JP3798237B2 - 研削スラッジの固形化物製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼入れ部品の研削ラインで発生した研削スラッジ、例えば転がり軸受の内外輪や転動体等の鉄系構成部品、その他の軸受用鋼材等の研削スラッジをブリケットに固形化する研削スラッジの固形化物製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
転がり軸受の内外輪や転動体等の鉄系構成部品は、焼入れの後、転走面等に研削が施される。研削により生じた粉状の研削屑は、クーラントと共にスラッジとして機外に流して排出し、ろ過の後、クーラントを研削に再利用する。ろ過により残った研削スラッジは、汚泥として埋め立て処理される。
図１３は、その処理の流れをブロック図で示したものである。研削盤１０１で生じた研削屑は、クーラントと共に配管で搬送し、フィルタや沈殿設備等のろ過手段１０２でろ過し、清浄化されたクーラントを、研削盤１０１への供給用のクーラントタンク１０３にフィルタおよびポンプを介して戻す。ろ過により残った研削スラッジは、クーラントを多量に含むため、再利用ができず、産業廃棄物の処理業者が埋め立て等の廃棄処理を行っている。
研削で生じる研削屑の量は、切削等に比べて少ないが、軸受等のような量産ラインでは、その発生量は多量となり、研削スラッジの埋め立ては、環境の面から好ましくないばかりでなく、産廃処理場の行き詰まりから、今後、埋め立て処理ができなくなることは明白である。
【０００３】
このため、研削スラッジを圧搾することにより固形化し、絞り出されたクーラントを再利用すると共に、その固形化物を製鋼材として再利用することが検討されている。この固形化物は、ブリケット等と呼ばれる。
水性クーラント使用の研削スラッジは、固形化が容易で、既に固形化機械が販売されている。
しかし、油性クーラントは、水性クーラントに比べて粘性が高く、油性クーラント使用の研削スラッジは、固形化に種々の課題がある。例えば、圧搾するときに、油性クーラントは排出し難く、単に圧搾時の圧力を高めても必要な強度まで固形化できない。このため、油性クーラント含有の研削スラッジの固形化は、未だ実用化されていない。
【０００４】
なお、圧延鋼帯の製造プロセスで金属帯の表面の疵を研磨・削除するための研削ラインにおいては、研削スラッジをろ過し、これを圧搾により固形化した固形化物として回収し、製鋼に再度利用することが提案されている。圧延鋼帯の研削で生じる研削スラッジは、研削スラッジ中の研削屑が比較的柔らかく、固形化し易い。また、この研削スラッジは、クーラントの割合が少なく、これによっても固形化が容易である。
しかし、焼入れ部品の研削スラッジの場合は、研削屑が硬くて、固まり難い。そのため、強く圧搾する必要があるが、上記のように油性クーラントの研削スラッジでは、圧搾時にクーラントを排出し難いため、さらに固形化が困難である。また、焼入れ部品の研削スラッジの場合、例えば鋼１〜２ｇの研削にクーラントを数十リットル／min 使用するため、研削スラッジ中のクーラントの割合が多く、大部分がクーラントであることからも、固形化が難しい。
【０００５】
このような課題を解決するものとして、本出願人は、研削スラッジをろ過して濃縮する過程を加え、その濃縮スラッジをシリンダ内で圧搾することによって円柱状に固形化する装置を提案した（特願２０００−１２９３１４等）。これにより、油性クーラントの研削スラッジであっても、取扱時に崩れない程度の強固な固形化物とすることができた。
【０００６】
しかし、油性クーラントを含む研削スラッジは、粘性の高い油の排出が困難なため、効率よく固形化処理し、取り扱い時に形状が崩れない強固な固形化物を得ることが難しいという課題がある。
上記提案例では、研削スラッジを加熱することにより粘性を低下させ、圧搾時のクーラントの搾り出しを容易にすることが提案されている。しかし、電気ヒータ、または電気ヒータを有する温風器等で加熱するものであるため、別途にエネルギが必要であり、また過熱の恐れがある。
【０００７】
この発明の目的は、焼入れ部品の研削スラッジであっても、またクーラントが油性であっても、クーラントが搾り出し易くて、効率良く強固に固形化ができ、省資源化と共に、低コスト化、安全性の向上が図れる研削スラッジの固形化物製造装置を提供することである。
