研磨材料再生方法

2023-04-25 07:45:46 2

研磨材料再生方法
【專利摘要】本發明從包含使用過的研磨材料的研磨材料漿料中得到高純度的再生研磨材料。研磨材料是選自氧化鈰、金剛石、氮化硼、碳化矽、氧化鋁、氧化鋁-氧化鋯以及氧化鋯中的至少一種，且經由下述工序A～D從研磨材料漿料中再生研磨材料，即，回收包含使用過的研磨材料的研磨材料漿料的漿料回收工序A；向該回收的研磨材料漿料添加含有鹼土金屬元素的金屬鹽，使研磨材料凝聚，從母液分離該研磨材料並進行濃縮的分離濃縮工序B；將分離濃縮了的研磨材料固液分離並回收的研磨材料回收工序C以及用磁性過濾器過濾去除混入研磨材料漿料的金屬元素粒子的過濾工序D，並且工序D在工序A～C中任意一項工序之後或者與工序B或工序C同時進行。
【專利說明】研磨材料再生方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種研磨材料再生方法。

【背景技術】
[0002] 作為在玻璃光學元件，玻璃基板，半導體設備的製造工序中進行精密研磨的研磨 材料，目前使用以氧化鈰為主成分，並向其中加入了氧化鑭，氧化釹，氧化鐠等而得到的稀 土元素氧化物。作為其他的研磨材料，可以列舉金剛石、氧化鐵、氧化鋁、氧化鋯、膠體二氧 化矽等。
[0003] 通常，在研磨材料的主要構成元素中，包含由日本國內不出產的礦物得到的材料， 一部分依賴進口資源，且大多材料價格昂貴。因此，對於含有使用過的研磨材料的研磨材料 廢液，在技術上對資源的再利用化的對應成為重要問題。
[0004] 通常，作為在各種產業領域中產生的含有懸浮微粒的廢水的處理方法，目前是使 用中和劑或無機凝聚劑、高分子凝聚劑等將懸浮微粒凝聚分離，然後處理水排放，凝聚分離 得到的汙泥通過焚燒等方法進行廢棄處理。
[0005] 另外，含使用過的研磨材料的廢液中混入了在研磨工序中大量產生的被研磨成 分，例如光學玻璃屑等。通常難以將該廢液中所含的研磨材料成分和被研磨成分有效地分 離，因此，現狀是，研磨材料廢液大多情況下在使用過後被廢棄，在廢棄成本方面存在問題。
[0006] 因此，近年來，有效地回收及再利用研磨材料的主要構成元素來實現作為稀有且 價值高的元素的資源節約化成為重要的問題。
[0007] 關於研磨材料成分的回收方法，已經公開了回收膠體二氧化矽類的研磨材料的方 法，即在鎂離子的存在下，向研磨材料廢液添加鹼將pH值調整到10以上，由此進行凝聚處 理來回收研磨材料的方法（例如參照專利文獻1)。
[0008] 現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1 :日本特開2000-254659號公報
【發明內容】

[0011] 發明所要解決的技術問題
[0012] 但是，包含使用過的研磨材料的研磨材料漿料中有時會混入與研磨材料成分不同 的金屬元素粒子這樣的雜質。
[0013]專利文獻1的方法能夠將來自被研磨物的成分與研磨材料分離，回收研磨材料， 但是無法去除混入的雜質即金屬元素粒子。
[0014]作為去除雜質粒子的方法，可以考慮使用具備篩孔等的陶瓷過濾器等進行去除。 但是，用陶瓷過濾器等去除雜質粒子的方法中，當混入的金屬元素的粒子比研磨材料粒子 的粒徑大時，能夠通過陶瓷過濾器等的過濾器進行去除，但是當混入的金屬元素的粒子與 研磨材料粒子的粒徑相同或者比其小時，無法有效地去除，會導致再生研磨材料的純度降 低。
[0015] 本發明要解決的技術問題在於，提供一種研磨材料再生方法，其可以從包含使用 過的研磨材料的研磨材料漿料中得到高純度的再生研磨材料。
[0016] 用於解決技術問題的技術方案
[0017] 本發明的所述技術問題可通過下述方案來解決：
[0018] 1、一種研磨材料再生方法，其從包含使用過的研磨材料的研磨材料漿料中再生研 磨材料，該研磨材料是選自下述研磨材料組中的至少一種，並且該研磨材料再生方法經由 下述工序A?D再生研磨材料，而且工序D在工序A?C中任意一項工序之後進行或者與 工序B或工序C同時進行，
