TW201522236A - 矽漿廢液的全量再利用系統、冷卻劑回收液、回收磨粒及回收切削粉 - Google Patents
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Abstract
本案發明的目的為提供一種再利用系統,係不會從矽漿廢液產生廢棄物,並可有效率地回收高純度之冷卻劑回收液、回收磨粒、回收切削粉。
本案發明的矽漿廢液的再利用系統係包括:對從含有冷卻劑、磨粒、切削屑、鐵屑之矽漿廢液所得之分離固體成分,照射超音波之超音波處理步驟(B);從照射過超音波之上述分離固體成分分離回收磨粒與回收切削粉之分離步驟(C)。
Description
本發明係關於矽漿廢液的再利用系統,及藉由該矽漿廢液的再利用系統所得之冷卻劑回收液、回收磨粒、回收切削粉。
已知半導體的單晶矽、太陽電池的單晶矽或多晶矽等之切割切削手段係使用線鋸裝置。在線鋸裝置中,使線鋸在混合冷卻劑與磨粒之切削漿液中行進而進行切割切削。切割切削係使切削漿液在裝置內循環而進行,但進行切割切削時,切削漿液中的切削屑(半導體的單晶矽等切割切削時所產生的矽屑)或金屬屑(切割切削時所產生線鋸的鐵粉或鐵以外的金屬粉)會累積,因此造成切割切削性能降低。
含有切割切削後的切削屑之切削漿液(例如矽漿廢液等)中,係含有可使用之冷卻劑或磨粒等。一般若切削漿液中的切削屑超過一定量時就會將切削漿液廢
棄,但仍有嘗試從切削漿液回收冷卻劑及磨粒(專利文獻1至6)。
專利文獻1:日本特開平9-225937號公報
專利文獻2:日本特開2003-225700號公報
專利文獻3:日本特開2005-313030號公報
專利文獻4:日本特開2005-349507號公報
專利文獻5:日本特開2006-315099號公報
專利文獻6:日本特開2011-005561號公報
近年,從環境問題及再資源化的觀點來看,係追求不會產生廢棄物並從矽漿廢液回收冷卻劑、磨粒、切削屑等之再利用系統。尤其是從要將回收成分使用於切割切削以外用途之要求來看,要求更有效率且可回收更高純度之冷卻劑、磨粒、切削屑等的再利用系統。
例如,專利文獻1的漿液廢液再利用系統。係從漿液廢液再利用有效磨粒與水溶性冷卻劑成分但將切削屑或鐵屑廢棄者,從環境及再資源化的觀點來看並不充分。又,在液體旋風器啟動前稀釋漿液稀時係使用大量稀釋液,故廢液的處理較為困難。
專利文獻2的廢淤渣再利用系統,係不會產
生產業廢棄物並可將殘留液體成分或有效磨粒再利用,但所得殘留液體成分經過稀釋故純度低,此外所得磨粒的純度也不足。
專利文獻3的研磨、切削劑漿液廢液的再生處理方法,係回收冷卻劑與磨粒但廢棄其他成分,從環境及再資源化的觀點來看並不充分。又,處理後的磨粒只經過離心分離,故純度不足。
專利文獻4的冷卻劑再生系統,係將從分離之廢漿液、或從廢冷卻劑去除之固形分廢棄者,且因為使用了鹼,故之後需要排水處理,因此以環境的觀點來看並不充分。尤其因為藉由鹼處理而使得切削屑溶解,故無法回收切削屑。又,磨粒只經過離心分離,故純度不足。
專利文獻5的研磨、切削劑漿液廢液的再生處理方法,係還是含有廢液中所含之微量氧化成分(含有微量氧化成分),故純度不足,此外係將切削屑、鐵屑及磨粒破片廢棄,故從環境觀點來看並不充分。又因使用特殊機器所需之超臨界狀態二氧化碳流體,故成本較高。
專利文獻6之矽鑄錠切割系統,係在鐵屑與磨粒混合之狀態下分級,所回收磨粒的純度並不充分。又,分級後磨粒中摻雜的鐵係用酸溶解處理,然而在處理酸處理後的廢液時會對環境造成負擔。
但是,目前尚未有不會產生廢棄物(例如不須以酸、鹼等處理),並從矽漿廢液有效率地回收高純度之冷卻劑、磨粒、切削屑等廢液中所有成分之再利用系統。
因此,本發明的目的為提供一種再利用系統,係不會從矽漿廢液產生廢棄物,並可有效率地回收高純度之回收磨粒、回收切削粉。
又,本發明的其他目的係提供一種再利用系統,係不會從矽漿廢液產生廢棄物,並可有效率地回收高純度之冷卻劑回收液。
在此,本發明人等為達成上述目的而專心檢討,結果發現藉由分離矽漿廢液之冷卻劑回收步驟、之後以超音波照射之超音波處理步驟、及照射超音波後將回收磨粒與回收切削粉分離之分離步驟,而可有效率地得到高純度之冷卻劑回收液、回收磨粒、回收切削粉,從而完成本發明。
亦即,本發明提供矽漿廢液的再利用系統,係包括在從含有冷卻劑、磨粒、切削屑、鐵屑之矽漿廢液所得之分離固體成分照射超音波之超音波處理步驟(B),以及從照射過超音波之上述分離固體成分將回收磨粒與回收切削粉分離之分離步驟(C)。
上述分離固體成分,較佳為分離上述矽漿廢液,並藉由獲得分離固體成分與冷卻劑回收液之冷卻劑回收步驟(A)所得之分離固體成分。
上述超音波處理步驟(B)中,較佳為在上述分離固體成分照射頻率10至38kHz的超音波。
上述冷卻劑回收步驟(A)中,進行分離之
手段較佳為由離心分離、過濾器過濾及蒸餾所成群組所選擇至少一種之分離手段。
上述分離步驟(C)中,較佳為利用沈澱速度差,而從照射過超音波之上述分離固體成分分離回收磨粒、回收切削粉。
再者,較佳為包括在上述回收磨粒加入稀釋液並照射超音波後,利用沈澱速度差而分離並洗淨回收磨粒之洗淨步驟(D)。
再者,本發明提供藉由上述再利用系統所得之冷卻劑回收液。
再者,本發明提供藉由上述再利用系統所得之回收磨粒。
再者,本發明提供藉由上述再利用系統所得之回收切削粉。
再者,本發明提供一種冷卻劑回收液,係冷卻劑含量為88重量%以上,以下述臭氣評價法評價之臭氣強度未達2.5,且舒適度大於-1之冷卻劑回收液。
6位評價者去聞評價樣品的臭味,用以下所示6階段臭氣強度表示法及9階段舒適度表示法進行評價,並以其平均值作為臭氣強度及舒適度。
臭氣強度表示法
0:無臭,1:很難感知的臭味,2:可得知有某種臭味之微弱臭味,3:可容易感知的臭味,4:強臭味,5:強烈臭味
舒適度表示法
-4:極端不適,-3:非常不適,-2:不適,-1:稍微不適,0:非舒適也非不適,1:稍微舒適,2:舒適,3:非常舒適,4:極端舒適
再者,本發明提供一種冷卻劑回收液,係冷卻劑含量為88重量%以上,色相為APHA40以下。
再者,本發明提供一種,係冷卻劑含量為88重量%以上,水含量未達5重量%。
上述冷卻劑回收液較佳為切削用冷卻劑的原料。
上述冷卻劑回收液較佳為粉碎助劑原料。
上述冷卻劑回收液較佳為合成樹脂原料。
上述冷卻劑回收液較佳為燃料。
上述回收磨粒較佳為切削用磨粒。
上述回收磨粒較佳為鐵鋼副資材。
上述回收磨粒較佳為水泥原料。
上述回收切削粉較佳為鐵鋼副資材。
上述回收切削粉較佳為水泥原料。
本發明的再利用系統具有上述構成,藉此不會從矽漿廢液產生廢棄物,並可有效率地回收高純度之回收磨粒、回收切削粉。
1‧‧‧冷卻劑回收步驟(A)
2‧‧‧超音波處理步驟(B)
3‧‧‧洗淨步驟(C)
第1圖為表示本發明再利用系統的一例之流程圖。
第2圖為表示本發明再利用系統中冷卻劑回收步驟(A)的一例之流程圖。
第3圖為表示本發明再利用系統中冷卻劑回收步驟(A)的一例之流程圖。
第4圖為表示本發明的超音波處理步驟(B)的一例之流程圖。
第5圖為表示在分離步驟(C)後,進一步設置洗淨步驟(D)、製品化步驟(E)、廢液再生步驟(F)時的一例之流程圖。
第6圖係表示實施例1中矽漿廢液(1)的乾燥固體之粒度分布。
第7圖係表示實施例1中回收磨粒的粒度分布。
第8圖為用掃描式電子顯微鏡(SEM)拍攝實施例1之矽漿廢液(1)的乾燥固體的圖(照片)。
第9圖為用掃描式電子顯微鏡(SEM)拍攝實施例1之回收磨粒的圖(照片)。
第10圖表示實施例2中矽漿廢液(2)的乾燥固體的粒度分布。
第11圖表示實施例2中回收磨粒的粒度分布。
第12圖為用掃描式電子顯微鏡(SEM)拍攝實施例2之矽漿廢液(2)的乾燥固體的圖(照片)。
第13圖為用掃描式電子顯微鏡(SEM)拍攝實施例2之回收磨粒的圖(照片)。
本發明的再利用系統至少包括超音波處理步驟(B)及分離步驟(C)。本發明的再利用系統較佳為例如至少包括冷卻劑回收步驟(A)、超音波處理步驟(B)及分離步驟(C)。在上述冷卻劑回收步驟(A)前、上述分離步驟(C)後、上述各步驟(冷卻劑回收步驟(A)、超音波處理步驟(B)及分離步驟(C))之間亦可含有其他步驟。
在本發明的再利用系統中,係使各步驟產生之所有分離成分成為可再利用程度之一定以上純度,故完全不會產生廢棄物。
本說明書中,有時將冷卻劑回收步驟(A)稱為「冷卻劑回收步驟」。有時將超音波處理步驟(B)稱為「超音波處理步驟」。有時將分離步驟(C)稱為「分離步驟」。
本說明書中,「冷卻劑回收液」是指含有冷卻劑之溶液。「回收磨粒」是指以磨粒為主成分之混合物。「回收切削粉」是指以切削粉及/或鐵粉為主成分之混合物。
第1圖表示本發明的再利用系統的一例。本發明的再利用系統中,較佳為例如從矽漿廢液以冷卻劑回收步驟(A)分離冷卻劑回收液,經過超音波處理步驟(B)及分離步驟(C)而分離回收磨粒及回收切削粉。
上述冷卻劑回收步驟(A)係至少將含有冷卻劑、磨
粒、切削屑、鐵屑之矽漿廢液分離,而得分離固體成分與冷卻劑回收液之步驟。藉由分離上述矽漿廢液,而可獲得含有冷卻劑之冷卻劑回收液,與以磨粒、切削屑、鐵屑為主成分之分離固體成分。
上述矽漿廢液並無特別限定,例如可舉出以線鋸等裝置加工被加工體時所使用的廢液。
另外,本說明書中,「廢液」是指在原液(在加工被加工體前所添加的溶液)有混入任何成分者。上述矽漿廢液可為上述被加工體加工結束後排出的廢液,也可為上述被加工體於加工中(加工程序中)取出的液體。
另外,上述矽漿廢液中可進一步含有水、分散劑、消泡劑等。
上述被加工體並無特別限定,例如可舉出含有半導體的單晶矽、太陽電池的單晶矽或多晶矽(例如太陽電池基板製造的單晶矽或多晶矽等)等矽成分之被加工體(例如僅包括矽成分的被加工體、以矽成分為主成分之被加工體等)。
另外,含使用有矽以外成分之被加工體(例如除了矽以外以陶瓷、釓.鎵.石榴石、鉭酸鋰、鈮酸鋰、單結晶鉬酸鉛、單結晶二氧化碲、單結晶鍺酸鉍單結晶為成分之被加工體等)的廢液時,有時也可獲得與本發明相同效果。
上述被加工體的加工方法並無特別限定,例
如可舉出被加工體的切割、切削、研磨等。亦即,上述矽漿廢液是指含有矽成分之被加工體加工時所使用的廢液。
另外,上述矽漿廢液可為1個被加工體加工時所使用的廢液,也可為2個以上被加工體加工時所使用廢液的混合液。又,上述矽漿廢液可為1個加工方法所使用之廢液,也可為複數加工方法所使用廢液的混合液。