この発明の他の目的は、ろ過処理から最終の圧搾までを行う設備全体をコンパクト化できて、占有床面積の低減と、コスト低下とを可能とし、既設の研削ラインに対する導入を容易にすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の研削スラッジの固形化物製造装置は、焼き入れ部品の研削ラインで発生したクーラント含有の研削スラッジをろ過した濃縮スラッジを、圧搾により固形化して固形化物を製造する研削スラッジの固形化物製造装置であって、上記の濃縮スラッジを収容して圧搾するプレス部を有し、このプレス部に入れる濃縮スラッジを加熱保持する加熱手段を設け、この加熱手段は、上記プレス部の駆動に用いる駆動系の廃熱を利用するものとしたことを特徴とする。
この構成によると、ろ過により濃縮した濃縮スラッジを、加熱手段で加熱保持し、プレス部に入れるため、クーラントの粘性が低下し、プレス部における圧搾時にクーラントが搾り出し易くなる。また、上記加熱手段は、プレス部の駆動に用いる駆動系の廃熱を利用するものであるため、別途に加熱用のエネルギが不要であり、また過熱の問題も生じ難い。
すなわち、研削スラッジの圧搾は、クーラントの粘性と研削スラッジ内の研削屑間の隙間が微細であることとで、圧力を高くしても急速には行えず、短時間にクーラントを排出して固形化することが難しい。しかし、上記のようにプレス部に入れる濃縮スラッジを加熱手段で加熱保持することにより、濃縮スラッジ中のクーラントの粘性が低下し、クーラントが絞り易くなる。そのため、固形化処理速度を速め、プレス工程の所要時間を短くすることができる。固形化した固形化物内に残留する油性クーラントの含有％を低くすることにも有効である。特に、粘性の高い油性クーラント含有の研削スラッジの場合は、加熱による粘性低下が大きく、例えば水性クーラント並の粘性にでき、絞り出し易さの向上効果が大きい。この濃縮スラッジを加熱処理する方式は、特に冬場等、気温が低い時には有効である。
また、濃縮スラッジの加熱手段は、プレス部の駆動に用いる駆動系の廃熱を利用するものであるため、エネルギの有効利用が図れ、運転コストが低減できる。廃熱を利用するため、過熱の恐れがなく、安全面でも好ましい。
【０００９】
上記プレス部が、油圧シリンダを駆動源とするものであって、上記駆動系が、上記油圧シリンダおよびこの油圧シリンダに作動油を供給する油圧ユニットを有するものである場合は、上記加熱手段は上記油圧ユニットにおける作動油を冷却する冷却ユニットの廃熱を利用するものであっても良い。
圧搾は大荷重を要するため、その油圧ユニットは、一般に冷却ユニットが必要となる。この冷却ユニットでは、冷却に伴う廃熱が生じる。このような廃熱を濃縮スラッジの過熱に効果的に利用することができる。
【００１０】
上記加熱手段で濃縮スラッジを加熱保持する温度範囲は、２０〜６０℃であることが好ましい。
研削スラッジ中のクーラントは、温度が高くなるに従い、粘性が低下するが、あまり加熱し過ぎると、油性クーラントの火災等の危惧があるので、６０℃程度にとどめるのが好ましい。また、常温に近い２０℃よりも低いと、加熱による粘性の低下が不十分である。そのため、加熱保持する温度は、２０〜６０℃の範囲が好ましい。
【００１１】
この発明において、上記濃縮スラッジを、上記プレス部に入れる前段階で搾る前搾り装置を設けても良い。
上記のように、研削スラッジの圧搾は、圧力を高くしても急速には行えない。しかし、プレス部へ入れる濃縮スラッジを、前搾り装置によって予備的に圧搾することにより、圧搾の段階に応じて適切な圧搾条件を設定することができ、十分にクーラント量が減少するまで圧搾することができる。
プレス部での固形化処理を確実迅速に行うためには、前処理にて次のような条件を満たす研削スラッジを作ることが効果的である。
▲１▼．クーラントの含有率を極力低下させる。
▲２▼．繊維状の研削切粉がからみあった綿状のものにする。
【００１２】
上記前搾り装置は、各種の構成のものが採用できるが、上記▲１▼，▲２▼の条件を満たすことができるものとして、例えば、濃縮スラッジに含有するクーラントを遠心力で排出させる遠心分離装置が採用できる。この他に、上記前搾り装置が、加圧ロール間で濃縮スラッジを搾るものであっても、上記▲１▼，▲２▼の条件を満たすことができる。
なお、上記前搾り装置は、シリンダ内でピストンにより圧搾するものとし、上記加熱手段は、前搾り装置内の濃縮スラッジを加熱するものとしても良い。
【００１３】
上記前搾り装置は、クーラントを含有率が５０ｗｔ％以下になるまで排出するものとすることが好ましい。
プレス部に入れる濃縮スラッジを、クーラント含有率が５０ｗｔ％以下のものとすることにより、プレス部で圧搾が効率的に行え、堅固な固形化物が製造できる。
【００１４】
この発明において、上記プレス部が、濃縮スラッジをシリンダ内でピストンにより圧搾するものである場合に、このプレス部の上記シリンダのピストン背面側のシリンダ室内からクーラントを吸引する吸引装置を設けても良い。
