JP2016045098A

JP2016045098A - 放射性物質を含む飛灰の処理方法及び処理装置

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Publication number: JP2016045098A
Application number: JP2014170090A
Authority: JP
Inventors: 田中　宜久; Nobuhisa Tanaka; 宜久田中; 重品川; Shigeru Shinagawa
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2016-04-04
Anticipated expiration: 2034-08-25
Also published as: JP6670037B2

Abstract

【課題】低コストで効率的に放射性物質を含む飛灰の処理方法を提供する。【解決手段】放射性物質を含む飛灰Ａを油圧プレス機３によって加圧成型し、加圧成型によって得られた成型品Ｐを解砕する。油圧プレス機３による成型圧力を０．５ｔ／ｃｍ2以上２．５ｔ／ｃｍ2以下とすることができる。解砕品Ｑの５０ｍｍ通過分が１００質量％、１０ｍｍ通過分が８０質量％以上１００質量％以下、５ｍｍ通過分が７０質量％以上９０質量％以下、１ｍｍ通過分が１０質量％以上６０質量％以下、０．５ｍｍ通過分が１０質量％以上４０質量％以下となるように成型品Ｐを解砕することで嵩密度を更に高めることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質による汚染物を焼却、焼成、溶融した際等に発生する放射性物質を含む飛灰を処理する方法及び装置に関する。

震災に伴う原発事故で飛散したセシウム等の放射性物質に汚染された汚染物、例えば樹木や枯葉等の草木類、家庭ごみ、土壌、瓦礫等を焼却、焼成、溶融等の手段で熱処理すると、セシウム１３４、セシウム１３７等の放射性物質が揮発し、その後冷却され固化することで、放射性物質が濃縮した焼却飛灰や溶融飛灰等が発生する。この飛灰は、熱処理前の汚染物の数十倍の放射能濃度となる。

そこで、このような飛灰は、放射性物質含有量に応じて適切な処理がなされている。放射性物質の含有量が８，０００Ｂｑ／ｋｇ以下の飛灰は一般的な廃棄物と同様に処分され、８，０００Ｂｑ／ｋｇ〜１００，０００Ｂｑ／ｋｇの飛灰は放射性物質が溶出しないようにセメント固化等の対策を施された上で処分され、１００，０００Ｂｑ／ｋｇを超える飛灰は中間貯蔵施設又は遮断型処分場等に保管・管理される。

しかし、上記飛灰を一般的な廃棄物と同様に処分する埋立地の確保は容易ではなく、飛灰から放射性物質が溶出するのを防ぐには多大なコストを要し、中間貯蔵施設や遮断型処分場等に保管・管理することが可能な飛灰の量には限りがあった。また、飛灰は一般に粒径数ミクロンで嵩密度が０．２〜０．４ｇ／ｃｍ³と小さく飛散しやすいため、ブリッジやラットホール、アーチング、閉塞、付着残留等の詰まりを発生させる虞があり、貯蔵や輸送等のハンドリングの点で改善の余地があった。

そこで、埋立地の確保を容易にし、飛灰からの放射性物質の溶出を防止するためのコスト、及び飛灰の保管・管理コストを低減し、飛灰の貯蔵や輸送等のハンドリングを容易にするため、飛灰を加圧成型によって減容固化して処理することが有効である。

上記加圧成型に関する技術として、特許文献１には、焼却灰に結合剤及び水を加えて混合し、これを加圧成形して減容固化する方法が記載されている。また、特許文献２には、石炭灰に消石灰、石膏、粘土又はセメント等の固結剤及び水を添加して混合し、混練物をロール式加圧成形機で加圧成形する方法が記載されている。さらに、特許文献３には、セメント飛灰を連続ロール加圧成形法により加圧成形する方法が記載されている。

特開平１０−２０２２１９号公報特開平９−７５８９０号公報特開２０００−１４０７９３号公報

しかし、上記特許文献１及び特許文献２に記載の方法では、加圧成形の対象物である焼却灰や石炭灰に結合剤や固結剤及び水を添加する必要があるため、これらの添加装置や混合装置を要し、装置コスト及び運転コストが増加する。また、上記特許文献３に記載の方法では、嵩比重が小さい飛灰は加振脱気させてもロール間に噛み込ませるのが容易ではなく、ロール間隔を変更してもこの状況に変化はなく、成形品を得るのが困難である。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、低コストで効率よく放射性物質を含む飛灰を処理することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、放射性物質を含む飛灰の処理方法であって、放射性物質を含む飛灰を油圧プレス機によって加圧成型し、該加圧成型によって得られた成型品を解砕することを特徴とする。

