KR20090009266A - Method of recovering abrasive from abrasive slurry waste liquid and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 연마제 슬러리 폐액으로부터 연마제를 회수하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 산화세륨을 연마제로 한 연마제 슬러리를 사용하여 유리 기판을 연마했을 때의 연마제 슬러리 폐액으로부터 산화세륨을 회수하는 회수 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and an apparatus for recovering an abrasive from an abrasive slurry waste liquid, and in particular, a recovery method for recovering cerium oxide from an abrasive slurry waste liquid when polishing a glass substrate using an abrasive slurry containing cerium oxide as an abrasive. Relates to a device.
액정 디스플레이 (LCD), 플라즈마 디스플레이 (PD), 무기 및 유기 일렉트로 루미네선스 디스플레이, 필드 에미션 디스플레이 (FED) 등의 플랫 패널 디스플레이는, 유리 기판으로서 여러 가지 조성의 유리 기판이 사용되고, 매우 높은 면질 (面質) 이 요구된다. 그 때문에, 유리 기판은 연마제 슬러리를 사용한 경면 연마가 실시되고, 연마제로는 경도가 유리 기판보다 낮음에도 불구하고 경면 연마를 실시할 수 있는 산화세륨이 자주 사용된다. Flat panel displays such as liquid crystal displays (LCDs), plasma displays (PDs), inorganic and organic electroluminescent displays, field emission displays (FEDs), and the like have glass substrates of various compositions as glass substrates. Is required. For this reason, mirror polishing using an abrasive slurry is performed on the glass substrate, and cerium oxide capable of mirror polishing is often used as an abrasive even though the hardness is lower than that of the glass substrate.
연마제 슬러리는, 반복하여 사용하고 있는 동안에 연마 기능이 열화되어 사용할 수 없게 될 뿐만 아니라, 연마에 의해 혼입된 연마 부스러기 등에 의해 유리 기판을 손상시키는 경우가 있다. 이 때문에, 몇 회 정도 사용한 연마제 슬러리는, 산업 폐기물로서 폐기되는 것이 통상이었다. The abrasive slurry deteriorates and cannot be used during repeated use, and may also damage the glass substrate due to polishing debris or the like mixed by polishing. For this reason, the abrasive slurry used several times was normally discarded as industrial waste.
그러나, 연마제 슬러리 폐액을 폐기하는 것은 자원의 재이용이라는 관점에서 바람직하지 않고, 특히 산화세륨은 자원적으로 적어 장래의 안정적 공급이 불안함과 함께, 알루미나 연마제 등에 비해 매우 고가인 점에서 재이용하는 것이 요망되고 있다. However, it is not preferable to dispose of the abrasive slurry waste liquid from the viewpoint of recycling of resources. Particularly, it is desirable to recycle the slurry slurry, since cerium oxide is relatively low in resources, which makes it difficult to provide stable supply in the future, and is very expensive compared to alumina abrasive. It is becoming.
산화세륨 등의 연마제의 회수 및 재이용에 관한 기술로는, 예를 들어 특허 문헌 1 ∼ 3 이 있다. As a technique regarding recovery and reuse of abrasives such as cerium oxide, there are patent documents 1 to 3, for example.
특허 문헌 1 은, 유리 연마로부터 배출된 배출수를, 1 단째의 원심 분리기로 처리함으로써 물을 분리함과 함께 산화세륨 농축액을 형성하고, 이 산화세륨 농축액을 2 단째의 원심 분리기로 처리함으로써, 산화세륨을 회수하는 것이다. 특허 문헌 2 는, 사용이 끝난 연마제에, 염산 및 과산화수소를 첨가하여 가열함으로써 얻어지는 폐액으로부터 연마제를 회수하는 것이다. 특허 문헌 3 은, 연마제 슬러리 폐액을 여과기에 넣어 조대 (粗大) 불순물을 제거하고, 추가로 구멍 직경이 2 ∼ 100nm 인 UF (한외 여과막) 를 갖는 한외 여과기에 의해 여과함으로써 연마제를 회수하는 것이다. Patent Literature 1 separates water by treating the discharged water discharged from glass polishing with a centrifugal separator at the first stage, forms a cerium oxide concentrate, and treats the cerium oxide concentrate with a centrifugal separator at the second stage. To recover. Patent document 2 collect | recovers an abrasive from the waste liquid obtained by adding and heating hydrochloric acid and hydrogen peroxide to a used abrasive. Patent document 3 puts an abrasive slurry waste liquid into a filter, removes coarse impurities, and collect | recovers abrasive | polishing agent by filtering by the ultrafilter which has UF (ultrafiltration membrane) with a hole diameter of 2-100 nm.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2004-306210호 Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-306210
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2003-211356호 Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-211356
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 평10-118899호 Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-118899
그러나, 연마제 슬러리 폐액 중의 연마제는, 연마했을 때에 발생하는 실리카나 연마 부스러기 (컬릿이나 공급 배관의 철 부스러기 등) 와 혼재하여 서로 응집됨으로써, 점성을 갖는 응집물로서 존재한다. 따라서, 특허 문헌 1 과 같이 원심 분리 처리만으로는, 물은 분리할 수 있어도 실리카나 연마 부스러기를 양호한 정밀도로 분리할 수 없기 때문에, 회수한 연마제에 실리카나 연마 부스러기가 다량으로 잔존한다는 결점이 있다. 또, 특허 문헌 2 와 같이, 염산 및 과산화수소를 사용한 화학적인 회수 방법의 경우에는, 회수된 연마제에 염산 및 과산화수소가 오염 (잔존) 될 위험이 높고, 오염을 회수하기 위해서는 물에 의한 세정을 반복해야 한다는 결점이 있다. 또, 특허 문헌 3 과 같이, 여과 처리를 다단으로 실시해도, 상기한 바와 같이 연마제 슬러리 폐액 중의 연마제는 점성을 갖는 응집물로서 존재하기 때문에, 단시간 동안에 여과 필터가 막혀 실장치로서 사용할 수 없다는 결점이 있다. 예를 들어, 산화세륨의 입경은 0.5 ∼ 5㎛ 정도이지만, 구멍 직경이 50㎛ 인 필터로 여과해도 단시간에 막혀 버린다. 