[0019] 工序A:回收包含使用過的研磨材料的研磨材料漿料的漿料回收工序A;
[0020] 工序B:向該回收得到的研磨材料漿料中添加作為無機鹽的含有鹼土金屬元素的 金屬鹽，使研磨材料凝聚，從母液中分離出該研磨材料並進行濃縮的分離濃縮工序B;
[0021] 工序C:將該分離並濃縮後的研磨材料進行固液分離並進行回收的研磨材料回收 工序C;
[0022] 工序D:用磁性過濾器過濾去除混入研磨材料漿料的金屬元素粒子的過濾工序D，
[0023] 研磨材料組：氧化鈰、金剛石、氮化硼、碳化矽、氧化鋁、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋯。
[0024] 2、如第一項所述的研磨材料再生方法，其中，所述磁性過濾器由永久磁鐵材料或 者電磁鐵材料構成。
[0025] 3、如第一項或第二項所述的研磨材料再生方法，其還包括工序E:對回收得到的 所述研磨材料的粒徑進行調整的粒徑控制工序E，
[0026] 所述過濾工序D在所述粒徑控制工序E即將開始前進行。
[0027] 4、如第三項所述的研磨材料再生方法，其中，在所述研磨材料回收工序C之後，所 述粒徑控制工序E之前，還包括工序F:對上述回收得到的研磨材料實施過濾處理並進行二 次濃縮的第二濃縮工序F。
[0028] 5、如第一項至第四項中任意一項所述的研磨材料再生方法，其中，所述分離濃縮 工序B中使用的含有鹼土金屬元素的金屬鹽為鎂鹽。
[0029] 6、如第一項至第五項中任意一項所述的研磨材料再生方法，其中，所述研磨材料 回收工序C中，研磨材料的回收方法是採用自然沉降進行的傾析分離法。
[0030] 發明效果
[0031] 利用本發明的上述方法，可以從包含使用過的研磨材料的研磨材料漿料中得到高 純度的再生研磨材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 圖1是表示本發明的研磨材料再生方法基本工序流程的一個例子的示意圖。

【具體實施方式】
[0033] 下面，對本發明的構成要素及用於實施本發明的方式、實施方案進行詳細的說明。 需要說明的是，在以下的說明中示出的"?"的意義是包含其前後所記載的數值作為下限值 及上限值。
[0034] 下面，對已有的研磨材料，本發明的研磨材料再生方法及構成技術的詳細內容進 行說明。
[0035]〔研磨材料〕
[0036] 通常，作為光學玻璃或半導體基板等的研磨材料，使用將氧化鐵紅（aFe203)、氧化 鈰、氧化鋁、氧化錳、氧化鋯、膠體二氧化矽等微粒分散在水或油中製成的漿料狀材料，而本 發明的研磨材料再生方法的特點在於，適用於回收選自氧化鈰、金剛石、氮化硼、碳化矽、氧 化鋁、氧化鋁-氧化鋯及氧化鋯的至少1種研磨材料，這些材料可以適用於在半導體基板的 表面或玻璃的研磨加工中為了高精度地維持平坦性，同時得到充分的加工速度而通過物理 作用和化學作用這兩者進行研磨的化學機械研磨（CMP)。
[0037] 另外，作為研磨材料所使用的氧化鋪（例如，C.I.Kasei公司製造，TechnoRise公 司製造，和光純藥公司製造等），大多使用將被稱為氟碳鈰鑭礦且含有大量稀土元素的礦石 進行燒成後粉碎而成的材料而非純粹的氧化鋪。氧化鋪為主要成分，作為其它的成分，還含 有鑭、釹和鐠等稀土元素，除氧化物以外，有時還含有氟化物等。下面使用氧化鈰作為所使 用的研磨材料進行舉例說明，但並不僅限於此例。
[0038] 本發明中所使用的研磨材料對於其成分及形狀沒有特別限定，可以使用一般而言 作為研磨材料而銷售的材料，在研磨材料含量為50質量％以上的情況下，效果明顯，優選。
[0039] 下面用【專利附圖】

【附圖說明】本發明的研磨材料再生方法整體的工序流程。
[0040] 圖1是表示本發明的研磨材料再生方法基本工序流程的一個例子的示意圖。
[0041] 本發明的研磨材料再生方法中，將圖1所示的漿料回收工序A之前進行的研磨工 序中使用後的使用過的研磨材料作為再生研磨材料進行再生。在對研磨材料的再生方法進 行說明之前，對採用研磨材料的研磨工序進行說明。
