JP2001527465A - 有害廃棄物質のカプセル化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 砒素、水銀、ニッケル及びクロム残留物といった重金属や放射性物質を含む有害な廃棄物質をカプセル化する方法である。この方法は、硬化可能組成物に有害廃棄物質を添加し、スラリーを形成する工程、廃棄物質をカプセル化するようにそのスラリーを硬化させる工程から成る。その硬化可能組成物は、炭酸カルシウムと苛性マグネシウム酸化物とを有するパウダー状にされた、流動性のセメント組成物である。カプセル化した物質に対して行ったテストによれば、実質的に、これら有害廃棄物質は、いずれも、コンクリートのような外観の硬化した組成物から浸出しないことがわかった。

Description

【発明の詳細な説明】 有害廃棄物質のカプセル化方法 技術分野 本発明は、危険・有害な廃棄物質をカプセル化することができる硬化可能組成 物に関し、これに限定しないが、特に、砒素、ニッケル、クロム残留物、水銀、 放射性物質などを含む有害な廃棄物質をカプセル化する方法に関する。背景技術 砒素や、砒素を含む組成物は、オーストラリアにおいて、羊や家畜の洗浄液と して、また農薬に広く使用されている。水銀や、水銀を含む組成物もオーストラ リアや諸外国で広く使用されている。（その有毒性により）砒素や水銀の化合物 が段階的に削減・廃止されることに伴い、廃棄される砒素や水銀成分の備蓄が多 量に存在している。 有機ニッケル及びクロム、ニッケル及びクロムを含む組成物は、オーストラリ アや諸外国で広く使用されている。金属のメッキや陽極酸化処理にこのような化 合物が使用され、また、その処理によって極めて高濃度なニッケル及びクロム残 留物が生成され、ドラムカン・円筒形の容器に貯蔵される。その残留物は危険且 つ有害であり、貯蔵された廃棄ニッケル及びクロム成分が多量に存在している。 上記有害廃棄物質や有毒成分は寿命が限られたドラムカン・円筒形の容器に入 れられる。そのドラム内の成分は、通常汚染された液体やスラッジ（汚泥）状で あり、安全にカプセル化する（包み込む）ことはほぼ不可能である。そのスラッ ジにはドラムカンの錆、廃棄物粒子、固体、様々な液体といった様々な汚染物が 含まれている。 放射性物質や成分も有害物質である。核反応炉の燃料としての利用以外にも、 放射能物質は医学上利用されたり他の産業で利用される。例えば放射性同位体は 、医学分野において病気の様々なタイプの診断や処置に用いられる。例えば物質 の厚さを測定するようなある種の機器で放射線源を用いる、例えば鉱山業などの 産 業も有る。しかし、放射性物質の廃棄物質の社会的にも環境的にも容認される廃 棄方法を見出すことが、放射性物質の利用に関わる問題の１つである。地球上の 非居住地域に埋めて安全に廃棄できるようにするための、放射性物質を容器に入 れたりカプセルに入れたりする様々な提案かなされている。 コンクリート中に有害廃棄物質を包み込む試みは、コンクリートやセメントが 充分に固まらず、汚染が表出するため、限られた成果しかあげていない。しかし 、コンクリートは硬く、寿命が非常に長く、設置前に成形できるため、コンクリ ートやコンクリートに類似した生成物はカプセル化には理想的である。発明の開示 本発明は、有害廃棄物質やその成分を、その物質が他の不純物によって汚染さ れていたとしても、カプセル化することが可能な方法に関する。 本発明の第１の観点によれば、炭酸カルシウムと苛性マグネシウム酸化物とを 有する硬化可能組成物に有害廃棄物質を添加し、スラリーを形成する工程と、前 記スラリーを硬化させて有害廃棄物質あるいはその成分をカプセル化する工程と 、を有する有害廃棄物質あるいはその成分をカプセル化する方法を提供する。 本発明の他の観点によれば、砒素成分に、硫酸塩、塩化鉄および／またはアル カリ剤、そして水分を添加してスラリーを形成する工程と、前記スラリーに、炭 酸カルシウムと苛性マグネシウム酸化物とを有する硬化可能組成物を混合する工 程と、前記組成物を硬化させて前記砒素成分をカプセル化させる工程と、 を有する砒素、亜砒酸ナトリウム、砒素三酸化物、砒素五酸化物から成る群か ら選択される砒素成分をカプセル化する方法を提供する。 この物質中にカプセル化した場合、コンクリートのような外観の硬化した組成 物からは砒素はほとんど浸出しないことがわかった。 実際、浸出率は砒素の許容浸出率である５．００ｐｐｍよりも小さい。このス ラリーに添加される硫酸塩は、好適にはアルミニウム硫酸塩である。アルカリ剤 は、好適には炭酸カルシウムのような炭酸塩である。鉄塩化物は、第二鉄塩化物 でもよい。 好適な範囲： 砒素成分 − １００重量単位（例えば、グラム）、 硫酸塩 − １０〜８０重量単位、好適には約５０重量単位、 アルカリ剤（例えば、炭酸カルシウム） − １０〜８０重量単位、 第二鉄塩化物（存在する場合） − ５〜５０重量単位である。 １００重量単位の砒素成分当たり１００〜５００重量単位の水を付け加え、ス ラリーを形成する。 