上述冷卻劑並無特別限定,例如可舉出以礦物油為基底之油性冷卻劑;水溶性二元醇(乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、二乙二醇單甲醚、聚伸烷二醇(聚乙二醇、聚丙二醇等)、甲氧基乙二醇、乙氧基乙二醇、單烷氧基乙二醇、甘油、單烷氧基甘油、二烷氧基甘油等)等的水溶性冷卻劑;該等之混合物等。上述冷卻劑可單獨使用或組合2種以上使用。
上述磨粒並無特別限定,例如可舉出碳化矽(SiC)、氧化鋁、氧化鋯、二氧化矽等。上述磨粒可單獨使用或組合2種以上使用。
上述磨粒的平均粒徑並無特別限定,例如較佳為5至88μm,更佳為5至40μm,又更佳為6至18μm。
上述磨粒的平均粒徑例如可藉由以雷射繞射散射法、電子顯微鏡觀察而測定。本說明書中,平均粒徑係根據JIS R 1629之雷射繞射散射法所測定。
上述切削屑並無特別限定,例如可舉出矽(silicon),除了矽以外可舉出陶瓷、釓.鎵.石榴石、鉭酸鋰、鈮酸鋰、單結晶鉬酸鉛、單結晶二氧化碲、單結晶鍺
酸鉍單結晶等。上述切削屑的平均粒徑並無特別限定,例如較佳為8.8μm以下(例如,0.1至8.8μm),更佳為1.8μm以下。另外,切削屑是指加工加工物所產生之被加工物的碎片(碎屑)。
上述鐵屑的平均粒徑並無特別限定,例如較佳為0.3至30μm,更佳為0.9至4μm。藉由使平均粒徑為0.3μm以上,可使冷卻劑回收步驟(A)的離心分離中鐵屑較易沈澱,使冷卻劑與鐵屑的分離變得更為容易。另外,鐵屑是指使用線鋸裝置等裝置加工被加工物時所產生之源自線鋸的鐵粉等(線鋸的碎片(碎屑)等)。
上述矽漿廢液中液體成分的比例並無特別限定,例如相對於矽漿廢液總量(100重量%)較佳為30至70重量%,更佳為35至65重量%。上述矽漿廢液中固體成分的比例並無特別限定,例如相對於矽漿廢液總量(100重量%)較佳為30至70重量%,更佳為35至65重量%。液體成分及固體成分的比例在上述範圍,可更有效率地回收冷卻劑回收液、回收磨粒、回收切削粉。
上述矽漿廢液中固體成分中磨粒的比例並無特別限定,例如相對於上述矽漿廢液中的固體成分總量(100重量%)較佳為10重量%以上(例如10至75重量%等(其中下限值更佳為40重量%。此外上限值更佳為70重量%,又更佳為65重量%,特佳為63重量%))。
上述矽漿廢液中固體成分中的切削屑的比例並無特別限定,例如相對於上述矽漿廢液中的固體成分總量(100
重量%)較佳為70重量%以下(例如5至70重量%等(其中上限值更佳為60重量%,又更佳為40重量%,特佳為36重量%))。
上述矽漿廢液中固體成分中的鐵屑的比例並無特別限定,例如相對於上述矽漿廢液中的固體成分總量(100重量%)較佳為20重量%以下(例如0.5至20重量%等(其中上限值更佳為10重量%以下。))。
藉由使上述矽漿廢液中固體成分中磨粒、切削屑、鐵屑的比例為上述範圍,而可更有效率地回收冷卻劑回收液、回收磨粒、回收切削粉,且可獲得更高純度之冷卻劑回收液與回收磨粒。
另外,即使上述矽漿廢液中的磨粒的比例、切削屑的比例、鐵屑的比例含有較多量而超過上述範圍時,也可藉由本發明的再利用系統而回收冷卻劑回收液、回收磨粒、回收切削粉。
上述矽漿廢液係可在上述冷卻劑回收步驟(A)前進行稀釋、pH調整、超音波照射、加溫、分散、磁力篩選等處理。
上述冷卻劑回收步驟(A)並無特別限定,例如較佳為藉由由離心分離、過濾器過濾及蒸餾所成群組所選擇之至少一種分離手段而分離分離固體成分與冷卻劑回收液。分離上述矽漿廢液的手段(方法),可因應矽漿廢液中的固體成分濃度、矽漿廢液中固體成分中的鐵屑濃度等而適宜選擇。另外,上述分離手段可為不進行加壓之分
離手段。
其中,以更有效率地獲得更高純度之冷卻劑回收液的觀點來看,較佳為藉由由將上述矽漿廢液離心分離後蒸餾並分離之手段、將上述矽漿廢液以過濾器過濾後蒸餾之手段、或是將上述矽漿廢液蒸餾之手段所成群組所選擇的1種手段,而分離分離固體成分與冷卻劑回收液。
上述矽漿廢液有時會有異臭。該異臭認為是冷卻劑氧化物中代表之有臭(異臭)成分(例如加工被加工體時生成之冷卻劑氧化物等的有臭成分)所造成。異臭的原因會受冷卻劑氧化物及樹脂化物(冷卻劑的縮聚物)的影響。冷卻劑氧化物例如,當冷卻劑為丙二醇時可舉出丙酮醇或甲基乙二醛。
在冷卻劑回收液中即使含有少量冷卻劑氧化物時(例如相對於冷卻劑回收液總量(100重量%)含有1100重量ppm時),也會成為造成異臭的原因,會造成使用冷卻劑回收液之作業環境惡化。
在冷卻劑回收液中即使含有少量冷卻劑樹脂化物時(例如相對於冷卻劑回收液總量(100重量%)為6000重量ppm以上),也會成為造成異臭的原因,會造成使用冷卻劑回收液之作業環境惡化。
冷卻劑樹脂化物的沸點高,故可藉由分餾時作為後餾去除、或蒸餾時作為分離固體成分而殘留,而從冷卻劑回收液中去除。又,冷卻劑樹脂化物的量例如可將蒸餾後的液體成分加熱至冷卻劑沸點以上,並測定之後剩餘殘渣的
量,而測得。
本發明人等發現若冷卻劑與鐵(鐵屑)混合時,鐵會成為冷卻劑的氧化反應的催化劑,故會使冷卻劑更容易氧化,尤其在長時間高溫(例如蒸餾時加熱之高溫(100至250℃等))環境下容易引起冷卻劑的氧化反應。又,上述矽漿廢液中的冷卻劑在高溫(例如100℃以上(100至250℃等))時會氧化並改質,而會因該反應產生氫氣。
例如若蒸餾時相對於冷卻劑100重量%而鐵屑存在0.8重量%以上,則蒸餾所得之冷卻劑回收液中會生成1100重量ppm以上之冷卻劑氧化物。因此,在冷卻劑回收步驟(A)中,較佳為不要在冷卻劑與鐵屑混合的狀態長時間加熱(例如蒸餾時之加熱)。亦即,若與冷卻劑混合的鐵(鐵屑)的比例變少,則可抑制冷卻劑的氧化,從獲得更高純度之(冷卻劑氧化物少)冷卻劑回收液的觀點來看,上述冷卻劑回收步驟(A)之分離手段,較佳為將上述矽漿廢液離心分離後蒸餾並分離之手段。
以過濾器過濾上述矽漿廢液,藉此可不經加熱而將上述矽漿廢液分離,並可分離以冷卻劑為主成分之冷卻劑回收液,以及以磨粒、切削屑、鐵屑為主成分之分離固體成分。
藉由上述過濾器過濾可分離冷卻劑與鐵屑。因此,過濾器過濾後的冷卻劑在之後的步驟中或保存時不
易氧化(過濾器過濾後的冷卻劑中除了含有冷卻劑氧化物(加工被加工體時生成之冷卻劑氧化物等)以外,不易生成新的冷卻劑氧化物)。又,過濾器過濾後的冷卻劑即使在高溫(例如蒸餾)也不易氧化。
藉由以過濾器過濾上述矽漿廢液,除了矽漿廢液所含之冷卻劑氧化物以外,在過濾器過濾後不易生成新的冷卻劑氧化物,故可獲得冷卻劑氧化物較少(例如冷卻劑氧化物的含量相對於冷卻劑回收液(冷卻劑回收液含有水分時,為除去水分之冷卻劑回收液)總量(100重量%)為0.01至0.1重量%等)之冷卻劑回收液。另外,過濾器過濾後的回收冷卻劑所含之冷卻劑氧化物,可舉出加工被加工體時生成之冷卻劑氧化物等。
上述過濾器過濾所使用之過濾器並無特別限定,例如可舉出不織布、織布、網狀織物、布等纖維系過濾器、樹脂系過濾器、玻璃棉等。過濾器過濾所使用之過濾器,較佳為在上述過濾器過濾中不會造成阻塞程度者。
上述過濾器過濾並無特別限定,例如較佳為在未達100℃(例如20至99℃)進行。藉由使進行過濾器過濾之溫度在上述範圍時,在過濾器過濾中不會因加熱引起冷卻劑改質(冷卻劑氧化),可獲得冷卻劑氧化物比例低且高純度之冷卻劑回收液。
又,可加熱至不會引起冷卻劑氧化之程度(例如加熱至20至99℃)。藉由加熱將上述矽漿廢液中的水分蒸發,並可得水含量低之冷卻劑回收液。上述過濾器過濾可進行
1次或複數次。上述過濾器過濾並無特別限定,例如較佳為加壓過濾。
以上述過濾器過濾所分離之分離固體成分有時會殘存有冷卻劑成分。因此,從可有效利用分離固體成分中殘存之冷卻劑的觀點、或從提昇超音波處理步驟(B)與分離步驟(C)效率的觀點來看,較佳為在過濾器過濾後蒸餾。另外,過濾器過濾後以蒸餾分離之冷卻劑成分可利用作為冷卻劑回收液。
過濾器過濾所分離之冷卻劑回收液可直接作為回收冷卻劑使用,從可獲得冷卻劑濃度更高之冷卻劑回收液的觀點來看,較佳可藉由蒸餾、離心分離等進一步精製。另外,過濾器過濾後蒸餾所分離之含有磨粒、切削屑、鐵屑等的混合物,可利用作為分離固體成分。
藉由將上述矽漿廢液離心分離,可不需加熱並容易地且以低成本分離上述矽漿廢液,而分離以冷卻劑為主成分之冷卻劑回收液,以及以磨粒、切削屑、鐵屑為主成分之分離固體成分。
尤其是,將矽漿廢液離心分離時,可分離含有冷卻劑及切削屑且鐵屑比例低之輕液(冷卻劑回收液)、與含有磨粒及鐵屑之重液(分離固體成分)。亦即,藉由離心分離可分離冷卻劑與鐵屑。因此,離心分離後的輕液所含之冷卻劑在之後步驟中或保存時,冷卻劑不易氧化(除
了輕液中所含之冷卻劑氧化物(加工被加工體時生成之冷卻劑氧化物中,於輕液分離者等)以外,不易生成新的冷卻劑氧化物)。尤其,離心分離後的輕液所含之冷卻劑即使在高溫(例如蒸餾)也不易氧化。又,離心分離後的輕液與上述過濾器過濾相比,在上述離心分離中,即使上述矽漿廢液的黏度高時也可分離冷卻劑與鐵(鐵屑),故為較佳。
藉由將上述矽漿廢液離心分離,除了矽漿廢液所含之冷卻劑氧化物以外離心分離後不易生成新的冷卻劑氧化物,故可獲得冷卻劑氧化物少之冷卻劑回收液(例如冷卻劑氧化物的含量相對於冷卻劑回收液(冷卻劑回收液含水時為除去水之冷卻劑回收液)總量(100重量%)為0.05至0.3重量%之冷卻劑回收液等)。另外,離心分離後的回收冷卻劑所含之冷卻劑氧化物,可舉出加工被加工體時生成之冷卻劑氧化物等。
於上述離心分離之離心力並無特別限定,例如較佳為1500至3000g,更佳為2000至2500g。藉由使離心力在上述範圍,可得到鐵屑比例更低之輕液。
上述離心分離較佳為在不會引起冷卻劑氧化之溫度(例如5至99℃)進行。上述離心分離可進行1次或複數次。
上述離心分離後輕液中所含鐵屑的比例並無特別限定,例如相對於輕液中所含之冷卻劑總量(100重量%)為3重量%以下(例如較佳為0.1至3重量%,更佳
為2重量%以下,又更佳為未達0.8重量%)。例如可藉由重複離心分離、組合過濾器過濾等,而降低離心分離後輕液中鐵屑的比例。
相對於離心分離前矽漿廢液所含之鐵屑,上述離心分離後輕液中所含鐵屑的比例並無特別限定,例如相對於離心分離前矽漿廢液所含之鐵屑總量(100重量%)較佳為35重量%以下,更佳為20重量%以下。
