KR100385177B1

KR100385177B1 - 와이어 소우 절단용 폐 절단액 재생방법

Info

Publication number: KR100385177B1
Application number: KR10-2001-0019622A
Authority: KR
Inventors: 김철원
Original assignee: 김철원
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2003-05-23
Also published as: KR20020080195A

Abstract

본 발명은 와이어 소우 절단용 폐 절단액 재생방법에 관한 것으로, 특히 반도체용 실리콘 웨이퍼 제조공정중 성장된 단결정을 얇게 절단하는 와이어 소우에 의한 절단공정에 사용된 폐 절삭액(슬러지)을 재생하는 방법에 관한것이다.

본 발명은 종래 폐 슬러지의 재생과정에서 손실되는 절단액을 최소화 하고, 톱밥 및 보다 작은 입자들을 더욱 효과적으로 분리 제거 할 수 있게 하며, 쿨란트와 슬러지의 재생을 더욱 효과적으로 이룰수 있게 하기 위하여 연구 창출 된 것으로, 이는 디켄터에 폐 슬러지를 인입 시키기전에 이를 쿨란트와 일정비율로 희석, 혼합시켜 디켄터에 의하여 분리 시킴으로서 톱밥 및 파쇄 절삭제의 보다 효율적인 제거를 기하고, 혼합공급시 온도 가열장치를 두어 가열함으로서 액상의 점도를 조정하는 수단을 확보하며 1 차 디켄터로 부터의 여액은 2 차 디켄터에 의하여 쿨란트를 회수하여 회수된 쿨란트는 상시 가압하여 세정 및 폐 슬러지와의 혼합시 압출공급토록 하는것에 그 특징이 있다.

Description

와이어 소우 절단용 폐 절단액 재생방법{REGENERATION METHOD OF SLUDGE FOR WIRE SAW CUTTING}

와이어 소우용 슬러지는 오일류 또는 글리콜 워터등으로 이루어진 액상의 쿨란트에 분말상의 절삭제를 혼합하여 조제한 액상의 절삭액으로서 단결정 실리콘봉의 절단시 사용되고 있다.

와이어 소우에는 통상 최 하단부에 절삭액조가 있어 여기에서 펌프에 의해 연마액을 절삭부위에 분사 공급하고, 분사된 절삭액은 피 절단물의 톱밥이 혼입되면서 다시 흘러 내려 절삭액조에 수집된다.

절단이 진행됨에 따라 톱밥의 혼입량은 증가하며 절삭액의 절삭제 고형 입자들은 절삭작업에 의해 파쇄되어 바람직 하지 않은 더욱 작은 입자들이 생성되어 혼입된다.

이 톱밥 및 더욱 작은 입자들은 절삭능률 및 품질을 저하시키므로 이를 방지하기 위하여 주기적으로 절삭액조의 슬러지를 일부 또는 전부를 새로운 슬러지로 치환 시켜주고 있다.

이때 절삭조에서 배출되는 슬러지를 폐 슬러지라하며 통상적으로는 폐기처분되었으나 일부 외국업체에서 재생하여 재 사용함으로서 비용을 절감하고있다.

통상 폐슬러지 재생에는 두단계가 있으며 그 첫번째 단계에서는 절삭제를 회수(재생)하고 두번째 단계에서는 쿨란트를 회수(재생)하고 있다.

첫번째 및 두번째 회수에는 비중차 및 입도 크기차에 의한 액체 내에서의 입자의 침강원리를 이용한 통상의 디켄더 또는 필터를 이용하고있다.

폐 슬러지로부터 절삭제의 재생이라함은 폐 슬러지에 혼입된 톱밥과 원하지 않는 파쇄된 더욱 작은 연마 입자를 제거하고 원하는 절삭제를 1 차 단계에서 회수하려는 것이다.

회수의 원리는 폐 슬러지를 데켄더에 인입시켜 침전시키고 밑에 침전된 부위를 스크류 콘베어로 긁어 내는것이다.