[0042]〔研磨工序〕
[0043] 以玻璃基板的研磨為例，研磨工序通常由製備研磨材料漿料、研磨加工及研磨部 的清洗構成一個工序。
[0044] 在圖1所示的研磨工序的整體流程中，研磨機1具有研磨平臺2,該研磨平臺2可 旋轉，所述研磨平臺2貼附有由無紡布、合成樹脂發泡體、合成皮革等構成的砂布K。研磨作 業時，使用保持具H將主成分為矽的被研磨物（例如，光學玻璃，信息記錄介質用玻璃基板、 矽片等）3以規定的擠壓力N按壓在上述研磨平臺2上，並且使研磨平臺2旋轉。同時，從 漿料噴嘴5中經由泵P供給預先製備的研磨材料液4 (研磨材料漿料）。使用過的研磨材料 液4 (含有使用過的研磨材料的研磨材料漿料）通過流路6貯存在漿料槽1\中，在研磨機1 和漿料槽1\之間反覆循環。
[0045] 另外，用於清洗研磨機1的清洗水7積存於清洗水貯存槽 '中，由清洗水噴射噴 嘴8噴射至研磨部後進行清洗，作為包含研磨材料的清洗液10 (含有使用過的研磨材料的 研磨材料漿料）經由泵，在通過流路9之後積存於清洗液貯存槽T3。該清洗液貯存槽1~3是 用於積存在清洗（衝洗）中使用後的清洗水的槽。為了防止沉澱、凝聚，使用攪拌槳經常對 該清洗液貯存槽T3中進行攪拌。
[0046] 另外，在研磨中產生並積存在漿料槽1\中之後循環使用的研磨材料液4、和積存於 清洗液貯存槽1的清洗液10均呈下述狀態：在含有研磨材料粒子的同時，還含有從被研磨 的被研磨物3上刮落下來的來自被研磨物的玻璃成分等。
[0047] 對研磨工序中的具體方法進行說明
[0048] (1)研磨材料漿料的製備
[0049] 將研磨材料的粉末添加並分散於水等溶劑中並使濃度達到1?40質量％的濃度 範圍，製備研磨材料漿料。如圖1所示，將該研磨材料漿料循環供給至研磨機1來使用。作 為研磨材料使用的粒子，使用平均粒徑為幾十nm?幾ym大小的粒子。
[0050]另外，優選向循環供給使用的研磨材料漿料中添加分散劑等來防止研磨材料粒子 的凝聚，並且使用攪拌機等持續攪拌來維持分散狀態。通常，優選採用以下方法：在研磨機 1旁設置研磨材料漿料用罐，使用攪拌機等持續維持分散狀態，使用供給用泵循環供給於研 磨機1。
[0051] ⑵研磨
[0052] 如圖1所示，使研磨墊（砂布K)與被研磨物3接觸，一邊向接觸面供給研磨材料 漿料一邊在加壓條件下使墊F和被研磨物3相對運動。
[0053] (3)清洗
[0054] 剛剛研磨之後的被研磨物3及研磨機1上附著有大量的研磨材料。因此，研磨後供 給水等來代替研磨材料漿料，對附著於被研磨物3及研磨機1上的研磨材料進行清洗。此 時，含有研磨材料的清洗液10被排出到體系外9。
[0055] 由於該清洗操作中會將一定量的研磨材料排出到體系外9,因此體系內的研磨材 料量減少。為了補充該減少部分，對漿料槽1\追加新的研磨材料漿料。追加的方法可以每 加工1次進行追加，也可以每加工一定量後進行追加，但優選供給充分地分散在溶劑中的 狀態的研磨材料。
[0056]〔使用過的研磨材料漿料〕
[0057] 本發明所說的使用過的研磨材料漿料為貯藏於清洗液貯藏槽1~3中的研磨材料漿 料以及排出到由研磨機1、漿料槽及清洗液貯藏槽T3構成的研磨工序體系外部的研磨材 料漿料，主要有以下所示的兩種。
[0058] 第一種是含有清洗工序中所排出的清洗液並貯藏在清洗液貯藏槽T3中的研磨材 料漿料（衝洗漿料），第二種是使用了一定加工次數後被廢棄並貯存在漿料槽1\中的使用 過的研磨材料漿料（壽命終止漿料）。
[0059] 作為含有清洗水的衝洗漿料的特徵，可舉出以下的兩點。
[0060] 1)由於清洗時被排出，因此清洗水大量混入,與研磨工序體系內的研磨材料漿料 相比較，研磨材料濃度顯著下降。
[0061] 2)附著於砂布K等上的被切削下來的玻璃成分也在清洗時混入該衝洗漿料中。
[0062] 另一方面，作為壽命終止漿料的特徵，可以舉出：與新品研磨材料漿料相比，玻璃 成分濃度變高。
[0063]〔研磨材料的再生方法〕