上述離心分離所分離之分離固體成分(重液)中有時會殘存有冷卻劑成分。因此,從可有效利用分離固體成分中殘存之冷卻劑的觀點來看,或從提昇超音波處理步驟(B)及分離步驟(C)的效率的觀點來看,較佳為在離心分離後進行蒸餾、乾燥。另外,上述離心分離後蒸餾所分離之冷卻劑成分可利用作為冷卻劑回收液。
蒸餾離心分離後的輕液時,離心分離後的輕液所含之鐵屑比例並無特別限定,例如相對於離心分離後輕液中的液體成分(100重量%)較佳為未達0.8重量%。藉由使輕液中鐵屑的比例在上述範圍,而抑制冷卻劑回收液中冷卻劑的氧化(相對於冷卻劑回收液總量,將冷卻劑氧化物生成量抑制在1100重量ppm以下),可得無異臭且更高純度之冷卻劑回收液。
上述離心分離所分離之輕液可直接作為回收冷卻劑使用,從可獲得更高純度之冷卻劑回收液的觀點來看,亦可進一步藉由蒸餾、離心分離等而精製。另外,上述離心分離後蒸餾所分離之含有磨粒、切削屑、鐵屑等的
混合物,係可作為分離固體成分利用。
加工被加工體等所使用的矽漿廢液有時含有較多水分(例如含有水分20%左右)。因此,在回收冷卻劑回收液時較佳為具有去除水分之步驟。
藉由蒸餾上述矽漿廢液可將上述矽漿廢液分離,並分離以冷卻劑為主成分之冷卻劑回收液,以及以磨粒、切削屑、鐵屑為主成分之分離固體成分。尤其,藉由蒸餾可減少冷卻劑回收液中水的比例。
另外,本說明書中蒸餾包括單餾、分餾、精餾等。
上述蒸餾時的壓力並無特別限定,例如可為常壓蒸餾也可為減壓蒸餾。又,蒸餾所使用之蒸餾塔可為單餾塔或精餾塔。精餾塔之理論板數並無特別限定。又,蒸餾可為分次式蒸餾(批次式蒸餾)或連續式蒸餾。上述蒸餾時的溫度並無特別限定,例如若以分離水為目的,可舉出餾出溫度為冷卻劑沸點以下之溫度。另外,高沸物較佳為不要長時間加熱(例如蒸餾時的加熱)。
上述蒸餾較佳為蒸餾時間較短。又,從抑制蒸餾中產生新的冷卻劑氧化物的觀點來看,上述蒸餾較佳為在冷卻劑與鐵屑未混合之狀態下進行。亦即,較佳為例如藉由上述過濾器過濾或上述離心分離等而將鐵屑選擇性地去除後,再進行上述蒸餾。其中從可獲得高純度之冷卻劑回收液(冷卻劑濃度高之冷卻劑回收液)、及分離固體成
分的觀點來看,較佳為在上述離心分離後進行上述蒸餾。
冷卻劑氧化物為低沸點,故在單餾中難以與冷卻劑分離,認為難以從冷卻劑與冷卻劑氧化物混合之狀態分離冷卻劑氧化物。但本發明人等發現藉由進行精餾而可將冷卻劑與冷卻劑氧化物有效率且容易地分離。亦即,藉由精餾而可從含有冷卻劑與冷卻劑氧化物之組成物,獲得冷卻劑氧化物含量為1100重量ppm以下的冷卻劑回收液(無異臭之冷卻劑回收液,臭氣強度未達2.5且舒適度大於-1之冷卻劑回收液等)。
尤其,從使冷卻劑中鐵屑比例變少再蒸餾,藉此使蒸餾中不易生成新的冷卻劑氧化物之觀點,以及矽漿廢液中所含之冷卻劑氧化物(例如,加工被加工體時所生成之冷卻劑氧化物等)可藉由精餾而幾乎完全去除之以上兩點來看,將鐵屑與冷卻劑分離後,若將分離後的冷卻劑精餾,則可獲得冷卻劑氧化物含量明顯變少之冷卻劑回收液。
上述蒸餾並無特別限定,但可使水分比例更低,此外從可使冷卻劑與水以外成分的比例降低之觀點來看,較佳為分餾。又,冷卻劑回收液中冷卻劑氧化物(低沸點的氧化物)的比例係可藉由分餾而降低。亦即藉由將分餾後的本餾成分進一步精餾,而可獲得水分及冷卻劑氧化物更少之冷卻劑回收液。
上述蒸餾所分離之水或分餾後的後餾成分,係可使用作為例如助燃材料、補助燃料的水成分、本發明
再利用系統中的稀釋液等使用,故不會成為廢棄物。上述蒸餾所分離之水尤其適合使用作為本發明再利用系統中的稀釋液。
上述冷卻劑回收步驟(A)所得之分離固體成分,係藉由超音波處理步驟(B)、分離步驟(C)而可分離回收磨粒、回收切削粉。
另外,矽漿廢液、冷卻劑回收液或分離固體成分中的鐵屑係藉由磁石之分離而可減少一定程度。
以下表示冷卻劑回收步驟(A)較佳之具體態樣的例子。
第2圖係表示冷卻劑回收步驟(A)的一例。上述矽漿廢液係藉由上述離心分離而分離為以冷卻劑及切削屑為主成分之輕液(a),予以磨粒及鐵屑為主成分之重液(b)。之後藉由蒸餾輕液(a),而可獲得冷卻劑回收液A、及分離固體成分A。又,將重液(b)藉由與輕液(a)不同的蒸餾器蒸餾,而可得冷卻劑回收液B及分離固體成分B。另外,離心分離後的輕液與重液可用同一蒸餾器蒸餾,也可用不同蒸餾器蒸餾。又,輕液(a)及重液(b)係藉由分餾而降低水分比例,並可使純度更高。
輕液(a)係鐵屑比例較低,且蒸餾中冷卻劑不易氧化,故蒸餾後所得之上述冷卻劑回收液A中冷卻劑氧化物較少。重液(b)鐵屑的比例係比輕液(a)多,故蒸餾中容易引起冷卻劑的氧化,上述冷卻劑回收液B有時含有冷卻劑氧化物。另外,冷卻劑回收液A、冷卻劑回
收液B係可藉由精餾降低冷卻劑氧化物的比例。
上述冷卻劑回收液A及上述冷卻劑回收液B可因應含有成分的比例等而使用於不同用途。氧化物少的冷卻劑回收液的用途例如可舉出切削用的冷卻劑。可含有氧化物之冷卻劑回收液的用途,例如可舉出抗凍劑或抗凍劑的原料、冷卻液或冷卻液的原料、燃料或燃料的原料等。
上述分離固體成分A係切削屑的比例較多,上述分離固體成分B係磨粒及鐵屑的比例較多。亦即,上述冷卻劑回收步驟(A)中,在上述離心分離後進行上述蒸餾,藉此可分離切削屑比例較多之分離固體成分、與磨粒及鐵屑的比例較多之分離固體成分。
離心分離後蒸餾所得之切削屑比例較多之分離固體成分(例如上述輕液(a)蒸餾後的固體成分、分離固體成分A)中,切削屑的比例並無特別限定,例如相對於切削屑的比例較多之分離固體成分總量(100重量%)較佳為60至99重量%,更佳為70至99重量%。
離心分離後蒸餾所得之磨粒及鐵屑的比例較多之分離固體成分(例如上述重液(b)蒸餾後的固體成分、分離固體成分B)中,磨粒的比例並無特別限定,例如相對於磨粒及鐵屑的比例較多之分離固體成分總量(100重量%)較佳為10至95重量%,更佳為35至95重量%。
離心分離後蒸餾所得之磨粒及鐵屑比例較多之分離固體成分(例如上述重液(b)蒸餾後的固體成分、分離固體成分B)中,鐵屑的比例並無特別限定,例如相對於磨粒
及鐵屑比例較多之分離固體成分總量(100重量%)較佳為0.1至10重量%,更佳為0.1至5重量%。
離心分離後蒸餾所得之切削屑比例較多之分離固體成分(例如分離固體成分A)、及離心分離後蒸餾所得之磨粒及鐵屑的比例較多之分離固體成分(例如分離固體成分B),係除了使用於超音波處理步驟(B)以外,可因應含有成分的比例等而使用於不同用途。
磨粒及鐵屑比例較多之上述分離固體成分,例如可使用作為鐵鋼用脫氧劑、鐵鋼副資材(加矽材等)、水泥原料。切削屑比例較多之分離固體成分,係鐵粉比例較低且切削粉比例較多之回收切削粉,例如可使用作為鐵鋼用脫氧劑、鐵鋼副資材(加矽材等)、水泥原料、金屬矽原料、矽樹脂原料。
第3圖表示冷卻劑回收步驟(A)的一例。上述矽漿廢液係藉由上述過濾器分離,而分離冷卻劑回收液,以及主要含有磨粒、切削屑、鐵屑之固體成分。之後藉由蒸餾固體成分,而可得冷卻劑回收液及分離固體成分。
上述超音波處理步驟(B),係對從上述矽漿廢液所得之上述分離固體成分照射超音波。其中,較佳為對上述冷卻劑回收步驟(A)所得之上述分離固體成分照射超音波。
上述冷卻劑回收步驟(A)所得之上述分離固體成分中,包括部份成分凝集者(例如切削屑與鐵屑凝集者、切
削屑凝集者等)、及化學鍵結者。因此,在分離步驟(C)中將回收磨粒回收時,不易發現磨粒與其他成分的界面(例如磨粒與鐵屑及切削屑之凝集物兩者的界面等),有時會使回收磨粒中磨粒的濃度(回收磨粒的純度)降低,或使回收磨粒回收效率降低。因此,藉由對冷卻劑回收步驟(A)所得分離固體成分照射超音波,而使各成分的凝集被破壞(分離、分散)(也有化學鍵結中部份解離之情形),並使分離步驟(C)回收磨粒與回收切削粉之分離效率提升。尤其,即使分離步驟(C)所得回收磨粒的洗淨次數少也可獲得高純度之回收磨粒,故可有效率地獲得高純度之回收磨粒(磨粒比例較多之回收磨粒)。
從可有效率地超音波分散之觀點來看,較佳為在上述超音波處理步驟(B)前稀釋上述分離固體成分(稀釋步驟)。又,從可有效率地分散超音波之觀點來看,可在上述超音波處理步驟(B)前碎解上述分離固體成分(尤其將塊狀粒子碎解)。
稀釋液並無特別限定,例如可用水、鹼性水溶液(例如氨水、甲基胺水溶液、碳酸氫鈉水溶液等)、含有界面活性劑之水溶液(例如、含有非離子性界面活性劑之水溶液、含有陰離子性界面活性劑之水溶液、含有陽離子性界面活性劑之水溶液等)、冷卻劑、或該等之組合而稀釋。其中,從本發明再利用系統所得之溶液全部可有效利用的觀點來看,較佳為用水、或水與冷卻劑的混合液(例如冷卻劑回收步驟(A)分餾時所得之水分較多的初餾成
分等)而稀釋。
稀釋後的上述分離固體成分溶液(稀釋步驟所得之稀釋分離固體成分的溶液)中,固體成分合計含量並無特別限定,但例如較佳為相對於分離固體成分溶液總量(100重量%)為5至50重量%。
另外,上述稀釋液可在分離步驟(d3)後的製品化步驟(E)、或廢液再生步驟(F)回收,且回收之溶液可再利用作為稀釋液,故不會成為廢棄物。
上述超音波處理步驟(B)中,照射超音波的次數例如可為1次或2次以上。其中,超音波處理步驟(B)中較佳為包括由超音波碎解步驟(b1)、超音波分散步驟(b3)所成群組所選擇至少一種之超音波照射步驟。超音波碎解步驟(b1)是指以超音波頻率低且能量高的超音波照射之步驟。超音波分散步驟(b3)是指以超音波頻率高且能量低的超音波照射之步驟(尤其是照射超音波頻率與超音波碎解步驟(b1)相同或較大的超音波之步驟)。
又,超音波處理步驟(B)也可包括其他步驟。
上述超音波處理步驟(B)並無特別限定,但從使分離步驟(C)中回收磨粒與回收切削粉之回收效率更為提升,並獲得高純度回收磨粒而可更減少洗淨次數的觀點來看,較佳為依序含有以超音波碎解步驟(b1)、分級步驟(b2)、超音波分散步驟(b3)。
上述超音波處理步驟(B)中,超音波的頻率並無特別限定,例如較佳為10至45kHz。超音波的頻率
若大於45kHz則能量會變小,有要獲得超音波照射之效果(例如凝集成分的分離)較為費時之情形,或無法獲得效果之情形。另外,進行2次以上超音波照射時(例如包括超音波碎解步驟(b1)與超音波分散步驟(b3)時),較佳為皆照射上述範圍頻率的超音波。
上述超音波處理步驟(B)中,超音波的照射時間並無特別限定,例如較佳為10至180分鐘,更佳為10至150分鐘,又更佳為10至120分鐘。藉由使超音波照射時間在上述範圍,而在分離步驟(C)中可更有效率地分離回收磨粒與回收切削屑。又,在分離步驟(C)中可獲得更高純度之回收磨粒。
