JP5860026B2 - シリコンスラリー廃液の全量リサイクルシステム、クーラント回収液、回収砥粒、及び回収切削粉 - Google Patents
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Description
超音波を照射した前記粗粒子スラリーから回収砥粒と回収切削粉とを分離する分離工程(C)、
を含むことを特徴とするシリコンスラリー廃液のリサイクルシステムを提供する。
分離した前記分離固体分に超音波を照射する超音波処理工程(B)、
超音波を照射した前記分離固体分から回収砥粒と回収切削粉とを分離する分離工程(C)、
を含むシリコンスラリー廃液のリサイクルシステムであって、前記クーラント回収工程(A)が、前記シリコンスラリー廃液から分留及び/又は精留により、水、クーラント、及びクーラントの酸化物を分離し、前記クーラントをクーラント回収液として得る工程を含むことを特徴とするシリコンスラリー廃液のリサイクルシステムを提供する。
(臭気測定法)
6人の評価者が、評価サンプルの臭いをかぎ、以下に示す6段階の臭気強度表示法、及び9段階の快・不快度表示法により、評価を行い、その平均値を臭気強度及び快・不快度とした。
臭気強度表示法
0:無臭、1:やっと感知できる臭い、2:何の臭いであるかわかる弱い臭い、3:楽に感知できる臭い、4:強い臭い、5:強烈な臭い
快・不快度表示法
−4:極端に不快、−3:非常に不快、−2:不快、−1:やや不快、0:快でも不快でもない、1:やや快、2:快、3:非常に快、4:極端に快
本発明のリサイクルシステムでは、各工程で発生する全ての分離成分を、再利用可能な程度に一定以上の純度とすることができるため、廃棄物が一切発生しない。
本明細書において、クーラント回収工程(A)を、「クーラント回収工程」と称する場合がある。超音波処理工程(B)を、「超音波処理工程」と称する場合がある。分離工程(C)を、「分離工程」と称する場合がある。
本明細書において、「クーラント回収液」とは、クーラントを含む溶液をいうものとする。「回収砥粒」とは、砥粒を主成分とする混合物をいうものとする。「回収切削粉」とは、切削粉及び/又は鉄粉を主成分とする混合物をいうものとする。
上記クーラント回収工程(A)は、少なくともクーラント、砥粒、切削屑、鉄屑を含むシリコンスラリー廃液を分離して、分離固体分とクーラント回収液とを得る工程である。上記シリコンスラリー廃液を分離することにより、クーラントを含むクーラント回収液と、砥粒、切削屑、鉄屑を主成分とする分離固体分とを得ることができる。
上記シリコンスラリー廃液は、特に限定されないが、例えば、ワイヤーソーなどの装置で被加工体を加工する際に使用された廃液が挙げられる。
なお、本明細書において、「廃液」とは、原液(被加工体を加工する前に添加した溶液)に何らかの成分が混入したものをいう。上記シリコンスラリー廃液は、上記被加工体の加工が終了した後に排出される廃液であってもよいし、上記被加工体の加工中(加工プロセス中)に取り出した液であってもよい。
なお、上記シリコンスラリー廃液には、さらに水、分散剤、消泡剤などが含まれていてもよい。
なお、シリコン以外の成分からなる被加工体(例えば、シリコンを除くセラミックス、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、モリブデン酸鉛単結晶、二酸化テルル単結晶、ゲルマニウム酸ビスマス単結晶を成分とする被加工体など)の廃液を用いた場合でも、本発明と同様の効果が得られる場合がある。
なお、上記シリコンスラリー廃液は、1の被加工体を加工する際に使用された廃液であってもよいし、2以上の被加工体を加工する際に使用された廃液の混合液であってもよい。また、上記シリコンスラリー廃液は、1の加工方法で使用された廃液であってもよいし、複数の加工方法で使用された廃液の混合液であってもよい。
上記砥粒の平均粒径は、例えば、レーザー回析・散乱法、電子顕微鏡による観察により、測定することができる。本明細書において、平均粒径は、JIS R 1629に準拠したレーザー回析・散乱法により測定したものをいう。
上記シリコンスラリー廃液における固体分中の切削屑の割合は、特に限定されないが、例えば、上記シリコンスラリー廃液中の固体分全量(100重量%)に対して、70重量%以下(例えば5〜70重量%など(中でも、上限値としては、より好ましくは60重量%、さらに好ましくは40重量%、特に好ましくは36重量%である))が好ましい。
