JP2000056089A - 硝酸塩アスファルト混合廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可燃性である硝酸塩アスファルト混合廃棄物
を、耐火性，耐浸出性で減容された安定化固化体にす
る。 【解決手段】硝酸塩とアスファルトを非酸化性雰囲気中
で硝酸塩の分解温度以下で加熱して硝酸塩とアスファル
トの一部を分解せしめ、さらに、炭酸塩の融点以下で炭
化して放射性炭素を固定した炭素質固化体とする。ま
た、炭素質物の粉末をオゾンを含む酸素中で加熱して脱
炭して無機化された炭酸塩とし、添加物を加え、又は、
他の再処理廃棄物を原料としてＮａＺｒ₂Ｐ₃Ｏ₁₂と同結
晶構造を有する単一相鉱物を合成し、圧粉焼結して固化
体とする。処理前の硝酸塩アスファルト混合物を、４５
％に減容された難燃性炭素質固化体又は鉱物質固化体
に、或いは再処理廃棄物を７４％含んだ鉱物質固化体に
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硝酸塩アスファル
ト混合廃棄物の処理方法に係り、特に、使用済燃料の再
処理の工程で発生する、主として硝酸ナトリウムを成分
とする濃縮廃液をアスファルトと混練して水分を蒸発さ
せて生成した硝酸塩アスファルト混合廃棄物をより熱的
に安定で、減容された廃棄物形態とすることに好適な硝
酸塩アスファルト混合廃棄物の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術としては、文献「動力炉・核
燃料開発事業団東海事業所再処理工場技術開発部試験運
転第２課：再処理工場の運転，１１．２アスファルト
固化技術開発施設：動燃技報，Ｎo.５５，ｐｐ.６４−
６６，１９８５．９」に記載のように、再処理施設から
発生する低放射性廃液とアスファルトを加熱混合，脱水
し、安定なアスファルト固化体としてドラム缶に充填す
る方法が知られている。この方法は、 （１） アスファルトが安価である。

【０００３】（２） プロセスが比較的簡単である。

【０００４】（３） 水に対する固化体中の放射性物質
の浸出性が低い。

【０００５】の様な利点を持っている。

【０００６】公開された情報「http:/www.pnc.go.jp/ke
nkyu/dbase/asf/a2.html」によれば処理廃液は、主要化
学成分として硝酸ナトリウムと炭酸ナトリウムを含む濃
縮廃液で、塩／アスファルト混合比は４０／６０〜５０
／５０ｗｔ％である。ドラム缶に充填されたアスファル
ト固化体はアスファルト固化体貯蔵施設において貯蔵さ
れていた。しかしながら、一旦固化，貯蔵されたアスフ
ァルト固化体を再び何らかの方法で熱的に安定で、減容
された廃棄物形態に処理する従来の技術については公知
ではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】請求項１の発明は、可
燃性の硝酸塩アスファルト混合廃棄物を耐火性に優れた
非酸化性の塩と炭素を主成分とするコークス状物質の難
燃性で減容された混合廃棄物に転化することが目的であ
る。

【０００８】請求項２の発明は、酸化剤としての硝酸成
分と還元剤となっているアスファルト揮発成分の相互反
応を比較的低い温度から開始させ、高温になってからの
急激で多量の発泡を伴うような反応を抑制させることが
目的である。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２の発明の効果
を最適とすることが目的である。

【００１０】請求項４の発明は、酸化剤としての硝酸成
分と還元剤となっているアスファルト揮発成分の相互反
応による発泡に起因して反応容器から溶融物が溢れださ
ないようにすることが目的である。

【００１１】請求項５の発明は、融点の高い炭酸塩を生
成させて、熔融相の生成を防いで硝酸成分とアスファル
ト揮発成分との相互反応を進行させ、既に存在している
炭酸塩の分解を抑制することが目的である。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１の発明に関連
し、二次廃棄物の発生を減少することが目的である。

【００１３】請求項７の発明は、難燃性となった炭素を
主成分とするコークス状物質を主として炭酸ガスに酸化
分解せしめ、残留無機物を主として炭酸塩として分離す
ることが目的である。

【００１４】請求項８の発明は、主として炭酸塩からな
る可溶性の無機物を不溶性の無機結晶鉱物質として耐熱
性，耐浸出性を与えることが目的である。

【００１５】請求項９の発明は、請求項８の発明に関連
し、無機成分の耐熱性，耐浸出性物質化のために添加さ
れる元素が他の再処理廃棄物等に由来することにより全
再処理廃棄物量を低減することが目的である。

【００１６】請求項１０の発明は、請求項７の発明に関
連し、アスファルトの乾溜生成物を酸化分解するために
最適な装置を提供することが目的である。

【００１７】請求項１１の発明は、請求項１０の発明に
関連し、廃ガスの発生を低減することが目的である。

【００１８】請求項１２の発明は、加熱手段のエネルギ
ー効率を高めることが目的である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の特徴
は、本来可燃性である硝酸塩アスファルト混合物を酸素
を含まない雰囲気中で徐々に温度を高めることによっ
て、酸化剤としての硝酸成分と還元剤となっているアス
ファルト揮発成分を制御できる状態で反応させて双方を
分解除去し、非酸化性の塩と炭素を主成分とする難燃性
のコークス状物質の混合物とすることにある。

【００２０】請求項２の発明の特徴は、酸化剤としての
硝酸成分と還元剤となっているアスファルト揮発成分の
相互反応を比較的低い温度から開始させるために亜硝酸
塩を添加し、高温になってからの急激で多量の発泡を伴
うような反応を抑制することにある。