本発明のさらに別の観点によれば、水銀あるいはその成分を、炭酸カルシウム と苛性マグネシウム酸化物とを有する硬化可能組成物に添加し、スラリーを形成 する工程と、前記スラリーを硬化させ、前記水銀あるいはその成分をカプセル化 する工程と、を有する水銀あるいはその成分をカプセル化する方法を提供する。 この物質中にカプセル化した場合、コンクリートのような外観の硬化した組成 物からは水銀はほとんど浸出しなかった。実際、浸出率は水銀の許容浸出率であ る５．００ｐｐｍよりも小さい。 水銀廃棄物は一般的にスラッジとして貯蔵される。水銀廃棄物の発生源の１つ は、カリフロキュレータ（Clarriflocculator）スラッジ、またはブライン（塩 性溶液）スラッジである。このスラッジは、スラッジ１キロ当たり１００〜２０ ０ｍｇの水銀を含み、また塵・土、他の不純物も含むため、コンクリートによる カプセル化が満足にできない。 この方法における好適な範囲： 水銀を包含するスラッジ − １０００ｇ、 硬化可能組成物 − １０００ｇ、 水−２７０ｍｌ、 添加物 − １００ｇである。 本発明のさらに別の観点によれば、ニッケル及びクロムあるいはその成分を、 炭酸カルシウムと苛性マグネシウム酸化物とを有する硬化可能組成物に添加し、 スラリーを形成する工程と、前記スラリーを硬化させ、前記ニッケル及びクロム あるいはその成分をカプセル化する工程と、を有するニッケル及びクロムあるい はその成分をカプセル化する方法を提供する。 この物質中にカプセル化した場合、コンクリートのような外観の硬化した組成 物からはニッケル及びクロムはほとんど浸出しなかった。実際、浸出率はニッケ ル及びクロムの許容浸出率である０．２ｐｐｍよりも小さい。 ニッケル、クロム廃棄物は、一般的に高濃度の液体あるいはスラッジとして貯 蔵される。ニッケル及びクロム廃棄物の発生源の１つは、金属メッキ業および陽 極酸化業である。この液体１キロ当たりには、１０ｍｇ〜２８，０００（？）ｍ ｇのニッケルと約１０ｍｇ〜２００，０００（？）ｍｇのクロムとが含まれ、ま た水、塵／土、他の不純物も含まれるため、コンクリートによるカプセル化は満 足にできない。 所望であれば充填剤を使用できる。充填剤は灰でよいが、あるいは他の充填剤 も考えられる。充填剤は、硬化した組成物に１０〜９０％、好適には４０〜６０ ％の範囲で包含される。 この方法における限定されないが好適な範囲： ニッケル及びクロムを包含する液体 − １５０ｍｌ、 硬化可能組成物 − ３００ｇ、 水−４００ｍｌ、 添加物 − １００ｇである。 本発明のさらに別の観点によれば、放射性物質を、炭酸カルシウムと苛性マグ ネシウム酸化物とを有する硬化可能組成物に添加し、スラリーを形成する工程と 、前記スラリーを硬化させ、前記放射性物質をカプセル化する工程と、を有する 放射性物質をカプセル化する方法を提供する。 この物質中にカプセル化すると、コンクリートのような外観の硬化した組成物 からは放射能性物質は実質的には全く浸出しなかった。さらに、浸出物質の放射 能レベルはバックグラウンド放射線レベルよりかなり低い。 本発明によるカプセル化の方法は、例えばモナザイトなど、低レベルから中レ ベルの放射性物質に特に適している。好適には、この放射性物質はパウダー状で 、硬化可能組成物に添加される。好適には、放射性物質あるいはその成分は粒子 サィズの範囲０．０１μｍ〜５．０ｍｍ、さらに好適には０．１μｍ〜１．０ｍ ｍの範囲内にグラインドされる。 好適には、硬化可能組成物はさらに、例えば酸化鉛といった、鉛あるいは鉛化 合物を包含する。組成物内の鉛は放射性物質からの放射能の吸収を促進すると考 えられている。 この方法において限定されないが好適な範囲： 放射性物質 − １０００ｇ、 硬化可能組成物 − ７００〜２２００ｇ、 酸化鉛 − ３００〜１５００ｇ、 水−５００〜９００ｍｌ、 添加物 − ２５０〜３７５ｇである。 苛性マグネシウム酸化物（caustic magnesium oxide）という用語は、炭酸マ グネシウム及び脱炭酸マグネシウムを包含するマグネシウム組成物を含む。この 用語には、例えば熱処理等の処理によって二酸化炭素を遊離させることにより、 部分的にか焼された（partially calcined）炭酸マグネシウムも含まれる。その 組成物や苛性マグネシウム酸化物の正確な構造は未知であるが、特に所定の温度 範囲で炭酸マグネシウムを熱処理して部分的に脱炭酸化することによって形成さ れる構造も含んで、この用語は使われる。 炭酸カルシウムと苛性マグネシウム酸化物との組成物はドロマイト（苦灰石） を処理することで形成できる。ドロマイトは天然に存在する炭酸カルシウムマグ ネシウムである。純粋なドロマイトは約５４％の炭酸カルシウムと４３％の炭酸 マグネシウムから成る。自然のドロマイトはアルミナ、鉄、シリカ（二酸化珪素 ）等の様々な異なるタイプの不純物を包含している。 炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムの割合はドロマイトによって異なる。例え ば、６５％の炭酸カルシウムと３０％の炭酸マグネシウムから成るドロマイトは 、低マグネシウムドロマイトと呼ばれる。