上記シリコンスラリー廃液における固体分中の鉄屑の割合は、特に限定されないが、例えば、上記シリコンスラリー廃液中の固体分全量(100重量%)に対して、20重量%以下(例えば0.5〜20重量%など(中でも、上限値としては、より好ましくは10重量%以下である。))が好ましい。
上記シリコンスラリー廃液における固体分中の砥粒、切削屑、鉄屑の割合が上記範囲であることにより、クーラント回収液、回収砥粒、回収切削粉を一層効率よく回収でき、また一層純度の高いクーラント回収液と回収砥粒が得られる。
中でも、クーラント回収液がより効率よく、より高純度で得られるという観点から、上記シリコンスラリー廃液を遠心分離後に蒸留して分離する手段、上記シリコンスラリー廃液をフィルター濾過後に蒸留する手段、又は上記シリコンスラリー廃液を蒸留する手段からなる群より選ばれる1の手段により、分離固体分とクーラント回収液とに分離されることが好ましい。
クーラントの酸化物は、クーラント回収液中に、少量含まれる場合(例えばクーラント回収液全量(100重量%)に対して1100重量ppm含まれる場合)でも、異臭の原因となり、クーラント回収液を使用する作業環境が悪くなる場合がある。
クーラントの樹脂化物は、クーラント回収液中に、少量含まれる場合(例えばクーラント回収液全量(100重量%)に対して6000重量ppm以上)でも、異臭の原因となり、クーラント回収液を使用する作業環境が悪くなる場合がある。
クーラントの樹脂化物は、沸点が高いため、分留時の後留として除去すること、又は蒸留時に分離固体分として残留させることにより、クーラント回収液から除去することができる。また、クーラントの樹脂化物の量は、例えば、蒸留後の液体分をクーラントの沸点以上で加熱し、後に残った残渣の量から測定することができる。
上記シリコンスラリー廃液をフィルター濾過することにより、加熱することなく、上記シリコンスラリー廃液を分離して、クーラントを主成分とするクーラント回収液と、砥粒、切削屑、鉄屑を主成分とする分離固体分とに分離することができる。
また、クーラントの酸化が起こらない程度に加熱(例えば、20〜99℃に加熱)してもよい。加熱により、上記シリコンスラリー廃液中の水分が蒸発し、水含有量の低いクーラント回収液が得られる場合がある。上記フィルター濾過は、1回であってもよいし複数回行ってもよい。上記フィルター濾過としては、特に限定されないが、例えば、加圧濾過が好ましい。
上記シリコンスラリー廃液を遠心分離することにより、加熱することなく、容易且つ低コストで、上記シリコンスラリー廃液を分離して、クーラントを主成分とするクーラント回収液と、砥粒、切削屑、鉄屑を主成分とする分離固体分とに分離することができる。
被加工体の加工などに使用されたシリコンスラリー廃液は、水分が多く含まれる(例えば水分20%程度含まれる)場合がある。そのため、クーラント回収液を回収する際に、水分を除去する工程があることが好ましい。
上記シリコンスラリー廃液を蒸留することにより、上記シリコンスラリー廃液を分離して、クーラントを主成分とするクーラント回収液と、砥粒、切削屑、鉄屑を主成分とする分離固体分とに分離することができる。特に、蒸留により、クーラント回収液中の水の割合を減らすことができる。
なお、本明細書において、蒸留には、単蒸留、分留、精留などが含まれる。
本発明のリサイクルシステム中の希釈液などとして用いることができるため、廃棄物とはならない。上記蒸留で分離した水は、本発明のリサイクルシステム中の希釈液として、特に好適に用いることができる。
遠心分離後に蒸留をして得られる砥粒及び鉄屑の割合が多い分離固体分(例えば、上記重液(b)の蒸留後の固体分、分離固体分B)における砥粒の割合は、特に限定されないが、例えば、砥粒及び鉄屑の割合が多い分離固体分全量(100重量%)に対して、10〜95重量%が好ましく、より好ましくは35〜95重量%である。
遠心分離後に蒸留をして得られる砥粒及び鉄屑の割合が多い分離固体分(例えば、上記重液(b)の蒸留後の固体分、分離固体分B)における鉄屑の割合は、特に限定されないが、例えば、砥粒及び鉄屑の割合が多い分離固体分全量(100重量%)に対して、0.1〜10重量%が好ましく、より好ましくは0.1〜5重量%である。