그러나 인입되는 폐 슬러지는 이미 고형물 함량이 약 20% 내외이고 긁어내는 밑부분의 높이는 전 혼합액 깊이의 25% 내외가 된다.

인입시 이미 약 25% 보다 밑부분 또는 이보다 약간 위에 분포된 톱밥 및 보다 작은 절삭제 입자는 하향 침전을 하므로 제거가 불가능하게된다.

분리의 원리는 윗 식에서 보는바와같이 고형 입자의 밀도가 클수록 입자의크기가 클수록 같은 액체 내에서의 침강 속도가 크다.

여기에서 본 와이어 소우의 절삭제의 비중은 약 3.1 이고 톱밥의 비중은 2.0 정도로서 절삭제의 비중이 크고 평균 입자의 크기도 절삭제가 크므로 원하는 절삭제의 침강 속도가 톱밥에 비하여 크다.

통상의 회수 방법은 폐 슬러지를 그대로 디켄더에 인입시킴으로서 앞서와 같이 인입시 이미 일정 레벨 이하에 분포되는 톱밥 및 보다 작은 절삭제는 제거가 불가능하며 그러므로 혼입된 톱밥을 효율적으로 제거 할수 없음은 물론 절삭제의 회수율 또한 작을수 밖에 없다.

여기에서 제거되는 것은 아직 긁어내지 못하여 여액(EFFLUENT)에 섞여 배출되는것이다.

또한 원하는 만큼의 톱밥을 제거하기 위해서는 톱밥과 절삭제의 침전 경계가 명확 하지 않으므로 절삭제도 어느정도 희생 제거 되어야 하며 원하지 않는 보다작은 절삭제 입자의 제거율도 작게 된다.

예를들어 혼입된 톱밥의 50% 를 제거 하기위해서는 통상의 방법으로는 15% 정도의 절삭제를 회수 할 수 없게 된다.

또한 침강 속도에 영향을 미치는 액상의 점도 조정수단이 없어 효율적인 재생을 할 수가 없었다.

또한 폐 슬러지는 배관내에 정체 할 경우 침전 및 내벽에 부착되어 배관이 막힘은 물론 막히지 않더라도 다시 펌핑 할 경우 엉김 현상에 의해 품질에 문제가 발생하게된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 폐 슬러지의 재생과정에서 손실되는 절단액을 최소화 하고, 톱밥 및 보다 작은 입자들을 더욱 효과적으로 분리 제거 할 수 있게 하며, 쿨란트와 슬러지의 재생을 더욱 효과적으로 이룰수 있게 하기 위하여 연구 창출 된 것으로, 이를 제공하는 목적은 디켄터에 폐 슬러지를 인입 시키기전에 이를 쿨란트와 일정비율로 희석, 혼합시켜 디켄터에 의하여 분리 시킴으로서(예를 들면 1:3 으로 혼합하였을경우 긁어내는 침전물의 깊이는 1/4로 감소한다) 톱밥 및 파쇄 절삭제의 보다 효율적인 제거를 기하고, 혼합공급시 온도 가열장치를 두어 가열함으로서 액상의 점도를 조정하는 수단을 확보하며 1 차 디켄터로 부터의 여액은 2 차 디켄터에 의하여 쿨란트를 회수하여 회수된 쿨란트는 상시 가압하여 세정 및 폐 슬러지와의 혼합시 압출공급토록 하는것을 그 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 공정 개념도,

도 2 는 본발명에 사용되는 디켄터의 개략 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

P1, P2, P3 : 펌프

T1 : 폐 슬러지 저장탱크

T4 : 쿨란트 저장조

T21, T22, T42 : 혼합조

V1, V2, V3, V4 : 밸브

D1, D2 : 디켄터

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 다음과 같은 와이어 소우용 폐 절단액의 재생방법을 제시한다.