逆に、６０％の炭酸マグネシウムと３ ０％の炭酸カルシウムから成るドロマイトは、高マグネシウムドロマイトという 。 ドロマイトを熱することにより、二酸化炭素か遊離されることがわかり、二酸 化炭素の遊離率を制御あるいは変化させることにより、完全あるいは部分的にか 焼したドロマイトを提供できる。 ドロマイトが１５００℃で熱せられると、炭酸塩は全て二酸化炭素として遊離 し、酸化カルシウムと酸化マグネシウムとの混合が残る。これらの酸化物は難溶 性（耐火性・耐熱性）物質としての利用がよく知られているが、セメント性の物 質には不適である。 より低い温度でドロマイトが熱せられると、二酸化炭素を遊離する分解は全て の炭酸塩に起こるわけではない。実際、この加熱を制御することによって、炭酸 カルシウムよりも炭酸マグネシウムの二酸化炭素を選択的に遊離するようにでき る。 従って、一般的に５００〜８００℃の範囲の温度で熱すると、炭酸マグネシウ ムを選択的に分解することができる。 選択的分解を制御することにより、ドロマイトは、硬化可能組成物を形成する ように処理されることができ、ドロマイトにより、苛性マグネシウム酸化物から 成る組成物を形成するすることができる。 ドロマイトの選択的分解は、無機塩などの添加物により高められる。好適な塩 分は、アルミニウム硫酸塩あるいはマグネシウム硫酸塩といった金属硫酸塩であ り、加熱前に０．１％〜５％添加する。塩分は、ＣａＣＯ₃の高い分解温度に実 質的に影響を与えることなく、ＭｇＣＯ₃の分解温度を選択的に下げるようであ る。塩分によって、差別温度を１００℃から２００℃へ増大させることができる 。 苛性マグネシウム酸化物は、炭酸マグネシウム内に保持された０．１％〜５０ ％の二酸化炭素、好適には２３％〜２８％の二酸化炭素を有する。 分子構造を考察するのは困難かもしれないが、その構造は、炭酸カルシウム、 酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムの混合から成る構造であると考えられる。 この組成物中に保持される二酸化炭素の量は、硬度や硬化速度といった様々なパ ラメータに影響を及ぼす。二酸化炭素が２０％〜３０％に保持されれば、多様に 適用するのに適当な硬化速度を提供できる。二酸化炭素量が増加すると硬化速度 が下がり、二酸化炭素量か減少すると硬化速度は上がる。 この組成物は、炭酸カルシウムに、予め形成された苛性マグネシウム酸化物を 混合または添加することにより、人工的に作ることもできる。このバリエーショ ン（変形）では、所望のか焼レベルが得られるまで熱して二酸化炭素を部分的に 取り除くことにより、苛性マグネシウム酸化物を作ることができる。 さらなるバリエーション（変形）では、上記方法で天然ドロマイトを熱するこ とにより、炭酸カルシウムと苛性マグネシウム酸化物とから成る組成物が提供さ れるが、その天然ドロマイトがマグネシウム不足（例えば、低マグネシウムドロ マイト）であれば、さらに苛性マグネシウム酸化物をその混合物に添加できる。 例えば、６５％の炭酸カルシウムと３０％の炭酸マグネシウムと不純物とから 成る低マグネシウムドロマイト鉱石を、か焼することにより、そのマグネシウム を部分的にか焼された苛性マグネシウム酸化物に変換できるが、マグネシウム中 にもともと含まれた二酸化炭素の２％〜２０％は必然的に保たれる。 苛性マグネシウム酸化物および炭酸カルシウムを添加可能とし、また両者の混 合比を変えることを可能とすることで、セメント用に、いかなる所定重量あるい は混合物質の割合の組成物をも提供できる。 所望により、この組成物の粒子の大きさを変えることができる。５０〜７０ミ クロンで、その９０％が６０ミクロンのふるいを通る好適な粒子サイズの場合、 その組成物は様々に応用されて使用できる。この組成物は必要であれば擦り潰し てこの粒子サイズにすることができ、また、熱処理などの処理前あるいは処理後 に、この粒子サイズとしてもよい。粒子サイズは、例えば１０〜１０００ミクロ ンといった他の範囲も考えられる。 １０％〜９０％の範囲の苛性マグネシウム酸化物と９０％〜１０％の炭酸カル シウムが使用可能であるが、６０％〜７０％のマグネシウムと３０〜４０％のカ ルシウムが好適な混合であるである。 例えば、１トンのドロマイトは６５０キログラム（ｋｇ）の炭酸カルシウム （ＣａＣＯ₃）と、３００ｋｇの炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）と、５％の不純 物とを含む。この炭酸マグネシウムは１５６．５７ｋｇのＣＯ₂を含む。このＣ Ｏ₂の９５％が除去されると、重量は１４８．７４ｋｇ減少する。このドロマイ トのか焼後の重量は８５１．２６ｋｇであり、６５０ｋｇの炭酸カルシウムと１ ４３．３ｋｇの酸化マグネシウムと５０ｋｇの不純物を含む。（ＣａＣＯ₃ ６５ ０ｋｇ／ＭｇＯ １４３．４３ｋｇ＋ＣＯ₂ ７．８２８５ｋｇ＋不純物５０ｋｇ ＝８５１．２６） 例： ドロマイト１０００ｋｇ＝６５０ｋｇのか焼前ＣａＣＯ₃＋ ３００ｋｇ ＭｇＣＯ₃＋５０ｋｇの不純物、 か焼後＝６５０ｋｇのＣａＣＯ₃＋ １５１．