このように、吸引装置を設けた場合、シリンダ内の圧搾室内外の圧力差が大きくなり、搾り出されたクーラントの排出性が高められる。そのため、研削スラッジの流出を増加させることなく、クーラントの排出性を高めることができる。吸引装置は、プレス荷重を増加させる場合に比べて小型のもので良く、この場合も装置全体としての型化が図れる。
【００１５】
この発明において、上記研削スラッジをろ過するろ過手段と、上記濃縮スラッジを収容して圧搾するプレス部と、このプレス部を駆動するプレス駆動機器とを備え、これらろ過手段、プレス部、およびプレス部駆動機器を共通の基台に設置しても良い。
このように共通の基台にろ過手段、プレス部、およびプレス部駆動機器を設置することにより、研削スラッジのろ過処理から最終の圧搾までを行う設備の全体をコンパクトにまとめることができる。そのため、占有床面積が小さくて済み、既設の研削ラインに対して、簡単にこの研削スラッジの固形化物製造装置を設置することができる。
【００１６】
この共通の基台にまとめて設置する構成は、上記加熱手段を有するものに限らず、上記ろ過装置、プレス部、およびプレス部駆動機器を設置する研削スラッジの固形化物製造装置に適用できる。
【００１７】
この発明の研削スラッジの固形化物製造装置において、固形化に用いる研削スラッジは、クーラントが油性で、パラフィン系であっても良い。パラフィン系のクーラントは、性状が安定しており、取り扱い易い。
【００１８】
この発明における上記各構成の場合に、上記焼入れ部品は、転がり軸受の鉄系構成部品であっても良い。上記鉄系構成部品は、例えば、内輪，外輪，または転動体等である。
転がり軸受の構成部品の研削過程では、油性クーラントが使用されることが多く、また研削屑が硬くて細かく、固形化の難しい研削スラッジが生じる。しかしその研削屑は、高品質な軸受鋼等の研削屑であり、また一般に量産されることから、成分が一定した研削スラッジとなる。そのため、これを固形化すると、製鋼材として高品質の固形化物が得られる。また、固形化のための圧搾の条件も設定し易く、適切な条件設定を行うことで、固形化が安定して行える。
【００１９】
この発明における上記各構成の場合に、上記プレス部で圧搾によって排出されたクーラントから、砥粒を分離する砥粒分離手段と、この砥粒分離手段で分離した砥粒を乾燥させる乾燥手段とを設けても良い。
研削ラインで発生した研削スラッジには、微量の砥粒を含んでおり、この砥粒は、途中で除去させる機会が少なく、最終的には、プレス部で研削スラッジを圧搾したときに、クーラントに混入して大部分の砥粒は排出される。上記砥粒分離手段および乾燥手段は、このようなクーラントに含まれる砥粒を分離し、乾燥させる。この乾燥した砥粒は、砥石の製造に再利用される。このように、研削切粉だけでなく、研削砥粒もリサイクルすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、この固形化物製造装置を含む研削スラッジの処理設備の概念構成を示すブロックであり、図２はその模式説明図である。研削ライン１では、研削盤２により、クーラントタンク３から供給されるクーラントを用いて研削を行う。研削盤２で発生した研削屑およびクーラントからなる研削スラッジは、ろ過手段４でろ過し、ろ過により生じた濃縮スラッジを、プレス部５で圧搾により固形化して固形化物Ｂとする。ろ過手段４とプレス機５とで固形化装置６が構成される。ろ過手段４でろ過により生じたクーラント、およびプレス機５で圧搾により生じたクーラントは、それぞれ回収経路７，８により、研削ライン１のクーラントタンク３に戻す。回収経路７，８からは、フィルタおよびポンプを介してクーラントタンク３にクーラントが戻される。また、クーラントタンク３からは、ポンプによりフィルタを介して研削盤２にクーラントが供給される。
【００２１】
このように製造された固形化物は、製鋼メーカ９に運搬し、製鋼メーカ９で製鋼材として使用する。固形化物Ｂの運搬は、図１（Ｂ）に示すように、フレコンバック等と呼ばれる搬送容器１０に複数個収容し、トラック等で行う。製鋼メーカ９では、アーク炉１１等で固形化物Ｂを製鋼材に使用する。製鋼された鋼材は、被研削物の素材として使用される。
【００２２】
研削ライン１で研削する被研削物は、焼入れ部品であり、軸受鋼等の軸受用鋼材等である。上記焼入れ部品は、軸受用鋼材製の部品、例えば転がり軸受の鉄系構成部品が好ましい。具体的には、上記焼入れ部品は、転がり軸受の内輪，外輪，または転動体であり、軸受鋼製のものが好ましい。軸受用鋼材としては、高炭素クロム鋼（ＳＵＪ２等）のずぶ焼入れ材、中炭素鋼（Ｓ５３Ｃ等）の高周波焼入れ材、肌焼き鋼（ＳＣＲ４１５等）の浸炭焼入れ材等がある。クーラントは油性のものが使用され、油性のうちのパラフィン系のクーラントであっても良い。