【００２１】請求項３の発明の特報は、請求項４の発明
に関連し、亜硝酸塩の添加量を最適とすることにある。

【００２２】請求項４の発明の特徴は、酸化剤としての
硝酸成分と還元剤となっているアスファルト揮発成分の
相互反応による発泡に起因して反応容器から溶融物が溢
れださないように容器の開口面積を大きくすることにあ
る。

【００２３】請求項５の発明の特徴は、雰囲気中の炭酸
ガス濃度を高めて硝酸成分の分解生成物が溶融性となら
ないように炭酸塩に転化しやすくし、炭酸塩の分解を抑
制することにある。

【００２４】請求項６の発明の特徴は、請求項１の発明
に関連し、アスファルト成分の乾溜凝縮油分を乾溜生成
物の成形助材として利用することにある。

【００２５】請求項７の発明の特徴は、難燃性となった
炭素を主成分とするコークス状物質を主として炭酸ガス
に酸化分解せしめ、主として炭酸塩からなる残留無機物
とすることにある。

【００２６】請求項８の発明の特徴は、主として炭酸塩
からなる可溶性の無機物を不溶性であり、さらに、構成
元素が多種，多様の元素と置換して固定する結晶鉱物質
とすることにある。

【００２７】請求項９の発明の特徴は、請求項８の発明
に関連し、無機成分の不溶性物質化のために添加される
元素が雑固体廃棄物焼却灰，核燃料集合体金属廃棄物，
廃溶媒に含まれる燐酸等の無機性廃棄物に由来するもの
とすることにある。

【００２８】請求項１０の発明の特徴は、請求項７の発
明に関連し、アスファルトの乾溜生成物を酸化分解する
ために最適な方法を提供することにある。

【００２９】請求項１１の発明の特徴は、請求項１０の
発明に関連し、アスファルトの乾溜生成物の酸化分解し
て発生するガスを除いた後に酸素又は酸素とオゾンを富
化して酸化装置に還流することにある。

【００３０】請求項１２の発明の特徴は、酸化剤として
の硝酸成分と還元剤となっているアスファルト揮発成分
の相互反応を進行させ、コークス状顆粒体の酸化反応を
進行させ、燐酸ジルコニウム・ナトリウム同構造物質の
合成を進行させ、かつ、焼結するための加熱手段をマイ
クロ波加熱法とすることにある。

【００３１】

【発明の実施の形態】代表的な硝酸塩アスファルト混合
廃棄物は、硝酸ナトリウムを主成分とする塩類の４５重
量％と、アスファルト５５重量％からなる。アスファル
トは原油中に含まれる最も重質な成分で、その構造は複
雑な（芳香族）多環構造を有する高分子化合物である。
一般に、アスファルトは、ｎ−ヘプタン可溶成分とｎ−
ヘプタン不溶成分（アスファルテン）からなり、前者は
さらに飽和脂肪成分，ナフテン芳香族成分，極性芳香族
成分に分類される。

【００３２】代表的なアスファルトの重量組成は、飽和
脂肪成分２５％，ナフテン芳香族成分３５％，極性芳香
族成分１５％，アスファルテン２５％である。代表的な
アスファルトの元素組成は炭素８９.５％，水素１０.５
％であり、飽和脂肪族成分の平均元素重量組成は炭素８
５％，水素１５％、その他の芳香族成分の平均元素重量
組成は炭素９１％，水素９％である。

【００３３】従って、代表的な硝酸塩アスファルト混合
廃棄物の１kgには、硝酸ナトリウム０.４５kg（５.２９
ｇ−mol），飽和脂肪族成分０.１３８kg(Ｃ：９.７ｇ−
mol,Ｈ：２０.６ｇ−mol）及び芳香族成分０.４１２kg
（Ｃ：３１.３ｇ−mol，Ｈ：３７.１ｇ−mol）を含むこ
とになる。

【００３４】請求項１，請求項２，請求項３，請求項４
及び請求項５の発明の作用は、硝酸塩アスファルト混合
廃棄物の熱分解特性に基づいている。

【００３５】アスファルト自体の軟化点は約８５℃であ
るが、硝酸塩アスファルト混合廃棄物は約１７５℃で熔
融して容器に充填されている。硝酸塩アスファルト混合
廃棄物は２００℃になると発熱反応が始まり、約３００
℃（ＮａＮＯ₃融点３０６.８℃）ではアスファルトの分
解生成物の揮発による発泡層が５０mm程度になり定常化
するが、３８０℃付近（ＮａＮＯ₃ 分解温度３８０℃）
では激しい発熱反応を起こして暴走反応状態になると言
われる。アスファルト自体は３００℃では熱分解しない
ことから、約３００℃における熱分解は硝酸ナトリウム
との反応に依存しているものである。

【００３６】硝酸塩による酸化反応は、温度が硝酸ナト
リウムの分解温度近くまで高くなり、硝酸の還元生成物
である亜硝酸イオンが一定濃度以上にまで蓄積すると急
激に進行して制御が困難になる。従って、最初から亜硝
酸イオンが存在していれば低い温度でも硝酸による酸化
反応が進行し急激な反応を避け制御することができる。
亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ₂ の融点２７１℃，分解点
３２０℃）を添加することによって、硝酸ナトリウムの
分解温度より低い温度の２７０℃〜３２０℃において定
常的に高い反応速度を与えることができる。経験的に必
要な亜硝酸量は硝酸量の１〜５％である。