２５８ｋｇの苛性（ＭｇＯ＋７．８ＣＯ₂） ＋選択された苛性マグネシウム酸化物の所望の重量 ＋不純物５０ｋｇ この組成物は、乾燥した微粒子（ポートランドセメント粉に類似）として形成 できる。 この組成物の別の発生源は、マグネシウム産業から直接作り出されるか焼され たマグメサイト（菱苦土石）やドロマイトに基づく。これらは、大部分が酸化マ グネシウム（通常９０％以上）で、酸化カルシウム（３〜１８％の範囲）と低容 量（０〜５％）の二酸化炭素を含む。この工業用（市販用）の苛性マグネシウム 酸化物は完全に燃焼した酸化カルシウムや完全に燃焼した酸化マグネシウムをも 含むか、特にカプセル化のためにか焼されたものではなくても、カプセル化の工 程において依然有用である。 この組成物には様々な添加物が添加される。単一あるいは複数の添加物により 、強固な硬化剤の形成が促進され、硬化するための組成物の再結晶化を促す。硬 化する過程では、加えられた様々な充填剤（有機充填剤、無機充填剤、固形／液 体充填剤、放射能性充填剤、有毒充填剤、他を含む）が硬化したマトリックス中 に 閉じ込められることがある。 添加物の一つに、０．０１％から２０％、より一般的には０．０１％から１０ ％の割合で添加される硫酸塩を含むものがある。好適な硫酸塩は、硫酸あるいは マグネシウム硫酸塩やアルミニウム硫酸塩といった金属硫酸塩でよい。 また別の所望される添加物は、硬化する過程を促進するように組成物中の炭酸 塩化源として作用するものである。二酸化炭素を遊離させるために分解あるいは 反応する炭酸化物が好ましい。炭酸ナトリウムのような金属炭酸化物も適した添 加物である。また別の適した添加物は、二酸化炭素を遊離させる反応をするカル ボキシル基あるいはポリカルボキシル酸を含むものである。炭酸ナトリウムはま た、使用される可能性のある完全に酸化されたいかなる充填剤（例えば石炭の灰 coal ash）も炭酸化物化させるという利点がある。 他の添加物としては、クエン酸、レモン酸、酢酸、グリコール酸、蓚酸、他の ジカルボキシル酸やポリカルボキシル酸、あるいは他の酸性化剤が含まれる。ク エン酸は、酒石酸、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）あるいは他のテト ラ酸（tetra acids）で代用可能である。これら添加物は０．０１％から１０％ 、より典型的には０．０１％から５％の範囲で添加される。添加物（クエン酸あ るいはレモン酸など）が固体の場合、その組成物の他の成分と効果的に混合でき るように、事前にグラインドしてパウダー状にするのが好ましい。グラインドサ イズが２５０メッシュ以下のものが使用できる。アルミニウム硫酸塩は、１４の 水和形（hydration figure of 14）をもつ工業用・市販用アルミニウム硫酸塩で よい。もちろん、より高水和形、あるいは低水和形のアルミニウム硫酸塩も、適 切に重量調整して使用することができる。 他の酸性化剤は、硫酸から成り、水混合物に重量５％以下で添加する。 好適には、これらの添加物はアルミニウム硫酸塩およびクエン酸（あるいはグ リコール酸あるいは酢酸などの等価物）を含む。さらに、塩化ナトリウムなどの 塩分を供給してもよい。 これら添加物は事前に混合されて、その組成物に添加される。添加される事前 混合物の量は、例えば約３％から１０％あるいはそれ以上で変動する。サイズが 小さい（例えば７０ミクロン未満）充填剤を使用する場合、添加される事前混合 物は多く（約１０％）なり、サイズが大きい充填剤の場合は、添加される事前混 合物はより少なくて良い（３％〜７％）。 この事前混合物が、（ａ）アルミニウム硫酸塩、（ｂ）有機酸、（ｃ）塩分か ら成る場合、好適には、（ａ）を４０％〜８０％、（ｂ）を１０％〜６０％、（ ｃ）を１％〜２０％含む。 論理にこだわるわけではないが、成分（ａ）は硬化した組成物に早期強度を与 え、ブルーサイト（水滑石）（Ｍｇ（ＯＨ）₂）の形成と、アルミニウム水酸化 物のゼラチン状ポリマーの形成を補助し、組成物の主な結合を助けると考えられ る。また、（ａ）によって耐水性の特性も得られると考えられる。 成分（ｂ）、例えばクエン酸は、ＭｇＯおよびＭｇ（ＯＨ）₂の炭酸塩化を助 けて組成物を再結晶化させ、固体物質にすると考えられる。また、この酸は配位 子（リガンド）として作用し、充填剤（例えば金属イオン）の周囲に錯体を形成 して、硬化中の、あるいは硬化したマトリックス中に充填剤を閉じ込める助けを する。この炭酸塩化の過程は、長時間にわたり継続可能であるため、硬化した物 質の強度を長期間継続できる。成分（ｃ）は、組成物に早期強度を与えることを 助ける。発明を実施するための最良の形態 本発明の実施の形態を以下の実施例により説明する。砒素 実施例１ 亜砒酸ナトリウム１００ｇ、アルミニウム硫酸塩５０ｇ、第二鉄塩化物２０ｇ 、炭酸カルシウム５０ｇ、水３００ｍｌを合わせてスラリーにし、１０分間放置 した。その間、金属の分離が起こり、凝集が観察された。そのスラリーを、硬化 可能組成物のスラリーに添加した。