研削盤２で発生する研削スラッジは、クーラント量９０ｗｔ％以上の流動体であり、残りは粉状の研削屑と微量の研削砥粒である。この研削スラッジは、ろ過手段４でろ過された濃縮スラッジの状態では、クーラントを略半分含むものとされる。濃縮スラッジの成分は、例えば、軸受鋼等からなる研削屑が略５０ｗｔ％、クーラントが略５０ｗｔ％と、微量の研削砥粒である。
【００２３】
固形化物Ｂの成分は、大部分が研削屑からなる鋼材であり、クーラント量が５〜１５ｗｔ％とされ、固形化処理時にクーラントと共に大部分が排出された後に残るごく微量の研削砥粒を含む。固形化物Ｂにごく微量の研削砥粒を含んでいても、研削屑が軸受鋼等の良質の鋼材である場合は、製鋼材としての利用に支障がない。固形化物Ｂは、所定の強度を有するもの、例えば１ｍの高さから落下させても、破片が３つ以上にならない程度の強度を有するものとされる。なお固形化物Ｂは、切削屑を固めるためのバインダ（切削切粉）は一切混入させてない。
【００２４】
図２に示すように、ろ過手段４は、沈殿設備１５およびフィルタ設備１６を備える。研削ライン１で発生した研削スラッジは、まず沈殿設備１５に導き、ここで沈殿させた研削スラッジを、ポンプ１７でフィルタ設備１６に導き、再度ろ過する。フィルタ設備１６は、フィルタベルト１８を用い、圧縮空気により研削スラッジで加圧ろ過する加圧式ベルトフィルタが用いられる。
プレス機５は、濃縮スラッジを予備圧搾する前搾り装置３１と、その予備圧搾されたスラッジを所定の圧力により圧搾して固形化するプレス部３２とを備える。前搾り装置３１は、プレス部３２に付設されたものであっても、プレス部３２とは別に設けられたものであっても良い。前搾り装置３１は、必ずしも設けなくても良い。プレス機５からクーラントタンク３にクーラントを回収する回収経路８には、沈殿設備１５Ａを介在させ、ろ過されたクーラントを回収する。沈殿設備１５Ａに変えて、別の方法でろ過するろ過手段を設けても良い。
【００２５】
図３は前搾り装置３１の一例を示す。この前搾り装置３１は、遠心分離機からなるものであり、円筒状の脱液籠５１を備える。この脱液籠５１は、周壁５１ａが網または多孔板等の液透過材からなり、立て姿勢で軸受５２により、鉛直軸心回りで回転自在に設置されている。脱液籠５１は、回転駆動源（図示せず）に接続され、回転駆動される。
【００２６】
この遠心分離式の前搾り装置３１によると、脱液籠５１内に濃縮スラッジＳを入れ、脱液籠５１を回転させることにより、濃縮スラッジＳ中のクーラントが遠心力で搾り出される。これにより、クーラントの含有率を低下させ、また繊維状の研削切粉がからみあった綿状の前搾り済みスラッジとできる。この前搾り処理はバッチ式に行われる。
【００２７】
図４は、前搾り装置の他の例を示す。この前搾り装置３１Ａは、一対の加圧ロール５３，５３間で濃縮スラッジＳを搾るものである。加圧ロール５３は、回転駆動源（図示せず）に接続され、回転駆動される。加圧ロール５３，５３間に導入される濃縮スラッジＳはマット状のものであり、加圧ロール５３，５３間を通過することで、厚みが薄くなった前搾り済みスラッジＳ′となる。一対の加圧ロール５３は、同図では上下に配置し、濃縮スラッジＳを水平に通過させるようにしたが、一対の加圧ロール５３，５３は、水平に並べて配置し、上方から下方へ濃縮スラッジＳを通過させるようにしても良い。
この加圧ロール５３による前搾り装置３１Ａの場合、前搾り処理は連続的に行われる。この構成の場合にも、濃縮スラッジＳのクーラント含有率を低下させ、また繊維状の研削切粉がからみあった綿状の前搾り済みスラッジＳ′とすることができる。
【００２８】
図５は、プレス部３２の全体の概略構成を示す正面図である。プレス部基台３６上に、固形化処理ユニット３７が設置され、その上に研削スラッジ用のホッパー３８が設けられている。プレス部基台３６上には、固形化処理ユニット３７と並べて、この固形化処理ユニット３７の駆動源となる油圧シリンダに作動油を供給する油圧ユニット３９が並べて設置され、その上に、この油圧ユニット３９の作動油を冷却する冷却ユニット４０が設けられている。冷却ユニット４０に、この冷却ユニット４０の廃熱を利用して研削スラッジホッパー３８内の研削スラッジを一定温度範囲に加熱保持する加熱手段４１が設けられている。