【００３７】一般に、硝酸イオンは以下の反応に従って
１ｇ−molのＮＯ₃ ^-は１ｇ−molの酸素と等価の酸化性を
示す。

【００３８】２ＮＯ₃ ^- −２ｅ → ＮＯ＋ＮＯ₂＋２Ｏ 代表的な硝酸塩アスファルト混合廃棄物の１kgに含まれ
る硝酸ナトリウム0.45kg（５.２９ｇ−mol）が飽和脂肪
族成分と優先的に反応するものとすれば、飽和脂肪族成
分を炭酸ガスと水に酸化するために必要な酸素当量（２
９.７ｇ−mol）に比較して１７.８％に相当するため、
飽和脂肪族成分のうち２４.５ｇは硝酸ナトリウムとの
反応で分解する。しかし、実際に反応生成物は炭酸ガス
と水のみではなく、炭水化物の蒸気を含む可能性があ
り、より多量の飽和脂肪族成分が分解するものと考えら
れる。

【００３９】硝酸塩アスファルト混合物が非酸化性雰囲
気中で７００℃程度まで加熱されれば少なくとも硝酸イ
オンとの反応に関与する飽和脂肪族成分の１７.８％ を
除いて分子量の小さい炭化水素に熱分解されて凝縮物と
なる。一方、芳香族成分は熱分解過程において、７００
℃までは主としてＣＨ₄ を発生しながら重合し、より高
温では水素を発生しながら重合して行く。７００℃まで
の加熱では芳香族成分の２５％が揮発した場合に、水素
含有量は９％から３.６２％ に低下し、残留するコーク
ス状の物質は炭素含有量が９６.３８％ になる。さらに
炭酸ナトリウムの融点である８５１℃まで加熱すると、
水素含有量は１.８６％ に低下して、コークス状物質の
量は０.３０４kgとなり、炭素含有量は９８.１４％にな
る。結果的に、アスファルト成分の４％が硝酸イオンと
の反応によって炭酸ガスと水になり、４１％が何らかの
炭化水素又は水素となって揮発し、５５％がコークス状
物質となって残留する。

【００４０】一方、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ₃；融点
３０６.８℃）５.２９ｇ−molが炭化水素と反応してＮ
Ｏｘの５.２９ｇ−molに分解し、生成する炭酸ガス及び
水と定量的に反応すると、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｃ
Ｏ₃；融点８５１℃）１.８３ｇ−molと水酸化ナトリウ
ム（ＮａＯＨ融点３１８.４℃）１.６４ｇ−molを生成
する。雰囲気中に過剰の炭酸ガスが存在すれば硝酸ナト
リウムの反応生成物は全て炭酸ナトリウムに転化する。
従って、当初の硝酸塩アスファルト混合廃棄物の１kgに
含まれる硝酸ナトリウム０.４５kg（５.２９ｇ−mol）
とアスファルト０.５５kgは、炭酸ナトリウム０.２８１
kg(２.６５ｇ−mol）とコークス状乾留生成物０.３０４
kgで、合計して０.５８５kgになる。

【００４１】原料アスファルトの比重は１.０４であ
り、硝酸ナトリウム(比重＝２.２６１)との混合物の比
重は１.５８であり、炭酸ナトリウム（ｓｇ＝２.５３
２）を含んだコークス状乾留生成物（比重＝２.１５）
の嵩比重は１.２であり、コークス状乾留生成物を破砕
して生成した粒径が３０ｍｅｓｈ以下の顆粒体の充填比
重は１.５（６９.７％）である。顆粒体の重量あたりに
５％のアスファルトを添加して熱間で混合した後に加圧
成形すると成形体の比重は１.８になり、非酸化雰囲気
中で８５１℃まで徐々に温度を高めて焼結すれば重量は
２.３％ 減少し、比重は１.８である。当初、重量が１k
gであり、容積が０.６３３リットルであった硝酸塩アス
ファルト混合廃棄物は、最終的に重量が０.６０kgで、
容積が０.３３３リットルに減量する。

【００４２】コークス状顆粒体の成型体化は型込め圧縮
成型，押しだし成型，ブリケット成型等の通常炭素製品
の製造に利用される技術を用いることができる。

【００４３】請求項７の発明の作用は、炭酸ナトリウム
を含んだコークス状乾留生成物の比較的低温の加熱酸素
中において酸化分解特性に基づいている。炭酸ナトリウ
ムを含んだコークス状乾留生成物を破砕して生成した顆
粒体容器にいれて酸素に触れさせて、徐々に加熱温度を
高め、温度が３００℃を超え５００℃以下において炭素
成分が酸化してまず重量が増加し、続いて酸化炭素ガス
を生成して徐々に重量が減少する。酸素にオゾンが含ま
れるとより低温でも同様の酸化反応が進行する。ただ
し、オゾンの濃度が高いと爆発の可能性があるので、オ
ゾンの濃度は５％以下とする必要がある。炭素成分の酸
化による重量増加が最大値に達するまでに温度が高すぎ
ると反応熱が蓄積して着火し、容器内の顆粒体が全て燃
焼する。顆粒体は赤熱し一酸化炭素ガスが燃焼して炎を
発生し、無機分が飛散する可能性がある。炭素成分の酸
化による重量増加が最大値に達したら温度を高めて着火
することなく酸化炭素ガス化反応を早めることができ
る。炎が発生しなければ無機分が飛散することはない。
硝酸塩アスファルト混合廃棄物には放射性炭素を含む炭
酸塩を含有していることがある。炭酸塩は温度が謂分解
点に達しなくても融点を超えるナトリウム塩を生成しや
すい物質と反応して分解する可能性がある。本発明で
は、温度を炭酸塩の融点以下に保つことによって炭酸塩
の分解を防止し、放射性炭素の遊離を防止することがで
きる。最終的に、炭酸成分を除く炭素成分は全てガスと
なって失われ、当初、重量が１kgであり、容積が０.６
３３ リットルであった硝酸塩アスファルト混合廃棄物
は、重量が０.２８１kg の炭酸ナトリウムとなる。