따라서, 필터의 막힘을 해소하기 위한 메인터넌스에 다대한 시간과 노력이 든다. However, the abrasives in the abrasive slurry waste liquid are present as viscous aggregates by being mixed with silica and abrasive debris (such as curls and iron debris in the supply pipe) generated when the abrasive is agglomerated with each other. Therefore, as in Patent Literature 1, only the centrifugal separation treatment can separate the silica and the abrasive debris with good accuracy even if the water can be separated. There is a drawback that a large amount of the silica and the abrasive debris remain in the recovered abrasive. In addition, in the case of a chemical recovery method using hydrochloric acid and hydrogen peroxide, as in Patent Document 2, there is a high risk of contamination (remaining) of hydrochloric acid and hydrogen peroxide in the recovered abrasive, and washing with water must be repeated to recover the contamination. There is a drawback. In addition, as described in Patent Document 3, even if the filtration treatment is performed in multiple stages, as described above, the abrasive in the abrasive slurry waste liquid is present as a viscous aggregate, so that the filter is clogged for a short time and cannot be used as a real device. . For example, although the particle diameter of cerium oxide is about 0.5-5 micrometers, even if it filters by the filter whose pore diameter is 50 micrometers, it will be clogged in a short time. Therefore, a great deal of time and effort is required for maintenance to eliminate clogging of the filter.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 연마제 슬러리 폐액으로부터 연마에 의해 혼입된 소직경 이물질이나 대직경 이물질을 효율적으로 높은 제거율로 제거하여 연마제를 회수할 수 있음과 함께, 회수 장치의 메인터넌스가 용이한 연마제 슬러리 폐액으로부터의 연마제 회수 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to efficiently remove a small diameter foreign substance or a large diameter foreign substance mixed by polishing from an abrasive slurry waste liquid at a high removal rate to recover an abrasive, and to maintain the recovery apparatus. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for recovering abrasive from waste slurry slurry which is easy.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 연마제와, 그 연마제의 입자경보다 작은 소직경 이물질과, 상기 연마제의 입자경보다 큰 대직경 이물질이 응집하여 응집물로서 존재하고 있는 연마제 슬러리 폐액으로부터 연마제를 회수하는 회수 방법으로서, 상기 연마제 슬러리 폐액의 기계적인 분산 처리를 실시하는 분산 공정과, 상기 분산 처리된 분산액을 여과 처리에 의해 상기 분산액으로부터 상기 대직경 이물질을 제거하는 여과 공정과, 상기 여과 처리된 여과액을 사이클론에 의해 그 여과액 중의 상기 연마제와 상기 소직경 이물질을 분급하는 분급 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 연마제 슬러리 폐액으로부터의 연마제 회수 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to recovering an abrasive from an abrasive slurry waste liquid in which an abrasive, a small diameter foreign matter smaller than the particle diameter of the abrasive, and a large diameter foreign material larger than the particle diameter of the abrasive are present as an aggregate. A recovery method comprising: a dispersion step of carrying out a mechanical dispersion treatment of the abrasive slurry waste liquid, a filtration step of removing the large diameter foreign matter from the dispersion by filtration treatment of the dispersed dispersion liquid, and the filtrate treated with the filtration. Provided is a method for recovering the abrasive from the abrasive slurry waste liquid, comprising a classification step of classifying the abrasive and the small-diameter foreign matter in the filtrate by a cyclone.
본 발명에 의하면, 분산 공정에서는, 기계적인 분산 처리를 실시하여, 연마제 슬러리 폐액 중의 응집물을 구성하는 연마제, 소직경 이물질, 대직경 이물질을 각각 분산시킨다. 여기에서, 「응집물을 구성하는 연마제, 소직경 이물질, 대직경 이물질을 분산시킨다」란, 응집물을 해체하여 연마제, 소직경 이물질, 대직경 이물질로 분해하는 것을 목적으로 분산 처리하는 것으로, 응집물을 완전히 연마제, 소직경 이물질, 대직경 이물질로 분산시킬 수 있다는 의미는 아니다. 이 분산액을 여과 필터에 의해 여과 처리함으로써, 연마제 슬러리 폐액으로부터 대직경 이물질을 효과적으로 제거할 수 있음과 함께, 여과 필터의 막힘을 장기간 방지할 수 있다. 여기에서, 「여과 처리에 의해 대직경 이물질을 제거한다」란, 대직경 이물질을 제거하는 목적으로 여과 처리한다는 의미로, 대직경 이물질을 완전히 제거할 수 있다는 의미는 아니다. 마지막으로, 여과액을 분급 처리하여 연마제와 소직경 이물질을 분급한다. 이 경우, 분산 공정 및 여과 공정을 거침으로써, 연마제를 소직경 이물질로부터 효과적으로 분급할 수 있다. 여기에서, 「분급 처리에 의해 연마제와 소직경 이물질을 분급한다」란, 연마제와 소직경 이물질을 분급하는 목적으로 사이클론 처리한다는 의미로, 소직경 이물질을 완전히 분급할 수 있다는 의미는 아니다. According to the present invention, in the dispersion step, mechanical dispersion treatment is performed to disperse the abrasives, small-diameter foreign matters, and large-diameter foreign matters constituting the aggregate in the abrasive slurry waste liquid. Here, "dispersing the abrasive, small-diameter foreign matter and large-diameter foreign matter constituting the aggregate" means dispersing the aggregate to disperse it into abrasives, small-diameter foreign matter and large-diameter foreign matter. This does not mean that it can be dispersed into abrasives, small-diameter foreign matters, and large-diameter foreign matters. By filtering this dispersion liquid with a filtration filter, a large diameter foreign material can be effectively removed from an abrasive slurry waste liquid, and clogging of a filtration filter can be prevented for a long time. Here, "removing a large diameter foreign material by filtration process" means the filtration process for the purpose of removing a large diameter foreign material, and does not mean that a large diameter foreign material can be removed completely. Finally, the filtrate is classified to classify the abrasive and the small diameter foreign matter. In this case, the abrasive can be effectively classified from the small-diameter foreign matter by passing through the dispersion step and the filtration step. Here, "classifying an abrasive | polishing agent and a small diameter foreign material by a classification process" means cyclone processing for the purpose of classifying an abrasive | polishing agent and a small diameter foreign material, and does not mean that a small diameter foreign material can be classified completely.