[0064] 本發明的研磨材料再生方法中，從包含使用過的研磨材料的研磨材料漿料中再生 高純度的研磨材料，並作為再生研磨材料進行再利用，如圖1所示，該方法具備漿料回收工 序A、分離濃縮工序B、研磨材料回收工序C、第二濃縮工序F、過濾工序D以及粒徑控制工序 E這6個工序。並且根據作為再生研磨材料再利用的研磨材料的種類、需要的濃度、純度等 可以適當地省略第二濃縮工序F以及粒徑控制工序E中一個或者兩個。
[0065] (1:漿料回收工序A)
[0066] 漿料回收工序A是對含有使用過的研磨材料的研磨材料漿料進行回收的工序。需 要說明的是，回收得到的研磨材料漿料中研磨材料的含量大致為〇. 1?40質量％的範圍。 [0067] 回收得到的研磨材料漿料可以在回收後立即轉移至分離濃縮工序B，也可以貯存 至回收了一定量後轉移至分離濃縮工序B。任一情況下所回收的研磨材料漿料均優選通過 持續攪拌來防止粒子的凝聚，從而維持穩定的分散狀態。
[0068] 在本發明中，可以採用如下方法：
[0069] 將漿料回收工序A中回收得到的兩種研磨材料漿料混合而製成母液後，在分離濃 縮工序B中進行處理，或者，
[0070] 也可以採用以下方法：
[0071] 將漿料回收工序A中回收得到的衝洗漿料和壽命終止漿料分別製成獨立的母液， 並且在分離濃縮工序B中分別進行處理。
[0072] (2:分離濃縮工序B)
[0073] 分離濃縮工序B是向回收得到的研磨材料漿料添加作為無機鹽的含有鹼土金屬 元素的金屬鹽，使研磨材料凝聚，從母液中分離出該研磨材料並進行濃縮的工序。回收得到 的使用過的研磨材料漿料處於混入了來自被研磨物的玻璃成分等的狀態。另外，由於清洗 水的混入，濃度下降，為了將回收得到的研磨材料再次用於研磨加工，需要對玻璃成分等進 行分離並對研磨材料成分進行濃縮。
[0074] 具體來說，分離濃縮工序B中，在不添加pH調整劑的狀態下，向漿料回收工序A中 回收得到的研磨材料漿料（母液）中特別添加作為無機鹽的鹼土金屬鹽，在僅使研磨材料 凝聚而不使非研磨成分（玻璃成分）凝聚的狀態下，將該研磨材料從母液中分離出來並濃 縮。由此，可以僅使研磨材料成分凝聚沉澱後，玻璃成分幾乎都存在於上清液中，分離凝聚 體，由此可對研磨材料成分和玻璃成分進行分離，同時對研磨材料漿料進行濃縮。
[0075] 〈鹼土金屬鹽〉
[0076] 作為本發明的鹼土金屬鹽，例如可以舉出：鈣鹽、鍶鹽、鋇鹽，在本發明中，廣義上 屬於周期表的第二族的元素也定義為鹼土金屬。因此，鈹鹽、鎂鹽也屬於本發明中所說的鹼 土金屬鹽。
[0077] 另外，作為本發明的鹼土金屬鹽，優選在水中的溶解度高的滷化物、硫酸鹽、碳酸 鹽、醋酸鹽等方式。
[0078] 另外，作為可以適用於本發明的鹼土金屬鹽，優選添加後溶液pH變化小的鎂鹽。 作為鎂鹽，只要是作為電解質發揮作用的鹽就沒有特別限定，但從在水中的溶解性高的方 面考慮，優選氯化鎂、溴化鎂、碘化鎂、硫酸鎂、醋酸鎂等，從溶液的pH變化小、沉降的研磨 材料及廢液容易處理的方面考慮，特別優選氯化鎂及硫酸鎂。
[0079]〈無機鹽的添加方法〉
[0080] 接著，說明本發明中向研磨材料漿料（母液）中添加無機鹽的方法。
[0081] a)無機鹽的濃度
[0082] 就待添加的無機鹽而言，可以將粉末直接供給至研磨材料漿料（母液），也可以使 其溶解於水等溶劑之後添加在研磨材料漿料（母液）中，但為了在添加於研磨材料漿料中 之後形成均勻的狀態，優選以溶解於溶劑的狀態添加。
[0083] 優選採用無機鹽濃度範圍為0. 5?50質量％的水溶液。為了抑制體系的pH變化， 並提高與玻璃成分分離的效率，更優選10?40質量％的濃度範圍內。
[0084]b)無機鹽的添加溫度
[0085] 添加無機鹽時的溫度只要是回收得到的研磨材料漿料的凍結溫度以上且90°C 以下的範圍內，即可適當選擇，但從高效地進行與玻璃成分的分離的觀點考慮，優選10? 40°C的溫度範圍，更優選15?35°C的溫度範圍。
[0086]c)無機鹽的添加速度
[0087] 作為無機鹽向研磨材料漿料（母液）中的添加速度，優選按照如下速度添加，該速 度使得回收得到的研磨材料漿料中的無機鹽濃度均勻，而不會在局部產生高濃度區域。優 選每分鐘的添加量為總添加量的20質量％以下，更優選為10質量％以下。