作動油冷却ユニット４０は、例えば配管内を流れる作動油を送風手段（図示せず）からの送風によって冷却するものとされる。その場合、加熱手段４１は、冷却によって加熱された送風を研削スラッジホッパー３８に導くダクトで構成される。
【００２９】
なお、加熱手段４１は、上記構成のものに限らず、例えば、廃熱を含む熱媒体を温度上昇させて研削スラッジの加熱に利用するものとしても良い。
【００３０】
図６は、プレス部３２における固形化処理ユニット３７の一例を示す。固形化処理ユニット３７は、シリンダ３３とピストン３４，３５間に濃縮スラッジを収容して圧搾するものであり、各ピストン３４，３５は、加圧用駆動源４３，４４により進退駆動される。シリンダ３３の周壁の一部に、スラッジ投入口４２が設けられ、その上に上記研削スラッジホッパー３８が設けられている。シリンダ３３の一端の開口は、固形化物排出口４５となる。
なお、図示の例では、シリンダ３３に対して２本のピストン３４，３５を設けているが、１本のピストンで加圧するようにしても良い。その場合、シリンダ３３のピストンに対向する底面にはゲート（図示せず）を設け、固形化物Ｂを排出できるようにすることが好ましい。
【００３１】
プレス部３２は、次のように圧搾による固形化を行う。図７に示すように、研削スラッジ投入口４２からシリンダ３３内に一定量の研削スラッジＳ′を投入する。この研削スラッジＳ′は、濃縮スラッジを前搾り装置３１（図２〜図４）で搾り、また加熱手段４１により、研削スラッジホッパー３８内で一定の温度範囲に加熱保持したものである。
ついで、両側からピストン３４，３５により、シリンダ３３内の研削スラッジＳ′を加圧して圧搾し、図６のように固形化物Ｂとする。この固形化物Ｂは、図１２に示すように、シリンダ内径に相当する直径を有する円筒状のものとなる。固形化物Ｂの大きさは、例えば直径Ｄが８０mm程度、高さＨが６０〜７０mm程度とされる。
【００３２】
この構成のブリケット製造装置によると、ろ過により濃縮した研削スラッジを、さらに前搾り部３１で予備圧搾するようにしたため、次工程で圧搾が行い易くなる。また、この予備圧搾したスラッジを所定の温度範囲に加熱保持する加熱手段４１を設けたため、クーラントの粘性が低下し、圧搾時にクーラントが絞り出し易くなる。加熱手段４１は、プレス部３２の駆動に用いる駆動系の廃熱を利用するものであるため、エネルギの有効利用が図れ、運転コストが低減できる。廃熱を利用するため、過熱の恐れがなく、安全面でも好ましい。
【００３３】
研削スラッジの加熱による効果等を説明する。研削スラッジの圧搾は、クーラントの粘性と、研削スラッジ内の研削屑間の隙間が微細であること等により、圧力を高くしても急速には行えず、十分にクーラント量が減少した状態に固形化することが難しい。しかし、上記のように予備圧搾し、これを次工程で再度圧搾することにより、圧搾の段階に応じて適切な圧搾条件を設定することができて、十分にクーラント量が減少するまで圧搾することができる。
また、研削スラッジ中のクーラントの粘性は、常温よりも温度を高くした方が低くなる。そのため、このように加熱手段４１を設け、プレス部３２に投入される研削スラッジを加熱保持することにより、プレス部３２においてクーラントが絞り易くなり、プレス工程の所要時間を短くすることができる。特に、粘性の高い油性クーラント含有の研削スラッジの場合は、加熱による粘性低下が大きく、例えば水性クーラント並の粘性にでき、絞り出し易さの向上効果が大きい。
これらのため、焼入れ部品の研削スラッジであって、研削屑が硬くて細かく固形化が難しいものであっても、また油性クーラントを含有する研削スラッジであっても固形化することができる。また、効率良く固形化ができ、崩れ難い強固なブリケットを製造することができる。
上記の焼入れ部品が転がり軸受の鉄系構成部品である場合は、その研削屑は、高品質な軸受鋼等の研削屑であり、これを固形化すると、製鋼材として高品質のブリケットが得られる。
【００３４】
研削スラッジから油性クーラントを絞り出す過程を考察する。ここでは、研削スラッジから滲み出たクーラントが、圧搾室の外部に流出する過程を考察する。図８に示す環状隙間内の流れで考えると、その流量Ｑは、次式▲１▼で表される。
Ｑ＝〔πｄ（ｐ１−ｐ２）δ3 〕／（１２μＬ） ……▲１▼
ここで、ｄ：軸径
δ：隙間
μ：粘性係数
Ｌ：長さ（軸のシリンダ内面との嵌合長さ）
（ｐ１−ｐ２）：圧力差
である。
なお、図６のプレス部３２で考えると、上記の軸径ｄは、ピストン３４，３５の径のことであり、隙間δは、シリンダ内径面とピストン３４，３５の隙間に該当する。
【００３５】
上記の式▲１▼から、油性クーラント含有スラッジの固形化処理能力を上げるには隙間δと、長さＬと、粘性μのいずれかの改善することが考えられる。