이로써, 연마제와, 그 연마제의 입자경보다 작은 소직경 이물질과, 및 연마제의 입자경보다 큰 대직경 이물질이 응집된 응집물로서 존재하고 있는 연마제 슬러리 폐액으로부터 효율적이고, 높은 제거율로 이들 이물질 등을 제거하여 연마제를 회수할 수 있음과 함께, 여과 처리에서의 여과 필터의 막힘을 억제할 수 있으므로, 장치 메인터넌스 횟수가 감소함과 함께 메인터넌스가 용이해진다. 또, 화학적 처리는 일절 사용하지 않기 때문에, 회수된 연마제에 화학 물질이 오염으로서 잔존할 위험도 없다. This removes these foreign substances and the like from the abrasive slurry waste liquid which is present as agglomerates in which the abrasive, the small-diameter foreign matter smaller than the particle diameter of the abrasive, and the large-diameter foreign matter larger than the particle diameter of the abrasive are present. In addition, since clogging of the filtration filter in the filtration treatment can be suppressed, the number of device maintenance is reduced and maintenance is facilitated. In addition, since no chemical treatment is used at all, there is no risk that chemical substances remain as contamination in the recovered abrasive.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 연마제는 입자경이 0.5 ∼ 5㎛의 산화세륨인 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the abrasive is a cerium oxide having a particle diameter of 0.5 to 5 µm.
고가의 산화세륨을 연마제로서 사용한 경우에는, 회수하여 재이용하는 것이 비용 저감에 크게 기여하고, 또, 산화세륨은 자원적으로 적어 장래의 안정적 공급이 불안하므로, 특히 본 발명이 유효하다. In the case where expensive cerium oxide is used as an abrasive, recovery and reuse are greatly contributing to cost reduction, and since cerium oxide is resource-low and future stable supply is unstable, the present invention is particularly effective.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 분산 공정은, 상기 연마제 슬러리 폐액을 2 이상의 고압 제트류로 하고, 상기 고압 제트류를 서로 충돌시키는 고압 충돌 처리인 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the dispersion step is a high pressure collision treatment in which the abrasive slurry waste liquid is two or more high pressure jets, and the high pressure jets collide with each other.
기계적인 분산 처리 방법으로는, 비즈밀법 등과 같이 각종 분산 방법이 있지만, 연마제, 소직경 이물질, 및 대직경 이물질이 응집된 응집물의 분산에는, 연마제 슬러리 폐액을 2 이상의 고압 제트류로 하고 그 고압 제트류를 서로 충돌시키는 고압 충돌 처리가 특히 유효하다. As a mechanical dispersion treatment method, there are various dispersion methods such as the bead mill method, but for dispersing agglomerates in which abrasives, small-diameter foreign matters, and large-diameter foreign matters are aggregated, the abrasive slurry waste liquid is used as two or more high-pressure jets, and the high-pressure jets High pressure collision treatments which collide with each other are particularly effective.
또, 본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 여과 공정은, 상기 분산액을 여과 필터에 의해 여과할 때, 상기 분산액 및/또는 여과 필터에 대해 초음파를 부여하는 초음파 처리를 실시하는 것을 특징으로 한다. Moreover, in preferable embodiment of this invention, the said filtration process is characterized by performing the ultrasonic treatment which gives an ultrasonic wave to the said dispersion liquid and / or a filtration filter, when the said dispersion liquid is filtered with a filtration filter.
이와 같이 여과하는 분산액 및/또는 여과 필터에 대해 초음파를 부여하면서 여과함으로써, 여과 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 초음파를 분산액에 부여함으로써, 분산 공정에 의해 분산된 연마제, 소직경 이물질, 및 대직경 이물질이 다시 응집하는 것을 방지할 수 있다. 또, 초음파를 여과 필터에 부여함으로써, 여과 필터를 잘 막히지 않게 할 수 있다. 따라서, 분산액과 여과 필터의 양방에 초음파를 부여하는 것이 특히 바람직하다. Filtration efficiency can be improved by filtering, giving an ultrasonic wave with respect to the dispersion liquid and / or a filtration filter filtered in this way. That is, by applying an ultrasonic wave to a dispersion liquid, it can prevent that the abrasive | polishing agent, the small diameter foreign material, and the large diameter foreign material which were disperse | distributed by the dispersion process again aggregate. In addition, by applying ultrasonic waves to the filtration filter, the filtration filter can be prevented from clogging. Therefore, it is particularly preferable to give ultrasonic waves to both the dispersion liquid and the filtration filter.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 여과 공정은, 여과 필터를 간헐적으로 역세수 (逆洗水) 로 역세정하는 역세 처리를 실시하는 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment of the present invention, the filtration step is characterized by performing a backwashing process for backwashing the filtration filter intermittently with backwash water.
