JP2019156671A - ジオポリマー製造装置、および、ジオポリマー製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業性の向上等を容易に実現可能なジオポリマー製造装置等を提供する。【解決手段】実施形態のジオポリマー製造装置は、第１基材貯蔵部と第２基材貯蔵部とアルカリ材貯蔵部と溶液作成部とスラリー作成部とを備えており、第１基材と第２基材とアルカリ材とを原料として用いてジオポリマーを製造する。第１基材は、ケイ素を含む。第２基材は、ケイ素およびアルミニウムを含み第１基材よりもアルミニウムが多い。溶液作成部は、第１基材貯蔵部から供給された第１基材とアルカリ材貯蔵部から供給されたアルカリ材とを混合し溶液を作成する。スラリー作成部は、第２基材貯蔵部から供給された第２基材と溶液作成部から供給された溶液とを混合しスラリーを作成する。【選択図】図１

Description

本発明は、ジオポリマー製造装置、および、ジオポリマー製造方法に関する。

ジオポリマーは、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などの元素で構成された非晶質の重合体であって、セメントと同様に、無機材料である。ジオポリマーは、セメントと異なり、固化体の構造に水和物が存在しない。このため、ジオポリマーを用いた場合には、余剰な水を加熱による乾燥で除去した場合であっても、固化体の構造に対して影響が小さい。したがって、ジオポリマーは、たとえば、高線量の放射性廃棄物の固化処理を実施する際に用いる材料として注目されている。

特許６０９６６７４号公報 特許５６４２１８０号公報 特許６０５８４７４号公報

ジオポリマーは、ケイ素、アルミニウムなどの元素を含む基材（固化材）と、アルカリ材（アルカリ刺激剤）とが原料として用いられる。基材とアルカリ材との間において縮重合反応が生じることによって、ジオポリマーの固化体が形成される。

ジオポリマーの固化体を作成する際には、基材とアルカリ材とを混合することでスラリーを作成する。スラリーを作成する際には、基材とアルカリ材との間の反応が短時間で起こる。その結果、基材とアルカリ材とを含むスラリーの粘度が上昇する場合がある。このため、基材とアルカリ材とを含むスラリーの粘度が著しく高くなって流動性が低下する前に、そのスラリーを用いる必要がある。

上記のような事情により、ジオポリマーの固化体を作成する際には、基材とアルカリ材とを含むスラリーの取り扱いが容易でなく、作業性が低下する場合がある。また、スラリーの流動性が低下するに伴って、スラリーを容器に均一に充填できなくなる場合があるので、密な固化体を形成することが困難になる場合がある。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、作業性の向上等を容易に実現可能な、ジオポリマー製造装置、および、ジオポリマー製造方法を提供することである。

実施形態のジオポリマー製造装置は、第１基材貯蔵部と第２基材貯蔵部とアルカリ材貯蔵部と溶液作成部とスラリー作成部とを備えており、第１基材と第２基材とアルカリ材とを原料として用いてジオポリマーを製造する。第１基材は、ケイ素を含む。第２基材は、ケイ素およびアルミニウムを含み第１基材よりもアルミニウムが多い。第１基材貯蔵部は、第１基材を貯蔵する。第２基材貯蔵部は、第２基材を貯蔵する。アルカリ材貯蔵部は、アルカリ材を貯蔵する。溶液作成部は、第１基材貯蔵部から供給された第１基材とアルカリ材貯蔵部から供給されたアルカリ材とを混合し溶液を作成する。スラリー作成部は、第２基材貯蔵部から供給された第２基材と溶液作成部から供給された溶液とを混合しスラリーを作成する。

本発明によれば、作業性の向上等を容易に実現可能な、ジオポリマー製造装置、および、ジオポリマー製造方法を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るジオポリマー製造装置１を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係るジオポリマー製造方法を示すフロー図である。 図３は、第２実施形態に係るジオポリマー製造装置１を模式的に示す図である。 図４は、第３実施形態に係るジオポリマー製造装置１を模式的に示す図である。 図５は、第４実施形態に係るジオポリマー製造装置１を模式的に示す図である。