【００４４】請求項８及び請求項９の発明の作用は、請
求項７の発明によって生成した無機物が汚染物質を含む
炭酸ナトリウムを水に不溶性の物質に転化するものであ
る。燐酸ジルコニウム・ナトリウム(ＮＺＰと略記する)
は分子式がＮａＺｒ₂Ｐ₃Ｏ₁₂（分子量：４９０.３４ｇ)
であり、ＺｒＯ₆８面体が６個のＰＯ₄４面体と酸素原子
を共有して結合し各々のＰＯ₄４面体が４個のＺｒＯ₆８
面体と酸素原子を共有して結合して、基本構成単位が
（Ｚｒ₂Ｐ₃Ｏ₁₂ ^- ）であるリボン構造を構成し、リボン
構造がＰＯ₄４ 面体で結合されて三次元結晶構造となっ
ている。結晶構造式は一般的にＭ′Ｍ″₃［Ａ^IV ₂］［Ｘ
^V ₃］Ｏ₁₂と表され、Ａ位置をＺｒイオンが占め、Ｘ位置
をＰイオンが占める。リボン構造内に空孔Ｍ′があり、
Ｎａイオンが配位する。隣接するリボン構造の間に別の
空孔Ｍ″があるが、ＮＺＰにおいては満たされていな
い。

【００４５】Ｍ′，Ａ，Ｘ等の各位置は、多様な異原子
価イオンで置換されても結晶構造が変わらない特徴があ
る。Ｍ′位置は最も大きな陽イオンが、Ｘ位置は最も小
さな陽イオンが、Ａ位置は中間の大きさの陽イオンがそ
れぞれほぼ選択的に置換する。一般にＮＺＰの構成原子
が置換されても構造が変化しない物質を［ＮＺＰ］と表
記する。

【００４６】Ｍ′位置：Ｎａ⁺，Ｒｂ⁺，Ｃｓ⁺，Ａｇ⁺，
Ｍｇ²⁺，Ｃａ²⁺，Ｓｒ²⁺，Ｂａ²⁺，Ｚｎ²⁺，Ｃｄ²⁺，Ｐ
ｂ²⁺ Ａ位置：Ｔｉ⁴⁺，Ｃｒ³⁺，Ｆｅ³⁺，Ｃｏ²⁺，Ｎｉ²⁺，Ｙ
³⁺，Ｚｒ⁴⁺，Ｔｃ⁴⁺，Ｒｕ⁴⁺，Ｒｈ³⁺，Ｉｎ³⁺，Ｌ
ａ³⁺，Ｃｅ⁴⁺，Ｐｒ³⁺，Ｎｄ³⁺,Ｐｍ³⁺,Ｓｍ³⁺，Ｅ
ｕ³⁺，Ｇｄ³⁺，Ｕ⁴⁺，Ｎｐ⁴⁺，Ｐｕ⁴⁺，Ａｍ³⁺，Ｃｍ³⁺ Ｘ位置：Ａｌ³⁺，Ｓｉ⁴⁺，Ｐ⁵⁺，Ａｓ⁵⁺，Ｓｅ⁶⁺，Ｍｏ
⁶⁺，Ｓｎ⁴⁺，Ｓｂ⁵⁺，Ｔｅ⁴⁺ Ｍ′位置で多価の原子価状態のイオンは当量分のＮａと
置換する。Ｍ″位置はＡ又はＸ位置に置換したイオンの
電荷を補償するため、当量分の１価のアルカリ金属が配
位する。

【００４７】廃棄物の主成分であるナトリウムイオンで
［ＮＺＰ］を合成すると、他の構成元素を選択すること
により、［ＮＺＰ］の１分子あたりにＮａを４原子まで
固定することが可能である。汚染成分として含まれる核
分裂生成物元素の殆ど全ては［ＮＺＰ］内で元素を置換
して固定される。また、［ＮＺＰ］は広範な元素の組み
合わせで合成が可能である。基本的な化合物がＮａ，Ｚ
ｒ，Ｐで構成されるにも関わらず、特にＺｒはより安価
で原子量が小さいチタン又は鉄に置き換えて合成するこ
とが望ましい。燐は必須元素であるが、より多量のＮａ
を固定する目的で必要に応じて硅素に置き換える場合が
ある。

【００４８】再処理廃棄物に含まれる核分裂生成物元
素，ＭＡ元素，腐食生成物元素，プロセス薬品構成元素
等は陰イオンとなって存在するものを除き全て［ＮＺ
Ｐ］の構成元素を置換して固定される。

【００４９】［ＮＺＰ］を合成するための添加元素は他
の再処理廃棄物から供給することができる。例えば、ジ
ルカロイ（ハル、チャンネルボックス）に含まれるＺ
ｒ，Ｆｅ，Ｓｎ，ステンレス鋼（エンドピース）に含ま
れるＦｅ，Ｃｒ，Ｎｉ、ニッケル合金（スペーサ）に含
まれるＮｉ，Ｆｅ、雑固体焼却灰に含まれるＣａ，Ａ
ｌ，Ｓｉ，Ｚｎ，燐酸塩（廃溶媒）等である。