이와 같이 여과 필터를 간헐적으로 역세수로 역세정하는 역세 처리를 실시함으로써, 여과 필터가 더욱 잘 막히지 않게 된다. By performing a backwashing process in which the filtration filter is backwashed with the backwash water intermittently in this way, the filtration filter is not clogged more easily.
또한, 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 연마제 슬러리 폐액으로부터 연마제를 회수하는 회수 장치로서, 상기 연마제 슬러리 폐액을 2 이상의 고압 제트류로 하고, 분산 용기 내에 있어서 상기 고압 제트류를 서로 충돌시키는 고압 제트 분산기와, 상기 고압 제트 분산기로 분산된 분산액 및/또는 여과 필터에 초음파를 부여하면서 그 분산액을 상기 여과 필터에 의해 여과하는 초음파 여과기와, 상기 초음파 여과기에 의해 여과한 여과액 중의 입자를 분급 처리하는 사이클론을 구비한 것을 특징으로 하는 연마제 슬러리 폐액으로부터의 연마제 회수 장치를 제공한다. Moreover, in order to achieve the said objective, this invention is a collection | recovery apparatus which collect | recovers an abrasive from an abrasive slurry waste liquid, Comprising: The high pressure jet which makes said abrasive slurry waste liquid two or more high pressure jets, and makes the said high pressure jets collide with each other in a dispersion container. Classifying and treating the particles in the filtrate filtered by the ultrasonic filter with an ultrasonic filter for filtering the dispersion by the filtration filter while applying ultrasonic waves to the disperser, the dispersion liquid dispersed by the high pressure jet disperser and / or the filtration filter. An abrasive recovery apparatus from an abrasive slurry waste liquid, comprising a cyclone.
상기 연마제 회수 장치에 의하면, 연마제 슬러리 폐액을 고압 제트 분산기, 초음파 여과기, 사이클론으로 순차 처리하도록 했으므로, 연마제 슬러리 폐액으로부터 효율적이고, 높은 제거율로 이들 이물질 등을 제거하여 연마제를 회수할 수 있다. According to the above abrasive recovery device, the abrasive slurry waste liquid is sequentially processed by a high pressure jet disperser, an ultrasonic filter, and a cyclone, so that these foreign substances and the like can be removed from the abrasive slurry waste liquid efficiently and at a high removal rate to recover the abrasive.
본 발명은, 연마에 의해 이물질 등이 혼입된 연마제 슬러리 폐액을 분산 처리, 여과 처리 및 분급 처리를 실시함으로써, 연마제 슬러리 폐액으로부터 이물질 등을 효율적이고, 높은 제거율로 제거하여 연마제를 회수할 수 있다. According to the present invention, by carrying out dispersion treatment, filtration treatment, and classification treatment of abrasive slurry waste liquids in which foreign substances and the like are mixed by polishing, foreign substances and the like can be efficiently and efficiently removed from the abrasive slurry waste liquid and the abrasives can be recovered.
도 1 은 본 발명의 연마제 슬러리 폐액으로부터의 연마제 회수 장치의 전체 구성도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an overall configuration diagram of an abrasive recovery device from an abrasive slurry waste liquid of the present invention.
도 2 는 연마제 슬러리 폐액에 함유되는 연마제, 소직경 이물질, 대직경 이물질의 입자경 분포의 설명도이다. It is explanatory drawing of the particle size distribution of the abrasive | polishing agent, the small diameter foreign material, and the large diameter foreign material contained in an abrasive slurry waste liquid.
도 3 은 고압 제트 분산기를 설명하는 설명도이다. 3 is an explanatory diagram illustrating a high pressure jet disperser.
도 4 는 고압 제트 분산기, 초음파 여과 장치, 사이클론에서의 각 처리에 의한 효과를 설명하는 설명도이다. It is explanatory drawing explaining the effect by each process in a high pressure jet disperser, an ultrasonic filtration apparatus, and a cyclone.
도 5 는 고압 제트 분산기에 의한 분산 효과를 설명하는 설명도이다. It is explanatory drawing explaining the dispersion effect by a high pressure jet disperser.
도 6 은 고압 제트 분산기와 초음파 여과 장치를 조합한 효과를 설명하는 설명도이다. It is explanatory drawing explaining the effect which combined the high pressure jet disperser and the ultrasonic filtration apparatus.
도 7 은 고압 제트 분산기와 초음파 여과 장치와 사이클론을 조합한 효과를 설명하는 설명도이다. It is explanatory drawing explaining the effect which combined the high pressure jet disperser, the ultrasonic filtration apparatus, and a cyclone.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10…연마제 슬러리 폐액으로부터 연마제의 회수 장치10... Apparatus for recovering abrasive from abrasive slurry waste liquid
12…연마기 14…유리 기판12... . Glass substrate
16…회전 테이블 18…노즐16... Turn table 18... Nozzle
20…연마구(具) 22…연마 패드20...
24…연마제 슬러리 폐액 26…폐액 호퍼 24... Abrasive
28…폐액 배관 30…고압 제트 분산기 28... Waste liquid piping 30.. High pressure jet spreader
32…초음파 여과 장치 34…사이클론 32...
36…폐액 탱크 38…공급 배관 36...
40…분산 용기 42…제트 노즐 40...