＜第１実施形態＞
［Ａ］ジオポリマー製造装置１
図１は、第１実施形態に係るジオポリマー製造装置１を模式的に示す図である。

図１に示すように、本実施形態において、ジオポリマー製造装置１は、第１基材貯蔵部１０と第２基材貯蔵部２０とアルカリ材貯蔵部３０と溶液作成部４０とスラリー作成部５０とを備えており、基材（第１基材、第２基材）とアルカリ材とを原料として用いてジオポリマーを製造するように構成されている。

以下より、ジオポリマー製造装置１を構成する各部について順次説明する。

［Ａ−１］第１基材貯蔵部１０
第１基材貯蔵部１０は、第１基材を貯蔵するために設置されている。第１基材は、ジオポリマーの基材であって、ケイ素を元素として含む物質である。第１基材は、アルミニウムおよびカルシウムを含まないことが好ましい。第１基材は、たとえば、シリカ（二酸化ケイ素）、シリカフュームである。

本実施形態では、第１基材貯蔵部１０は、第１基材溶液タンク１１と第１基材粉体タンク１２とを有する。第１基材貯蔵部１０において、第１基材溶液タンク１１は、たとえば、第１基材としてシリカが水に溶解したシリカ水溶液（水ガラス）を貯蔵している。これに対して、第１基材粉体タンク１２は、たとえば、第１基材としてシリカの粉体を貯蔵している。

［Ａ−２］第２基材貯蔵部２０
第２基材貯蔵部２０は、第２基材を貯蔵するタンクを含む。第２基材は、ジオポリマーの基材であって、ケイ素およびアルミニウムを元素として含み、アルミニウムが第１基材よりも多く含む物質である。第２基材は、たとえば、アルミナシリカである。アルミナシリカは、メタカオリン、高炉スラグ、焼却灰、飛灰、ゼオライト、モルデナイト等である。アルミニウム元素を含まずにケイ素元素を含む物質（二酸化ケイ素など）と、ケイ素元素を含まずにアルミニウム元素を含む物質（酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムなど）との混合物を、第２基材として用いてもよい。なお、飛灰は、フライアッシュを含む。フライアッシュは、微粉砕した石炭を燃焼した後に捕集された飛灰であり、製品として管理されるものである。

［Ａ−３］アルカリ材貯蔵部３０
アルカリ材貯蔵部３０は、アルカリ材を貯蔵するタンクを含む。アルカリ材は、たとえば、アルカリ性の水酸化物、アルカリ性のケイ酸塩である。アルカリ性の水酸化物は、たとえば、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、水酸化セシウムである。アルカリ性のケイ酸塩は、たとえば、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、ケイ酸セシウムである。ケイ酸塩としては、オルトケイ酸塩、メタケイ酸塩など、さまざまな形態のものを用いることができる。また、上記と共に、アルミン酸塩をアルカリ材として添加してもよい。

［Ａ−４］溶液作成部４０
溶液作成部４０は、第１基材貯蔵部１０から第１基材が供給されると共に、アルカリ材貯蔵部３０からアルカリ材が供給されるタンクを含み、第１基材とアルカリ材とが水に溶解した溶液を作成するために設けられている。

具体的には、溶液作成部４０は、第１基材溶液タンク１１から第１基材が水に溶解した水溶液がポンプＰ１１を介して供給される。また、溶液作成部４０は、第１基材粉体タンク１２から第１基材の粉体が供給されると共に、アルカリ材の固体が供給される。溶液作成部４０では、第１基材が水に溶解した水溶液に、粉体の第１基材とアルカリ材の固体とが溶解するように、たとえば、撹拌機（図示省略）を用いて撹拌が実行される。その結果、溶液作成部４０において、第１基材とアルカリ材とが水に溶解した溶液が作成される。

［Ａ−５］スラリー作成部５０
スラリー作成部５０は、第２基材貯蔵部２０から第２基材が供給されると共に溶液作成部４０から溶液が供給されるタンクを含み、その溶液に第２基材が混合したスラリーを作成するために設けられている。

具体的には、スラリー作成部５０は、溶液作成部４０で作成された溶液がポンプＰ４０を介して供給される。また、スラリー作成部５０は、第２基材貯蔵部２０から第２基材の粉体が供給される。スラリー作成部５０では、第２基材の粉体が溶液に混合されるように、たとえば、撹拌機（図示省略）を用いて撹拌が実行される。その結果、スラリー作成部５０、においては、懸濁した分散体であるスラリーが形成される。