上述超音波處理步驟(B)中,照射超音波時的溫度並無特別限定,例如可舉出1至40℃。溫度若超過40℃,則有時會因反應等使磨粒著色。且因分離界面不易發現,而會使產率降低。
上述超音波處理步驟(B)係可一邊攪拌上述分離固體成分一邊照射,也可將上述分離固體成分靜置並照射。其中,為了防止分散粒子再凝集,較佳為靜置並照射。一邊攪拌一邊進行時,較佳為一邊進行不會產生沈澱等之程度的攪拌(例如相當於線速度10至30cm/s(尤其20cm/s)之攪拌)一邊照射超音波。
上述超音波處理步驟(B),例如從可分離超音波照射中難以解離之鐵屑、以及與切削屑有化學鍵結者兩者的觀點來看,可一邊用磁石吸附鐵屑一邊進行。
上述超音波碎解步驟(b1)較佳為例如接著冷卻劑回收步驟(A)而設置,且較佳為將冷卻劑回收步驟(A)所得之分離固體成分以超音波碎解。
從可有效率地照射超音波的觀點來看,可在上述超音波碎解步驟(b1)前稀釋上述分離固體成分(稀釋步驟)。稀釋液例如可舉出上述者。稀釋後的上述分離固體成分溶液中,固體成分的合計含量並無特別限定,例如相對於分離固體成分溶液總量(100重量%)較佳為5至50重量%,更佳為10至30重量%。
上述超音波碎解步驟(b1)中,超音波的頻率並無特別限定,例如較佳為30kHz以下(例如10至30kHz),更佳為15kHz以下。超音波碎解步驟(b1)中,超音波頻率若大於30kHz,則有破壞凝集物較費時之情形。尤其,在超音波碎解步驟(b1)後設置分級步驟(b2)時,藉由使超音波頻率在上述範圍,使分級機不易阻塞,又可破壞切削粉與鐵粉的凝集,在分級步驟(b2)中可有效率地分離磨粒、切削粉、鐵粉。
上述超音波碎解步驟(b1)中,超音波的照射時間並無特別限定,例如較佳為10至180分鐘,更佳為10至150分鐘,又更佳為10至120分鐘。藉由使超音波碎解步驟(b1)的照射時間在上述範圍,在分級步驟(b2)中可有效率地分離磨粒與切削屑及鐵粉。
上述超音波碎解步驟(b1)中,照射超音波時的溫度並無特別限定,例如可舉出1至40℃。
上述超音波碎解步驟(b1)可一邊攪拌上述分離固體成分一邊照射,或是使上述分離固體成分靜置並照射。其中,較佳為一邊攪拌一邊照射。一邊攪拌一邊進行時,較佳為一邊進行不會產生沈澱等之程度的攪拌(例如相當於線速度10至30cm/s(尤其20cm/s)之攪拌)一邊照射超音波。
上述超音波碎解步驟(b1)係例如可一邊用磁石吸附鐵屑一邊進行。
較佳為在上述超音波碎解步驟(b1)與上述超音波分散步驟(b3)之間設置例如分級步驟(b2)。其中上述分級步驟(b2)較佳為接著上述超音波碎解步驟(b1)後而設置。上述分級步驟(b2)係從上述分離固體成分分離以切削屑及/或鐵屑為主成分之微粒子漿液、以及以磨粒為主成分之粗粒子漿液的步驟。
上述分級步驟(b2)中,分離上述分離固體成分之方法並無特別限定,但例如可舉出沈澱分離、離心分離等。其中,從操作容易性的觀點來看較佳為離心分離。
上述分級步驟(b2)中,上述離心分離並無特別限定,例如較佳為藉由濕式分級機進行。上述濕式分級機並無特別限定,例如可舉出液體旋風器,傾析器型離
心分離機等。其中,從分級效率好的觀點來看,較佳為使用液體旋風器。
使用液體旋風器之分離固體成分的固體成分濃度並無特別限定,例如較佳為10至30重量%。液體旋風器的上部噴嘴徑與下部噴嘴徑的比(噴嘴徑比)並無特別限定,例如較佳為1至7。液體旋風器的使用壓力並無特別限定,例如較佳為0.4至1.0MPa。藉由使上述固體成分濃度、噴嘴徑比、及/或使用壓力在上述範圍,而可更有效率地分離微粒子漿液與粗粒子漿液。
上述分級步驟(b2)後上述微粒子漿液與上述粗粒子漿液的比例並無特別限定,例如微粒子漿液重量與粗粒子漿液重量的比(微粒子漿液重量:粗粒子漿液重量)較佳為90:10至60:40,更佳為80:20至65:35。
上述分級步驟(b2)後上述微粒子漿液的固體成分濃度並無特別限定,例如相對於微粒子漿液總量(100重量%)較佳為3至20重量%,更佳為4至15重量%。
上述分級步驟(b2)後上述微粒子漿液中磨粒的比例並無特別限定,例如相對於微粒子漿液中的固體成分總量(100重量%)較佳為45重量%以下(例如0.5至45重量%),更佳為0.5至40重量%。
上述分級步驟(b2)後上述微粒子漿液中切削屑與鐵屑的比例(切削屑與鐵屑之合計量的比例)並無特別限定,例如相對於微粒子漿液中的固體成分總量(100重量%)較
佳為55重量%以上(例如55至99.5重量%),更佳為60至99.5重量%。
藉由使上述分級步驟(b2)後上述微粒子漿液中的固體成分濃度、磨粒的比例、切削屑的比例、及/或鐵屑的比例在上述範圍,而可獲得更高純度之回收切削粉。
上述分級步驟(b2)後上述粗粒子漿液的固體成分濃度並無特別限定,例如相對於粗粒子漿液總量(100重量%)較佳為50至80重量%,更佳為60至70重量%。
上述分級步驟(b2)後上述粗粒子漿液中磨粒的比例並無特別限定,例如相對於粗粒子漿液中固體成分總量(100重量%)較佳為60重量%以上(例如60至99重量%),更佳為80至99重量%。
上述分級步驟(b2)後上述粗粒子漿液中切削屑與鐵屑的比例並無特別限定,例如相對於粗粒子漿液中的固體成分總量(100重量%)較佳為40重量%以下(例如1至40重量%),更佳為1至20重量%。
藉由使上述分級步驟(b2)後上述粗粒子漿液中的固體成分濃度、磨粒比例、切削屑比例、及/或鐵屑比例在上述範圍,而可更有效率地獲得更高純度之回收磨粒。
上述分級步驟(b2)後上述微粒子漿液並無特別限定,例如可在廢液再生步驟(F)中濃縮、脫水乾燥而提升固體成分濃度後,作為回收切削粉。另外,廢液再生步驟(F)所得之液體成分,可使用作為調整超音波
碎解步驟(b1)或超音波分散步驟(b3)前的黏度或濃度之稀釋液。因此,廢液再生步驟(F)中不會產生廢棄物。
上述分級步驟(b2)後的上述粗粒子漿液並無特別限定,例如可再超音波分散步驟(b3)中超音波照射,也可在分離步驟(C)分離回收磨粒與回收切削粉。
上述分級步驟(b2)為藉由液體旋風器分級時,可非常有效率地分離磨粒與鐵屑。尤其若在分級步驟(b2)前照射特定頻率(例如30kHz以下)的超音波(例如若設置超音波碎解步驟(b1)),則可明顯提升液體旋風器之磨粒與鐵屑的分離能力,並使以磨粒為主成分之粗粒子漿液中鐵屑的比例大幅減少。在分離步驟(C)前設置使用液體旋風器之分級步驟(b2),藉此可有效率地分離難以分離之鐵屑與磨粒,故在分離步驟(C)中可獲得高純度之回收磨粒。又,因可在分離步驟(C)前分離磨粒與鐵屑,故可減少用以獲得高純度回收磨粒的洗淨步驟(D)之次數,而可更有效率地獲得高純度之回收磨粒。
上述超音波分散步驟(b3)較佳為例如接著上述分級步驟(b2)後而設置。
從可有效率地照射超音波之觀點來看,可在上述超音波分散步驟(b3)前將固體成分(例如粗粒子漿液)稀釋。稀釋液例如水、鹼水溶液(例如氨水、甲基胺水溶液、碳酸氫鈉水溶液等)、含有界面活性劑之水溶液(例
如含有非離子性界面活性劑之水溶液、含有陰離子性界面活性劑之水溶液、含有陽離子性界面活性劑之水溶液等)、冷卻劑、或該等之組合,可加入稀釋液(低黏度液體)稀釋並調整黏度。其中,從本發明再利用系統所得之溶液全部可有效利用之觀點來看,較佳為藉由水、或水與冷卻劑的混合液(例如以冷卻劑回收步驟(A)分餾時所得之水分較多的初餾成分等)而稀釋。
稀釋後溶液中固體成分的合計含量(例如稀釋後粗粒子漿液中固體成分的合計含量)並無特別限定,例如相對於溶液總量(100重量%)較佳為10至50重量%,更佳為20至30重量%。
分離固體成分或粗粒子漿液的固體成分濃度大於50重量%時,在超音波分散步驟(b3)中會有無法獲得超音波分散效果的情形,故較佳為藉由稀釋液(水等)而稀釋。分級步驟(b2)所得粗粒子漿液係固體成分濃度高,故在上述超音波分散步驟(b3)前較佳為將粗粒子漿液稀釋並使固體成分的合計含量為上述範圍。
上述超音波分散步驟(b3)中,超音波頻率並無特別限定,例如較佳為20kHz以上(例如20至45kHz),更佳為20至38kHz。超音波分散步驟(b3)中超音波頻率若小於20kHz,則超音波能量大,會有使系統內溫度上昇而引起其他反應之情形。尤其,在超音波分散步驟(b3)後進行靜置分離時,有靜置分離耗時之情形。又,有波長過長而無法分散微細之凝集粒子之情形。上述頻率
若大於45kHz則超音波能量過小,有無法獲得凝集分子的分散效果之情形。
上述超音波分散步驟(b3)中,超音波的照射時間並無特別限定,例如較佳為10至180分鐘,更佳為10至150分鐘,又更佳為10至120分鐘,又更佳為10至60分鐘,特佳為20至30分鐘。藉由使超音波分散步驟(b3)的照射時間為上述範圍,而在靜置分離時可有效分離回收磨粒與回收切削粉。又,若照射時間長則系統內溫度上昇,而有引起其他反應的可能性。
上述超音波分散步驟(b3)可一邊攪拌一邊照射超音波,也可靜置而照射。其中,因可防止分散粒子的再凝集,故較佳為靜置而照射。一邊攪拌一邊進行時,較佳為一邊進行不會引起沈澱等程度的攪拌(例如相當於線速度10至30cm/s(尤其20cm/s)之攪拌)一邊照射超音波。
上述超音波分散步驟(b3)例如可一邊使用磁石吸附鐵屑一邊進行。
上述分離步驟(C)為靜置分離時,可藉由在靜置分離前設置上述超音波分散步驟(b3),而在靜置分離步驟中更有效率地分離回收磨粒與回收切削粉。
以下表示超音波處理步驟(B)較佳之具體態樣的例子。
第4圖表示超音波處理步驟(B)的一例。從可有效率地照射超音波之觀點來看,冷卻劑回收步驟
(A)所得分離固體成分係以上述稀釋液稀釋為適度濃度、黏度。之後,從提升鐵屑與磨粒之分離效率的觀點來看,照射超音波使分離固體成分中的凝集成分(尤其是切削屑與鐵屑凝集者)分散(超音波碎解步驟(b1))。之後使用濕式分級機(尤其是液體旋風器)等分級,而得到以磨粒為主成分之粗粒子漿液、及以切削屑及/或鐵屑為主成分之微粒子漿液(分級步驟(b2))。從有效率地照射超音波之觀點來看,粗粒子漿液係以稀釋液稀釋。之後,照射頻率與超音波碎解步驟(b1)相同或較大之超音波(超音波分散步驟(b3))。