44…배출관 46…고압 펌프 44...
48…분산액 50…여과용 탱크 48...
52…3 방 밸브 54…밸브 52... Three-
56…공급 배관 58…여과용 펌프 56... Supply piping 58... Filtration pump
60…여과 용기 62…여과 필터 60...
64…초음파 발진기 66…밸브 64...
68…반환 배관 70…여과액 68...
72…사이클론용 탱크 74…여과액 배관 72... Tank for
76…제 1 밸브 78…제 2 밸브 76...
80…역세용 펌프 82…세정수 탱크 80...
84…공급 배관 86…사이클론용 펌프 84... Supply piping 86... Cyclone Pumps
88…사이클론 탑 90…순환 배관 88...
92…연마제 슬러리 회수 탱크 94…소직경 이물질 회수 탱크 92... Abrasive
A…연마제 B…소직경 이물질 A… Abrasive B…. Small diameter foreign objects
C…대직경 이물질 D…응집물 C… Large diameter foreign matter D... Aggregate
이하, 첨부 도면에 따라 본 발명에 관련된 연마제 슬러리 폐액으로부터의 연마제 회수 방법 및 장치의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferable embodiment of the abrasive | polishing agent collection method and apparatus from the abrasive slurry waste liquid concerning this invention is described according to an accompanying drawing.
도 1 은, 본 발명에 관련된 연마제 슬러리 폐액으로부터의 연마제 회수 장치 (10) 의 전체 구성도이고, 연마제로서 산화세륨을 사용한 연마기 (12) 에 의해, 유리 기판 (14) 을 연마했을 때의 연마제 슬러리 폐액 (24) 으로부터 연마제 (A) 를 회수하는 예이다. 1 is an overall configuration diagram of an
도 1 에 나타내는 바와 같이, 연마기 (12) 는, 회전 테이블 (16) 에 유리 기판 (14) 을 탑재 고정시켜 회전시킨다. 그리고, 노즐 (18) 로부터 연마제 슬러리를 공급하면서, 회전 테이블 (16) 의 상방으로부터 회전하는 연마구 (20) 를 대고 눌러 연마 패드 (22) 에 의해 유리 기판 (14) 을 연마한다. 또한, 연마기 (12) 의 구성으로는 특별히 상기 구성에 한정되지 않고, 각종 연마기를 사용할 수 있다. As shown in FIG. 1, the
그리고, 연마에 사용된 사용이 끝난 연마제 슬러리 폐액 (24) 은, 폐액 호퍼 (26) 를 통하여 폐액 배관 (28) 에 의해 회수 장치 (10) 로 송액된다. 이러한 연마제 슬러리 폐액 (24) 에는, 연마제 (A) 와, 연마에 의해 발생한 연마제 (A) 보다 입자경이 작은 실리카 입자 (이하 「소직경 이물질 (B) 」라고 한다) 와, 연마에 의해 발생한 연마제 (A) 보다 입자경이 큰 컬릿이나 연마제 공급 배관의 철녹 등 (이하 「대직경 이물질 (C)」라고 한다) 이 응집하여, 점성을 갖는 응집물 (D) 로서 존재하고 있다. And the used abrasive
도 2 에 나타내는 바와 같이, 연마제 (A), 소직경 이물질 (B), 대직경 이물질 (C) 의 각각의 입자경 분포는, 연마제 (A ; 산화세륨) 가 대체로 0.5 ∼ 5㎛의 범위, 소직경 이물질 (B) 가 대체로 0.5㎛ 보다 작고, 대직경 이물질 (C) 이 대체로 5㎛ 보다 크다. 여기에서, 입자경은 각각의 입자의 최대 입자경이다. 소직경 이물질 (B) 인 실리카 입자가 잔존한 채로 연마제 슬러리를 재이용하면, 「침전」이 발생하여, 연마 성능이 저하된다. As shown in FIG. 2, the particle size distribution of the abrasive (A), the small-diameter foreign matter (B), and the large-diameter foreign matter (C) is generally in the range of 0.5 to 5 µm and the small diameter of the abrasive (A; cerium oxide). The foreign matter (B) is generally smaller than 0.5 µm, and the large diameter foreign matter (C) is generally larger than 5 µm. Here, the particle diameter is the maximum particle diameter of each particle. If the abrasive slurry is reused with the silica particles as the small-diameter foreign matter (B) remaining, "precipitation" occurs and the polishing performance is lowered.