スラリー作成部５０で作成されたスラリーは、ポンプＰ５０を介して、廃棄物容器８１に充填される。廃棄物容器８１の内部に充填されたスラリーにおいては、基材（第１基材，第２基材）とアルカリ材との反応が進行し、ジオポリマーの固化体が作成される。

［Ｂ］ジオポリマー製造方法
図２は、第１実施形態に係るジオポリマー製造方法を示すフロー図である。

図２に示すように、溶液作成工程ＳＴ１０とスラリー作成工程ＳＴ２０とスラリー充填工程ＳＴ３０とを順次行うことによって、ジオポリマーの製造を行う。各工程の詳細について順次説明する。

［Ａ−１］溶液作成工程ＳＴ１０
まず、溶液作成工程ＳＴ１０では、上記したように、溶液作成部４０において、第１基材とアルカリ材とを水に溶解することによって溶液を作成する。

溶液作成工程ＳＴ１０で作成される溶液は、各物質が、たとえば、下記範囲で混合している。
・第１基材・・・１７．９〜２３．０ｗｔ．％
・アルカリ材・・・３１．５〜３３．４ｗｔ．％
・水・・・４５．５〜４８．７ｗｔ．％

［Ａ−２］スラリー作成工程ＳＴ２０
つぎに、スラリー作成工程ＳＴ２０では、上記したように、スラリー作成部５０において、溶液作成工程ＳＴ１０で作成した溶液に第２基材を投入し、混合することによって、スラリーを作成する。ここでは、第１基材および第２基材を含む基材において、シリコン元素の物質量Ｎ１（ｍｏｌ）をアルミニウム元素の物質量Ｎ２（ｍｏｌ）で割ったモル比（Ｎ１／Ｎ２）が２になるように、第２基材が混合される（Ｎ１／Ｎ２＝２）。

スラリー作成工程ＳＴ２０で作成されるスラリーは、各物質が、たとえば、下記範囲で混合している。
・第１基材・・・１１．５〜１５．６ｗｔ．％
・第２基材・・・３１．８〜３９．５ｗｔ．％
・アルカリ材・・・１９．４〜２１．８ｗｔ．％
・水・・・２８．２〜３１．２ｗｔ．％

［Ａ−３］スラリー充填工程ＳＴ３０
つぎに、スラリー充填工程ＳＴ３０では、上記したように、スラリー作成工程ＳＴ２０で作成されたスラリーを廃棄物容器８１に充填する。廃棄物容器８１は、たとえば、高線量の放射性廃棄物が廃棄物として収容されたドラム缶である。充填されたスラリーは、廃棄物容器８１の内部において廃棄物と混合される。その後、スラリーにおいて基材（第１基材，第２基材）とアルカリ材との反応が進行することで、ジオポリマーの固化体が作成される。

［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態では、まず、第１基材とアルカリ材とが水に溶解した溶液を作成する。そして、第１基材およびアルカリ材が水に溶解した溶液と、第２基材とを混合することによってスラリーを準備する。その後、そのスラリーを廃棄物容器８１に充填し、ジオポリマーの固化体を作成する。

第１基材は、第２基材よりもアルミニウムが少ないため、第２基材よりもアルカリ材と反応しにくい。このため、本実施形態において第１基材とアルカリ材とが溶解した溶液は、粘度が低い状態を保持する。本実施形態においてスラリーを作成する際には、第１基材とアルカリ材とが既に水に溶解している。その結果、本実施形態で作成したスラリーは、第１基材と第２基材とアルカリ材とを同時に混合して作成したスラリーよりも、粘度が低い状態を長く保持することができる。

したがって、本実施形態では、スラリーの流動性が低下する前に、スラリーを廃棄物容器８１に容易に充填することができるので、作業性を向上可能である。また、これに伴って、本実施形態では、スラリーを廃棄物容器８１に均一に充填することが容易になるため、密な固化体を形成することができる。第１基材がアルミニウムおよびカルシウムを含まない場合には、この効果を更に効果的に奏することができる。