分級步驟(b2)所得之微粒子漿液,係在廢液再生步驟(F)分離為液分與固體成分,並可作為回收切削粉。另外,廢液再生步驟(F)所分離之液分係例如可使用作為超音波處理步驟(B)中的稀釋液等。因此不會從超音波處理步驟(B)產生廢棄物。
上述分離步驟(C),係從上述超音波處理步驟(B)中照射超音波之上述分離固體成分(或從分離固體成分分離之粗粒子漿液)分離回收磨粒與回收切削粉之步驟。亦即,經過上述分離步驟(C),可從上述分離固體成分獲得回收磨粒與回收切削粉。
上述分離步驟(C)較佳為例如利用沈澱速度差,而選擇性的沈澱磨粒,並分離回收磨粒與回收切削
粉之步驟。利用沈澱速度差之分離並無特別限定,例如可為離心分離或靜置分離。上述分離步驟(C)並無特別限定,較佳為設置於上述超音波分散步驟(b3)後。
上述分離步驟(C)為靜置分離時,靜置時間(至少生成界面之靜置時間)並無特別限定,例如可舉出30至120分鐘。又,上述靜置分離,係例如可測定分離中分離固體成分或粗粒子漿液的上清液濁度,並進行至上清液濁度高於特定值為止。監測上清液濁度之方法,例如可舉出設置濁度監測感應器並監測濁度之方法。
上述靜置分離中上清液的濁度並無特別限定,例如可舉出2500至4000度(digit)。藉由使濁度為上述範圍,而可提高回收磨粒的純度。上述濁度可藉由將樣品放入厚度15mm的容器並以光纖感應器(商品名「digital fiber amplifier FS-V21」,Keyence股份有限公司製)測定。濁度為以上述光纖感應器測定透過樣品光的量之值,值越大表示越透明。
即便經過上述靜置分離,而上清液的濁度也無法高於特定值(例如濁度為2500度),判斷無法獲得目的純度之回收磨粒時,則對將上述靜置分離後的上清液取樣,並可設置洗淨靜置分離後的沈澱物之洗淨步驟(D)。
設置上述洗淨步驟(D)時並無特別限定,例如較佳為使靜置分離後的沈澱物(100重量%)中鐵屑的濃度為1重量%以下。例如可藉由分級或磁力篩選而降低鐵屑濃度。
上述分離步驟(C)例如可一邊使用磁石吸附鐵屑一邊進行。
本發明人等發現,在上述分離步驟(C)前,以超音波碎解步驟(b1)及分級步驟(b2)減少以磨粒為主成分之粗粒子漿液中鐵屑的比例,藉此可在超音波分散步驟(b3)分離凝集成分,並使分離步驟(C)中使沈澱成分與上清成分的界面更為明確。因此,若在分離步驟(C)前依序設置超音波碎解步驟(b1)、分級步驟(b2)、超音波分散步驟(b3),則可使分離效率更為提升,並可得更高純度之回收磨粒。
從獲得更高純度之回收磨粒的觀點來看,分離步驟(C)後的回收磨粒較佳為實施洗淨步驟(D)、製品化步驟(E)。又,從獲得更高純度之回收切削粉的觀點來看,分離步驟(C)後的回收切削粉較佳為再加上廢液再生步驟(F)。
上述洗淨步驟(D),係在回收磨粒加入稀釋液並照設超音波後,利用沈澱速度差分離並洗淨回收磨粒之步驟。上述洗淨步驟(D)係例如將上述分離步驟(C)後沈澱物洗淨,並提高回收磨粒中磨粒的濃度之步驟(從分離步驟(C)後的沈澱物分離磨粒與其他成分之步驟)。
上述洗淨步驟(D)較佳為例如包括稀釋沈澱物之稀釋步驟(d1)、以超音波分散沈澱物中的成分之超
音波分散步驟(d2)、及利用沈澱速度差之分離步驟(d3)等。
上述稀釋步驟(d1)中,稀釋分離步驟(C)後的沈澱物之稀釋液並無特別限定,例如可舉出上述稀釋液或分離步驟(C)後上清液濃縮後的液體成分。
稀釋後溶液中固體成分的合計含量並無特別限定,例如相對於稀釋後的溶液總量(100重量%)較佳為10至50重量%,更佳為20至30重量%。
上述超音波分散步驟(d2)的條件可與上述超音波分散步驟(b3)相同或不同。
上述超音波分散步驟(d2)中,超音波的頻率並無特別限定,例如較佳為20kHz以上(例如20至45kHz),更佳為20至38kHz。超音波分散步驟(d2)中超音波的頻率若小於20kHz,則超音波能量會變大並使系統內溫度上昇,有引起其他反應之情形。尤其,在超音波分散步驟(d2)後進行靜置分離時,會有靜置分離費時之情形。又,若波長過長,則有微細之凝集粒子無法分散之情形。上述頻率若大於45kHz,則超音波能量會變得過小,有無法獲得凝集分子的分散效果之情形。
上述超音波分散步驟(d2)中,超音波的照
射時間並無特別限定,例如較佳為10至180分鐘,更佳為10至150分鐘,又更佳為10至120分鐘,又再更佳為10至60分鐘,特佳為20至30分鐘。藉由使超音波分散步驟(d2)的照射時間在上述範圍,在分離步驟(d3)可有效率地洗淨回收磨粒。又,若照射時間長則系統內的溫度會上昇,並有引起其他反應之可能性。
上述超音波分散步驟(d2)可一邊攪拌一邊照射超音波,也可靜置而照射。其中因可防止分散粒子的再凝集,故較佳為靜置而照射。一邊攪拌一邊進行時,較佳為一邊以不會引起沈澱等程度的攪拌(例如相當於線速度10至30cm/s(尤其20cm/s)之攪拌)一邊照射超音波。
上述超音波分散步驟(d2)例如可一邊用磁石吸附鐵屑一邊進行。
上述分離步驟(d3)中係利用粒子的沈澱速度差並使磨粒選擇性的沈澱,而可分離磨粒與其他成分。上述分離步驟(d3)中,利用沈澱速度差之分離並無特別限定,例如可為離心分離,亦可為靜置分離。
上述分離步驟(d3)為靜置分離時,靜置時間(至少生成界面之靜置時間)並無特別限定,例如可舉出30至120分鐘。又,上述分離步驟(d3)為靜置分離時,例如可測定分離中稀釋液的濁度,並靜置直到濁度低於特定值。監測稀釋液上清液的濁度之方法,例如可舉出設置
濁度監測感應器而監測濁度之方法。
上述分離步驟(d3)後上清液的濁度並無特別限定,例如可舉出2500至4000度。藉由使濁度為上述範圍而可提高回收磨粒的純度。上述濁度可將樣品放入厚度15mm的容器,並以光纖感應器(商品名「digital fiber amplifier FS-V21」,Keyence股份有限公司製)測定。
即使經過上述分離步驟(d3)上清液的濁度仍無法高於特定值(例如濁度為2500度),而判斷無法獲得目的純度的回收磨粒時,係將上述分離步驟(d3)後的上清液取樣,並將沈澱物再度實施洗淨步驟(D)。
上述分離步驟(d3)例如可一邊使用磁石吸附鐵屑一邊進行。
上述洗淨步驟(D)可重複進行。上述洗淨步驟(D)的重複次數並無特別限定,例如較佳為1至10次。可藉由重複上述洗淨步驟(D)而降低回收磨粒中切削粉、鐵粉的濃度,而得到更高純度之回收磨粒。
上述洗淨步驟(D)中分離步驟(d3)所分離之上清液以廢液再生步驟(F)分離為固體成分與液體成分後,可將液體成分再度使用於洗淨步驟(D)中之稀釋步驟(d1),而不會產生廢液。
另外,將上述洗淨步驟(D)中分離步驟(d3)所分離之上清液,在廢液再生步驟(F)分離為固體成分與液體成分後,固體成分係切削粉、鐵粉濃度更高之回收切削粉。
將經過上述洗淨步驟(D)所得之回收磨粒在製品化步驟(E)乾燥並揮發液體成分,藉此可獲得更高純度之回收磨粒。
上述製品化步驟(E)中,乾燥的溫度、時間並無特別限定。
上述廢液再生步驟(F),係將洗淨步驟(D)中的分離步驟(d3)所分離之上清液等濃縮,並提升回收切削粉純度之步驟。
上述廢液再生步驟(F)中濃縮的方法並無特別限定,例如可舉出壓濾器、減壓過濾、超濾器、蒸餾、蒸發乾燥等。其中從作業容易性、可有效率地濃縮之觀點來看,較佳為壓濾器。
上述廢液再生步驟(F)所得之回收切削粉,係進一步藉由由磁力篩選、靜置分離,離心分離(例如以液體旋風器而分離等)所選擇至少一種之手段(例如上述洗淨步驟(D)等)等而分離,藉此可分離磨粒、鐵粉、切削粉。
上述廢液再生步驟(F)中,濃縮後的液體成分例如可使用於冷卻劑回收步驟(A)中的稀釋液、超音波處理步驟(B)前的稀釋液(超音波碎解步驟(b1)
前的稀釋液或超音波分散步驟(b3)前的稀釋液等)、稀釋步驟(d1)的稀釋液等。因此不會從廢液再生步驟(F)產生廢棄物。
以下表示洗淨步驟(D)、製品化步驟(E)、廢液再生步驟(F)較佳之具體態樣的例子。
第5圖係表示在分離步驟(C)後進一步設置洗淨步驟(D)、製品化步驟(E)、廢液再生步驟(F)時的一例。第5圖所示步驟中,在稀釋步驟(d1)稀釋回收磨粒,並經過超音波分散步驟(d2)後,在分離步驟(d3)分離沈澱成分與上清液。沈澱成分係經過製品化步驟(E)而成為更高純度之回收磨粒。又,經過廢液再生步驟(F),可從上清液獲得更高純度之回收切削粉。廢液再生步驟(F)所得之液體成分,係可在稀釋步驟(d1)使用作為稀釋液。
本發明的冷卻劑回收液,較佳為例如從上述矽漿廢液(例如固體成分比例高之矽漿廢液,尤其是磨粒比例高之矽漿廢液)所得之含有冷卻劑的液體。本發明的冷卻劑回收液可為僅含有冷卻劑之液體,也可為以冷卻劑為主成分之溶液(混合液)。其中,本發明的冷卻劑回收液較佳為從上述矽漿廢液所得之以冷卻劑為主成分之溶液。
本發明的冷卻劑回收液,較佳為冷卻劑含量相對於冷卻劑回收液總量(100重量%)為88重量%以上,
下述臭氣測定法中評價之臭氣強度未達2.5且舒適度大於-1。冷卻劑含量、臭氣強度及舒適度在上述範圍冷卻劑回收液,係尤其適合使用作為切削用冷卻劑。另外,臭氣強度可藉由例如蒸餾(尤其精餾、分餾)等而降低。又,舒適度係可藉由例如蒸餾(尤其精餾、分餾)等而提高。
臭氣測定係以JIS K-0102為基準並用以下方法進行。
藉由以下所示6階段的臭氣強度表示法、及9階段的舒適度表示法,而評價溶液的臭氣強度及舒適度。6人評價者對於相同溶液進行相同評價,將6人評價結果的平均值作為臭氣強度及舒適度。
另外,臭氣的測定係在溫度25℃的環境下進行。
0:無臭
1:很難感知的臭味
2:可得知有某種臭味之微弱臭味
3:可容易感知的臭味
4:強臭味
5:強烈臭味
-4:極端不適
-3:非常不適
-2:不適
-1:稍微不適
0:非舒適也非不適
1:稍微舒適
2:舒適
3:非常舒適
4:極端舒適
又,本發明的冷卻劑回收液,較佳為冷卻劑含量相對於冷卻劑回收液總量(100重量%)為88重量%以上,且色相為APHA40以下(例如10至40,較佳為20至30)。
本發明的冷卻劑回收液若含有冷卻劑樹脂化物(例如若相對於冷卻劑回收液總量(100重量%)含有6000重量ppm以上),則有色相超過APHA40之情形。上述色相例如可藉由蒸餾而降低。
上述色相係根據JIS K0071-1:1998記載之方法製作標準試料,並以目視評價APHA(哈任(Hazen)色度)。
又,本發明的冷卻劑回收液,冷卻劑含量較佳為相對於冷卻劑回收液總量(100重量%)為88重量%以上,且水含量未達5重量%。