隙間δは、３乗で影響するが、シリンダ内径と軸径を研磨で厳しい公差に仕上げる必要がある。ただし、隙間はスラッジの流出と密接に関係していると考えられるため、テストにて適切な隙間を設定することが必要になる。
長さＬは、なるべく短くする必要があるが、これもスラッジの流出と密接に関係していると考えられるため、テストにて適切な長さと隙間との関係を設定することが必要になる。
粘性μは、低いほど流量が増えるので、固形化処理は、粘性の低い条件で行うことが望ましい。また、上記の式▲１▼は、滲み出たクーラントが圧搾室外に流出するときの流量を示すが、粘性μは、スラッジ内部で研削屑間の隙間を通過して滲み出す抵抗にもなるため、このことからも粘性μは低いほど好ましい。
【００３６】
一般的な油性クーラントの温度と粘性の関係を調べると、温度が２０℃で粘度が２３．８ｃＳｔのクーラントが、６０℃では６．０ｃＳｔであり、８０℃では３．３ｃＳｔであった。この例によると、クーラントを常温の２０℃程度から６０℃程度に上げることで、粘性は約１／４になることがわかる。そのため、このクーラントを含有する研削スラッジの温度を６０℃程度に上げることで、固形化処理の時間が大幅に短縮できることがわかる。ただし、あまり加熱しすぎると、油性クーラントの火災等の危惧があるので、６０℃程度に止めるのが好ましい。また、常温に近い２０℃よりも低いと、加熱による粘性の低下が不十分である。そのため、加熱保持する温度は、２０〜６０℃の範囲が好ましい。
なお、研削に用いる油性クーラントの種類としてはパラフィン系が好ましい。パラフィン系のクーラントは、性状が安定しており、取扱い易い。
【００３７】
図９は、プレス部３２で圧搾によって排出されたクーラントから、砥粒を分離して再利用可能とする設備の一例を示す。この例では、プレス部３２で圧搾によって排出されたクーラントから、砥粒を分離する砥粒分離手段４６と、この砥粒分離手段４６で分離した砥粒を乾燥させる乾燥手段４７とが設けられている。乾燥手段４７は、例えばヒータ等で加熱される加熱テーブル等からなる。砥粒分離手段４６は、沈殿槽４６Ａと、ろ過槽４６Ｂを有し、両槽４６Ａ，４６Ｂの間に、マグネットセパレータ４８が設けられている。
【００３８】
研削スラッジを固形化する過程でシリンダ３３から流出するものは、多量のクーラントと研削時に脱落した砥粒である。このクーラントと砥粒とを分離して、クーラントはそのまま再利用し、砥粒は乾燥後に再利用する。
【００３９】
図９の砥粒分離工程では、プレス部３２で圧搾によって排出されたクーラントを沈殿槽４６Ａに入れて、沈殿層からなる砥粒成分Ａと、上澄みのクーラントＣとに分離させる。沈殿した砥粒成分Ａは、マグネットセパレータ４８に入れ、鉄分Ｆを除去する。この鉄分Ｆの除去された砥粒成分Ａを、ろ過槽４６Ｂに入れてろ過し、そのろ過により濃縮された砥粒成分Ａを、乾燥手段４７で乾燥させ、乾燥した砥粒Ａ′とする。沈殿槽４６Ａおよびろ過槽４６ＢのクーラントＣは、クーラントタンク４９に回収する。
【００４０】
図１０は、図５のプレス部３２における固形化処理ユニット３７の変形例を示す。この例は、プレス部３２におけるシリンダ３３のピストン３４，３５に対する背面側のシリンダ室８１，８２内からクーラントを吸引する吸引装置８３，８４を設けたものである。背面側のシリンダ室８１，８２は、密封室とされる。
このように、吸引装置８３，８４を設けた場合、シリンダ３３内の圧搾室内外の圧力差が大きくなり、搾り出されたクーラントの排出性が高められる。そのため、研削スラッジの漏れを増加させることなく、クーラントの排出性を高めることができる。この吸引装置８３，８４を設ける構成は、上記の各実施形態と併用できる。
【００４１】
図１１は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、全体を共通の基台に設置して一体化した例である。図１１において、前記各実施形態と対応する部分は同一符号を付してある。
この研削スラッジの固形化物製造装置は、研削スラッジをろ過して濃縮スラッジとするろ過手段４と、濃縮スラッジを圧搾するプレス部３２と、このプレス部３２を駆動するプレス駆動機器６１とを備え、これらろ過手段４、プレス部３２、およびプレス部駆動機器６１を共通の基台６０に設置したものである。
【００４２】
プレス部３２は、シリンダ３３と１本のピストン３４とを有し、シリンダ３３内の圧搾室のピストン３４と対向する面は、ゲート部材６３で開閉可能に閉じられる。ゲート部材６３は、ゲート開閉用の油圧シリンダ６４により開閉させられる。ピストン３４を進退させる加圧用駆動源４３Ａは、油圧シリンダからなり、油圧ユニット３９から供給される作動油によって動作する。これら加圧用駆動源４３Ａと油圧ユニット３９とで、上記プレス部駆動機器６１が構成される。シリンダ３３と、加圧用駆動源４３Ａと、油圧ユニット３９とは、基台６０上に並べて設置されている。