硬化可能組成物のスラリーは、炭酸カルシウ ムおよび苛性マグネシウム酸化物４００ｇ、充填剤（灰−過剰な水分を吸収する ため）４００ｇ、そして５０ｇのアルミニウム硫酸塩と１００ｇのクエン酸と１ ０ｇのソーダ灰との混合物１６０ｇｍを含んでいた。混合物全体の濃度は、スラ ン プ値が８０〜１２０（すなわち、セメントスラリーのスランプ値とほぼ同等）の 成形可能な組成物を形成するように、水分の追加により調節可能であった。その 混合物全体を鋳型に流し込み、固めた。 浸出率分析によれば、砒素の浸出は２．１ｐｐｍであり、許容制限である５． ０ｐｐｍを大きく下回った。 実施例２ パウダー状砒素１００ｇ、アルミニウム硫酸塩５０ｇ、第二鉄塩化物２０ｇ、 炭酸カルシウム５０ｇ、水３００ｍｌを合わせてスラリーにし、１０分間放置し た。その間、金属の分離が起こり、凝集が観察された。そのスラリーを、硬化可 能組成物のスラリーに添加した。硬化可能組成物のスラリーは、炭酸カルシウム および苛性マグネシウム酸化物４００ｇ、充填剤（灰−過剰な水分を吸収するた め）４００ｇ、そして５０ｇのアルミニウム硫酸塩と１００ｇのクエン酸と１０ ｇのソーダ灰との混合物１６０ｇｍを含んでいた。混合物全体の濃度は、スラン プ値が８０〜１２０（すなわち、セメントスラリーのスランプ値とほぼ同等）の 成形可能な組成物を形成するように、水分の追加により調節可能であった。その 混合物全体を鋳型に流し込み、固めた。 浸出率分析によれば、砒素の浸出は４．１ｐｐｍであり、許容制限である５． ０ｐｐｍを下回った。 実施例３ 三酸化二砒素１００ｇ、アルミニウム硫酸塩５０ｇ、第二鉄塩化物２０ｇ、炭 酸カルシウム５０ｇ、水３００ｍｌを合わせてスラリーにし、１０分間放置した 。その間、金属の分離が起こり、凝集が観察された。そのスラリーを、硬化可能 組成物のスラリーに添加した。硬化可能組成物のスラリーは、炭酸カルシウムお よび苛性マグネシウム酸化物４００ｇ、充填剤（灰−過剰な水分を吸収するため ）４００ｇ、そして５０ｇのアルミニウム硫酸塩と１００ｇのクエン酸と１０ｇ のソーダ灰との混合物１６０ｇｍを含んでいた。混合物全体の濃度は、スランプ 値が８０〜１２０（すなわち、セメントスラリーのスランプ値とほぼ同等）の成 形 可能な組成物を形成するように、水分の追加により調節可能であった。その混合 物全体を鋳型に流し込み、固めた。 浸出率分析によれば、砒素の浸出は４．１ｐｐｍであり、許容制限である５． ０ｐｐｍを大きく下回った。 実施例４ 五酸化二砒素１００ｇ、アルミニウム硫酸塩５０ｇ、第二鉄塩化物２０ｇ、炭 酸カルシウム５０ｇ、水３００ｍｌを合わせてスラリーにし、１０分間放置した 。その間、金属の分離が起こり、凝集が観察された。そのスラリーを、硬化可能 組成物のスラリーに添加した。硬化可能組成物のスラリーは、炭酸カルシウムお よび苛性マグネシウム酸化物４００ｇ、充填剤（灰−過剰な水分を吸収するため ）４００ｇ、そして５０ｇのアルミニウム硫酸塩と１００ｇのクエン酸と１０ｇ のソーダ灰との混合物１６０ｇｍを含むものであった。混合物全体の濃度は、ス ランプ値が８０〜１２０（すなわち、セメントスラリーのスランプ値とほぼ同等 ）の成形可能な組成物を形成するように、水分の追加により調節可能であった。 その混合物全体を鋳型に流し込み、固めた。 浸出率分析によれば、砒素の浸出は４．１ｐｐｍであり、許容制限である５． ０ｐｐｍを大きく下回った。 実施例５ パウダー状砒素１００ｇ、アルミニウム硫酸塩５０ｇ、炭酸カルシウム２０ｇ 、水１５０ｍｌを合わせてスラリーにし、１０分間放置した。その間、金属の分 離が起こり、凝集が観察された。そのスラリーを、硬化可能組成物のスラリーに 添加した。硬化可能組成物のスラリーは、炭酸カルシウムおよび苛性マグネシウ ム酸化物２００ｇ、充填剤（灰−過剰な水分を吸収するため）４００ｇ、そして ３０ｇのアルミニウム硫酸塩と６０ｇのクエン酸と１０ｇのソーダ灰との混合物 １００ｇを含むものであった。混合物全体の濃度は、スランプ値が８０〜１２０ （すなわち、セメントスラリーのスランプ値とほぼ同等）の成形可能な組成物を 形成するように、水分の追加により調節可能であった。その混合物全体を鋳型に 流し込み、固めた。 浸出率分析によれば、砒素の浸出は１．０ｐｐｍであり、許容制限である５． ０ｐｐｍを大きく下回った。水銀 実施例６ 水銀を含んだブラインスラッジ（塩水スラッジ）からの水銀を以下の方法でカ プセル化した。このブラインスラッジは、スラッジ１キログラム当たり１００〜 ２００ｍｇの水銀を含む。また、このスラッジは１０〜２９％の炭酸カルシウム 、１〜９％のカルシウム水酸化物、１０〜２９％の塩化ナトリウム、１〜９％の 土／塵、３０〜６０％の水分を含む。このスラッジはブライン浄化により発生す る廃棄物である。このスラッジは無臭の茶色のスラッジであり、水に対して不溶 性である。このスラッジのｐＨは１１．６で、比重は１．２９である。 ブラインスラッジ１ｋｇ、硬化可能組成物９００ｇ、水２７０ｇ、アルミニウ ム硫酸塩５０ｇ、クエン酸５０ｇを混合機（ミキサー）で混合した。