なお、本実施形態では、第１基材貯蔵部１０に関して、第１基材としてシリカが水に溶解したシリカ水溶液（水ガラス）を貯蔵している第１基材溶液タンク１１と、第１基材としてシリカの粉体を貯蔵している第１基材粉体タンク１２とを含む場合について例示したが、これに限らない。第１基材貯蔵部１０は、第１基材溶液タンク１１が無く、第１基材粉体タンク１２のみで構成されていてもよい。この場合、溶液作成部４０では、第１基材の粉体とアルカリ材の固体とが水に投入されて混合されることで、第１基材とアルカリ材とが水に溶解した溶液が作成される。

［Ｄ］その他
本実施形態において用いる各材料に関して、更に具体的に説明する。

［Ｄ−１］第１基材について
表１では、第１基材について結晶性物質を用いた場合と非晶質物質とを用いた場合に関して、スラリー作成工程ＳＴ２０の実施を完了した後にスラリーの粘度が所定値（ここでは、４０ｄＰａ．ｓ）に到達するまでに要した「粘度到達時間」を示している。

表１において、例Ａ−１は、第１基材の結晶性物質として珪砂を用いた場合を示しており、例Ａ−２は、第１基材の非晶質物質としてアモルファスシリカを用いた場合を示している。

例Ａ−１および図２では、表１に示す各材料を表１に示す重量で配合し、スラリーの作成を行った。具体的には、第２基材としてメタカオリン（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ５０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ４７％、ＣａＯ ０％）および高炉スラグ（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ２７％、Ａｌ_２Ｏ_３ １３％、ＣａＯ ５１％）を用い、アルカリ材としてケイ酸カリウムおよび水酸化カリウムを用いた。そして、例Ａ−１で作成したスラリーおよび図２で作成したスラリーについて粘度の測定を行い、スラリーの粘度が４０ｄＰａ．ｓに到達するまでに要した「粘度到達時間」を求めた。粘度は、回転粘度計を用いて測定した。

表１に示すように、粘度到達時間は、第１基材の結晶性物質として珪砂を用いた場合（例Ａ−１）の方が、第１基材の非晶質物質としてアモルファスシリカを用いた場合（例Ａ−２）よりも短い。このため、第１基材としては、非晶質の物質を用いることが好ましい。

［Ｄ−２］アルカリ材について
表２では、アルカリ材についてナトリウム塩を用いた場合とカリウム塩とを用いた場合に関して、スラリー作成工程ＳＴ２０の実施を完了した後にスラリーの粘度が所定値（ここでは、４０ｄＰａ．ｓ）に到達するまでに要した「粘度到達時間」を示している。

表２において、例Ｂ−１は、アルカリ材のナトリウム塩としてケイ酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウムを用いた場合を示しており、例Ｂ−２は、アルカリ材のカリウム塩としてケイ酸カリウムおよび水酸化カリウムを用いた場合を示している。

例Ｂ−１および例Ｂ−２では、表２に示す各材料を表２に示す重量で配合し、スラリーの作成を行った。具体的には、第１基材としてシリカヒューム（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ９９．９％、Ａｌ_２Ｏ_３ ＮＤ（不検出）、ＣａＯ ＮＤ（不検出））を用い、第２基材としてメタカオリン（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ５０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ４７％、ＣａＯ ０％）を用いた。そして、例Ａ−１等の場合と同様に、例Ｂ−１で作成したスラリーおよび例Ｂ−２で作成したスラリーについて粘度の測定を行い、スラリーの粘度が４０ｄＰａ．ｓに到達するまでに要した「粘度到達時間」を求めた。

表２に示すように、粘度到達時間は、アルカリ材としてナトリウム塩を用いた場合（例Ｂ−１）の方が、カリウム塩を用いた場合（例Ｂ−２）よりも短い。このため、アルカリ材としては、カリウムを元素として含む物質（カリウム塩）を用いることが好ましい。

［Ｄ−３］第２基材について
［Ｄ−３−１］フライアッシュについて
表３では、第２基材においてフライアッシュの割合を変えた場合に関して、スラリー作成工程ＳＴ２０の実施を完了した後にスラリーの粘度が所定値（ここでは、４０ｄＰａ．ｓ）に到達するまでに要した「粘度到達時間」を示している。