本發明的冷卻劑回收液係例如可藉由本發明再利用系統而獲得。藉由本發明再利用系統所得之冷卻劑回收液中,可加入pH調整劑、添加劑(例如分散劑、防鏽劑等)。
本發明冷卻劑回收液中冷卻劑含量(冷卻劑的純度)並無特別限定,例如相對於冷卻劑回收液總量(冷卻劑回收液含水時為除去水之冷卻劑回收液)(100重量%)較佳為88重量%以上,更佳為90重量%以上,又更佳為95重量%以上,特佳為99重量%以上。又,冷卻劑的上述含量,相對於冷卻劑回收液總量(冷卻劑回收液含水時為除去水之冷卻劑回收液)(100重量%)可為100重量%。
本發明冷卻劑回收液中鐵屑的比例(鐵屑的含量)並無特別限定,例如相對於冷卻劑回收液總量(冷卻劑回收液含水時為除去水之冷卻劑回收液)(100重量%)較佳為5重量ppm以下。尤其較佳為冷卻劑回收液中水的比例為5重量%以下,且鐵屑的比例為5重量ppm以下。
本發明冷卻劑回收液中水的比例(水含量)並無特別限定,例如相對於冷卻劑回收液(100重量%)較佳為15重量%以下,更佳為12重量%以下,又更佳為未達5重量%,特佳為1重量%以下。若水的比例在上述範圍,則可將本發明的冷卻劑回收液使用作為切削用冷卻劑或冷卻劑的原料、合成樹脂或合成樹脂的原料、塑化劑或塑化劑的原料、界面活性劑或界面活性劑的原料。
本發明的冷卻劑回收液,例如冷卻劑含量較佳為相對於冷卻劑回收液總量(100重量%)為88重量%以上,且水含量未達5重量%。
冷卻劑回收液中水的比例例如可藉由蒸餾降低。尤其,分餾所得回收液(初餾、本餾、後餾)中本餾
之水的比例較少,可獲得冷卻劑濃度高之冷卻劑回收液。
本發明冷卻劑回收液所含之冷卻劑氧化物的比例(冷卻劑氧化物的含量)並無特別限定,例如相對於冷卻劑回收液總量(冷卻劑回收液含水時為除去水之冷卻劑回收液)(100重量%)較佳為1000重量ppm以下。
另外,丙二醇的氧化物丙酮醇濃度,係將250重量ppm、500重量ppm、750重量ppm、1000重量ppm、1500重量ppm丙二醇溶液以上述臭氣測定法評價臭氣,結果如以下。另外,含有丙酮醇的丙二醇之臭氣主要源自於丙酮醇。
丙酮醇濃度250重量ppm的臭氣強度:1.8;舒適度:0.0
丙酮醇濃度500重量ppm的臭氣強度:1.8;舒適度:-0.2
丙酮醇濃度750重量ppm的臭氣強度:2.2;舒適度:-0.2
丙酮醇濃度1000重量ppm的臭氣強度:2.3;舒適度:-0.3
丙酮醇濃度1500重量ppm的臭氣強度:3.5;舒適度:-1.5
冷卻劑回收液的臭氣(臭氣強度及舒適度)例如可藉由減少冷卻劑回收液中冷卻劑氧化物的比例而抑制。冷卻劑回收液中不純物(例如鐵屑、切削屑等)的比例例如可藉由蒸餾而降低。冷卻劑氧化物的比例例如可藉
由本發明再利用系統而分離、精餾等的方法而降低。另外,分餾時不僅可去除初餾之丙酮醇,也可去除後餾之焦臭。
本發明的冷卻劑回收液並無特別限定,例如較佳為透明(例如無色透明、淡黄色透明等)。其中本發明的冷卻劑回收液的透明程度,較佳為在下述確認有無廷得耳現象(Tyndall effect)之方法中判定為無廷得耳現象。
將冷卻劑回收液放入厚度3cm的玻璃製樣品瓶(無色透明),在暗處以LED光線照射之狀態下,從相對於LED光線直角的方向目視觀察之結果,沒有因散射光造成之混濁時則判斷為無廷得耳現象,有因散射光造成之混濁時則判斷為有廷得耳現象。
上述矽漿廢液中含有成為膠體狀之粒子。矽漿廢液中所含之膠體狀粒子並無特別限定,例如可舉出矽與鐵的膠體粒子等。冷卻劑回收液可藉由蒸餾含有膠體狀粒子之矽漿廢液而獲得,該冷卻劑回收液係在上述有無廷得耳現象之確認方法中判定為無廷得耳現象。另一方面,將含有膠體狀粒子之矽漿廢液以過濾器過濾也可獲得係在上述有無廷得耳現象之確認方法中判定為無廷得耳現象之冷卻劑回收液。亦即,從含有膠體狀粒子之矽漿廢液分離膠體狀粒子之方法(獲得透明冷卻劑回收液之方法)並無特別限定,但例如可舉出蒸餾、超濾器等。
本發明的冷卻劑回收液並無特別限定,例如從使用性更佳此點來看,或從更適合於切削用冷卻劑或冷
卻劑的原料、合成樹脂或合成樹脂的原料、塑化劑或塑化劑的原料、界面活性劑或界面活性劑的原料此點來看,較佳為冷卻劑含量為88重量%以上、上述臭氣強度及舒適度在上述範圍、色相在上述範圍且水含量在上述範圍。再者,較佳為冷卻劑氧化物的比例、冷卻劑樹脂化物的比例、鐵屑的比例在上述範圍且為透明。
本發明的冷卻劑回收液並無特別限定,可使用於除了醫藥品、化妝品以外之用途所,例如可使用作為切削用冷卻劑、粉碎助劑、合成樹脂(聚酯等)、塑化劑、界面活性劑、抗凍劑、冷卻液、燃料、或該等之原料。其中,使用於合成樹脂(聚酯等)、合成樹脂(聚酯等)的原料、塑化劑、塑化劑的原料、界面活性劑、界面活性劑的原料、冷卻劑、冷卻劑的原料之用途時,尤其較佳為不含氧化物者。
另外,本發明的冷卻劑回收液在上述用途中可單獨使用(使用作為新品),也可作為補充液使用。
本發明的回收磨粒,例如較佳為從上述矽漿廢液所得之以磨粒為主成分之混合物。例如可藉由本發明再利用系統而獲得本發明的回收磨粒。藉由本發明再利用系統所得之回收磨粒,係滿足工業用JIS規格(例如JIS R6001、1998等)。
本發明回收磨粒中磨粒的比例(磨粒的含量)
並無特別限定,例如相對於回收磨粒總量(100重量%)較佳為80重量%以上,更佳為98重量%以上,又更佳為99重量%以上。
本發明回收磨粒中切削屑的比例並無特別限定,例如相對於回收磨粒總量(100重量%)較佳為9重量%以下,更佳為1重量%以下,又更佳為0.5重量%以下,特佳為0.1重量%以下。
本發明回收磨粒中鐵屑的比例並無特別限定,例如相對於回收磨粒總量(100重量%)較佳為5重量%以下,更佳為1重量%以下,又更佳為0.5重量%以下,特佳為0.1重量%以下。
亦即,本發明的回收磨粒例如較佳為磨粒比例為98重量%以上(較佳為99重量%以上)、切削屑比例為1重量%以下(較佳為0.5重量%以下)、鐵屑比例為1重量%以下(較佳為0.5重量%以下)。
本發明的回收磨粒並無特別限定,例如可使用作為切削用磨粒、催化劑的原料、窯業(陶瓷器、瓦、耐火物等)的原料、燃料、鐵鋼副資材(加矽材、加碳材、昇溫材、脫氧材等)、水泥原料。另外,磨粒在加工被加工體後幾乎沒有磨耗,故可作為磨粒而再利用。又,有磨耗者也可使用於切削用磨粒以外之用途。
另外,本發明的回收磨粒在上述用途中可單獨使用(也可作為新品使用),也可作為補充固體使用。
本發明的回收切削粉,例如較佳為以從上述矽漿廢液所得之切削粉及/或鐵粉為主成分。例如可藉由本發明再利用系統而獲得本發明的回收切削粉。
本發明回收切削粉中切削粉及鐵粉的比例並無特別限定,例如相對於回收切削粉總量(100重量%)較佳為50重量%以上,更佳為60重量%以上,又更佳為65重量%以上。
本發明回收切削粉中磨粒的比例並無特別限定,例如相對於回收切削粉總量(100重量%)較佳為30重量%以下,更佳為20重量%以下,又更佳為10重量%以下。
使用後的矽(矽漿廢液中的矽),其矽的氧化僅產生在切削屑表面,內部殘留有未氧化的矽,故矽漿廢液所含之切削粉係二氧化矽比例較低。又,藉由本發明的再利用系統而分離回收切削粉時,切削屑不會產生化學變化,故可回收二氧化矽比例較低之切削屑。
本發明的回收切削粉可使用作為鐵鋼副資材(加矽材、加碳材、昇溫材、脫氧材、爐渣生成材等)、水泥的原料、金屬矽的原料。本發明的回收切削粉中鐵粉比例較多時,尤其較佳為使用作為鐵鋼副資材、水泥的原料。本發明的回收切削粉中切削粉比例較多時,較佳為使用作為鐵鋼副資材(爐渣生成劑、加矽材)、水泥的原料、金屬矽的原料。
另外,本發明的回收切削粉在上述用途中可單獨使用(也可作為新品使用),也可作為補充固體使用。
以下根據實施例及比較例進一步詳細說明本發明,但本發明並不限定於該等例子。另外,以下實施例及比較例中有相對於原料之回收率未達100%之情形(例如為99%時等),但此並非代表產生廢棄物,而是因吸附於機器之成分等所造成,或因連續進行再利用而回收、利用之成分。
另外,各成分的分析方法係以下述記載的方法進行。
回收使用以丙二醇作為冷卻劑,並以碳化矽磨粒(GC#1200)作為磨粒的切削液,切削製造太陽電池基板之多晶矽後的矽漿廢液(1)500重量份。回收之矽漿廢液(1)為黑棕色。回收之矽漿廢液(1)的重量、液體成分與固體成分的比例、及固體成分的成分分析結果示於表1。
接著使用批次式離心分離機,以離心力2000g、離心時間5分間之條件將上述矽漿廢液(1)500重量份離心分離,而獲得輕液(a-1)、及重液(b-1)。離心分離後的輕液(a-1)及重液(b-1)的比例示於表2。
接著將輕液(a-1)175重量份及重液(b-1)313重量份各別使用不同的濕式壁塔蒸餾裝置而減壓蒸餾。輕液(a-1)、重液(b-1)的蒸餾條件為壓力30mmHg,並蒸餾至餾除(在液體要流出之前)為止。輕液(a-1)中,以蒸餾時餾出溫度為60℃以上且未達100℃的餾出液為初餾、餾出溫度為100℃以上且未達140℃的餾出液為本餾、餾出溫度為140℃以上且180℃以下的餾出液為後餾,而將回收液體分為初餾、本餾、後餾3種。重液(b-1)係分為在180℃以下蒸餾之液體成分(蒸餾液體成分)與固體成分(蒸餾固體成分)。
蒸餾後的輕液(a-1)及蒸餾後的重液(b-1)之液體成分與固體成分的比例示於表3。蒸餾後的輕液(a-1)之液體成分及蒸餾後的重液(b-1)之液體成分的成分分析結
果示於表4所示。蒸餾後的初餾及本餾為無色透明。又,後餾為淡黄色透明。又,本餾沒有焦臭。重液(b-1)為單餾。
蒸餾後之輕液(a-1)的固體成分及蒸餾後之重液(b-1)的固體成分的成分分析結果示於表5。另外,蒸餾後之輕液(a-1)的固體成分及重液(b-1)的固體成分的含液率為10重量%以下。
如表4所示,蒸餾後輕液(a-1)的液體成分不論是初餾、本餾、後餾,其丙二醇的氧化物(丙酮醇)的濃度都較蒸餾後重液(b-1)的液體成分低。又,藉由分餾,而在本餾中可獲得水分含量1.5重量%、丙二醇98.2重量%、丙二醇的氧化物(丙酮醇)0.1重量%的高純度冷卻劑回收液。與輕液(a-1)的回收液體相比,蒸餾固體成分中鐵屑比例較多之重液(b-1)所得之回收液體其含有較多丙二醇的氧化物(丙酮醇)或不純物。
又,蒸餾後的輕液(a-1)(初餾、本餾、後餾)、及蒸餾後的重液(b-1)的臭氣係如以下。
輕液(a-1)蒸餾後的初餾:臭氣強度3.0,舒適度-1.2