【００５０】請求項１０の発明の作用は、温度上昇速度
と最高温度をそれぞれ制御しながら行う回分式マッフル
炉、水平方向温度分布と最高温度をそれぞれ制御しなが
ら一定速度で炉内を水平方向に移動させて行う連続トン
ネル炉又は回転傾斜管状トンネル炉、あるいは、高さ方
向温度分布と最高温度をそれぞれ制御しながら連続的又
は回分的に炉内に装荷して重力移動させるサイロ状炉な
どいずれを用いてもよい。トンネル炉又はサイロ状炉に
おいて、酸素又はオゾンを含んだ酸素の供給は酸化反応
生成物の取り出し側から行うことが好ましい。

【００５１】請求項１１の発明の作用は、加熱炉の排出
ガスに酸素を富化して循環することにより、放射性物質
を含むガスを循環系統内に閉じ込め管理を容易にするこ
とができる。

【００５２】請求項１２，１３及び１４の発明の作用
は、被加熱物体自身が発熱体となることが特徴であるマ
イクロ波加熱であることによる。通常の加熱方法は主と
して熱伝導を利用するため、被加熱物体の温度分布が均
一になりにくく、ホットスポットを発生し、局所的に反
応が発生する可能性がある。一方、マイクロ波加熱法で
は被加熱物体の温度分布がより均一になり、局部的反応
も起こり難い。

【００５３】マイクロ波加熱は温度を高めることによっ
て化学反応を促進する現象だけでなく、粒子間の固相拡
散反応，焼結反応をエネルギー効率的に進行させる効果
がある。マイクロ波加熱法は、保守が必要なマイクロ波
発生源を生体遮蔽外に設置して、導波管によって生体遮
蔽内に導き容器内の放射性物質を熱処理するために適し
ている。

【００５４】〔実施例１〕本発明の好適な一実施例であ
る硝酸塩アスファルト混合廃棄物の処理方法を、硝酸塩
アスファルト混合廃棄物装置を示す図１を用いて説明す
る。硝酸塩アスファルト混合物の処理を行う耐熱金属製
のマッフル炉１は、耐熱金属製の容器２を内蔵する。容
器２は、開口面積が０.２ｍ²，深さが１５cmである。予
め流動化されて、亜硝酸ナトリウム１％を含む硝酸塩ア
スファルト混合物が、容器２内に深さ７.５cm まで充填
されている。この硝酸塩アスファルト混合物の装荷容積
は１５リットルであり、装荷量は２３kgである。３はガ
スの循環系、４は炭酸ガス供給系、５は酸素供給系（オ
ゾン発生装置を含む）、６は油分凝縮器、７は吸着塔、
８は気体凝縮器、９は油分取り出し口、１０は洗浄水取
り出し口、１１は吸着塔洗浄液供給口である。吸着塔７
はゼオライト系吸着材を充填している。

【００５５】炭酸ガス供給系４から供給された炭酸ガス
は、循環ガスとして、マッフル炉１，油分凝縮器６，吸
着塔７，気体凝縮器８及びマッフル炉１と循環する。こ
の状態で、マッフル炉１内の温度を２７０℃から３８０
℃にまで徐々に高めて、容器２内で硝酸塩アスファルト
混合物の組成物である硝酸塩と炭化水素の反応を進行さ
せる。硝酸塩アスファルト混合物に含まれている油分
は、その加熱により揮発し、油分凝縮器６で凝縮され
る。凝縮された油分は、油分取り出し口９から装置外に
取り出される。マッフル炉１内での熱分解で発生したＮ
Ｏｘは、吸着塔７内のゼオライト系吸着材に吸着されて
除去される。気体凝縮器８は、循環ガスを凝縮してこれ
に含まれる水分等を除去する。揮発物及び水分を含まな
い循環ガスが、気体凝縮器８からマッフル炉１に戻され
る。

【００５６】揮発物が発生しなくなってからマッフル炉
１の温度を８５０℃まで高めて、容器２内の物質を加熱
する。この加熱終了後、マッフル炉温度が室温に戻って
から容器２内に残留した１３.４５kg のコークス状物質
を、マッフル炉１から取り出す。このコークス状物質
は、破砕機（図示せず）で３０mesh以下に粉砕されて顆
粒体にされる。

【００５７】顆粒体は、アスファルトを５％添加された
状態で約１２０℃に加熱される。この加熱状態で顆粒体
とアスファルトは混合される。その後、この混合物は、
冷却された後に、内径３０cmの金型中で杵により０.３t
on／cm² の圧力で圧縮成型され、高さ１１cmの円柱形の
成型体にされた。この成型体の嵩比重は１.８ であっ
た。成型体は、容器２に載せられてマッフル炉１内に入
れられ、不活性雰囲気（炭酸ガス雰囲気）中で８時間で
最終的に８５０℃にまで徐々に温度を高めて焼結され
た。この焼結体はマッフル炉１から取り出される。焼結
体は、重量が13.8kg，直径が２８.５cm，高さが１０.５
cm、及び嵩密度が２.０６ であった。処理前に１５リッ
トルであった硝酸塩アスファルト混合物容積が、本実施
例の処理により６.７リットルに減容された。

【００５８】マッフル炉１から焼結体を取り出した後
に、酸化工程の処理が実行される。酸化工程において
は、酸素供給系５からオゾンを含む酸素が上記処理装置
内に供給される。ゼオライト系吸着材に吸着されたＮＯ
xは酸素及びオゾンの作用でＮＯ₂に酸化される。洗浄液
供給口１１から吸着塔７内に供給される供給液で吸着材
を洗浄することにより、ＮＯ₂ は硝酸として回収され
る。この硝酸は、洗浄液取り出し口１０から取り出され
る。