プレス部３２のスラッジ投入口４２には、前搾り装置３１Ａを介してホッパー３８が設けられている。前搾り装置３１Ａは、図４の例のように一対の加圧ロール５３間で濃縮スラッジを搾る形式のものであるが、濃縮スラッジを加圧ロール５３の上から下へ通すものとしてある。前搾り装置３１Ａは、搾ったクーラントを溜めるクーラントタンク部７３を有している。ホッパー３８と油圧ユニット３９の間には、油圧ユニット３９の冷却手段の廃熱を利用してホッパー３８内の研削スラッジを一定温度範囲に加熱する加熱手段４１Ａが設けられている。
【００４３】
ろ過手段４は、加圧式のベルトフィルタからなり、容器６５内を、無端のフィルタベルト６６の水平経路部で上部の加圧室６５ａと下部室６５ｂとに仕切ったものである。フィルタベルト６６は、一対のプーリ６７，６８に掛装され、モータ６９の駆動により、所定経路で移動可能とされている。加圧室６５ａには研削スラッジ入口７０が設けられ、圧縮空気供給源（図示せず）が接続されている。容器６５は、支持脚７１を介して基台６０上に設置され、油圧ユニット３９および加圧用駆動源４３Ａの上方に位置している。
【００４４】
容器６５の加圧室６５に入れられたクーラント含有の研削スラッジは、加圧フィルタ処理により、フィルタベルト６６上の濃縮状態の研削スラッジＳと、下部室のクーラントＣとに分離される。濃縮スラッジＳは、容器６５を開けたときに、フィルタベルト６６の回動により、その経路の一端からホッパー３８内に投入される。
【００４５】
なお、基台６０上のシリンダ３３の下方には、シリンダ３３での圧搾により生じたクーラントＣを溜めるクーラントタンク７４が設けられ、このタンク７４から基台６０上とは別のクーラントタンク７５にクーラントＣが送られる。
【００４６】
この実施形態の固形化物製造装置の場合、共通の基台６０に、ろ過手段４、プレス部３２、およびプレス部駆動機器６１を設置したため、研削スラッジのろ過処理から最終の圧搾までを行う設備の全体を、コンパクトにまとめることができる。そのため、占有床面積が小さくて済み、既設の研削ラインに対して、簡単にこの固形化物製造装置を設置することができる。
【００４７】
【発明の効果】
この発明の研削スラッジの固形化物製造装置は、焼き入れ部品の研削ラインで発生したクーラント含有の研削スラッジをろ過した濃縮スラッジを、圧搾により固形化して固形化物を製造する研削スラッジの固形化物製造装置であって、上記の濃縮スラッジを収容して圧搾するプレス部を有し、このプレス部に入れる濃縮スラッジを加熱保持する加熱手段を設け、この加熱手段は、上記プレス部の駆動に用いる駆動系の廃熱を利用するものとしたため、焼入れ部品の研削スラッジであっても、またクーラントが油性であっても、クーラントが搾り出し易くて、効率良く強固に固形化ができ、省資源化と共に、低コスト化、安全性の向上を図ることができる。
研削スラッジをろ過して濃縮するろ過手段、プレス部、およびプレス部駆動機器を共通の基台に設置した場合は、ろ過処理から最終の圧搾までを行う設備の全体をコンパクトにまとめることができる。そのため、占有床面積が小さくて済み、既設の研削ラインに対して簡単にこの固形化物製造装置を導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる固形化物製造装置を用いた研削スラッジ固形化過程の全体を示すブロック図、（Ｂ）はその固形化物の使用例を示す説明図である。
【図２】同固形化物の製造過程における各装置の模式説明図である。
【図３】同固形化物製造装置における前搾り装置とプレス部とを示す断面図である。
【図４】同前搾り装置の変形例とプレス部とを示す断面図である。
【図５】同固形化物製造装置におけるプレス部の全体の概略正面図である。
【図６】同プレス部の固形化処理ユニットの断面図である。
【図７】同固形化処理ユニットの作用説明図である。
【図８】クーラント搾り出し過程を考察するためのモデル図である。
【図９】プレス部の後工程となる砥粒分離工程の説明図である。
【図１０】プレス部の変形例の断面図である。
【図１１】この発明の他の実施形態にかかる固形化物製造装置の断面図である。
【図１２】固形化物の斜視図である。
【図１３】従来の研削スラッジの処理方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…研削ライン