[0088]d)無機鹽添加時的pH值
[0089] 優選的方式是，在本發明的研磨材料再生方法中，在分離濃縮工序B中添加無機 鹽時，不調節預先回收得到的研磨材料漿料的pH值。通常回收得到的研磨材料漿料由於 含有玻璃成分因而其pH值稍顯鹼性，在8?低於10的範圍，本發明中，優選在母液換算成 25°C的pH值小於10. 0的條件下進行分離濃縮。其原因在於：當pH值為10以上時，作為被 研磨物3的玻璃成分容易凝聚，並且通過添加添加劑，其與研磨材料共同凝聚、沉降，而當 pH值為10以下時，由於溶解度的差值大，因而玻璃成分很少會混入凝聚為二次粒子的狀態 的研磨材料成分中。
[0090] 本發明中，pH值採用在25°C下使用Lacombetester臺式pH計（ASONE(株）制 造PH1500)測定得到的值。
[0091] 在本發明中，優選添加無機鹽後，維持在添加無機鹽時的pH值以下直至將該濃縮 物分離。這裡所說的添加無機鹽時的pH值是指添加無機鹽剛結束時的pH值。
[0092] 因此，維持在無機鹽添加時的pH值以下的條件下，具體優選pH值維持在低於10. 0 的條件下，直至將沉澱的濃縮物分離。
[0093]e)添加無機鹽後的攪拌
[0094] 添加無機鹽後，優選繼續攪拌至少10分鐘以上，更優選為30分鐘以上。在添加無 機鹽的同時研磨材料粒子開始凝聚，但通過維持攪拌狀態，凝聚狀態在整個體系中變得均 勻，濃縮物的粒度分布變窄，之後的分離變得容易。
[0095] (3 :研磨材料回收工序C)
[0096] 研磨材料回收工序C是對分離濃縮工序B中分離並濃縮得到的研磨材料進行固液 分離並回收濃縮物的工序。
[0097] 作為對通過添加無機鹽發生凝聚而得到的研磨材料濃縮物和上清液進行分離的 方法，可以採用通常的濃縮物的固液分離法。即，可以採用進行自然沉降而僅分離上清液的 方法，或採用離心分離機等機械方法而強制分離的方法等。但本發明中，從儘可能不向沉降 在下部的濃縮物中混入來自被研磨物3的玻璃成分等的雜質而得到高純度的再生研磨材 料的觀點考慮，作為濃縮方法，優選採用自然沉降。
[0098] 通過添加無機鹽，回收研磨材料粒子發生凝聚，在該狀態下與上清液分離，因此， 濃縮物與在回收工序A中回收得到的研磨材料漿料相比，比重增加且被濃縮。在該濃縮物 中含有濃度為回收得到的研磨材料漿料以上的使用過的研磨材料。
[0099] (4 :第二濃縮工序F)
[0100] 第二濃縮工序F是從在研磨材料回收工序C中回收得到的研磨材料漿料中分離出 含有使用過的研磨材料的濃縮物的工序。作為第二濃縮工序F中使用的分離方法，為了防 止雜質的混入，使用自然沉降法進行分離。由於上清液的一部分以未分離除去的狀態混入 該濃縮物中，因此，作為第二濃縮工序F，還實施如下處理，通過過濾處理除去混入濃縮物中 的上清液，而更進一步提高回收得到的使用過的研磨材料的純度。該過濾處理也可以在分 離濃縮工序B之前實施，但為了防止存在於回收漿料中的玻璃成分產生堵塞，在分離濃縮 工序B及研磨材料回收工序C中除去一定量的玻璃成分等後，進行第二濃縮工序F，這從生 產效率的觀點考慮是優選的。另外，為了得到更高純度的再生研磨材料，優選採用第二濃縮 工序F，但是根據再生的研磨材料的種類，需要的濃度等可以適當省略該工序。
[0101] 作為在第二濃縮工序F中使用的過濾器，沒有特別限制，例如，可以舉出：中空纖 維過濾器、金屬過濾器、繞線過濾器、陶瓷過濾器、輥型聚丙烯制過濾器等，但本發明中，優 選使用陶瓷過濾器。
[0102]作為可以適用於本發明的陶瓷過濾器，例如，可以使用FranceTAMI公司製造的陶 瓷過濾器、Noritake公司製造陶瓷過濾器、日本NGK公司製造陶瓷過濾器（例如，CERALLEC DPF，Cefilt等）等。
[0103] (5:過濾工序D)
[0104] 在本發明的研磨材料再生方法中，在第二濃縮工序F後具備過濾工序D:通過磁性 過濾器過濾並去除含有使用過的研磨材料的研磨材料漿料中所含的金屬元素粒子，例如在 分離濃縮工序B中添加鹼土金屬鹽而混入的金屬元素粒子等、以及在各個工序中的操作、 裝置等混入的金屬元素粒子。