砥粒及び鉄屑の割合が多い上記分離固体分は、例えば、鉄鋼用の脱酸剤、鉄鋼副資材(加珪材など)、セメント原料として用いることができる。切削屑の割合が多い分離固体分は、鉄粉の割合が低く切削粉の割合が多い回収切削粉でもあり、例えば、鉄鋼用の脱酸剤、鉄鋼副資材(加珪材など)、セメント原料、金属シリコン原料、シリコン樹脂原料として用いることもできる。
上記超音波処理工程(B)では、上記シリコンスラリー廃液から得られた上記分離固体分に超音波を照射する。中でも、上記クーラント回収工程(A)で得られた上記分離固体分に超音波を照射することが好ましい。
上記クーラント回収工程(A)で得られた上記分離固体分には、一部の成分が凝集したもの(例えば、切削屑と鉄屑とが凝集したもの、切削屑が凝集したものなど)、化学的に結合したものが含まれる。そのため、分離工程(C)において回収砥粒を回収する際に、砥粒と他の成分との界面(例えば、砥粒と、鉄屑と切削屑との凝集物との界面など)がわかりにくく、回収砥粒中の砥粒の濃度(回収砥粒の純度)が低くなる場合や、回収砥粒の回収効率が低下する場合がある。そのため、クーラント回収工程(A)で得られた分離固体分に超音波を照射することで、各成分の凝集が破壊(分離、分散)され(化学的結合のうち一部が解離する場合もある)、分離工程(C)で回収砥粒と回収切削粉に分離する効率が向上する。特に、分離工程(C)で得られた回収砥粒の洗浄回数が少なくても、純度の高い回収砥粒が得られるため、効率よく純度の高い回収砥粒(砥粒の割合が多い回収砥粒)を得ることができる。
希釈後の上記分離固体分溶液(希釈工程で得られた分離固体分を希釈した溶液)における固体分の合計含有量は、特に限定されないが、例えば、分離固体分溶液全量(100重量%)に対して、5〜50重量%が好ましい。
なお、上記の希釈液は、分離工程(d3)後の製品化工程(E)、又は廃液再生工程(F)で回収することができ、且つ回収した溶液は希釈液として再利用できるため廃棄物とはならない。
また、超音波処理工程(B)には、他の工程が含まれていてもよい。
上記超音波解砕工程(b1)は、例えば、クーラント回収工程(A)に連続して設けられていることが好ましく、クーラント回収工程(A)で得られた分離固体分を超音波で解砕することが好ましい。
上記超音波解砕工程(b1)と上記超音波分散工程(b3)との間には、例えば、分級工程(b2)が設けられることが好ましい。中でも、上記分級工程(b2)は、上記超音波解砕工程(b1)後に連続して設けられることが好ましい。上記分級工程(b2)は、上記分離固体分から、切削屑及び/又は鉄屑を主成分とする微粒子スラリーと、砥粒を主成分とする粗粒子スラリーとに分離する工程である。
上記分級工程(b2)後の上記微粒子スラリー中の砥粒の割合は、特に限定されないが、例えば、微粒子スラリー中の固体分全量(100重量%)に対して、45重量%以下(例えば0.5〜45重量%)が好ましく、より好ましくは0.5〜40重量%である。
上記分級工程(b2)後の上記微粒子スラリー中の切削屑と鉄屑の割合(切削屑と鉄屑との合計量の割合)は、特に限定されないが、例えば、微粒子スラリー中の固体分全量(100重量%)に対して、55重量%以上(例えば55〜99.5重量%)が好ましく、より好ましくは60〜99.5重量%である。
上記分級工程(b2)後の上記微粒子スラリー中の固体分濃度、砥粒の割合、切削屑の割合、及び/又は鉄屑の割合が上記範囲であることにより、より純度の高い回収切削粉を得ることができる。
上記分級工程(b2)後の上記粗粒子スラリー中の砥粒の割合は、特に限定されないが、例えば、粗粒子スラリー中の固体分全量(100重量%)に対して、60重量%以上(例えば、60〜99重量%)が好ましく、より好ましくは80〜99重量%である。
上記分級工程(b2)後の上記粗粒子スラリー中の切削屑と鉄屑の割合は、特に限定されないが、例えば、粗粒子スラリー中の固体分全量(100重量%)に対して、40重量%以下(例えば1〜40重量%)が好ましく、より好ましくは1〜20重量%である。
上記分級工程(b2)後の上記粗粒子スラリー中の固体分濃度、砥粒の割合、切削屑の割合、及び/又は鉄屑の割合が上記範囲であることにより、より純度の高い回収砥粒を効率よく得ることができる。
上記超音波分散工程(b3)は、例えば、上記分級工程(b2)後に連続して設けられていることが好ましい。