４…ろ過手段
５…プレス機
１５…沈殿設備
１６…ろ過設備
３１，３１Ａ…前搾り装置
３２…プレス部
３３…シリンダ
３４，３５…ピストン
３７…固形化処理ユニット
３８…ホッパー
３９…油圧ユニット
４０…作動油冷却ユニット
４１…加熱手段
４３，４４…加圧用駆動源
４６…砥粒分離手段
４７…乾燥手段
４６Ａ…沈殿槽
４６Ｂ…ろ過槽
６０…基台
６１…プレス部駆動機器
６６…フィルタベルト
８３，８４…吸引装置
Ｓ…研削スラッジ
Ｂ…固形化物

Claims (13)

1. 焼き入れ部品の研削ラインで発生したクーラント含有の研削スラッジをろ過した濃縮スラッジを、圧搾により固形化して固形化物を製造する研削スラッジの固形化物製造装置であって、
   上記の濃縮スラッジを収容して圧搾するプレス部を有し、このプレス部に入れる濃縮スラッジを加熱保持する加熱手段を設け、この加熱手段は、上記プレス部の駆動に用いる駆動系の廃熱を利用するものとしたことを特徴とする研削スラッジの固形化物製造装置。
2. 上記プレス部は、油圧シリンダを駆動源とするものであり、上記駆動系は、上記油圧シリンダおよびこの油圧シリンダに作動油を供給する油圧ユニットを有し、上記加熱手段は上記油圧ユニットにおける作動油を冷却する冷却ユニットの廃熱を利用するものである請求項１に記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
3. 上記加熱手段で濃縮スラッジを加熱保持する温度範囲が２０〜６０℃である請求項１または請求項２に記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
4. 上記濃縮スラッジを、上記プレス部に入れる前段階で搾る前搾り装置を設けた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
5. 上記前搾り装置が、濃縮スラッジに含有するクーラントを遠心力で排出させる遠心分離装置である請求項４に記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
6. 上記前搾り装置が、加圧ロール間で濃縮スラッジを搾るものである請求項４に記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
7. 上記前搾り装置は、クーラントを含有率が５０ｗｔ％以下になるまで搾るものとした請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
8. 上記プレス部が、濃縮スラッジをシリンダ内でピストンにより圧搾するものであり、このプレス部の上記シリンダのピストン背面側のシリンダ室内からクーラントを吸引する吸引装置を設けた請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
9. 上記研削スラッジをろ過するろ過装置と、上記濃縮スラッジを収容して圧搾するプレス部と、このプレス部を駆動するプレス駆動機器とを備え、これらろ過装置、プレス部、およびプレス部駆動機器を共通の基台に設置した請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
10. 上記クーラントが油性で、パラフィン系である請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
11. 上記焼入れ部品が、転がり軸受の鉄系構成部品である請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
12. 上記プレス部で圧搾によって排出されたクーラントから、砥粒を分離する砥粒分離手段と、この砥粒分離手段で分離した砥粒を乾燥させる乾燥手段とを設けた請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の研削スラッジの固形化物製造装置。
13. 焼き入れ部品の研削ラインで発生したクーラント含有の研削スラッジをろ過した濃縮スラッジを、圧搾により固形化して固形化物を製造する研削スラッジの固形化物製造装置であって、
    上記研削スラッジをろ過するろ過手段と、上記濃縮スラッジを圧搾するプレス部と、このプレス部を駆動するプレス駆動機器とを備え、これらろ過手段、プレス部、およびプレス部駆動機器を共通の基台に設置し、上記プレス部で圧搾によって排出されたクーラントから、砥粒を分離する砥粒分離手段と、この砥粒分離手段で分離した砥粒を乾燥させる乾燥手段とを設けた研削スラッジの固形化物製造装置。

Images