輕液(a-1)蒸餾後的本餾:臭氣強度2.3,舒適度-0.3
輕液(a-1)蒸餾後的後餾:臭氣強度3.5,舒適度-1.5
重液(b-1)的蒸餾液:臭氣強度3.5,舒適度-1.5
輕液(a-1)蒸餾後的本餾係無臭氣且高品質之冷卻劑回收液。又,輕液(a-1)蒸餾後的本餾中所含之丙二醇的
樹脂化物為檢測極限以下(相對於輕液(a-1)蒸餾後的本餾總量(100重量%)未達6000重量ppm)。
又,蒸餾後的輕液(a-1)(初餾、本餾、後餾)、及蒸餾後的重液(b-1)的色相係如以下。
輕液(a-1)蒸餾後的初餾:APHA20
輕液(a-1)蒸餾後的本餾:APHA30
輕液(a-1)蒸餾後的後餾:APHA60
重液(b-1)的蒸餾液:APHA50
又,有關於輕液(a-1)蒸餾後的本餾,在確認有無廷得耳現象時,未確認到廷得耳現象。
如表5所示,輕液(a-1)蒸餾後的固體成分係以切削屑為主成分者。此外重液(b-1)蒸餾後的固體成分係以磨粒為主成分者。又,與輕液(a-1)相比,重液(b-1)含有較多鐵屑。
在輕液(a-1)的本餾添加水,使未使用於切削步驟之新品冷卻劑(丙二醇)及水分量為相同程度,並在15至50℃中測定黏度。輕液(a-1)蒸餾後的本餾及新品冷卻劑各溫度中的黏度示於表6。如表6所示,輕液(a-1)蒸餾後本餾的黏度變化與新品冷卻劑為相同程度。
黏度的測定係使用Viscotester黏度計(轉子No.3)在液溫25℃進行。
接著將重液(b-1)的固體成分(分離固體成分)100重量份、水300重量份加入螺槳式攪拌濃度調整槽,固體成分含量為25重量%。之後,在不會沈澱之程度溫和攪拌,並在常溫以頻率15kHz的超音波照射120分鐘。該結果,以目視或觸診可確認幾乎沒有粗粒子(凝集物)。使碎解後的漿液通過270網目(53μm)的篩子,確認沒有凝集物。碎解後漿液(稀釋分離固體成分之溶液)的液體成分與固體成分的比例、重量係示於表7。
接著將碎解後的漿液400重量加入分液體旋風器並運作,而得微粒子漿液(c-1)與粗粒子漿液(d-1)。將分級後的微粒子漿液(c-1)與粗粒子漿液(d-1)的比例、液體成分與固體成分的比例、成分分析結果示於表8。
如表8所示藉由液體旋風器分級,藉此使微粒子漿液的切削屑及鐵屑的比例較多,粗粒子漿液係磨粒比例較多。鐵屑多移動至微粒子漿液,使粗粒子漿液中鐵屑降低為0.6重量%。
接著在粗粒子漿液100重量份添加水220重量份,並使其固體成分濃度為20重量%,均勻攪拌後,在常溫照射頻率26kHz的超音波30分鐘使凝集粒子分散。接
著,將照射超音波照射之粗粒子漿液靜置120分鐘,分離沈澱物與其他者(上清液),回收上清液。在剩餘沈澱物添加與回收的水同量的水,使固體成分濃度分為20重量%。之後使用磁石進行磁力篩選。以磁力篩選回收之固體成分可經過廢液再生步驟而成為回收切削粉。
之後,均勻攪拌後,在常溫照射頻率26kHz的超音波30分鐘,靜置120分鐘並回收上清液,至此為1次洗淨,重複進行洗淨至上清液濁度(光纖感應器(商品名「digital fiber amplifier FS-V21」,keyence股份有限公司製)測定之濁度)為2500度以上。洗淨次數合計4次。
接著使用乾燥機乾燥沈澱物並通過325網目(45μm)的篩子,將通過篩子者獲得作為回收磨粒而。並無未通過篩子者。將所得回收磨粒的重量與成分分析結果示於表9。相對於粗粒子漿液所含有之磨粒,回收磨粒中磨粒的回收率為88.9重量%。又,矽漿廢液(1)的乾燥固體的粒度分布示於第6圖,回收磨粒的粒度分布示於第7圖所示。掃描式電子顯微鏡(SEM)所拍攝矽漿廢液(1)的乾燥固體示於第8圖,所拍攝回收磨粒示於第9圖。另外,粒度分布係藉由雷射繞射散射法而測定。
將洗淨時回收之上清液以壓濾器(過濾布的材質:聚丙烯,過濾壓力:0.4MPa)濃縮,將所得固體成分蒸發乾燥而得回收切削粉(1-1)(18.4重量份)。所得回收切削粉的重量與成分分析結果示於表10。
又,混合輕液(a-1)蒸餾後的固體成分、將以壓濾器
濃縮微粒子漿液(c-1)所得之固體成分蒸發乾燥者、及將以壓濾器濃縮洗淨時回收之上清液所得之固體成分蒸發乾燥者,而得回收切削粉(1-2)(80.8重量份)。所得回收切削粉(1-2)的重量與成分分析結果示於表10所示。
另外,以上述壓濾器濃縮分離之液體,可在與上述相同之洗淨中使用作為稀釋液。
如表9所示,所得之回收磨粒幾乎不含有切削粉、鐵粉,為磨粒濃度非常高之高純度的回收磨粒。又,若比較第6圖、第7圖,所得之回收磨粒中,不存在於矽
漿廢液(1)中存在之切削屑粒徑在1μm附近的粒子。又,如第9圖所示,所得回收磨粒中的磨粒沒有附著有切削屑,係將切削屑與鐵屑去除。又可確認沒有損及磨粒的形狀。
又,實施例1所回收之初餾可使用作為粉碎助劑原料,本餾可使用作為切削用的冷卻劑原料,後餾可使用作為粉碎助劑原料,回收磨粒可使用作為切削用作為磨粒,回收切削粉可使用作為鐵鋼副資材,在實施例1中並無廢棄物。
回收使用以二乙二醇及二乙二醇單甲醚的混合物作為冷卻劑,以碳化矽磨粒(GC#1200)作為磨粒的切削液,切削製造太陽電池基板的多晶矽後的矽漿廢液(2)500重量份。
矽漿廢液(2)的重量、液體成分與固體成分的比例、及固體成分的成分之分析結果示於表11。
將回收之矽漿廢液(2)500重量份使用蒸餾裝置減壓蒸餾。蒸餾條件為壓力30mmHg並蒸餾至餾除(至快要無液體流出之前)。以餾出溫度為60℃以上且100℃的餾出液作為初餾,以餾出溫度為100℃以上且未達170℃的餾出液作為本餾,以餾出溫度為170℃以上且200℃以下的餾出液作為後餾,而分為初餾、本餾、後餾3種。蒸餾後液體成分與固體成分的比例示於表12所示。蒸餾後液體成分及固體成分的成分分析結果示於表13、表14所示。
如表13所示,與初餾、後餾相比,本餾的水分較少,可得高純度二乙二醇與二乙二醇單甲醚的回收液。另外,蒸餾後固體成分的含液率為10重量%以下。
又,評價蒸餾後的初餾、本餾、後餾的臭氣時係如以下。
蒸餾後的初餾:臭氣強度2.0,舒適度0
蒸餾後的本餾:臭氣強度2.3,舒適度0
蒸餾後的後餾:臭氣強度2.5,舒適度-1.0
又,蒸餾後初餾及本餾為無色透明,後餾為淡黄色透明。又,蒸餾後本餾中所含之二乙二醇或二乙二醇單甲醚的樹脂化物為檢測極限以下(相對於蒸餾後之本餾總量(100重量%)未達6000重量ppm)。
又,評價蒸餾後的初餾、本餾、後餾的色相時係如以下。
蒸餾後的初餾:APHA20
蒸餾後的本餾:APHA30
蒸餾後的後餾:APHA70
又,對於蒸餾後的本餾確認有無廷得耳現象時,沒有確認到廷得耳現象。
分析水分調整為與實施例1相同之本餾及未使用於切削步驟之新品冷卻劑兩者因溫度變化而產生的黏度變化(表15)。如表15所示,本餾的黏度變化與新品冷卻劑為同程度。另外,黏度的測定係以與實施例1相同條件進行。
接著,在蒸餾後的固體成分344重量份添加水1370重量份,使固體成分濃度為20重量%並均勻攪拌後,在常溫照射頻率26kHz的超音波30分鐘,使凝集粒子分散。接著靜置120分鐘,分離沈澱物與其他者(上清液)。在剩餘沈澱物添加與回收之水同量的水。之後,使用磁石進行磁力篩選。磁力篩選回收之固體成分經過廢液再生步
驟而可作為回收切削粉。
之後,均勻攪拌後,在常溫照射頻率26kHz的超音波30分鐘,靜置120分鐘並回收上清液,至此為1次洗淨,重複進行洗淨至上清液濁度(光纖感應器(商品名「digital fiber amplifier FS-V21」,keyence股份有限公司製)所測定之濁度)為2500度以上。洗淨次數合計為6次。
接著使用乾燥機乾燥,通過325網目(45μm)的篩子,將通過篩子者獲得作為回收磨粒。所得回收磨粒的重量與成分之分析結果示於表16。相對於蒸餾後固體成分中的磨粒,回收磨粒中磨粒的回收率為78.6%。
又,矽漿廢液(2)的乾燥固體的粒度分布示於第10圖,回收磨粒的粒度分布示於第11圖。掃描式電子顯微鏡所拍攝之矽漿廢液(2)的乾燥固體示於第12圖,回收磨粒的乾燥固體示於第13圖。
洗淨時回收之上清液係與實施例1同樣地以壓濾器濃縮,將所得固體成分蒸發乾燥而得回收切削粉(157.1重量份)。所得回收切削粉的重量與成分分析之結果示於表17。
如表16所示,所得回收磨粒幾乎不含切削粉、鐵粉,為磨粒濃度非常高之高純度的回收磨粒。又,如第11圖所示,所得之回收磨粒中,不存在於矽漿廢液(2)中存在之切削屑粒徑在1μm附近的粒子。又,如第13圖所示,所得回收磨粒中的磨粒沒有附著有切削屑,係將切削屑與鐵屑去除。又可確認沒有損及磨粒的形狀。
又,可確認實施例2也與實施例1同樣地沒有廢棄物。
回收使用以丙二醇作為冷卻劑,以碳化矽磨粒(GC#1500)作為磨粒的切削液,切削製造太陽電池基板的多晶矽後的矽漿廢液(3)。將矽漿廢液(3)230重量份與實施例1同樣地蒸餾,而回收固體成分100重量份、液體成分130重量份。蒸餾後固體成分的成分分析之結果示於表18。
將蒸餾後的固體成分100重量份與水400重量份加入攪拌槽,並均勻攪拌使固體成分濃度成為20重量%後,在常溫照射頻率38kHz的超音波30分鐘,而分散凝集粒子。接著靜置120分鐘,分離沈澱物與其他(上清液)。在剩餘沈澱物添加與回收之水同量的水。之後,使用磁石進行磁力篩選。磁力篩選回收之固體成分可經過廢液再生步驟而作為回收切削粉。
之後,均勻攪拌後,在常溫照射頻率38kHz的超音波30分鐘,靜置120分鐘並回收上清液,至此為1次洗淨,重複進行洗淨至上清液濁度(光纖感應器(商品名「digital fiber amplifier FS-V21」,keyence股份有限公司製)所測定之濁度)為2500度以上。洗淨次數合計為7次,該洗淨所需之洗淨水量合計為2800重量份。
接著,將沈澱物使用乾燥機乾燥,並通過325網目(45μm)的篩子,將篩子之56.7重量份作為回收磨粒而獲得。所得回收磨粒的重量與成分分析之結果示於表19。
將洗淨時回收之上清液以壓濾器濃縮,將所
得固體成分蒸發乾燥而得回收切削粉(34.5重量份)。所得回收切削粉的重量與成分分析之結果示於表20。
又,可確認實施例3也與實施例1同樣地沒有廢棄物。
與實施例3同樣地回收蒸餾後的固體成分及液體成分,並將固體成分100重量份與水400重量份加入攪拌槽,使固體成分濃度為20重量%。之後,除了未照射超音波以外,與實施例3同樣地回收回收磨粒。上清液的濁度(光纖感應器(商品名「digital fiber amplifier FS-V21」,keyence股份有限公司製)所測定之濁度)成為2500度以上所需要