또, 대직경 이물질 (C) 인 컬릿이나 철녹 등이 잔존한 채로 연마제 슬러리를 재이용하면, 연마시에 유리 기판 (14) 을 손상시키게 된다. In addition, if the abrasive slurry is reused with the large-diameter foreign matter (C), such as a collet, iron rust and the like remaining, the
도 1 에 나타내는 바와 같이, 회수 장치 (10) 는, 주로, 고압 제트 분산기 (30) 와, 초음파 여과기 (32) 와, 사이클론 (34) 으로 구성되고, 이들 기기 (30, 32, 34) 가 배관 및 탱크를 통하여 연속적으로 접속된다. 이하, 회수 장치 (10) 의 구성과 연마제 슬러리 폐액 (24) 으로부터 연마제 (A) 가 회수될 때까지의 회수 방법 (공정의 플로우) 을 설명한다. As shown in FIG. 1, the
폐액 호퍼 (26) 를 통하여 폐액 배관 (28) 에 의해 회수 장치 (10) 의 폐액 탱크 (36) 에 저류된 연마제 슬러리 폐액 (24) 은, 공급 배관 (38) 을 통하여 고압 제트 분산기 (30) 에 송액된다. 고압 제트 분산기 (30) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 내압의 통 형상으로 형성된 밀폐 용기인 분산 용기 (40) 의 길이 방향 양측에, 1 쌍의 제트 노즐 (42, 42) 이 대향 배치된다. 또, 분산 용기 (40) 의 중앙부 측면에는, 분산 처리된 분산액 (48) 을 배출하는 배출관 (44) 이 접속된다. 한편, 도 1 과 같이, 공급 배관 (38) 에는 고압 펌프 (46) 가 형성됨과 함께, 공급 배관 (38) 은 고압 펌프 (46) 의 토출측에서 분기되어, 상기 한 1 쌍의 제트 노즐 (42, 42) 에 접속된다. 이로써, 분산 용기 (40) 내에 있어서, 연마제 슬러리 폐액 (24) 끼리를 고압 제트류로 하여 충돌시키고, 이 충돌한 에너지에 의해, 도 4(A) 에 나타내는 바와 같이, 연마제 슬러리 폐액 (24) 중의 응집물 (D) 이 분산된다. 젯트 노즐 (42) 로부터 분출시키는 연마제 슬러리 폐액 (24) 의 분출 압력은 50 ∼ 100MPa 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 ∼ 70MPa 의 범위이다. 도 5 는, 연마제 슬러리 폐액 (24) 과, 연마제 슬러리 폐액 (24) 을 고압 제트 분산기 (30) 에 의해 분산 처리한 분산액 (48) 의 침강 시험을 실시한 결과이다. 도 5(A) 는, 연마제 슬러리 폐액 (24) 을, 360rpm 의 교반 날개로 교반한 후, 시험관에 넣어 15 분 정치했을 경우이다. 도 5(B) 는, 상기 분산액 (48) 을 동일하게 교반한 후, 시험관에 넣어 15 분 정치했을 경우이다. 도 5(C) 는, 미사용의 연마제 슬러리를 동일하게 교반한 후, 시험관에 넣어 15 분 정치했을 경우이다. 도 5(A) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 연마제 (A), 소직경 이물질 (B), 대직경 이물질 (C) 이 점성이 있는 응집물 (D) 로서 존재하는 연마제 슬러리 폐액 (24) 은, 교반 후의 백탁된 액인 채 그대로, 고액 분리는 되지 않았다. 한편, 도 5(B) 와 같이, 연마제 슬러리 폐액 (24) 을 고압 제트 분산기 (30) 에 의해 분산 처리한 분산액 (48) 의 경우에는, 시험관의 대략 한가운데 위치에서 고액 분리되어, 도 5(C) 에 나타낸 미사용 연마제 슬러리의 고액 분리 상태에 근사하고 있다. 이와 같이, 연마제 (A), 소직경 이물질 (B), 대직경 이물질 (C) 이 고액 분리되기 쉬워진 것은, 고압 젯트 분산기 (30) 의 분산 처리에 의해 연마제 슬러리 폐액 (24) 중의 응집물 (D) 이 효과적으로 분산된 것을 나타내고 있다. The abrasive
분산기로는, 기계적인 분산기이면 상기한 고압 제트 분산기 이외에, 초음파 분산기, 비즈밀 분산기 등을 사용할 수 있지만, 응집물 (D) 에 대한 분산 성능이 가장 양호한 고압 제트 분산기 (30) 가 특히 바람직하다. As the disperser, in addition to the high pressure jet disperser described above, an ultrasonic disperser, a bead mill disperser, and the like can be used, but a high
고압 제트 분산기 (30) 에 의해 분산 처리된 분산액 (48) 은, 배출관 (44) 을 통과하여 여과용 탱크 (50) 에 송액된다. 이 경우, 배출관 (44) 에 형성한 3 방 밸브 (52) 를 전환하여, 분산액 (48) 을 다시 폐액 탱크 (36) 로 되돌림으로써 (파선으로 나타낸 라인), 연마제 슬러리 폐액 (24) 을 고압 제트 분산기 (30) 에 복수회 통과시킬 수 있다. 따라서, 응집물 (D) 의 분산 난이도에 따라 분산 처리 횟수 (Pass 횟수) 를 설정하는 것이 바람직하다. 또, 복수회의 분산 처리를 실시하는 경우에는, 폐액 배관 (28) 에 형성한 밸브 (54) 를 일단 닫은 상태에서 실시하는 것이 바람직하다. The
다음으로, 여과용 탱크 (50) 에 송액된 분산액 (48) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 공급 배관 (56) 을 통하여 여과용 펌프 (58) 에 의해 초음파 여과 장치 (32) 에 공급된다. 초음파 여과 장치 (32) 는, 여과 용기 (60) 가 여과 필터 (62) 를 경계로 하여 여과실 (60A ; 도 1 상실 (上室)) 과 여과액실 (60B ; 도 1 하실 (下室)) 로 구획됨과 함께, 여과실 (60A) 의 상방에는 여과 필터 (62) 를 향하여 초음파를 발진시키는 초음파 발진기 (64) 가 형성된다. 초음파의 조건으로는, 출력은 500 ∼ 1000W 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 500 ∼ 800W 의 범위이고, 주파수는 15 ∼ 25kHz 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 17 ∼ 22kHz 의 범위이다. 여과실 (60A) 의 측벽에는, 밸브 (66) 를 구비한 반환 배관 (68) 이 접속되어, 여과실 (60A) 에 공급된 분산액 (48) 이 반환 배관 (68) 을 통하여 여과용 탱크 (50) 로 순환된다. 여과액실 (60B) 의 하단부에는, 여과 필터 (62) 에 의해 여과된 여과액 (70) 을 사이클론용 탱크 (72) 로 송액하는 여과액 배관 (74) 이 접속됨과 함께, 배관 (74) 도중에 제 1 밸브 (76) 가 형성된다. 여과액 배관 (74) 은, 제 1 밸브의 상류에서 분기되고, 제 2 밸브 (78) 및 역세용 펌프 (80) 를 통하여 세정수 탱크 (82) 에 접속된다. 세정수 탱크 (82) 에는, 여과 필터 (62) 를 세정하기 위한 세정수가 저류된다. Next, the