分離固体分又は粗粒子スラリーの固体分濃度が50重量%より大きい場合は、超音波分散工程(b3)において超音波による分散効果が得られない場合があるため、希釈液(水等)によって希釈するのが好ましい。分級工程(b2)で得られる粗粒子スラリーは固体分濃度が高いため、上記超音波分散工程(b3)前に、粗粒子スラリーを希釈して固体分の合計含有量を上記範囲とすることが好ましい。
分級工程(b2)で得られた微粒子スラリーは、廃液再生工程(F)で、液分と固体分とに分離して、回収切削粉とすることができる。なお、廃液再生工程(F)で分離した液分は、例えば、超音波処理工程(B)中の希釈液などに用いることができる。そのため、超音波処理工程(B)からは、廃棄物は発生しない。
上記分離工程(C)は、上記超音波処理工程(B)において超音波を照射した上記分離固体分(又は、分離固体分から分離した粗粒子スラリー)から回収砥粒と回収切削粉とを分離する工程である。すなわち、上記分離固体分から、上記分離工程(C)を経て、回収砥粒と回収切削粉とを得ることができる。
上記洗浄工程(D)は、回収砥粒に希釈液を加え、超音波を照射した後に、沈降速度の差により分離して回収砥粒を洗浄する工程である。上記洗浄工程(D)は、例えば、上記分離工程(C)後の沈殿物を洗浄して、回収砥粒中の砥粒濃度を一層高くする工程(分離工程(C)後の沈殿物から、砥粒とその他の成分を分離する工程)である。
上記希釈工程(d1)において、分離工程(C)後の沈殿物を希釈する希釈液としては、特に限定されないが、例えば、上述の希釈液や分離工程(C)後の上澄み液を濃縮した後の液体成分が挙げられる。
希釈後の溶液中の固体分の合計含有量は、特に限定されないが、例えば、希釈後の溶液全量(100重量%)に対して、10〜50重量%が好ましく、より好ましくは20〜30重量%である。
上記超音波分散工程(d2)の条件は、上記超音波分散工程(b3)と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
上記分離工程(d3)では、粒子の沈降速度の差を利用して、砥粒を選択的に沈降させ、砥粒とその他の成分とを分離することができる。上記分離工程(d3)において、沈降速度の差による分離は、特に限定されないが、例えば、遠心分離であってもよいし、静置分離であってもよい。
なお、上記洗浄工程(D)中の分離工程(d3)で分離した上澄み液を、廃液再生工程(F)で固体分と液体分に分離した後の固体分は、切削粉、鉄粉の濃度がより高い回収切削粉となる。
上記洗浄工程(D)を経て得られた回収砥粒を、製品化工程(E)で乾燥して、液分を揮発させることで、より純度の高い回収砥粒が得られる。
上記製品化工程(E)における、乾燥の温度、時間は特に限定されない。
上記廃液再生工程(F)は、洗浄工程(D)中の分離工程(d3)で分離された上澄み液等を、濃縮して、回収切削粉の純度を上げる工程である。
上記廃液再生工程(F)における濃縮の方法としては、特に限定されないが、例えば、フィルタープレス、減圧濾過、限外濾過、蒸留、蒸発乾燥などが挙げられる。中でも、作業の容易性、効率的に濃縮できるという観点から、フィルタープレスが好ましい。
本発明のクーラント回収液は、例えば、上記シリコンスラリー廃液(例えば、固体分の割合が高いシリコンスラリー廃液、特に砥粒の割合が高いシリコンスラリー廃液)から得られた、クーラントを含む液であることが好ましい。本発明のクーラント回収液は、クーラントのみからなる液であってもよいし、クーラントを主成分とする溶液(混合液)であってもよい。中でも、本発明のクーラント回収液は、上記シリコンスラリー廃液から得られた、クーラントを主成分とする溶液であることが好ましい。
臭気測定は、JIS K−0102に準じ、以下の方法で行った。
以下に示す6段階の臭気強度表示法、及び9段階の快・不快度表示法により、溶液の臭気強度及び快・不快度を評価した。6人の評価者が、同じ溶液について、同様の評価を行い、6人の評価結果の平均値を臭気強度及び快・不快度とした。
なお、臭気の測定は、温度25℃の環境下で行った。
(臭気強度表示法)
0:無臭
1:やっと感知できる臭い
2:何の臭いであるかわかる弱い臭い
3:楽に感知できる臭い
4:強い臭い
5:強烈な臭い
(快・不快度表示法)
−4:極端に不快
−3:非常に不快
−2:不快
−1:やや不快
0:快でも不快でもない
1:やや快
2:快
3:非常に快
4:極端に快
本発明のクーラント回収液に、クーラントの樹脂化物が含まれると(例えば、クーラント回収液全量(100重量%)に対して6000重量ppm以上含まれると)、色相がAPHA40を超える場合がある。上記色相は、例えば、蒸留により低くすることができる。