【００５９】本実施例により以下の効果が得られる。

【００６０】（１）難燃性の硝酸塩アスファルト混合廃
棄物を、減容された炭素質廃棄物固化体に転化できる。

【００６１】（２）硝酸塩アスファルト混合廃棄物に炭
酸塩として含まれていた放射性炭素を、炭素質廃棄物固
化体中に保存できる。

【００６２】〔実施例２〕実施例１で生成したコークス
状顆粒体を容器２に装荷し、図１に示す装置においてマ
ッフル炉１内に入れる。顆粒体の充填容積は９リットル
であり、充填深さは４.５cm であった。オゾンを５％以
下含んだ酸素（酸素供給系５から供給）を循環ガスとし
てマッフル炉温度を３００℃に保ち酸化反応を進行させ
た。２４時間かけて温度を５００℃に高めた後に最終的
に８５０℃で８時間酸化してから室温まで冷却した。容
器２中には６.５kg(６１.３３ｇ−mol）の主として炭酸
ナトリウムからなる無機化された物質が残留した。

【００６３】無機化残留物に、ＴｉＯ₂(８１.７７ｇ−m
ol），ＳｉＯ₂(８１.７７ｇ−mol）を添加して湿式粉砕
して十分均一化し、攪拌しながらＨ₃ＰＯ₄（４０.８８
ｇ−mol)を添加して炭酸塩を分解し、９０℃に保持して
水分を蒸発させて乾燥した。乾燥体を約１００meshに粉
砕し、アルミナるつぼにいれて空気中で７００℃におい
て４時間加熱した。生成した粉末の重量は１８.１５kg
であり、元素組成はＮａ₃Ｔｉ₂ＰＳｉ₂Ｏ₁₂であり、Ｘ
線回折分析の結果ＮａＺｒ₂Ｐ₃Ｏ₁₂ と同構造体の単一
鉱物相であることがわかった。粉末の真比重は３.３で
あった。

【００６４】粉末に結合材として少量のビニールアルコ
ール水溶液を添加し、乾燥してから内径３０cmの金型中
で杵により０.３ton／cm²の圧力で圧縮成型し高さ１０.
７cmの円柱形成型体とした。成型体の嵩比重は２.４ で
あった。成型体を容器２に載せてマッフル炉１内に戻
し、空気雰囲気中で８時間で最終的に１０００℃にまで
徐々に温度を高めて焼結した。焼結体は、重量が１８.
１kg，直径が２８.５cm，高さが１０.２cm、嵩密度が
２.７８であった。処理前の硝酸塩アスファルト混合物
容積が１５リットルであったものが、本実施例により
６.５ リットルに減容された。

【００６５】本実施例によって実施例１と同様な効果が
得られた。

【００６６】〔実施例３〕 （具体例１）実施例１で生成したコークス状顆粒体を容
器２に装荷し、図１の装置においてマッフル炉１内に戻
した。顆粒体の充填容積は９リットルであり、充填深さ
は４.５cm であった。酸素を循環ガスとして用いてマッ
フル炉温度を３００℃に保ち酸化反応を進行させた。２
４時間かけて温度を５００℃に高めた後に最終的に８５
０℃で８時間酸化してから室温まで冷却した。容器２中
には６.５kg（61.33ｇ−mol）の炭酸ナトリウムからな
る無機化された物質が残留した。

【００６７】硝酸塩アスファルト混合廃棄物の他にも、
再処理工場では燃料集合体構成金属廃棄物並びに雑固体
焼却灰等の廃棄物が発生する。それぞれの内訳は、以下
の通りである。

【００６８】（ａ）燃料集合体構成金属廃棄物 Ｚｒ １１.６９kg １２８.１５ｇ−mol Ｆｅ １.０３kg １８.４４ｇ−mol Ｃｒ ０.２９kg ５.５７ｇ−mol Ｎｉ ０.３３kg ５.６２ｇ−mol Ｓｎ ０.１８kg １.５２ｇ−mol 合計 １３.５２kg （ｂ）雑固体焼却灰 ＣａＯ ２.０４kg ３６.３１ｇ−mol ＳｉＯ₂ ０.８１kg １２.２６ｇ−mol Al₂Ｏ₃ ０.５７kg ５.５９ｇ−mol Ｆｅ₂Ｏ₃ ０.２０kg １.２５ｇ−mol ＺｎＯ ０.１７kg ０.９９ｇ−mol ＭｇＯ ０.１２kg ２.９８ｇ−mol 合計 ３.９１kg 硝酸塩アスファルト混合物を処理して残留した炭酸ナト
リウム，燃料集合体構成金属廃棄物から生成した酸化物
及び雑固体焼却灰の酸化物に添加物として3.01kgのＳｉ
Ｏ₂を加えて混合し、最後に１６.５２kgのＨ₃ＰＯ₄を添
加して燐酸ジルコニウム・ナトリウムの同構造体であ
り、下記の組成式を有する単一相の鉱物（分子量＝５０
５.５３ｇ）の４０.７９kgを合成した。

【００６９】Ｎａ₁.₅₂Ｃａ₀.₄₅Ｚｎ₀.₀₁Ｍｇ₀.₀₄［Ｚｒ
₁.₅₈Ｆｅ₀.₂₆Ｃｒ₀.₀₇Ｎｉ₀.₀₇Ｓｎ₀.₀₂］Ｓｉ₀.₁₅Ａｌ
₀.₁₄(Ｐ₂.₀₉Ｓｉ₀.₆₂)Ｏ₁₂ この固化体は、当初の硝酸塩アスファルト混合廃棄物量
（２３kg）と比較して１７７％に増量しているが、再処
理廃棄物を利用して廃棄物自体を固体化しているもの
で、固化体重量を占める本来の廃棄物の重量比率は５
８.７％ である。廃溶媒に含まれる燐酸分もこの合成に
利用できる。