本発明によれば、放射性物質を含む飛灰を油圧プレス機で加圧成型することで、結合剤、固結剤及び水を用いなくとも、嵩比重の小さい飛灰を高い減容化率で加圧成型することができる。また、油圧プレス機の成型品をそのままの形状で保管、貯蔵すると間隙が生じるが、成型品を解砕することでさらに減容化率を高めることができる。

また、前記成型圧力を０．５ｔ／ｃｍ²以上２．５ｔ／ｃｍ²以下とすることで、成型圧力を適切に維持して運転コストの上昇を抑えながら高い減容化率を得ることができる。

さらに、解砕品の５０ｍｍ通過分が１００質量％、１０ｍｍ通過分が８０質量％以上１００質量％以下、５ｍｍ通過分が７０質量％以上９０質量％以下、１ｍｍ通過分が１０質量％以上６０質量％以下、０．５ｍｍ通過分が１０質量％以上４０質量％以下となるように前記成型品を解砕することができ、解砕品の嵩密度を高めることができる。

前記放射性物質を含む飛灰を、放射性物質を含む廃棄物を焼却、焼成、溶融等の熱処理により得られたものとすることができ、放射性物質を含む廃棄物の焼却等に伴って発生した飛灰を低コストで効率よく処理することができる。

また、本発明は、放射性物質を含む飛灰の処理装置であって、放射性物質を含む飛灰を加圧成型する油圧プレス機と、該油圧プレス機から排出された成型品を解砕する解砕装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、結合剤、固結剤及び水を用いずに飛灰を高い減容化率で加圧成型し、成型品を解砕することでさらに減容化率を高めることができる。

以上のように、本発明によれば、低コストで効率よく放射性物質を含む飛灰を処理することができる。

本発明に係る放射性物質を含む飛灰の処理装置の一実施の形態を示す全体構成図である。図１に示す飛灰の処理装置の油圧プレス機の運転例を示すグラフである。コンパクティングマシンの運転例を示すグラフである。図１に示す飛灰の処理装置のハンマーミルの運転例を示すグラフである。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明に係る放射性物質を含む飛灰の処理装置の一実施の形態を示し、この処理装置１は、放射性物質による汚染物を焼却する焼却炉等の排ガスＧ１から除塵する集塵機２と、集塵機２で回収した飛灰Ａを加圧成型する油圧プレス機３と、油圧プレス機３による成型品Ｐを解砕するハンマーミル４と、ハンマーミル４による解砕品Ｑを保管する保管容器５とを備える。

集塵機２にはバグフィルタ等を用いることができ、粒径が数ミクロンで嵩密度が０．２〜０．４ｇ／ｃｍ³と小さい飛灰Ａを捕集することができるものを使用する。

油圧プレス機３は、供給された飛灰Ａを金型内で油圧シリンダにより加圧して直径１００ｍｍ程度の円柱状に成型する装置であり、汎用の油圧プレス機を用いることができる。油圧シリンダの油圧を調整して成型圧力を変化させることができる。

ハンマーミル４は、成型品Ｐを解砕するために備えられ、図示を省略するが、複数のハンマーを外周に取り付けた円筒等を回転させ、衝撃及び摩擦により成型品Ｐを解砕する。ハンマーミル４の代わりに、ナイフ状のハンマを高速回転させるフェザーミルや、ローターに装着したカッター刃とケーシングに装着した固定刃を備えるカッターミル等を用いることができ、これらのミルに篩を組み合わせて用いることもできる。

次に、上記構成を有する処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。

セシウム等の放射性物質による汚染物を焼却、溶融する焼却炉や溶融炉等の排ガス、例えば放射性物質を含む土壌から放射性物質を除去するロータリキルンの排ガスＧ１から、放射性物質を含む飛灰Ａを集塵機２で捕集し、集塵後の排ガスＧ２を排気すると共に、回収した飛灰Ａを油圧プレス機３に供給して成型し、円柱状の成型品Ｐを得る。