本発明のクーラント回収液は、例えば、クーラントの含有量がクーラント回収液全量(100重量%)に対して88重量%以上であり、水の含有量が5重量%未満であることが好ましい。
アセトール濃度250重量ppmの臭気強度:1.8、快・不快度:0.0
アセトール濃度500重量ppmの臭気強度:1.8、快・不快度:−0.2
アセトール濃度750重量ppmの臭気強度:2.2、快・不快度:−0.2
アセトール濃度1000重量ppmの臭気強度:2.3、快・不快度:−0.3
アセトール濃度1500重量ppmの臭気強度:3.5、快・不快度:−1.5
(チンダル現象の有無の確認方法)
クーラント回収液を厚さ3cmのガラス製サンプル瓶(無色透明)に入れ、暗所でLED光線を照射した状態で、LED光線に対して直角の方向から目視で観察した結果、散乱光による濁りがない場合をチンダル現象なしと判断し、散乱光による濁りがある場合をチンダル現象ありと判断した。
なお、本発明のクーラント回収液は、上記用途において、単独で用いられてもよいし(新品として用いられてもよいし)、補充液として用いられてもよい。
本発明の回収砥粒は、例えば、上記シリコンスラリー廃液から得られた砥粒を主成分とする混合物であることが好ましい。本発明の回収砥粒は、例えば、本発明のリサイクルシステムにより得ることができる。本発明のリサイクルシステムより得られる回収砥粒は、工業用JIS規格(例えば、JIS R6001、1998など)を満足するものである。
なお、本発明の回収砥粒は、上記用途において、単独で用いられてもよいし(新品として用いられてもよいし)、補充固体として用いられてもよい。
本発明の回収切削粉は、例えば、上記シリコンスラリー廃液から得られた切削粉及び/又は鉄粉を主成分であることが好ましい。本発明の回収切削粉は、例えば、本発明のリサイクルシステムにより得ることができる。
なお、本発明の回収切削粉は、上記用途において、単独で用いられてもよいし(新品として用いられてもよいし)、補充固体として用いられてもよい。
なお、各成分の分析方法は、下記に記載の方法で行った。
クーラントとしてプロピレングリコール、砥粒として炭化珪素砥粒(GC#1200)の切削液を用いて、太陽電池基板製造の多結晶シリコンを切削した後のシリコンスラリー廃液(1)を500重量部回収した。回収したシリコンスラリー廃液(1)は、憲房色であった。回収したシリコンスラリー廃液(1)の重量、液体分と固体分の割合、及び固体分の成分分析結果を表1に示す。
蒸留後の軽液(a−1)及び蒸留後の重液(b−1)の液体分と固体分の割合を表3に示す。蒸留後の軽液(a−1)の液体分及び蒸留後の重液(b−1)の液体分の成分分析結果を表4に示す。蒸留後の初留及び本留は、無色透明であった。また、後留は、淡黄色透明であった。また、本留に焦げ臭はなかった。重液(b−1)は、単蒸留した。
蒸留後の軽液(a−1)の固体分及び蒸留後の重液(b−1)の固体分の成分分析結果を表5に示す。なお、蒸留後の軽液(a−1)の固体分及び重液(b−1)の固体分の含液率は、10重量%以下であった。
また、蒸留後の軽液(a−1)(初留、本留、後留)、及び蒸留後の重液(b−1)の臭気は、以下の通りであった。
軽液(a−1)の蒸留後の初留:臭気強度3.0、快・不快度−1.2
軽液(a−1)の蒸留後の本留:臭気強度2.3、快・不快度−0.3
軽液(a−1)の蒸留後の後留:臭気強度3.5、快・不快度−1.5
重液(b−1)の蒸留液:臭気強度3.5、快・不快度−1.5
軽液(a−1)の蒸留後の本留は、臭気がなく、高品質なクーラント回収液であった。また、軽液(a−1)の蒸留後の本留中に含まれるプロピレングリコールの樹脂化物は、検出限界以下(軽液(a−1)の蒸留後の本留全量(100重量%)に対して6000重量ppm未満)であった。
また、蒸留後の軽液(a−1)(初留、本留、後留)、及び蒸留後の重液(b−1)の色相は、以下の通りであった。
軽液(a−1)の蒸留後の初留:APHA20
軽液(a−1)の蒸留後の本留:APHA30
軽液(a−1)の蒸留後の後留:APHA60
重液(b−1)の蒸留液:APHA50
また、軽液(a−1)の蒸留後の本留について、チンダル現象の有無を確認したところ、チンダル現象は確認できなかった。
粘度の測定は、ビスコテスター粘度計(ローターNo.3)、液温25℃で行った。