【００７０】本具体例によって以下の効果が得られる。
本具体例も実施例１で得られる効果を生じる。

【００７１】（１）従来は個別に固化処理されていた再
処理廃棄物を利用して硝酸塩アスファルト混合物廃棄物
を、耐熱性，耐浸出性の一体化された廃棄物固化体に転
化できる。

【００７２】（具体例２）具体例１の場合と異なり、硝
酸塩アスファルト混合廃棄物の発生量が他の廃棄物と比
較して多い場合に、硝酸塩アスファルト混合物の処理に
よって発生する無機化された残留物である炭酸ナトリウ
ムを最大限に含有した固化体として、燃料集合体構成金
属廃棄物の６.８５kgから生成した酸化物と雑固体焼却
灰の２.７０kgの混合物に添加物として２.４１kgのＳｉ
Ｏ₂ を加えて混合し、最後に４.８２kgのＨ₃ＰＯ₄を添
加して燐酸ジルコニウム・ナトリウムの同構造体であ
り、下記の組成式を有する単一相の鉱物（分子量＝５３
２.３０ｇ）の２１.７６kgを合成した。

【００７３】Ｎａ₃.₀₀Ｃａ₀.₄₅Ｚｎ₀.₀₁Ｍｇ₀.₀₄［Ｚｒ
₁.₅₈Ｆｅ₀.₂₆Ｃｒ₀.₀₇Ｎｉ₀.₀₇Ｓｎ₀.₀₂］Ｓｉ₀.₁₅Ａｌ
₀.₁₄(Ｐ₀.₆₁Ｓｉ₂.₁₀)Ｏ₁₂ この固化体は、当初の硝酸塩アスファルト混合廃棄物量
（２３kg）と比較して９４.６％ に減量しているにすぎ
ないが、再処理廃棄物を利用して廃棄物自体を固体化し
ているもので、固化体重量を占める本来の廃棄物の重量
比率は７３.７％である。廃溶媒に含まれる燐酸分もこ
の合成に利用できる。

【００７４】本具体例によって以下の効果を得ることが
できる。本具体例も、実施例１で生じる効果を得ること
ができる。

【００７５】（１）従来は個別に固化処理されていた再
処理廃棄物を利用して硝酸塩アスファルト混合物廃棄物
を、耐熱性，耐浸出性の一層減量された廃棄物固化体に
転化できる。

【００７６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、本来可燃性危
険物である硝酸塩とアスファルトの混合物を難燃性のコ
ークス状物質の固化体とし、処理前の硝酸塩アスファル
ト混合物の容積を４５％に低減できる。

【００７７】請求項２の発明によれば、硝酸塩とアスフ
ァルトの反応速度を制御可能とし、爆発的な反応を防止
できる。

【００７８】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
の効果を最適化できる。

【００７９】請求項４の発明によれば、硝酸塩とアスフ
ァルトの反応による発泡で熔融物が容器から溢れださな
いように制御できる。

【００８０】請求項５の発明によれば、硝酸塩とアスフ
ァルトの反応生成物がより融点の高い炭酸塩となる手段
を与え、塩類が熔融して反応を阻害しないようにでき、
さらに、炭酸塩として固定されている放射性炭素の放出
を抑制できる。

【００８１】請求項６の発明によれば、コークス状顆粒
体の成型剤としてアスファルトの乾留凝縮油分を利用す
ることにより二次廃棄物の発生を抑制できる。

【００８２】請求項７の発明によれば、コークス状顆粒
体を酸化炭素ガスと水に分解して無機化された塩類のみ
を分離できる。

【００８３】請求項８の発明によれば、無機化された塩
類を耐熱性で耐浸出性の結晶鉱物化し、処理前の硝酸塩
アスファルト混合物の容積を４５％に低減できる。

【００８４】請求項９の発明によれば、無機化された塩
類を他の再処理廃棄物と混合し、最少の添加物により耐
熱性で耐浸出性の結晶鉱物化し、処理前の全廃棄物を7
3.7％含有する固化体にできる。

【００８５】請求項１０の発明によれば、コークス状顆
粒体の酸化による脱炭素化を工業的に行う手段を提供で
きる。

【００８６】請求項１１の発明によれば、酸素を含んだ
ガスを再循環することにより放射能を含んだガスの管理
を容易にできる。

【００８７】請求項１２，１３及び１４の発明によれ
ば、全ての熱処理工程においてマイクロ波加熱を適用す
ることにより、エネルギー消費の節約に加えて、加熱工
程の制御を容易とし、加熱装置の保守を容易とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である硝酸塩アスファ
ルト混合廃棄物の処理方法を適用する硝酸塩アスファル
ト混合廃棄物装置の構成図である。