즉, 본 발명은 첨부된 도면 도 1 및 도 2 에서 보여주는바와같이,

폐 슬러지가 탱크로리와 같은 운송수단에 의하여 입고되면 펌프(P1)에 의하여 저장탱크(T1)에 이송, 저장되는 단계와,

저장탱크(T1)의 폐슬러지가 이송 펌프(P2)에 의하여 혼합조(T21,T22)에 이송되는 단계와,

상기 혼합조(T21,T22)에 일정량의 폐슬러지가 차면 콘트롤장치에 의해 이송펌프(P2)가 멈추고 이송량 조절밸브(V2,V3)가 닫힘과 동시에 쿨란트공급밸브(V1,V4)가 열려 쿨란트저장조((T4)에 대기중인 쿨란트가 일정 희석비율로 공급후 닫히는 단계와,

상기 혼합조(T21, T22)에 일정 비율로 공급된 폐 슬러지와 쿨란트가 온도가열 및 조절수단에 의해 일정 온도를 유지 한 채로 일정 시간동안 교반, 혼합되는 단계와,

쿨란트와 혼합된 폐 슬러지가 정량펌프(P3)에 의해 디켄터(D1)에 공급되는 단계와,

디켄터(D1)에 의한 원심분리법에 의해 쿨란트와 슬러지(절단액)로 분리되는 단계와,

분리된 슬러지는 혼합조(T42)에서 재생쿨란트와 적정비율로 혼합된후 출하되고,

쿨란트의 여액은 2차 디켄터(D3)에 보내져 원심분리법에 의한 재분리 단계를 거쳐 톱밥은 폐기되거나 용도전환되며, 재분리된 쿨란트는 쿨란트저장조(T4)에 이송, 저장되어 있다가 재생슬러지 희석용 또는 재생쿨란트로 출하되는 일련의 재생작업공정이 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 소우 절단용 폐 절단액의 재생방법을 제공한다.

이와같은 본 발명은 폐 슬러지가 탱크로리와 같은 운송수단에 의하여 입고되면 펌프(P1)에 의하여 저장탱크(T1)에 이송, 저장된다.

이때 저장탱크(T1)에는 교반기(101)가 작동하고 있어 침전을 방지한다.

저장탱크(T1)에 이송되어 있는 폐슬러지는 이송 펌프(P2)에 의하여 혼합조(T21,T22)에 이송되고, 이 이송과정이 지속되어 상기 혼합조(T21,T22)에 일정량의 페슬러지가 차면 콘트롤장치(미도시)에 의해 이송펌프(P2)가 멈추고, 이송량 조절밸브(V2,V3)가 닫힘과 동시에 쿨란트공급밸브(V1,V4)가 열려 일정비율이 되도록 공급후 닫히게 된다.

이때 이송 또는 공급량은 탱크에 설치된 저울 또는 액위감지센서에 의하여 감지된다.

혼합조에는 온도가열 조절수단(가,나)이 설치되어 있어 항상 항상 일정한 온도를 유지토록 하며, 또한 혼합조에는 교반기가 있어 고형물의 침전 또는 내벽부착을 방지하여 원활한 혼합을 도모한다.

여기에서 혼합조를 2개 둔 것은 서로 교대하면서 작동함으로써 간단(끊김현상)없는 운전을 도모하기 위한 것이다.

혼합조(T21,T22)로 부터 혼합된 혼합물, 즉 슬러지와 쿨란트는 정량펌프(P3)에 의하여 디켄터(D1)에 공급한다.

디켄터(D1)의 구조는 한쪽이 원뿔형식의 경사내단면(210)을 가지는 원통(200)으로서 고속으로 회전시켜 인입물(204)에 큰 원심력을 가하게 되고 내부에 경사진 원통(200)과는 동심원으로 조립된 스크류콘베어(201)가 있어 이 스크류콘베어는 원통(200)과 동심축에 의하여 회전하나 약간의 회전차이가 있어 상대적으로 아주 적은 회전수로 원뿔모양의 경사내면(210)쪽으로 긁어내는 작용을 하게 된다.