図２は、嵩密度が溶融０．２ｇ／ｃｍ³程度の飛灰Ａを油圧プレス機３で成型した際の成型圧力と成型品Ｐの密度との関係を示している。成型圧力が高くなるに従い成型品Ｐの密度も増加し、成型品Ｐの密度は成型前の約１０倍である２．０ｇ／ｃｍ³前後まで増加させることができる。従って、成型品Ｐを高密度にするために成型圧力は０．５ｔ／ｃｍ²以上とすることが望ましく、より望ましくは１．０ｔ／ｃｍ²以上とすることができる。成型圧力が２．５ｔ／ｃｍ²を超えると、成型品Ｐの密度は２．０ｇ／ｃｍ³程度で略々一定に推移するため、運転コストの増加を考慮して成型圧力を２．５ｔ／ｃｍ²以下とすることが望ましく、より望ましくは２．０ｔ／ｃｍ²以上とすることができる。

一方、図３は、縦スクリューにより飛灰を強制的に２個のロール間に供給し、回転する２個のロール間で、上記と同様の物性を有する飛灰Ａを圧縮成型したコンパクティングマシンの運転例を示している。得られた成型品の寸法と質量から成型品の密度を算出した。同図より、ロール加圧力又はロール間隔を変化させても成型品の密度に大きな差はなく、成型品の密度は１ｇ／ｃｍ³を超えないことが判る。

図２及び図３より、コンパクティングマシン等のロールプレス機よりも油圧プレス機を用いた方が高密度の成型品が得られることが判る。

説明は図１に戻り、油圧プレス機３で生成した成型品Ｐをハンマーミル４で解砕し、解砕した解砕品Ｑを保管容器５で保管する。

表１は、油圧プレス機３で得られた成型品Ｐをハンマーミル４で解砕した解砕品Ｑの粒度分布及び嵩密度を示す。また、図４は、解砕品Ｑの粒度分布をグラフ化したものである。これらより、解砕品Ｑの粒径ごとの割合が均等に近い場合（実施例１〜３）は、解砕品Ｑの嵩密度が大きいが、解砕品Ｑの粒径ごとの割合が粗粒側又は微粒側に偏った場合（実施例４〜９）は解砕品Ｑの嵩密度が小さいことが判る。

以上のように、本実施の形態によれば、放射性物質を含む飛灰Ａを油圧プレス機３で加圧成型することで、結合剤、固結剤及び水を用いなくとも、嵩比重の小さい飛灰Ａを高い減容化率で加圧成型することができる。また、油圧プレス機３の成型品Ｐをそのままの形状で保管、貯蔵すると間隙が生じるが、成型品Ｐを解砕することでさらに減容化率を高めることができる。

また、ハンマーミル４に用いるハンマーの種類、数もしくは回転数等を調整したり、ハンマーミルの代わりにフェザーミルやカッターミルを用いる、或いは篩を組み合わせて用いることなどで、解砕品Ｑの粒度分布を調整することができる。

１放射性物質を含む飛灰の処理装置
２集塵機
３油圧プレス機
４ハンマーミル
５保管容器
Ａ飛灰
Ｇ１、Ｇ２排ガス
Ｐ成型品
Ｑ解砕品

Claims

放射性物質を含む飛灰を油圧プレス機によって加圧成型し、
該加圧成型によって得られた成型品を解砕することを特徴とする放射性物質を含む飛灰の処理方法。
前記成型圧力を０．５ｔ／ｃｍ²以上２．５ｔ／ｃｍ²以下とすることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質を含む飛灰の処理方法。
解砕品の５０ｍｍ通過分が１００質量％、１０ｍｍ通過分が８０質量％以上１００質量％以下、５ｍｍ通過分が７０質量％以上９０質量％以下、１ｍｍ通過分が１０質量％以上６０質量％以下、０．５ｍｍ通過分が１０質量％以上４０質量％以下となるように前記成型品を解砕することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性物質を含む飛灰の処理方法。
前記放射性物質を含む飛灰は、放射性物質を含む廃棄物を熱処理して得られたものであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の放射性物質を含む飛灰の処理方法。
放射性物質を含む飛灰を加圧成型する油圧プレス機と、
該油圧プレス機から排出された成型品を解砕する解砕装置とを備えることを特徴とする放射性物質を含む飛灰の処理装置。