【符号の説明】

１…マッフル炉、２…容器、３…ガス循環系、４…炭酸
ガス供給系、５…酸素供給系（オゾン発生装置）、６…
油分凝縮器、７…吸着塔、８…気体凝縮器、９…油分取
り出し口、１０…洗浄水取り出し口、１１…吸着塔洗浄
液供給口。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】硝酸塩を混合したアスファルトの廃棄物固
   化物を酸素を含まない雰囲気中で、硝酸塩の融点と分解
   点の間の温度に保持して、硝酸塩とアスファルトの組成
   有機物を反応せしめて揮発性生成物として除去し、引き
   続いて硝酸塩の分解温度以上の温度でアスファルト中の
   揮発成分を乾留して除去して、ナトリウム塩を含む減容
   されたコークス状の物質とし、前記コークス状の物質を
   破砕して顆粒体とし、顆粒体に少量のアスファルトを成
   形助材として熱間で混合した後に型込め圧縮成型又は押
   し出し成型、あるいはブリケット成型し、成型体を加熱
   して成形助材の揮発分を除去してなることを特徴とする
   硝酸塩アスファルト混合廃棄物の処理方法。
2. 【請求項２】前記硝酸塩を混合したアスファルトの廃棄
   物を加熱して液状化し、亜硝酸塩を添加し、撹拌してか
   ら酸素を含まない雰囲気中で徐々に温度を高め、硝酸塩
   とアスファルトの組成有機物の反応を、比較的低温から
   円滑に進行させてから硝酸塩の融点より高いが硝酸塩の
   分解点より低い温度に保持して高温になってからの急激
   な反応を抑制する請求項１の硝酸塩アスファルト混合廃
   棄物の処理方法。
3. 【請求項３】前記亜硝酸塩の添加量が前記硝酸塩の存在
   量と比較して１％乃至５％である請求項２の硝酸塩アス
   ファルト混合廃棄物の処理方法。
4. 【請求項４】前記硝酸塩を混合したアスファルトの廃棄
   物を硝酸塩の融点より低い温度に保持して行う硝酸塩と
   アスファルトの組成有機物との反応が、発泡して容積が
   膨張するアスファルト熔融物が溢れださないような深さ
   と開口面積を有する容器を用いて行われる請求項１の硝
   酸塩アスファルト混合廃棄物固化体の安定無機化処理方
   法。
5. 【請求項５】前記酸素を含まない雰囲気が炭酸ガス又は
   炭酸ガスと不活性気体の混合物であり、硝酸塩の分解生
   成物が炭酸塩に転化させる請求項１の硝酸塩アスファル
   ト混合廃棄物の処理方法。
6. 【請求項６】前記結合剤が前記アスファルト中の揮発成
   分の乾溜凝縮油である請求項１の特徴とする硝酸塩アス
   ファルト混合廃棄物の処理方法。
7. 【請求項７】前記顆粒体を炭酸塩の融点を超えない温度
   に加熱し、酸素又はオゾンを含んだ酸素を触れさせ、着
   火することなしにコークス状物質を酸化炭素ガスと水等
   に酸化分解せしめ、主として炭酸塩からなる残留無機物
   とする請求項１の硝酸塩アスファルト混合廃棄物の処理
   方法。
8. 【請求項８】前記残留無機物に必要な成分元素を酸化物
   又は熱分解性塩として添加し、混合物を粉砕しながら成
   分が均一に分散した水スラリーとなし、スラリーを撹拌
   しながら必要量の燐酸を混合し、スラリーの水分を水の
   沸点以下に加熱して蒸発して乾燥した粉末とし、粉末を
   ７００℃乃至１０００℃に焼成して空間群が の記号で示される対称性を有する三次元結晶構造を有す
   る燐酸ジルコニウム・ナトリウム(ＮａＺｒ₂(ＰＯ₄)₃）
   の同結晶構造物質とし、さらに必要に応じて焼成粉末を
   冷間圧縮成型後に高温で焼結し、又は高温熱間圧縮成型
   して高密度の固化体とする請求項７の硝酸塩アスファル
   ト混合廃棄物の処理方法。
9. 【請求項９】前記残留無機成分に前記酸化物又は前記塩
   として添加する前記元素を含む化合物が雑固体廃棄物の
   焼却灰，核燃料集合体金属廃棄物，廃溶媒等に由来する
   ものを含むものである請求項８の硝酸塩アスファルト混
   合廃棄物の処理方法。
10. 【請求項１０】前記コークス状物質の顆粒体を酸素又は
    オゾンを含んだ酸素に触れさせながら着火することなし
    に行う加熱が、温度上昇速度と最高温度をそれぞれ制御
    しながら行うバッチ炉，水平方向温度分布と最高温度を
    それぞれ制御しながら一定速度で炉内を水平方向に移動
    させて行う連続トンネル炉，回転傾斜管状トンネル炉、
    あるいは、高さ方向温度分布と最高温度をそれぞれ制御
    しながら炉内を重力移動させて行うサイロ状炉等の加熱
    炉で行われる請求項８の硝酸塩アスファルト混合廃棄物
    の処理方法。
11. 【請求項１１】前記加熱炉に供給される酸素又はオゾン
    を含んだ酸素が、加熱炉の排出ガスから炭酸ガス，水等
    の凝縮性気体を除去した後に酸素及び酸素とオゾンを添
    加したものである請求項１０の硝酸塩アスファルト混合
    廃棄物の処理方法。
12. 【請求項１２】前記硝酸塩を混合したアスファルトの廃
    棄物固化物を設定された温度に保持すること、および成
    型体の焼結が、マイクロ波加熱で行われる請求項１の硝
    酸塩アスファルト混合廃棄物の処理方法。
13. 【請求項１３】前記顆粒体を設定された温度に保持する
    こと、および成型体の焼結が、マイクロ波加熱で行われ
    る請求項７の硝酸塩アスファルト混合廃棄物の処理方
    法。
14. 【請求項１４】前記混合粉末を設定された温度に保持す
    ること、および成型体の焼結が、マイクロ波加熱で行わ
    れる請求項８の硝酸塩アスファルト混合廃棄物の処理方
    法。