その後、均一に攪拌した後、常温で、周波数26kHzの超音波を30分間照射し、120分間静置し、上澄み液を回収するまでを1回とする洗浄を、上澄み液の濁度(ファイバセンサー(商品名「デジタルファイバアンプFS−V21」、株式会社キーエンス製)で測定した濁度)が2500ディジット以上になるまで行った。洗浄回数は計4回であった。
また、軽液(a−1)の蒸留後の固体分、微粒子スラリー(c−1)をフィルタープレスで濃縮し、得られた固体分を蒸発乾燥させたもの、及び洗浄時に回収した上澄み液をフィルタープレスで濃縮し、得られた固体分を蒸発乾燥させたもの、を混ぜて回収切削粉(1−2)(80.8重量部)を得た。得た回収切削粉(1−2)の重量と成分分析した結果を表10に示す。
なお、上記のフィルタープレスで濃縮して分離した液体は、上記と同様の洗浄における希釈液としても用いることができた。
また、実施例1で回収された初留は粉砕助剤原料として、本留は切削用のクーラント原料として、後留は粉砕助剤原料として、回収砥粒は切削用の砥粒として、回収切削粉は鉄鋼副資材として使用でき、実施例1では廃棄物はなかった。
クーラントとしてジエチレングリコール及びジエチレングリコールモノメチルエーテルの混合物、砥粒として炭化珪素砥粒(GC#1200)の切削液を用いて、太陽電池基板製造の多結晶シリコンを切削した後のシリコンスラリー廃液(2)を500重量部回収した。
シリコンスラリー廃液(2)の重量、液体分と固体分の割合、及び固体分の成分分析結果を表11に示す。
また、蒸留後の初留、本留、後留の臭気を評価したところ、以下の通りであった。
蒸留後の初留:臭気強度2.0、快・不快度0
蒸留後の本留:臭気強度2.3、快・不快度0
蒸留後の後留:臭気強度2.5、快・不快度−1.0
また、蒸留後の初留及び本留は無色透明、後留は淡黄色透明であった。また、蒸留後の本留中に含まれるジエチレングリコールやジエチレングリコールモノメチルエーテルの樹脂化物は、検出限界以下(蒸留後の本留全量(100重量%)に対して6000重量ppm未満)であった。
また、蒸留後の初留、本留、後留の色相を評価したところ、以下の通りであった。
蒸留後の初留:APHA20
蒸留後の本留:APHA30
蒸留後の後留:APHA70
また、蒸留後の本留について、チンダル現象の有無を確認したところ、チンダル現象は確認できなかった。
その後、均一に攪拌した後、常温で、周波数26kHzの超音波を30分間照射し、120分間静置し、上澄み液を回収するまでを1回とする洗浄を、上澄み液の濁度(ファイバセンサー(商品名「デジタルファイバアンプFS−V21」、株式会社キーエンス製)で測定した濁度)が2500ディジット以上になるまで行った。洗浄回数は計6回であった。
また、シリコンスラリー廃液(2)の乾燥固体の粒度分布を図10に、回収砥粒の粒度分布を図11に示す。走査電子顕微鏡で撮影したシリコンスラリー廃液(2)の乾燥固体を図12、回収砥粒の乾燥固体を図13に示す。
また、実施例2でも、実施例1と同様にして廃棄物はないことを確認した。
クーラントとしてプロピレングリコール、砥粒として炭化珪素砥粒(GC#1500)の切削液を用いて、太陽電池基板製造の多結晶シリコンを切削した後のシリコンスラリー廃液(3)を回収した。シリコンスラリー廃液(3)230重量部を、実施例1と同様に蒸留し、固体分100重量部、液体分130重量部を回収した。蒸留後の固体分の成分分析結果を表18に示す。
その後、均一に撹拌した後、常温で、周波数38kHzの超音波を30分間照射し、120分間静置し、上澄み液を回収するまでを1回とする洗浄を、上澄み液の濁度(ファイバセンサー(商品名「デジタルファイバアンプFS−V21」、株式会社キーエンス製)で測定した濁度)が2500ディジット以上になるまで行った。洗浄回数は計7回であり、この洗浄に要した洗浄水量は計2800重量部だった。
次いで、沈殿物を、乾燥機を用いて、乾燥させ、325メッシュ(45μm)の振るいにかけ、振るいを通過した56.7重量部を回収砥粒として得た。得られた回収砥粒の重量と成分分析した結果を表19に示す。
また、実施例3でも、実施例1と同様にして廃棄物はないことを確認した。