이와 같이 구성된 초음파 여과 장치 (32) 에 의해 분산액 (48) 을 여과하기 위해서는, 제 1 밸브 (76) 를 열고, 제 2 밸브 (78) 를 닫은 상태에서 여과용 펌프 (58) 를 구동시킨다. 이로써, 여과용 탱크 (50) 에 저류되어 있는 분산액 (48) 은, 여과실 (60A), 반환 배관 (68) 을 통하여 순환됨과 함께, 초음파 발진기 (64) 가 발진하는 초음파를 받으면서, 여과 필터 (62) 에 의해 분산액 (48) 을 여과한 다. 여과 필터 (62) 의 구멍 직경으로는, 분산액 (48) 중의 연마제 (A) 나 소직경 이물질 (B) 이 통과하고, 대직경 이물질 (C) 이 통과하지 않는, 예를 들어 10㎛ 정도인 것을 사용하면 된다. 이로써, 도 4(B) 에 나타내는 바와 같이, 여과액실 (60B) 에는, 대직경 이물질 (C) 이 제거되고, 연마제 (A) 와 소직경 이물질 (B) 이 혼재된 여과액 (70) 이 모여, 여과액 배관 (74) 을 통하여 사이클론용 탱크 (72) 에 송액된다. 이 여과 처리에 있어서, 여과 용기 (60) 내의 분산액 (48) 과 여과 필터 (62) 에 대해 초음파를 발진함으로써, 고압 제트 분산기 (30) 에 의해 분산된 연마제 (A), 소직경 이물질 (B), 및 대직경 이물질 (C) 이 다시 응집하는 것을 방지할 수 있다. 또, 초음파에 의해 여과 필터 (62) 가 진동하여, 여과 필터 (62) 의 막힘을 억제할 수 있다. In order to filter the
여과 처리를 오랫동안 지속하고 있으면 여과 압력이 상승하므로, 여과 필터 (62) 의 역세정을 실시하는 것이 바람직하다. 역세정은, 여과용 펌프 (58) 를 정지시키고, 제 1 밸브 (76) 을 폐쇄하고, 제 2 밸브 (78) 을 개방한 상태에서 역세용 펌프 (80) 를 구동한다. 이로써, 세정수 탱크 (82) 에 저류된 세정수가, 여과 처리와는 역 방향으로 여과 필터 (62) 를 통과하여 여과 필터 (62) 를 역세정하므로, 여과 압력을 저하시킬 수 있다. Since the filtration pressure rises if the filtration treatment is continued for a long time, it is preferable to backwash the
도 6 은, 연마제 슬러리 폐액 (24) 을 고압 제트 분산기 (30) 에 의해 분산 처리한 후, 초음파 여과 장치 (32) 로 여과 처리한 본 발명과, 연마제 슬러리 폐액 (24) 을 초음파 여과 장치에 의해 직접 여과 처리한 비교예의 여과 성능을 대비한 것이다. 사용한 여과 필터 (62) 의 구멍 직경은, 산화세륨의 입자경의 상한인 5㎛ 보다 조금 큰 10㎛ 로 설정하였다. Fig. 6 shows the present invention in which the abrasive
도 6 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 있어서의 여과 유량은, 여과 개시 직후의 약 1500 (mL/분) 에서 60 분 경과 후에 약 800 (mL/분) 정도까지 저하되지만, 그 후에는 약 800 (mL/분) 로 안정적이었다. 한편, 비교예에 있어서의 여과 유량은, 여과 개시 직후부터 약 100 (mL/분) 으로 저류량이고, 그 후에도 약 100 (mL/분) 으로 추이하였다. 이 결과로부터 알 수 바와 같이, 연마제 슬러리 폐액 (24) 을 미리 고압 제트 분산기 (30) 에 의해 분산 처리하고 나서 초음파 여과 장치 (32) 에 의해 여과한 본 발명의 여과 유량은, 분산 처리를 거치지 않고 여과한 비교예의 약 8 배였다. As can be seen from FIG. 6, the filtration flow rate in the present invention decreases from about 1500 (mL / min) immediately after the start of filtration to about 800 (mL / min) after 60 minutes, but after that It was stable at 800 (mL / min). On the other hand, the filtration flow volume in the comparative example was a storage amount at about 100 (mL / min) immediately after the start of filtration, and also changed to about 100 (mL / min) after that. As can be seen from this result, the filtration flow rate of the present invention, in which the abrasive
도 1 에 나타내는 바와 같이, 여과 처리되어 사이클론용 탱크 (72) 에 송액된 여과액 (70) 은, 공급 배관 (84) 을 통하여 사이클론용 펌프 (86) 에 의해 3 액 분리형의 사이클론 (34) 에 공급된다. 그리고, 사이클론 탑 (88) 의 상부에 공급된 여과액 (70) 은 사이클론용 펌프 (86) 의 토출 압력 (0.6MPa) 에 의해, 사이클론 탑 (88) 내를 선회류가 되어 흐른다. 이 선회류에 의해 여과액 (70) 은 원심력을 받아, 비중이 무거운 연마제 (A) 는 사이클론 탑 (88) 의 내주벽측에 모이면서 강하하는 한편, 비중이 가벼운 소직경 이물질 (B) 은 사이클론 탑 (88) 내의 중앙부에 모이면서 상승한다. 따라서, 도 4(C) 에 나타내는 바와 같이, 사이클론 탑 (88) 의 저부로부터는 연마제 (A) 를 함유한 고비중액이 배출되고, 정상부로부터는 소직경 이물질 (B) 을 함유한 저비중액이 배출된다. As shown in FIG. 1, the