的洗淨次數為22次,洗淨所需之洗淨水量為8800重量份。
接著使用乾燥機乾燥,並通過20μm的篩子,將通過篩子之34.1重量份作為回收磨粒而獲得。所得磨粒的重量與成分分析之結果示於表21。
將洗淨時回收之上清液以壓濾器濃縮,並將所得之固體成分蒸發乾燥而得回收切削粉(57.1重量份)。所得回收切削粉的重量與成分分析之結果示於表22。
又,可確認比較例1也與實施例1同樣地沒有廢棄物。
實施例3及比較例1中,磨粒的回收率、洗淨次數及所使用之洗淨水量示於表23。
因比較例1未進行超音波照射,故未進行凝集磨粒與切削屑的剝離,造成洗淨次數較多。與比較例1相比,實施例3之洗淨次數、洗淨水量都較少,可獲得高純度的回收磨粒。又,實施例3的回收率也較高,可有效率地獲得回收磨粒。
回收使用以丙二醇作為冷卻劑,使用碳化矽磨粒(GC#1500)作為磨粒的切削液,而製作太陽電池基板的多晶矽切削後的矽漿廢液(4)。將矽漿廢液(4)與實施例1同樣地蒸餾而回收固體成分100重量份。蒸餾後固體成分的成分分析之結果示於表24。
將蒸餾後的固體成分100重量份與水400重量份加入攪拌槽,使固體成分濃度為20重量%。之後在常溫照射頻率26kHz的超音波30分鐘,使凝集粒子碎解。將碎解固體成分(20重量%的漿液)與實施例1同樣地加入液體旋風器並分級,而得微粒子漿液(c-2)與粗粒子漿液(d-2)。所得微粒子漿液(c-2)與粗粒子漿液(d-2)的比例、液體成分與固體成分的比例、固體成分的成分分析之結果示於表25。
在粗粒子漿液(d-2)143重量份加水,並使固體成分濃度為20重量%,與實施例1同樣地洗淨並乾燥,而得回收磨粒56.5重量份。上清液的濁度(以光纖感應器(商品名「digital fiber amplifier FS-V21」,keyence股份有限公司製)測定之濁度)至2500度以上所需的洗淨次數為4次,洗淨所需之洗淨水量為1170重量份。
所得回收磨粒的成分分析之結果示於表26。
將洗淨時回收之上清液以壓濾器濃縮,將所得固體成分蒸發乾燥而得回收切削粉(4-1)(20.7重量份)。又,將微粒子漿液(c-2)的固體成分與回收切削粉(4-1)混合,而得回收切削粉(4-2)(34.8重量份)。所得回收切削粉(4-1)及回收切削粉(4-2)的重量與成分分析之結果示於表27。
實施例4中沒有廢棄物。
將與實施例4同樣方式回收蒸餾後的固體成分,將固體成分100重量份與水400重量份加入攪拌槽,使固體成分濃度成為20重量%。除了未進行頻率26kHz的超音波照射及之後之藉由液體旋風器之分級以外,以與實施例4同樣方式獲得回收磨粒。所得之回收磨粒為39.4重量份。上清液的濁度(以光纖感應器(商品名「digital fiber amplifier FS-V21」,keyence股份有限公司製)所測定之濁度)至2500度以上所需要之洗淨次數為6次,洗淨所需要之洗淨水量為5400重量份。所得之回收磨粒的成分分析之結果示於表28。
將洗淨時回收之上清液以壓濾器濃縮,將所得固體成分蒸發乾燥而得回收切削粉(53.7重量份)。所得回收切削粉的重量與成分分析結果示於表29。
實施例5中沒有廢棄物。
實施例4及實施例5中,洗淨次數及所使用之洗淨水量示於表30。
與實施例5相比,實施例4的洗淨次數較少且洗淨水量也較少,可也效率地回收磨粒。藉由液體旋風器而在洗淨步驟前的分級步驟選擇性去除切削屑與鐵屑,藉此可在之後的洗淨步驟中減少洗淨次數或洗淨水量。
使用以丙二醇作為冷卻劑,以碳化矽磨粒(GC#1200)作為磨粒的切削液,切削製造太陽電池基板的多晶矽後的
矽漿廢液(5)係不進行離心分離,並以與實施例1重液(b-1)的蒸餾條件相同方法而僅進行蒸餾,獲得蒸餾後液體成分100重量份。所得蒸餾後液體成分的成分分析之結果示於表31。
將蒸餾後的液體成分(表31的蒸餾後的液體成分)使用濕式壁塔之蒸餾裝置而精餾。精餾條件為減壓(300至400mmHg),餾出溫度為100℃至115℃。精餾後所得之初餾為32重量份,本餾為68重量份。所得初餾及本餾的水分、成分分析之結果示於表32。
將蒸餾後的液體成分(表31蒸餾後的液體成分)精餾所得之本餾成分,係去除水或氧化成分(丙酮醇)之高純度的冷卻劑(丙二醇)。另外,直接精餾矽漿廢液(5)時雖然操作需要時間,但可獲得與上述相同之高純度的冷卻劑。
又,評價矽漿廢液(5)蒸餾後的液體成分、及精餾後本餾成分的臭氣時係如以下。
矽漿廢液(5)蒸餾後的液體成分:臭氣強而未評價
精餾後的本餾成分:臭氣強度2.3,舒適度-0.3
又,蒸餾後本餾中所含丙二醇的樹脂化物為檢測極限以下(相對於精餾後本餾總量(100重量%)未達6000重量ppm)。
實施例及比較例所進行之分析方法係如以下。
GC-FID分析法(檢測器:氫炎離子檢測器)
使用機器:商品名「GC-2014 C-R8A」(島津製作所股份有限公司製)
管柱:商品名「Rtx-Wax」(長30m×內徑0.32mm,膜厚0.1μm,島津GLC股份有限公司製)
載體氣體:He
檢測器:FID(檢測器溫度210℃)
卡費雪法(Karl Fischer's method)
使用機器:商品名「MKS-500」,京都電子工業股份有限公司製
波長分散型螢光X線分析
使用機器:商品名「ZSX Primus III+」(Rigaku股份有限公司製)
又,冷卻劑樹脂化物係將蒸餾後的液體成分加熱至冷卻劑沸點以上,並使冷卻劑完全氣化後測定剩餘殘渣,而從樹脂化物相對於蒸餾後液體成分(100重量%)的重量比例算出。
實施例及比較例所進行之臭氣評價方法係如以下。
藉由以下所示6階段的臭氣強度表示法、及9階段的舒適度表示法,而評價溶液的臭氣強度及舒適度。6人(20代男性1名、30代男性3名、40代男性2名)評價者對於相同溶液進行相同評價,以6人的評價結果之平均值作為臭氣強度及舒適度。
另外,臭氣測定係溫度25℃的環境下進行。
0:無臭
1:很難感知的臭味
2:可得知有某種臭味之微弱臭味
3:可容易感知的臭味
4:強臭味
5:強烈臭味
-4:極端不適
-3:非常不適
-2:不適
-1:稍微不適
0:非舒適也非不適
1:稍微舒適
2:舒適
3:非常舒適
4:極端舒適
實施例及比較例所進行的色相評價方法係如以下。
根據JIS K0071-1:1998所記載的方法而製作標準試料,並以目視評價APHA(哈任色度)。
實施例所進行有無廷得耳現象的確認方法係如以下。
將蒸餾後的本餾放入厚度3cm的玻璃製樣品瓶(無色透明),在暗處以LED光線照射樣品瓶之狀態下,從LED光線之直角方向目視觀察之結果,無因散射光造成的混濁時則判斷為無廷得耳現象,有因散射光造成的混濁時則判斷唯有廷得耳現象。
Claims (21)
- 一種矽漿廢液的再利用系統,係包括:超音波處理步驟(B),係對從含有冷卻劑、磨粒、切削屑、鐵屑之矽漿廢液所得之分離固體成分照射超音波;分離步驟(C),係從照射過超音波之前述分離固體成分分離回收磨粒與回收切削粉。
- 如申請專利範圍第1項所述之矽漿廢液的再利用系統,其中,前述分離固體成分係藉由將前述矽漿廢液分離並獲得分離固體成分與冷卻劑回收液之冷卻劑回收步驟(A)而得者。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之矽漿廢液的再利用系統,其中,在前述超音波處理步驟(B)中,對前述分離固體成分照射頻率10至38kHz的超音波。
- 如申請專利範圍第2或3項所述之矽漿廢液的再利用系統,其中,在前述冷卻劑回收步驟(A)中,進行分離之手段為由離心分離、過濾器過濾、及蒸餾所成群組所選擇之至少一種。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之矽漿廢液的再利用系統,其中,在前述分離步驟(C)中,係利用沈澱速度差而從照射過超音波之前述分離固體成分分離回收磨粒與回收切削粉。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之矽漿廢液的再利用系統,係進一步包括洗淨步驟(D),係於前 述回收磨粒加入稀釋液並照射超音波後,利用沈澱速度差而進行分離並洗淨回收磨粒。
- 一種冷卻劑回收液,係藉由申請專利範圍第2至6項中任一項所述之再利用系統而得者。
- 一種回收磨粒,係藉由申請專利範圍第1至6項中任一項所述之再利用系統而得者。
- 一種回收切削粉,係藉由申請專利範圍第1至6項中任一項所述之再利用系統而得者。
- 一種冷卻劑回收液,其中,冷卻劑含量為88重量%以上,以下述臭氣評價法所評價之臭氣強度未達2.5,且舒適度大於-1;臭氣測定法:6位評價者聞評價樣品的臭味,並藉由以下所示6階段的臭氣強度表示法、及9階段的舒適度表示法而進行評價,以其平均值作為臭氣強度及舒適度;臭氣強度表示法:0:無臭、1:很難感知的臭味、2:可得知有某種臭味之微弱臭味、3:可容易感知的臭味、4:強臭味、5:強烈臭味;舒適度表示法:-4:極端不適、-3:非常不適、-2:不適、-1:稍微不適、0:非舒適也非不適、1:稍微舒適、2:舒適、3:非常舒適、4:極端舒適。
- 一種冷卻劑回收液,其中,冷卻劑含量為88重量%以 上,色相為APHA40以下。
- 一種冷卻劑回收液,其中,冷卻劑含量為88重量%以上,水含量未達5重量%。
- 如申請專利範圍第7、10、11及12項中任一項所述之冷卻劑回收液,其為切削用冷卻劑的原料。
- 如申請專利範圍第7、10、11及12項中任一項所述之冷卻劑回收液,其為粉碎助劑原料。
- 如申請專利範圍第7、10、11及12項中任一項所述之冷卻劑回收液,其為合成樹脂原料。
- 如申請專利範圍第7、10、11及12項中任一項所述之冷卻劑回收液,其為燃料。
- 如申請專利範圍第8項所述之回收磨粒,其為切削用磨粒。
- 如申請專利範圍第8項所述之回收磨粒,其為鐵鋼副資材。
- 如申請專利範圍第8項所述之回收磨粒,其為水泥原料。
- 如申請專利範圍第9項所述之回收切削粉,其為鐵鋼副資材。
- 如申請專利範圍第9項所述之回收切削粉,其為水泥原料。
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