実施例3と同様にして蒸留後の固体分及び液体分を回収し、固体分100重量部と水400重量部を攪拌タンクに入れ、固体分濃度を20重量%とした。その後、超音波を照射しなかった以外は、実施例3と同様にして回収砥粒を回収した。上澄み液の濁度(ファイバセンサー(商品名「デジタルファイバアンプFS−V21」、株式会社キーエンス製)で測定した濁度)が2500ディジット以上になるまでに必要な洗浄回数は22回であり、洗浄に要した洗浄水量は8800重量部であった。
次いで、乾燥機を用いて乾燥させ、20μmの振るいにかけ、振るいを通過した34.1重量部を回収砥粒として得た。得られた砥粒の重量と成分分析した結果を表21に示す。
また、実施例1でも、実施例1と同様にして廃棄物はないことを確認した。
クーラントとしてプロピレングリコール、砥粒として炭化珪素砥粒(GC#1500)の切削液を用いて、太陽電池基板製造の多結晶シリコンを切削した後のシリコンスラリー廃液(4)を回収した。シリコンスラリー廃液(4)を、実施例1と同様に蒸留し固体分を100重量部回収した。蒸留後の固体分の成分分析結果を表24に示す。
得られた回収砥粒の成分分析結果を表26に示す。
実施例4では、廃棄物はなかった。
実施例4と同様にして蒸留後の固体分を回収し、固体分100重量部と水400重量部を攪拌タンクに入れ、固体分濃度を20重量%とした。周波数26kHzの超音波照射、及びその後の液体サイクロンによる分級を行わなかった以外は、実施例4と同様にして回収砥粒を得た。得られた回収砥粒は、39.4重量部であった。上澄み液の濁度(ファイバセンサー(商品名「デジタルファイバアンプFS−V21」、株式会社キーエンス製)で測定した濁度)が2500ディジット以上になるまでに必要な洗浄回数は6回であり、洗浄に要した洗浄水量は5400重量部であった。得られた回収砥粒の成分分析結果を表28に示す。
実施例5では、廃棄物はなかった。
クーラントとしてプロピレングリコール、砥粒として炭化珪素砥粒(GC#1200)の切削液を用いて、太陽電池基板製造の多結晶シリコンを切削した後のシリコンスラリー廃液(5)を、遠心分離を行わずに、実施例1の重液(b−1)の蒸留条件と同様の方法で蒸留だけ行い、蒸留後の液体分を100重量部得た。得られた蒸留後の液体分の成分分析結果を表31に示す。
シリコンスラリー廃液(5)の蒸留後の液体分:臭気が強く、評価しなかった
精留後の本留成分:臭気強度2.3、快・不快度−0.3
また、蒸留後の本留中に含まれるプロピレングリコールの樹脂化物は、検出限界以下(精留後の本留全量(100重量%)に対して6000重量ppm未満であった。
(クーラント成分の分析方法)
GC−FID分析法(検出器:水素炎イオン検出器)
使用機器:商品名「GC−2014 C−R8A」(株式会社島津製作所製)
カラム:商品名「Rtx−Wax」(長さ30m×内径0.32mm、膜厚0.1μm、株式会社島津ジーエルシー製)
キャリアガス:He
検出器:FID(検出器温度210℃)
(クーラント中の水分の分析方法)
カールフィッシャー法
使用機器:商品名「MKS−500」京都電子工業株式会社製
(固体分中の成分の分析方法)
波長分散型蛍光X線分析
使用機器:商品名「ZSX Primus III+」(株式会社リガク製)
(臭気測定法)
以下に示す6段階の臭気強度表示法、及び9段階の快・不快度表示法により、溶液の臭気強度及び快・不快度を評価した。6人(20代の男性1名、30代の男性3名、40代2名の男性)の評価者が、同じ溶液について、同様の評価を行い、6人の評価結果の平均値を臭気強度及び快・不快度とした。
なお、臭気の測定は、温度25℃の環境下で行った。
(臭気強度表示法)
0:無臭
1:やっと感知できる臭い
2:何の臭いであるかわかる弱い臭い
3:楽に感知できる臭い
4:強い臭い
5:強烈な臭い
(快・不快度表示法)
−4:極端に不快
−3:非常に不快
−2:不快
−1:やや不快
0:快でも不快でもない
1:やや快
2:快
3:非常に快
4:極端に快
JIS K0071−1:1998に記載の方法に準じて、標準試料を作製し、目視でAPHA(バーゼン色数)を評価する。
蒸留後の本留を厚さ3cmのガラス製サンプル瓶(無色透明)に入れ、暗所でLED光線をサンプル瓶に照射した状態で、LED光線に対して直角の方向から目視で観察した結果、散乱光による濁りがない場合をチンダル現象なしと判断し、散乱光による濁りがある場合をチンダル現象ありと判断した。
2 超音波処理工程(B)
3 洗浄工程(C)
Claims (22)