또, 연마제 (A) 와 소직경 이물질 (B) 이 서로 섞인 중비중액은, 순환 배관 (90) 을 통하여 사이클론용 탱크 (72) 로 반환되고, 반복하여 사이클론에 의해 분급 처리된다. 그리고, 고비중액은 연마제 슬러리 회수 탱크 (92) 에 저류되어, 연마제 슬러리로서 재이용된다. 또, 저비중액은 소직경 이물질 탱크 (94) 에 저류된다. 이로써, 연마제 슬러리 폐액 (24) 으로부터 효율적이고, 높은 이물질 제거율로 연마제 (A) 를 회수할 수 있다. In addition, the heavy specific gravity liquid in which the abrasive | polishing agent A and the small diameter foreign material B mixed with each other is returned to the
도 7 은, 연마제 슬러리 폐액 (24) 을, 고압 제트 분산기 (30), 초음파 여과 장치 (32) 를 거친 후의 여과액 (70) 을 사이클론 (34) 에 의해 분급한 본 발명과, 연마제 슬러리 폐액 (24) 을 사이클론 (34) 에 의해 직접 분급한 비교예 1 과, 초음파 여과 장치 (32) 만을 거친 후에 사이클론 (34) 에 의해 분급한 비교예 (2) 를 대비하여, 분급 성능을 조사한 결과이다. 분급 성능은, 연마제 슬러리 회수 탱크 (92) 에 저류된 액 중의 실리카 함유량을 조사함으로써 실시하였다. 여기에서, 연마제 슬러리 폐액 (24) 중에 함유되는 실리카 함유량은 195㎎/ℓ 이고, 미사용 연마제 슬러리 중의 실리카 함유량은 대략 60㎎/ℓ 이다. 따라서, 연마제 슬러리 폐액 (24) 중의 실리카 135㎎/ℓ 는, 유리 기판 (14) 의 연마에 의해 발생한 것이다. 7 shows the present invention in which the abrasive
도 7 로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1 에서는 실리카 함유량이 195㎎/ℓ 로, 연마제 (A) 와 소직경 이물질 (실리카 ; B) 의 분급을 전혀 실시할 수 없었다. 또, 비교예 2 에서는, 20㎎/ℓ 의 소직경 이물질 (실리카 ; B) 을 제거할 수 있었다. 이에 대하여, 본 발명에서는, 98㎎/ℓ 의 소직경 이물질 (실리카 ; B) 을 제거할 수 있었다. 이 결과, 잔존하는 실리카는 97㎎/ℓ 가 되어, 미사용 연마제 슬러리의 실리카 함유량에 가까워졌다. As can be seen from FIG. 7, in Comparative Example 1, the silica content was 195 mg / L, and no classification of the abrasive (A) and the small-diameter foreign matter (silica; B) could be performed at all. Moreover, in the comparative example 2, 20 mg / L small diameter foreign material (silica; B) could be removed. In contrast, in the present invention, 98 mg / L small diameter foreign matter (silica; B) could be removed. As a result, the remaining silica became 97 mg / L, and the silica content of the unused abrasive slurry became close.
이와 같이, 연마제 (A), 그 연마제 (A) 의 입자경보다 작은 소직경 이물질 (B), 및 연마제 (A) 의 입자경보다 큰 대직경 이물질 (C) 이 응집하여 응집물 (D) 로서 존재하고 있는 연마제 슬러리 폐액 (24) 으로부터 연마제 (A) 를 회수하기 위해서는, 고압 제트 분산기 (30), 초음파 여과 장치 (32), 및 사이클론 (34) 에서의 각 처리를, 상기 순서대로 실시하는 것이 중요하다. Thus, the abrasive (A), the small-diameter foreign matter (B) smaller than the particle diameter of the abrasive (A), and the large-diameter foreign matter (C) larger than the particle diameter of the abrasive (A) aggregate and exist as aggregates (D). In order to recover the abrasive A from the abrasive
또한, 본 발명의 실시형태에서는, 연마제 (A) 로서 산화세륨을 사용한 연마기에 의해 유리 기판 (14) 을 연마했을 때의 연마제 슬러리 폐액 (24) 으로부터 연마제 (A) 를 회수하는 예로 설명했지만, 다른 연마제를 사용했을 경우나, 유리 기판 이외의 연마 대상, 예를 들어 반도체 기판 등에서 사용한 연마제에도 적용할 수 있다. In addition, although embodiment of this invention demonstrated as an example which collect | recovers the abrasive (A) from the abrasive
본 발명은, 특히 산화세륨을 연마제로 한 연마제 슬러리를 사용하여 유리 기판을 연마했을 때의 연마제 슬러리 폐액으로부터 산화세륨을 회수하는 데 바람직하다. This invention is especially preferable for recovering cerium oxide from the abrasive slurry waste liquid at the time of grinding | polishing a glass substrate using the abrasive slurry which used cerium oxide as an abrasive.
또한, 2006년 8월 16일에 출원된 일본 특허 출원 2006-222000 의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 도입하는 것이다. In addition, all the content of the JP Patent application 2006-222000, the claim, drawing, and the abstract for which it applied on August 16, 2006 is referred here, and it introduces as an indication of the specification of this invention.
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