所望により 、成形可能な組成物を形成するために水分を加える。この混合物を鋳型に流し込 み、硬化させた。 浸出率分析によれば、水銀の浸出は０．０１ｐｐｍ以下であるため、カプセル 化した組成物は、裏地がないゴミ捨て場貯蔵（unlined tip storage）にとって 安全となる。ニッケルおよびクロム 実施例７ 残基（クロム３６０ｍｇｐ／リットルおよびニツケル２８０００ｍｇｐ／リッ トルを含む）を含む生のままの（薄めていない）完全濃縮のニッケルおよびクロ ム１５０ｍｌ、水４００ｍｌ、炭酸カルシウム１５０ｇ、アルミニウム硫酸塩４ ０ｇを合わせて混合し、スラリーを形成した。このスラリーに、炭酸カルシウム および苛性マグネシウム酸化物３００ｇ、アルミニウム硫酸塩６０ｇ、クエン酸 ３４ｇ、ソーダ灰６ｇ、充填剤（発電所の灰）１ｋｇ、水さらに５０ｇを添加し た。混合物全体の濃度は、成形可能な組成物を形成するように、水分により調節 可能である。この混合物を鋳型に流し込み、硬化させるために放置し、Ｔ．Ｃ． Ｌ．Ｐ．試験（毒性浸出液処置）を行った。３０日間の試験後、浸出率が０．２ ｐｐｍ未満であることが確証され、裏敷きされていないゴミ捨て場での保管に適 したカプセル化された生成物であることが示された。 実施例８ 残基（クロム３．１ｍｇｐ／リットルおよびニッケル１１００ｍｇｐ／リット ルを含む）を含む生のままの（薄めていない）完全濃縮のニッケルおよびクロム １５０ｍｌ、水４００ｍｌ、炭酸カルシウム１５０ｇ、アルミニウム硫酸塩４０ ｇを合わせて混合し、スラリーを形成した。このスラリーに炭酸カルシウムおよ び苛性マグネシウム酸化物３００ｇ、アルミニウム硫酸塩６０ｇ、クエン酸３４ ｇ、ソーダ灰６ｇ、充填剤（発電所の灰）１ｋｇ、水さらに５０ｇを添加した。 混合物全体の濃度は、成形可能な組成物を形成するように、水分により調節可能 である。この混合物を鋳型に流し込み、硬化させるために放置し、Ｔ．Ｃ．Ｌ． Ｐ．テスト（毒性浸出液処置）を行った。３０日間のテスト後、浸出率が０．２ ｐｐｍ未満であることが確証され、裏敷きされていないゴミ捨て場での保管に適 したカプセル化された生成物であることが示された。 放射性モナザイト 実施例９ 鉱物性モナザイトのパウダー化したサンプルを使用してテストを行った。モナ ザイトは希土類元素の単斜晶系の燐酸塩であり、セリウム群（Ｃｅ，Ｌａ，Ｙ， Ｔｈ）ＰＯ₄と、幾つかのウラニウムおよびトリウムとを含む。モナザイトは、 海岸の砂に比較的豊富にあり、希土類鉱物やトリウムの主原料の１つである。ト リウムは科学的な機器における放射線源として用いられる。希土類の化合物は、 ガラスやある種の金属の製造を含む様々な製造工程で使用される。 このテストで使用したモナザイト物質の分析により、１グラム当たり２４６ベ クレル（Ｂｑ／ｇｍ）のトリウム２３２と、２８Ｂｑ／ｇｍのウラニウム２３８ とを包含していることがわかった。モナザイトに含まれるトリウムの半減期は約 ４５万年（４．５×１０⁹）である。このモナザイトの粒子サイズは、理想的に は塵（約０．１μｍ）から約１．０ｍｍの粒子である。鉛の選鉱くず（尾鉱・残 りかす）、苛性マグネシウム酸化物、炭酸カルシウムは、全て事前にグラインド され、約１１０μｍ、つまり９０％が１５０μｍのふるいを通るサイズにした。実施例９ グラム当たりの放射能が２４６ベクレルのトリウムと、グラム当たり２８．１ ベクレルのウラニウムとを含むモナザイト３００グラム、苛性マグネシウム酸化 物４００グラム、そして、鉛の選鉱くず（例えばイザ山（Ｍｔ．Ｉｓａ））４８ ０グラムと炭酸カルシウム３２０グラムとの混合物を、１００グラムのアルミニ ウム硫酸塩および２５グラムのクエン酸と、完全に乾燥したままで混合した。こ れに３００ｍｌの水分を追加し、高濃度の速硬化型ペーストを形成した。混合物 全体の濃度は、成形可能な組成物を形成するように、水分の迫加により調節可能 であった。この混合物を鋳型に流し込み、硬化させた。 カプセル化したモナザイト混合物の放射能を測定すると、グラム当たりの放射 能が４４．６０±０．２０ベクレルのトリウム、グラム当たり５．０６±０．２ １ベクレルのウラニウムであった。 浸出率分析（ＴＣＬＰテスト）を１４日および２８日行い、浸出可能なウラニ ウムおよびトリウムを測定した。１４日では、浸出可能なウラニウムは１リット ル当たり０．０５マイクログラム未満であり、浸出可能なトリウムは１リットル 当たり０．２５マイクログラムであった。２８日では、浸出可能なウラニウムは １リットル当たり０．０５マイクログラムであり、浸出可能なトリウムは１リッ トル当たり０．４０〜０．５０マイクログラムであった。 このＴＣＬＰ溶液にガンマ分光器を使用して、１４日と２８日における放射性 ウラニウムおよびトリウムの放射能レベルを測定した。１４日では、浸出可能な ウラニウム放射能は検出可能なレベルを下回る１ｐｐｍ未満であり、浸出可能な トリウム放射能はグラム当たり０．０３４±０．００７ベクレルであった。２８ 日においては、浸出可能なウラニウム放射能は検出可能なレベルを下回る１ｐｐ ｍ未満であり、浸出可能なトリウム放射能は検出可能なレベルを下回る２ｐｐｍ 未満であった。 