表３において、例Ｃ−１から例Ｃ−４のそれぞれは、第２基材においてフライアッシュを用いた割合（フライアッシュの重量を第２基材の全重量で割った値）が、１０重量％、２０重量％、３０重量％、４０重量％である場合を示している。

例Ｃ−１から例Ｃ−４では、表３に示す各材料を表３に示す重量で配合し、スラリーの作成を行った。具体的には、第１基材としてシリカヒューム（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ９９．９％、Ａｌ_２Ｏ_３ ＮＤ（不検出）、ＣａＯ ＮＤ（不検出））を用い、第２基材としてメタカオリン（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ５０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ４７％、ＣａＯ ０％）とフライアッシュ（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ７６％、Ａｌ_２Ｏ_３ ２０％、ＣａＯ ４％）を用い、アルカリ材としてケイ酸カリウムおよび水酸化カリウムを用いた。そして、例Ａ−１等の場合と同様に、例Ｃ−１から例Ｃ−４のそれぞれにおいて作成したスラリーについて粘度の測定を行い、スラリーの粘度が４０ｄＰａ．ｓに到達するまでに要した「粘度到達時間」を求めた。

表３に示すように、粘度到達時間は、第２基材においてフライアッシュを用いた割合が増加するに伴って、長くなっている。このため、第２基材においてフライアッシュを用いる割合を大きくすることで、スラリーにおいて粘度が低い状態を長く保持することができる。

［Ｄ−３−２］高炉スラグについて
表４では、第２基材において高炉スラグの割合を変えた場合に関して、スラリー作成工程ＳＴ２０の実施を完了した後にスラリーの粘度が所定値（ここでは、４０ｄＰａ．ｓ）に到達するまでに要した「粘度到達時間」を示している。

表４において、例Ｄ−１から例Ｄ−４のそれぞれは、第２基材において高炉スラグを用いた割合（高炉スラグの重量を第２基材の全重量で割った値）が、１０重量％、２０重量％、３０重量％、４０重量％である場合を示している。

例Ｄ−１から例Ｄ−４では、表４に示す各材料を表４に示す重量で配合し、スラリーの作成を行った。具体的には、第１基材としてシリカヒューム（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ９９．９％、Ａｌ_２Ｏ_３ ＮＤ（不検出）、ＣａＯ ＮＤ（不検出））を用い、第２基材としてメタカオリン（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ５０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ４７％、ＣａＯ ０％）と高炉スラグ（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ２７％、Ａｌ_２Ｏ_３ １３％、ＣａＯ ５１％）を用い、アルカリ材としてケイ酸カリウムおよび水酸化カリウムを用いた。そして、例Ａ−１等の場合と同様に、例Ｄ−１から例Ｄ−４のそれぞれにおいて作成したスラリーについて粘度の測定を行い、スラリーの粘度が４０ｄＰａ．ｓに到達するまでに要した「粘度到達時間」を求めた。

表４に示すように、粘度到達時間は、第２基材において高炉スラグを用いた割合が増加するに伴って、短くなっている。このため、第２基材において高炉スラグを用いる割合を小さくすることで、スラリーにおいて粘度が低い状態を長く保持することができる。言い換えると、第２基材において高炉スラグを用いる割合を調整することで、スラリーにおいて粘度が低い状態を保持する時間を調整することができる。

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係るジオポリマー製造装置１を模式的に示す図である。

図３に示すように、本実施形態のジオポリマー製造装置１は、第１実施形態の場合と異なり、冷却部６０を備える。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態と同様である。このため、重複部分に関しては、適宜、説明を省略する。

本実施形態のジオポリマー製造装置１において、冷却部６０は、溶液作成部４０を冷却するために設けられている。冷却部６０は、たとえば、冷却器６１で冷却された冷却媒体が、冷却ポンプＰ６１を介して、溶液作成部４０の周りを囲うように設けられた冷却配管Ｈ６１に供給された後に、冷却器６１に戻るように構成されている。冷却部６０は、溶液作成部４０において第１基材とアルカリ材とを水に溶解するときに、冷却媒体の供給を行うことで溶液作成部４０を冷却する。