[0105]過濾工序D中使用的磁性過濾器具備例如由永久磁鐵、電磁鐵等材料形成的過濾 器部分。包含研磨材料的濃縮物等的液體通過由永久磁鐵，電磁鐵等材料形成的過濾器時， 作為上述雜質的金屬元素粒子被過濾器的磁力吸引從而從研磨材料中被去除。另外，使用 電磁鐵作為磁性過濾器的材料時，能夠通過對通電進行開關簡便的控制磁力。
[0106] 另外，磁性過濾器的具體形狀沒有特別限定，例如可以沿著包含研磨材料的溶液 或者濃縮物所通過的流路形成棒狀，也可以沿著與溶液或者濃縮物流動方向垂直的方向形 成棒狀。另外，可以在流路內形成1個或者多個棒狀磁性過濾器。另外，溶液或者濃縮物通 過的流路可以具有1個或者多個直徑較大部分（積存部分），積存部分可以具備棒狀的磁性 過濾器。磁性過濾器的形狀可以根據含有使用過的研磨材料的研磨材料漿料的種類、粘度 等進行適當的改變。
[0107] (6:粒徑控制工序E)
[0108] 在本發明的研磨材料再生方法中，為了對經由上述各工序回收得到的使用過的研 磨材料進行再利用，可以具備粒徑控制工序E作為最終工序，該工序對以二次粒子的狀態 凝聚的研磨材料粒子進行拆解並製成一次粒子狀態的粒徑分布。
[0109]使用無機鹽等使研磨材料粒子凝聚而回收的濃縮物在該狀態下為塊狀的二次粒 子，而為了對其進行再利用，需要實施用於拆散凝聚的研磨材料粒子而獲得單獨粒子狀態 (一次粒子）的再分散處理，因此，優選在最後加入粒徑控制工序E。
[0110] 粒徑控制工序E是如下工序：使在過濾工序D中得到的研磨材料成分再分散，並調 整粒徑使其達到與處理前的研磨材料楽料同等的粒度分布。
[0111] 作為使凝聚了的研磨材料粒子再分散的方法，包括：a)添加水使處理液中無機離 子的濃度降低的方法，b)通過添加金屬分離劑（也稱作分散劑）使附著於研磨材料的金屬 離子濃度降低的方法及c)使用分散機等對凝聚了的研磨材料粒子進行強制拆解的方法。
[0112] 這些方法可以分別單獨使用，也可以組合使用，但優選組合a)、b)及c)之中任二 個方法，更優選將a)、b)及c)全部組合來進行的方法。
[0113] 在添加水時，其添加量可根據濃縮後的漿料的體積適當選擇，一般而言為濃縮後 的漿料的5?50體積％，優選10?40體積％。
[0114] 作為金屬分離劑（分散劑），可優選舉出具有羧基的多羧酸類高分子分散劑，特 別優選為丙烯酸-馬來酸的共聚物。作為具體的金屬分離劑（分散劑），可舉出Poriti A550 (Lion(株）製造）等。作為金屬分離劑（分散劑）的添加量，相對於濃縮後的漿料為 0? 01?5體積％。
[0115] 另外，作為分散機，可採用超聲波分散機、混砂機或珠磨機等介質攪拌磨機，特別 優選使用超聲波分散機。
[0116] 另夕卜，作為超聲波分散機，例如，可以使用由（株）SMT、（株）GINSEN、 TIETECH(株）、BRANS0N社、Kinematica社、（株）日本精機製作所等銷售的設備、（株）SMT UDU-1、UH-600MC、（株）GINSENGSD600CVP、（株）日本精機製作所RUS600TCVP等。超聲波 的頻率沒有特別限定。
[0117] 作為同時一併進行機械攪拌及超聲波分散的循環方式的裝置，可以舉出（株） SMTUDU-1、UH-600MC、（株）GINSENGSD600RCVP、GSD1200RCVP、（株）日本精機製作所 RUS600TCVP等，但並不限定於此。
[0118] 作為該粒徑控制工序E中得到的粒度分布，優選經時變化少、經過1日之後的粒度 變化少的粒度分布。
[0119] 〔再生研磨材料〕
[0120] 在本發明中，就經過上述粒徑控制工序E而得到的最終的回收研磨材料而言，優 選含有98質量％以上的高純度研磨材料，粒度分布的經時變化少、高於回收時的濃度，且 無機鹽的含量在〇. 0005?0. 08質量％的範圍內。