実施例１０ グラム当たりの放射能が２４６ベクレルのトリウムと、グラム当たり２８．１ ベクレルのウラニウムとを含むモナザイト５００グラム、苛性マグネシウム酸化 物４５０グラム、そして、鉛の選鉱くず（例えばＭｔ．Ｉｓａ）３６０グラムと 炭酸カルシウム２４０グラムとの混合物を、１００グラムのアルミニウム硫酸塩 および２５グラムのクエン酸と、完全に乾燥したままで混合した。これに３１０ ｍｌの水分を追加し、高濃度の速硬化型ペーストを形成した。混合物全体の濃度 は、成形可能な組成物を形成するように、水分の追加により調節可能であった。 この混合物を鋳型に流し込み、硬化させた。 カプセル化したモナザイト混合物の放射能を測定すると、グラム当たりの放射 能が７０．２０±０．３０ベクレルのトリウム、グラム当たり８．０１±０．３ １ベクレルのウラニウムであった。 浸出率分析（ＴＣＬＰテスト）を１４日および２８日行い、浸出可能なウラニ ウムおよびトリウムを測定した。１４日では、浸出可能なウラニウムは１リット ル当たり０．０５マイクログラム未満であり、浸出可能なトリウムは１リットル 当たり０．１５マイクログラムであった。２８日では、浸出可能なウラニウムは １リットル当たり０．０５マイクログラムであり、浸出可能なトリウムは１リッ トル当たり０．１５〜０．４５マイクログラムであった。 このＴＣＬＰ溶液にガンマ分光器を使用して、１４日と２８日における放射性 ウラニウムおよびトリウムの放射能レベルを測定した。１４日では、浸出可能な ウラニウム放射能は検出可能なレベルを下回る１ｐｐｍ未満であり、浸出可能な トリウム放射能は検出可能なレベルを下回る２ｐｐｍ未満であつた。２８日にお いては、浸出可能なウラニウム放射能は検出可能なレベルを下回る１ｐｐｍ未満 であり、浸出可能なトリウム放射能はグラム当たり０．０３８±０．００７ベク レルであった。実施例１１ グラム当たりの放射能が２４６ベクレルのトリウムと、グラム当たり２８．１ ベクレルのウラニウムとを含むモナザイト８００グラム、苛性マグネシウム酸化 物４００グラム、そして、鉛の選鉱くず（例えばＭｔ．Ｉｓａ）３００グラムと 炭酸カルシウム２００グラムとの混合物を、１００グラムのアルミニウム硫酸塩 および２５グラムのクエン酸と、完全に乾燥したままで混合した。これに４００ ｍｌの水分を追加し、高濃度の速硬化型ペーストを形成した。混合物全体の濃度 は、成形可能な組成物を形成するように、水分の追加により調節可能であった。 この混合物を鋳型に流し込み、硬化させた。 カプセル化したモナザイト混合物の放射能を測定すると、グラム当たりの放射 能が１０４．０±０．４１ベクレルのトリウム、グラム当たり１２．０±０．４ ２ベクレルのウラニウムであった。 浸出率分析（ＴＣＬＰテスト）を１４日および２８日行い、浸出可能なウラニ ウムおよびトリウムを測定した。１４日では、浸出可能なウラニウムは１リット ル当たり０．０５マイクログラムであり、浸出可能なトリウムは１リットル当た り０．２５マイクログラムであった。２８日では、浸出可能なウラニウムは１リ ットル当たり０．１０マイクログラムであり、浸出可能なトリウムは１リットル 当たり１．１０〜１．４０マイクログラムであった。 このＴＣＬＰ溶液にガンマ分光器を使用して、１４日と２８日における放射性 ウラニウムおよびトリウムの放射能レベルを測定した。１４日では、浸出可能な ウラニウム放射能は検出可能なレベルを下回る１ｐｐｍ未満であり、浸出可能な トリウム放射能は検出可能なレベルを下回る２ｐｐｍ未満であった。２８日にお いては、浸出可能なウラニウム放射能は検出可能なレベルを下回る１ｐｐｍ未満 であり、浸出可能なトリウム放射能はグラム当たり０．０３８±０．００７ベク レルであった。 上記実施例９から実施例１１のそれぞれでは、トリウムおよびウラニウムにつ いての浸出率溶液はすべて１０ｐｐｍ未満であり、放射性物質のカプセル化にお いて好成績を示している。 この実施の形態に対し、上記記載及び請求項に示された本発明の精神及び範囲 を逸脱しない範囲で、様々な変更や改変がなされることができる。さらに、上記 の実施例は説明の目的で挙げたのみであり、本発明を限定するために記載された ものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｆ 9/30 ５１１ Ｇ２１Ｆ 9/30 ５１１Ａ //(Ｃ０４Ｂ 28/10 (Ｃ０４Ｂ 28/10 14:28） 14:28） (31)優先権主張番号 ＰＯ９２７０ (32)優先日 平成９年９月18日(1997．9．18) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＰ３１５８ (32)優先日 平成10年４月22日(1998．4．22) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 炭酸カルシウムと苛性マグネシウム酸化物とを有する硬化可能組成物に有 害廃棄物質を添加し、スラリーを形成する工程と、前記スラリーを硬化させて有 害廃棄物質あるいはその成分をカプセル化する工程と、を有する有害廃棄物質あ るいはその成分をカプセル化する方法。 ２． 砒素成分に、硫酸塩、塩化鉄および／またはアルカリ剤、そして水分を添 加してスラリーを形成する工程と、前記スラリーに、炭酸カルシウムと苛性マグ ネシウム酸化物とを有する硬化可能組成物を混合する工程と、前記組成物を硬化 させて前記砒素成分をカプセル化させる工程と、 を有する砒素、亜砒酸ナトリウム、砒素三酸化物、砒素五酸化物から成る群か ら選択される砒素成分をカプセル化する方法。 ３． 水銀あるいはその成分を、炭酸カルシウムと苛性マグネシウム酸化物とを 有する硬化可能組成物に添加し、スラリーを形成する工程と、前記スラリーを硬 化させ、前記水銀あるいはその成分をカプセル化する工程と、を有する水銀ある いはその成分をカプセル化する方法。 ４． ニッケル及びクロムあるいはその成分を、炭酸カルシウムと苛性マグネシ ウム酸化物とを有する硬化可能組成物に添加し、スラリーを形成する工程と、前 記スラリーを硬化させ、前記ニッケル及びクロムあるいはその成分をカプセル化 する工程と、を有するニッケル及びクロムあるいはその成分をカプセル化する方 法。 ５． 放射性物質を、炭酸カルシウムと苛性マグネシウム酸化物とを有する硬化 可能組成物に添加し、スラリーを形成する工程と、前記スラリーを硬化させ、前 記放射性物質をカプセル化する工程と、を有する放射性物質をカプセル化する方 法。 ６． 前記硬化可能組成物は、さらに全組成物の重量の０．０１％から２０％の 間で含まれる硫酸塩添加物を含む、請求項１から５のいずれかに記載のカプセル 化の方法。 ７． 前記硫酸塩は、マグネシウム硫酸塩あるいはアルミニウム硫酸塩といった （ａ）硫酸または（ｂ）金属硫酸塩から選択される、請求項６記載のカプセル化 の方法。 ８． 前記硬化可能組成物は、さらに、硬化する工程において炭酸塩化源として 作用する添加物を有する、請求項１から５のいずれかに記載のカプセル化の方法 。 ９． 前記添加物は、クエン酸、レモン酸、酢酸、グリコール酸、蓚酸、他のジ カルボキシル酸やポリカルボキシル酸、あるいは他の酸性化剤、酒石酸、エチレ ンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）あるいは他のテトラ酸の群から選択される、 請求項８記載のカプセル化の方法。 １０． 前記添加物は、全組成物の重量の０．０１％から１０％の間で含有され る、請求項９記載のカプセル化の方法。 １１． 前記添加物は、苛性マグネシウム酸化物の炭酸塩化を促し、前記組成物 を再結晶化して、前記廃棄物質をカプセル化する硬化した物質とするようになっ ている、請求項９記載のカプセル化の方法。 １２． 前記添加物は、前記有害廃棄物質あるいはその成分の周囲に錯体を形成 する配位子（リガンド）として作用し、硬化中の、あるいは硬化した物質中に前 記有害廃棄物質あるいはその成分を閉じ込める助けをする、請求項１１記載のカ プセル化の方法。 １３． 前記硬化可能組成物は無機塩をさらに有する、請求項１から５のいずれ かに記載のカブセル化の方法。 １４． 前記無機塩は、アルミニウム硫酸塩、マグネシウム硫酸塩、ナトリウム 塩化物を含む金属塩群から選択される、請求項１３に記載カプセル化の方法。 １５． 前記無機塩は、全組成物の重量の０．１％から５％の間で含有される、 請求項１４記載のカプセル化の方法。 １６． 前記有害廃棄物質あるいはその成分は、平均粒子サイズが０．０１ｍｍ から５．０ｍｍの範囲内のパウダー状である、請求項１記載のカプセル化の方法 。 １７． 前記平均粒子サイズが０．１ｍｍから１．０ｍｍの範囲内である、請求 項１６記載のカプセル化の方法。 １８． 前記硬化可能組成物の前記苛性マグネシウム酸化物は、 （ａ）炭酸マグネシウムおよび脱炭酸マグネシウムから成るマグネシウム組成物 、 （ｂ）熱処理により二酸化炭素が遊離され、部分的にか焼された組成物を形成す る炭酸マグネシウム、 （ｃ）炭酸カルシウムと、炭酸マグネシウムを熱して所望のか焼レベルまで二酸 化炭素を部分的に取り除くことにより事前に形成された苛性マグネシウム酸化物 とを混合して形成された人工組成物、 （ｄ）マグネシウム欠乏ドロマイトを熱し、炭酸カルシウムと苛性マグネシウム 酸化物から成る組成物を形成し、さらに付加的に苛性マグネシウム酸化物を添加 したもの、 のうちから選択される、請求項１から５のいずれかに記載のカプセル化の方法。 １９． 前記苛性マグネシウム酸化物は、前記炭酸マグネシウム内に２％〜５０ ％の二酸化炭素が含有される、請求項１８記載のカプセル化の方法。 ２０． 前記砒素成分に添加された前記硫酸塩はアルミニウム硫酸塩である請求 項２記載のカプセル化の方法。 ２１． 前記砒素成分に添加されたアルカリ剤は炭酸カルシウムを包含する炭酸 塩である、請求項２０記載のカプセル化の方法。 ２２． 前記砒素成分に添加される鉄塩化物は第二鉄塩化物である請求項２１記 載のカプセル化の方法。 ２３． 前記硬化可能組成物は鉛あるいは鉛成分を含む、請求項５記載のカプセ ル化の方法。