따라서 원통(200)의 내외측으로 원심력에 의하여 침강된 물질은 경사내면쪽으로 밀려 탈수되면서 고형분리물(202)이 되어 배출되고, 기타 미쳐 침강되지 못한 여액(205)은 계속되는 인입물의 공급에 의하여 반대편쪽으로 넘쳐 배출되게 된다.

여기에서 고형물의 밀도차이 및 입도크기차이에 의하여 크기가 바람직하게 큰 절단제가 많이 고형분리물(202)쪽으로 회수된다.

분리된 절단제는 고형물수집조(T42)에 수집,저장되었다가 이송되어 사용되고,

디켄터(D1)로 부터의 여액은 여액저장조(T106)에 이송되어지며, 여기에서 2차 디켄터(D3)에 보내어져 톱밥과 같은 고형물(슬러지)과 쿨란트로 분리되어 분리회수된 쿨란트는 쿨란트저장조(T4)에 이송,보관되고, 고형물은 폐기되거나 용도전환된다.

쿨란트저장조(T4)에 이송된 쿨란트는 상시 가압탱크(301)에 의하여 가압되어있다가 후단부에 있는 밸브가 열리면 즉시 액체가 밀려나게 되어 있다.

여기에서 301,302,306은 디켄터의 내부를 자동으로 청소하는데 이용되고, 밸브307,308,309는 파이프를 쿨란트로 세정 또는 압축공기(공급장치 미도시)로 블로잉할 경우 이용된다.

회수된 절단제는 T42 에서 재생쿨란트와 적정비율로 혼합된후 수송수단(P14, DRUM)에 의하여 출하되며, 재생 쿨란트 또한 T4로 부터 출하된다.

슬러지는 T5로 부터 이송 또는 수송되어 폐기된다.

이와같은 본 발명에 의하면 종래 폐 슬러지의 재생과정에서 손실되는 절단액을 최소화 할 수 있게 되었고, 또한 톱밥 및 보다 작은 입자들을 더욱 효과적으로 분리 제거 할 수 있게 되었으며, 쿨란트와 슬러지의 재생을 더욱 효과적으로 이룰수 있게 되는 등의 유용한 효과를 얻을수 있는 매우 유익한 발명임이 명백하다.

Claims

폐 슬러지가 탱크로리와 같은 운송수단에 의하여 입고되면 펌프(P1)에 의하여 저장탱크(T1)에 이송, 저장되는 단계와,

저장탱크(T1)의 폐슬러지가 이송 펌프(P2)에 의하여 혼합조(T21,T22)에 이송되는 단계와,

상기 혼합조(T21,T22)에 일정량의 폐슬러지가 차면 콘트롤장치에 의해 이송펌프(P2)가 멈추고 이송량 조절밸브(V2,V3)가 닫힘과 동시에 쿨란트공급밸브(V1,V4)가 열려 쿨란트저장조((T4)에 대기중인 쿨란트가 일정 희석비율로 공급후 닫히는 단계와,

상기 혼합조(T21, T22)에 일정 비율로 공급된 폐 슬러지와 쿨란트가 온도가열 및 조절수단에 의해 일정 온도를 유지 한 채로 일정 시간동안 교반, 혼합되는 단계와,

쿨란트와 혼합된 폐 슬러지가 정량펌프(P3)에 의해 디켄터(D1)에 공급되는 단계와,

디켄터(D1)에 의한 원심분리법에 의해 쿨란트와 슬러지(절단액)로 분리되는 단계와,

분리된 슬러지는 혼합조(T42)에서 재생쿨란트와 적정비율로 혼합된후 출하되고,

쿨란트의 여액은 2차디켄터(D3)에 보내져 원심분리법에 의한 재분리 단계를 거쳐톱밥은 폐기되거나 용도전환되며, 재분리된 쿨란트는 쿨란트저장조(T4)에 이송, 저장되어 있다가 재생슬러지 희석용 또는 재생쿨란트로 출하되는 일련의 재생작업공정이 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 소우 절단용 폐 절단액의 재생방법.