[0121] 在研磨材料再生方法中，過濾工序D可以在漿料回收工序A之後進行，例如在分離 濃縮工序B，研磨材料回收工序C，第二濃縮工序F之後進行，或者也可以與各工序同時進 行。另外，具備粒徑控制工序E時，因為粒徑控制工序E是對研磨材料粒子實施再分散處理 使其由二次粒子形式的塊狀形成為單獨粒子（一次粒子）狀態的研磨材料再生方法的最終 工序，因此優選在粒徑控制工序E之前通過能夠全部去除在各工序操作等過程中混入的金 屬元素粒子的過濾工序D進行過濾處理。
[0122] 實施例
[0123] 下面，舉出實施例具體地說明本發明，但本發明並不限定於這些實施例。需要說明 的是，在實施例中，使用" ％ "的表述，只要沒有特別說明，則表示"質量％ "。
[0124]《再生研磨材料的製備》
[0125] 〔再生研磨材料1的製備：實施例1〕
[0126] 按照以下工序製備使用氧化鈰作為研磨材料的再生研磨材料1。需要說明的是，只 要沒有特別說明，則研磨材料再生工序基本上在25°C、55%RH的條件下進行。此時，溶液等 的溫度也為25°C。
[0127] 1)漿料回收工序A
[0128] 按照圖1中記載的研磨工序，使用氧化鈰（C.I.Kasei公司製造）作為研磨材料進 行硬碟用玻璃基板的研磨加工，然後，回收210升含有清洗水的衝洗漿料，回收30升含有使 用過的研磨材料的壽命終止漿料，將回收漿料液定容為240升。該回收漿料液比重為1. 03， 含有8. 5kg的氧化鈰。
[0129] 2)分離濃縮工序B
[0130] 接著，一邊將該回收漿料液攪拌至氧化鈰不會沉降的程度一邊經10分鐘添加2. 0 升作為無機鹽的氯化鎂10質量％水溶液。剛添加氯化鎂後的換算成25°c的pH值為8. 60。
[0131] 3)研磨材料回收工序C
[0132] 在上述狀態下繼續攪拌30分鐘後，靜置45分鐘，通過自然沉降法沉降、分離上清 液與濃縮物。45分鐘後，使用排水泵排出上清液，將濃縮物固液分離回收。回收的濃縮物為 60升。
[0133] 4)第二濃縮工序F
[0134] 第二濃縮工序F中，使用沒有圖示的過濾裝置進行過濾處理。
[0135] 將在上述3)研磨材料回收工序C中回收得到的濃縮物在二次粒子的狀態下利用 攪拌機慢慢攪拌，同時利用泵輸送至過濾裝置。該過濾裝置具備過濾器，使濃縮物通過過濾 器內，分離出含有玻璃成分的上清液。分離出的上清液經配管排出到體系外。該過濾處理 將濃縮物在過濾裝置內以1. 2L/min的流量循環15分鐘，進行濃縮過濾直到成為濃縮物的 初期液量的1/2。
[0136] 此外，在第二濃縮工序F中使用的過濾器使用日本NGK公司製造的陶瓷過濾器 "Cefilt"（細孔徑：0? 5iim)。
[0137]5)過濾工序D
[0138] 過濾工序D中，通過磁性過濾器進行過濾並去除混入研磨材料的金屬元素粒子的 處理。
[0139] 具體來說，過濾工序D中，磁性過濾器的磁力在3000Tesla，過濾的濃縮物的送液 速度在〇. 5L/min的條件下進行過濾處理。
[0140] 6)粒徑控制工序E
[0141] 在分離出的濃縮物中添加12升水。進一步添加300g的PoritiA550(Lion(株） 製造）作為金屬分離劑（高分子分散劑），攪拌30分鐘後，使用超聲波分散機（BRANSON公 司製造）將濃縮物分散並拆解開。
[0142] 分散結束後，用10微米的膜濾器進行過濾，得到含有再生氧化鈰的再生研磨材料 1〇
[0143]〔再生研磨材料2的製備：實施例2〕
[0144] 在上述再生研磨材料1的製備中，將過濾工序D中的送液速度變更為1.OL/min，除 此以外，同樣地得到再生研磨材料2。
[0145]〔再生研磨材料3的製備：實施例3〕
[0146] 在上述再生研磨材料1的製備中，將過濾工序D中的送液速度變更為2.OL/min，除 此以外，同樣地得到再生研磨材料3。
[0147] 〔再生研磨材料4的製備：實施例4〕
[0148] 在上述再生研磨材料1的製備中，將過濾工序D中的磁性過濾器的磁力變更為 5000Tesla，除此以外，同樣地得到再生研磨材料4。
[0149]〔再生研磨材料5的製備：實施例5〕
