JP2018065731A - ジオポリマー成型体製造方法およびジオポリマー成型体製造システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウムおよびケイ素を含む第1の物質と、アルカリ性の水酸化物およびアルカリ性のケイ酸塩のうち少なくとも何れか一方を含む第2の物質と、好ましくは、液体以外の材料の重量の20分の1以下の水とを混合し、混合物とする混合工程と、前記混合物を圧縮成型し圧縮混合物とする圧縮工程とを有するジオポリマー成型体製造方法。前記水は液体外の材料の重量の20分の1以下の重量であるジオポリマー成形体製造方法。好ましくは圧縮工程後に、圧縮混合物の周囲の温度と湿度を調節して、ポリマー化を促進する養生工程を有することが好ましい、ジオポリマー成型体製造方法。
【選択図】図1
Description
以下、本発明の第1の実施形態に係るジオポリマー成型体製造方法について図1を用いて説明する。
ここで、ジオポリマー原料とは、ジオポリマーを形成する材料であり、少なくとも固化材1(図2)およびアルカリ刺激剤2(図2)を含有する。また、ジオポリマーとは、アルミニウム(Al)およびケイ素(Si)などを主成分とする非晶質材料の重合体(ポリマー)をいう。
以下、本発明の第2の実施形態に係るジオポリマー成型体製造方法について説明する。なお、第1の実施形態と重複する部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
圧縮工程S2は第1の実施形態の圧縮工程S2と同様であるため、説明を省略する。
固化材1としてメタカオリンを、アルカリ刺激剤2として水酸化カリウムおよびメタケイ酸ナトリウム無水物を使用し、ごく少量の水4を添加した。
具体的には、メタカオリン17.1g、メタケイ酸ナトリウム無水物8.1g、水酸化カリウム3.3gの粉体に水1.0gを添加して混合物5(混合粉体)を調製した。
固化体1としてメタカオリンを、アルカリ刺激剤2として水酸化カリウムおよびメタケイ酸ナトリウム無水物を、被固化物3の一例として、放射性廃棄物である炭酸スラリーを模擬して、水酸化マグネシウムおよび炭酸カルシウムを使用した。
具体的には、メタカオリン17.1g、メタケイ酸ナトリウム無水物8.1g、水酸化カリウム3.3g、水酸化マグネシウム5.8gおよび炭酸カルシウム3.3gを混合して混合物5を調製した。
固化体としてメタカオリンを、アルカリ刺激剤として水酸化カリウムおよびメタケイ酸ナトリウム無水物を使用し、混練用に水を使用した。
具体的には、メタカオリン17.1g、メタケイ酸ナトリウム無水物8.1g、水酸化カリウム3.3gの粉体に水10.0gを添加して混合物5を調製した。
2 アルカリ刺激剤
3 被固化物
4 水
5 混合物
6 圧縮混合体
7 ジオポリマー成型体
8 養生後成型体
10 ジオポリマー成型体製造システム
11 混合物調製手段
12 加圧手段
121 型枠
122 加圧部
13 養生手段
131 養生室
132 空調部
14 乾燥手段
141 乾燥室
142 空調部
Claims (13)
- アルミニウムおよびケイ素を含む第1の物質と、アルカリ性の水酸化物およびアルカリ性のケイ酸塩のうち少なくとも何れか一方を含む第2の物質と、水とを混合し、混合物とする混合工程と、
前記混合物を圧縮成型し圧縮混合物とする圧縮工程と、
を有するジオポリマー成型体製造方法。 - 前記水は液体外の材料の重量の20分の1以下の重量である請求項1に記載のジオポリマー成型体製造方法。
- 前記圧縮工程後に、
前記圧縮混合物の周囲の温度と湿度を調節してポリマー化反応を促進する養生工程を有する請求項1又は2に記載のジオポリマー成型体製造方法。 - アルミニウムおよびケイ素を含む第1の物質と、アルカリ性の水酸化物およびアルカリ性のケイ酸塩のうち少なくとも何れか一方を含む第2の物質とを混合し、混合物とする混合工程と、
前記混合物を圧縮成型し圧縮混合物とする圧縮工程と、
前記圧縮混合物を大気よりも湿度が高い環境に静置する養生工程と、を有するジオポリマー成型体製造方法。 - 前記養生工程において、前記圧縮混合物を湿度90%以上の環境に静置する請求項4に記載のジオポリマー成型体製造方法。
- 前記混合工程において、粉砕可能な固体である第3の物質をさらに添加して前記混合物とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のジオポリマー成型体製造方法。
- 前記第3の物質は、使用済みの放射性核種吸着剤である請求項6に記載のジオポリマー成型体製造方法。
- 前記養生工程の後に前記圧縮混合物を乾燥する乾燥工程を有する請求項1乃至7の何れか一項に記載のジオポリマー成型体製造方法。
- 前記第1の物質は、メタカオリン、高炉スラグ、焼却灰、飛灰、ゼオライト、モルデナイト、シリカフューム、非晶質の二酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび水酸化アルミニウムのうち少なくとも何れか1つを含む請求項1乃至8のいずれか一項に記載のジオポリマー成型体製造方法。
- 前記第2の物質は、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸ルビジウムおよびケイ酸セシウムのうち少なくとも何れか1つを含有する請求項1乃至9のいずれか一項に記載のジオポリマー成型体製造方法。
- 前記圧縮工程において前記混合物を圧縮する圧力は、少なくとも1MPaである、請求項1から請求項10の何れか1項に記載のジオポリマー成型体製造方法。
- アルミニウムおよびケイ素を含む第1の物質と、アルカリ性の水酸化物およびアルカリ性のケイ酸塩のうち少なくとも何れか一方を含む第2の物質と、水とを混合し混合物とする混合物調製手段と、
前記混合物を収容する型枠を備え前記型枠内に設定した圧力を加える加圧手段と、
前記加圧手段によって圧縮成型された前記混合物を保持し、前記混合物周囲の湿度を調整可能な空調手段を有する養生手段と、を有するジオポリマー成型体製造システム。 - アルミニウムおよびケイ素を含む第1の物質と、アルカリ性の水酸化物およびアルカリ性のケイ酸塩のうち少なくとも何れか一方を含む第2の物質とを混合し混合物とする混合物調製手段と、
前記混合物を収容する型枠を備え前記型枠内に設定した圧力を加える加圧手段と、
前記加圧手段によって圧縮成型された前記混合物を保持し、前記混合物周囲の湿度を加湿する空調手段を有する養生手段と、を有するジオポリマー成型体製造システム。
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