠司，定量分析の実験と計算，日
本，共立出版株式会社，1987年12月５
日，第１巻 改訂版，88−90
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B24D 3/00 340
B24D 3/00 320
B24D 3/14
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 立方晶窒化ホウ素またはダイアモンドの
超砥粒を、二酸化ケイ素を主成分とし、この主成分にア
ルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の少なく
とも１つを含めてなるビトリファイド結合剤で結合せし
めたビトリファイド研削砥石の砥石片から超砥粒を回収
する方法において、 前記ビトリファイド研削砥石の砥石片にアルカリ金属の
水酸化物を加えて混合し、 混合物を８００〜１０００℃に加熱して前記ビトリファ
イド結合剤を溶融アルカリ金属の水酸化物と反応せし
め、 反応物を常温まで冷却し、 冷却した反応物に水を加えて煮沸することによりアルカ
リ金属の水溶性塩類を水に溶解して除去し、 アルカリ金属から水溶性塩類を除いた残渣を粉砕してフ
レーク状にし、 このフレーク状の残渣に フッ化水素酸を加えてフッ化水
素酸の腐食作用により前記フレーク状の残渣中のケイ
素、アルカリ金属及びアルカリ土類金属等をフッ化物と
して除去し、 次に、残留した前記超砥粒を水洗乾燥して回収すること
を特徴とするビトリファイド研削砥石の砥石片から超砥
粒を回収する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06440895A JP3368088B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | ビトリファイド研削砥石の砥石片から超砥粒を回収する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06440895A JP3368088B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | ビトリファイド研削砥石の砥石片から超砥粒を回収する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08257915A JPH08257915A (ja) | 1996-10-08 |
| JP3368088B2 true JP3368088B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=13257460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3368088B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5578222A (en) * | 1995-12-20 | 1996-11-26 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. | Reclamation of abrasive grain |
| JP2010194672A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Disco Abrasive Syst Ltd | 被加工物の研削方法 |
-
1995
- 1995-03-23 JP JP06440895A patent/JP3368088B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 篠原 玄，ダイヤモンド工具（改訂版），日本，株式会社 工業調査会，１９６２年８月１０日，３２−３３ |
| 高木誠司，定量分析の実験と計算，日本，共立出版株式会社，１９８７年１２月５日，第１巻 改訂版，８８−９０ |
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| JPH08257915A (ja) | 1996-10-08 |
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