溶液作成部４０において第１基材とアルカリ材とを水に溶解するときには溶解熱の発生によって温度が上昇する。このため、溶液作成部４０では、突沸現象が生ずる場合がある。しかし、本実施形態では、冷却部６０を用いて溶液作成部４０を冷却するので、溶液作成部４０において突沸現象が生ずることを抑制可能である。

したがって、本実施形態では、作業性の向上を更に効果的に実現することができる。

＜第３実施形態＞
図４は、第３実施形態に係るジオポリマー製造装置１を模式的に示す図である。

図４に示すように、本実施形態のジオポリマー製造装置１は、第１実施形態の場合と異なり、粘度調整剤貯蔵部９０を備える。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態と同様である。このため、重複部分に関しては、適宜、説明を省略する。

粘度調整剤貯蔵部９０は、スラリー作成部５０で作成されるスラリーの粘度を調整する粘度調整剤を貯蔵するために設置されている。

本実施形態では、粘度調整剤貯蔵部９０は、第１粘度調整剤貯蔵タンク９１と第２粘度調整剤貯蔵タンク９２とを有する。粘度調整剤貯蔵部９０において、第１粘度調整剤貯蔵タンク９１は、スラリーの粘度を上昇させる第１粘度調整剤を貯蔵している。第１粘度調整剤は、ホウ素を含む物質であって、たとえば、ホウ酸である。第２粘度調整剤貯蔵タンク９２は、スラリーの粘度を下降させる第２粘度調整剤を貯蔵している。第２粘度調整剤は、たとえば、ヘキサフルオロケイ酸カリウムである。

本実施形態では、スラリーの粘度が予め定めた値よりも低い場合には、スラリー作成工程ＳＴ２０において所定量の第１粘度調整剤を添加する。これに対して、スラリーの粘度が予め定めた値よりも高い場合には、スラリー作成工程ＳＴ２０において所定量の第２粘度調整剤を添加する。

表５では、粘度調整剤を用いない場合と粘度調整剤を用いた場合とに関して、スラリー作成工程ＳＴ２０の実施を完了した後にスラリーの粘度が所定値（ここでは、４０ｄＰａ．ｓ）に到達するまでに要した「粘度到達時間」を示している。たとえば、スラリーの粘度が、４０ｄＰａ・s以下の範囲になるように調整される。

表５において、例Ｅ−１は、粘度調整剤を用いない場合を示しており、例Ｅ−２および例Ｅ−３は、粘度調整剤を用いた場合を示している。例Ｅ−２は、粘度調整剤としてホウ酸を用いた場合を示しており、例Ｅ−３は、粘度調整剤としてヘキサフルオロケイ酸カリウムを用いた場合を示している。

例Ｅ−１から例Ｅ−３では、表５に示す各材料を表５に示す重量で配合し、スラリーの作成を行った。具体的には、第１基材としてシリカヒューム（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ９９．９％、Ａｌ_２Ｏ_３ ＮＤ（不検出）、ＣａＯ ＮＤ（不検出））を用い、第２基材としてメタカオリン（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ５０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ４７％、ＣａＯ ０％）および高炉スラグ（元素重量比で、ＳｉＯ_２ ２７％、Ａｌ_２Ｏ_３ １３％、ＣａＯ ５１％）を用い、アルカリ材としてケイ酸カリウムおよび水酸化カリウムを用いた。そして、例Ａ−１等と同様に、例Ｅ−１から例Ｅ−３のそれぞれで作成したスラリーについて粘度の測定を行い、スラリーの粘度が４０ｄＰａ．ｓに到達するまでに要した「粘度到達時間」を求めた。

表５に示すように、粘度到達時間は、粘度調整剤を用いない場合（例Ｅ−１）よりも、粘度調整剤としてホウ酸を用いた場合（例Ｅ−２）の方が短い。このため、粘度到達時間を短くする必要がある場合には、粘度調整剤としてホウ酸を用いることが好ましい。

また、表５に示すように、粘度到達時間は、粘度調整剤を用いない場合（例Ｅ−１）よりも、粘度調整剤としてヘキサフルオロケイ酸カリウムを用いた場合（例Ｅ−３）の方が長い。このため、粘度到達時間を長くする必要がある場合には、粘度調整剤としてヘキサフルオロケイ酸カリウムを用いることが好ましい。