[0150] 在上述再生研磨材料2的製備中，將過濾工序D中的磁性過濾器的磁力變更為 5000Tesla，除此以外，同樣地得到再生研磨材料5。
[0151] 〔再生研磨材料6的製備：實施例6〕
[0152] 在上述再生研磨材料3的製備中，將過濾工序D中的磁性過濾器的磁力變更為 5000Tesla，除此以外，同樣地得到再生研磨材料6。
[0153] 〔再生研磨材料7的製備：實施例7〕
[0154] 在上述再生研磨材料2的製備中，將過濾工序D中的磁性過濾器的磁力變更為 lOOOOTesla，除此以外，同樣地得到再生研磨材料7。
[0155] 〔再生研磨材料8的製備：實施例8〕
[0156] 在上述再生研磨材料3的製備中，將過濾工序D中的磁性過濾器的磁力變更為 lOOOOTesla，除此以外，同樣地得到再生研磨材料8。
[0157] 〔再生研磨材料9的製備：實施例9〕
[0158] 在上述再生研磨材料1的製備中，將過濾工序D中的磁性過濾器的磁力變更為 20000Tesla，除此以外，同樣地得到再生研磨材料9。
[0159]〔再生研磨材料10的製備：實施例10〕
[0160] 在上述再生研磨材料2的製備中，將過濾工序D中的磁性過濾器的磁力變更為 20000Tesla，除此以外，同樣地得到再生研磨材料10。
[0161] 〔再生研磨材料11的製備：比較例11〕
[0162] 在上述再生研磨材料2的製備中，不採用過濾工序D進行過濾處理，除此以外，同 樣地得到再生研磨材料11。
[0163] 《再生研磨材料的評價》
[0164]〔加工傷痕〕
[0165] 針對實施例1至10以及比較例1，統計了一片作為被研磨物3的外徑65mm，內徑 20mm的環狀玻璃基板上所存在的0. 2ym以上的傷痕個數。
[0166] 將以上得到的分析結果示於表1。
[0167] 〔表 1〕
[0168]

【權利要求】
1. 一種研磨材料再生方法，其從包含使用過的研磨材料的研磨材料漿料中再生研磨材 料，該研磨材料選自下述研磨材料組中的至少一種，並且所述研磨材料再生方法經由下述 工序A?D來再生研磨材料，而且工序D在工序A?工序C中任意一項工序之後進行或者 與工序B或工序C同時進行， 工序A :回收包含使用過的研磨材料的研磨材料漿料的漿料回收工序A ; 工序B :向該回收得到的研磨材料漿料中添加作為無機鹽的含有鹼土金屬元素的金屬 鹽，使研磨材料凝聚，從母液中分離出該研磨材料並進行濃縮的分離濃縮工序B ; 工序C :對該分離並濃縮後的研磨材料進行固液分離並進行回收的研磨材料回收工序 C； 工序D :用磁性過濾器過濾去除混入研磨材料漿料的金屬元素粒子的過濾工序D， 研磨材料組：氧化鈰、金剛石、氮化硼、碳化矽、氧化鋁、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋯。
2. 如權利要求1所述的研磨材料再生方法，其中，所述磁性過濾器由永久磁鐵材料或 者電磁鐵材料構成。
3. 如權利要求1或2所述的研磨材料再生方法，其還包括工序E :對回收得到的所述研 磨材料的粒徑進行調整的粒徑控制工序E， 所述過濾工序D在所述粒徑控制工序E即將開始前進行。
4. 如權利要求3所述的研磨材料再生方法，其中，在所述研磨材料回收工序C之後，所 述粒徑控制工序E之前，還包括工序F :對上述回收得到的研磨材料實施過濾處理並進行二 次濃縮的第二濃縮工序F。
5. 如權利要求1至4中任意一項所述的研磨材料再生方法，其中，所述分離濃縮工序B 中使用的含有鹼土金屬元素的金屬鹽為鎂鹽。
6. 如權利要求1至5中任意一項所述的研磨材料再生方法，其中，所述研磨材料回收工 序C中，研磨材料的回收方法是利用自然沉降的傾析分離法。
【文檔編號】B24B57/00GK104507639SQ201380039008
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月24日 優先權日:2012年7月25日
【發明者】永井佑樹, 前澤明弘, 乾智惠 申請人:柯尼卡美能達株式會社