- クーラント、砥粒、切削屑、鉄屑を含むシリコンスラリー廃液から得られた分離固体分を、前記切削屑及び/又は前記鉄屑を主成分とする微粒子スラリーと、前記砥粒を主成分とする粗粒子スラリーとに分級した後、分級した前記粗粒子スラリーに超音波を照射する超音波処理工程(B)、
超音波を照射した前記粗粒子スラリーから回収砥粒と回収切削粉とを分離する分離工程(C)、
を含むことを特徴とするシリコンスラリー廃液のリサイクルシステム。 - クーラント、砥粒、切削屑、鉄屑を含むシリコンスラリー廃液を分離して、分離固体分とクーラント回収液とを得るクーラント回収工程(A)、
分離した前記分離固体分に超音波を照射する超音波処理工程(B)、
超音波を照射した前記分離固体分から回収砥粒と回収切削粉とを分離する分離工程(C)、
を含むシリコンスラリー廃液のリサイクルシステムであって、前記クーラント回収工程(A)が、前記シリコンスラリー廃液から分留及び/又は精留により、水、クーラント、及びクーラントの酸化物を分離し、前記クーラントをクーラント回収液として得る工程を含むことを特徴とするシリコンスラリー廃液のリサイクルシステム。 - 前記超音波処理工程(B)において、分級した前記粗粒子スラリーに周波数20〜45kHzの超音波を照射する請求項1に記載のシリコンスラリー廃液のリサイクルシステム。
- 前記超音波処理工程(B)が、分級前に前記分離固体分を超音波で解砕する工程を含む請求項1に記載のシリコンスラリー廃液のリサイクルシステム。
- 前記クーラント回収工程(A)において、前記分留工程及び/又は前記精留工程の前に、前記シリコンスラリー廃液を、遠心分離及びフィルター濾過からなる群より選ばれる少なくとも1の分離手段により、前記分離固体分と前記分留工程及び/又は前記精留工程に供する液に分離する請求項2に記載のシリコンスラリー廃液のリサイクルシステム。
- 前記分離工程(C)において、沈降速度の差により、超音波を照射した前記粗粒子スラリー又は前記分離固体分から回収砥粒と回収切削粉とを分離する請求項1〜5の何れか1項に記載のシリコンスラリー廃液のリサイクルシステム。
- さらに、前記回収砥粒に希釈液を加え、超音波を照射した後に、沈降速度の差により分離して回収砥粒を洗浄する洗浄工程(D)を含む請求項1〜6の何れか1項に記載のシリコンスラリー廃液のリサイクルシステム。
- 請求項2、5〜7の何れか1項に記載のリサイクルシステムにより得られるクーラント回収液。
- 請求項1〜7の何れか1項に記載のリサイクルシステムにより得られる回収砥粒。
- 請求項1〜7の何れか1項に記載のリサイクルシステムにより得られる回収切削粉。
- クーラントの含有量が88重量%以上であり、下記の臭気評価法により評価される臭気強度が2.5未満であり、且つ快・不快度が−1より大きいことを特徴とする請求項8に記載のクーラント回収液。
(臭気測定法)
6人の評価者が、評価サンプルの臭いをかぎ、以下に示す6段階の臭気強度表示法、及び9段階の快・不快度表示法により、評価を行い、その平均値を臭気強度及び快・不快度とした。
臭気強度表示法
0:無臭、1:やっと感知できる臭い、2:何の臭いであるかわかる弱い臭い、3:楽に感知できる臭い、4:強い臭い、5:強烈な臭い
快・不快度表示法
−4:極端に不快、−3:非常に不快、−2:不快、−1:やや不快、0:快でも不快でもない、1:やや快、2:快、3:非常に快、4:極端に快 - クーラントの含有量が88重量%以上であり、色相がAPHA40以下であることを特徴とする請求項8又は11に記載のクーラント回収液。
- クーラントの含有量が88重量%以上であり、水の含有量が5重量%未満であることを特徴とする請求項8、11、及び12の何れか1項に記載のクーラント回収液。
- 切削用のクーラントの原料である請求項8、及び11〜13の何れか1項に記載のクーラント回収液。
- 粉砕助剤原料である請求項8、及び11〜14の何れか1項に記載のクーラント回収液。
- 合成樹脂原料である請求項8、及び11〜15の何れか1項に記載のクーラント回収液。
- 燃料である請求項8、及び11〜16の何れか1項に記載のクーラント回収液。
- 切削用の砥粒である請求項9に記載の回収砥粒。
- 鉄鋼副資材である請求項9に記載の回収砥粒。
- セメント原料である請求項9に記載の回収砥粒。
- 鉄鋼副資材である請求項10に記載の回収切削粉。
- セメント原料である請求項10に記載の回収切削粉。
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