以上のように、本実施形態では、粘度調整剤を用いることによって、スラリーの粘度を所望な値に調整することができる。その結果、本実施形態では、作業性を向上可能であって、密な固化体を形成することができる。

なお、本実施形態では、スラリー作成部５０に粘度調整剤を添加する場合を示しているが、これに限らない。溶液作成部４０において、粘度調整剤の添加を行ってもよい。

＜第４実施形態＞
図５は、第４実施形態に係るジオポリマー製造装置１を模式的に示す図である。

図５に示すように、本実施形態のジオポリマー製造装置１は、第１実施形態の場合と異なり、振動機７０を更に含んでいる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複部分に関しては、適宜、説明を省略する。

本実施形態のジオポリマー製造装置１において、振動機７０は、図５に示すように、廃棄物容器８１が載置される。そして、振動機７０は、その載置された廃棄物容器８１を振動させるように構成されている。

ジオポリマーを構成するスラリーは、チキソトロピー性を備える。このため、振動機７０が廃棄物容器８１を振動させることによって、廃棄物容器８１の内部においてスラリーの粘度が低下し、スラリーが均一に充填される。その結果、本実施形態では、密な固化体を容易に形成することができる。

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することができる。本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…ジオポリマー製造装置、１０…基材貯蔵部、１１…基材溶液タンク、１２…基材粉体タンク、２０…基材貯蔵部、３０…アルカリ材貯蔵部、４０…溶液作成部、５０…スラリー作成部、６０…冷却部、６１…冷却器、７０…振動機、８１…廃棄物容器、９０…粘度調整剤貯蔵部、９１…粘度調整剤貯蔵タンク、９２…粘度調整剤貯蔵タンク、Ｈ６１…冷却配管、Ｐ１１…ポンプ、Ｐ４０…ポンプ、Ｐ５０…ポンプ、Ｐ６１…冷却ポンプ

Claims (8)

1. ケイ素を含む第１基材と、ケイ素およびアルミニウムを含み第１基材よりもアルミニウムが多い第２基材と、アルカリ材とを原料として用いてジオポリマーを製造するジオポリマー製造装置であって、
   前記第１基材を貯蔵する第１基材貯蔵部と、
   前記第２基材を貯蔵する第２基材貯蔵部と、
   前記アルカリ材を貯蔵するアルカリ材貯蔵部と、
   前記第１基材貯蔵部から供給された前記第１基材と前記アルカリ材貯蔵部から供給された前記アルカリ材とを混合し溶液を作成する溶液作成部と、
   前記第２基材貯蔵部から供給された前記第２基材と前記溶液作成部から供給された前記溶液とを混合しスラリーを作成するスラリー作成部と
   を備える、
   ジオポリマー製造装置。
2. 前記第１基材として、非晶質の物質を用いる、
   請求項１に記載のジオポリマー製造装置。
3. 前記アルカリ材として、カリウムを含む物質を用いる、
   請求項１または２に記載のジオポリマー製造装置。
4. 前記第２基材として、フライアッシュを用いる、
   請求項１から３のいずれかに記載のジオポリマー製造装置。
5. 前記溶液作成部を冷却する冷却部
   を備える、
   請求項１から４のいずれかに記載のジオポリマー製造装置。
6. 粘度調整剤を貯蔵する粘度調整剤貯蔵部
   を備え、
   前記溶液作成部と前記スラリー作成部との少なくとも一方に前記粘度調整剤貯蔵部で貯蔵された前記粘度調整剤が供給される、
   請求項１から５のいずれかに記載のジオポリマー製造装置。
7. 廃棄物が収容される廃棄物容器に、前記スラリー作成部で作成された前記スラリーを投入する、
   請求項１から６のいずかに記載のジオポリマー製造装置。
8. アルミニウムおよびカルシウムを含まずにケイ素を含む第１基材と、アルミニウムおよびケイ素を含む第２基材と、アルカリ材とを原料として用いてジオポリマーを製造するジオポリマー製造方法であって、
   前記第１基材と前記アルカリ材とを水に溶解することによって溶液を作成する溶液作成ステップと、
   前記溶液作成ステップで作成した前記溶液と前記第２基材とを混合することによってスラリーを作成するスラリー作成ステップと
   を有する、
   ジオポリマー製造方法。

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