JP3994039B2

JP3994039B2 - 老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法

Info

Publication number: JP3994039B2
Application number: JP2002261500A
Authority: JP
Inventors: 啓一石山; 潔朝比奈
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: JP2003185399A

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、老朽化学兵器の弾殻に付着残留した固体残渣を中和処理して無害化する方法に関する。
【従来の技術】
マスタード、ルイサイト等に代表される猛毒の化学剤を用いた化学兵器（化学弾）が知られているが、最近になってこの化学兵器が特定の地域の地中、湖底、あるいは海底に相当量未処理の状態で遺棄されている事実が明らかになり、人体、生命にも脅威を与える重大な社会問題としてクローズアップされており、化学兵器禁止条約の主旨に従い、その安全な無害化処理の一日も早い完遂が必要とされている状況にある。
ところで、従来は一般に以下のような方法によって化学弾の処理がなされている。
（１）地中等より回収した化学弾を固定し、解体機等によりその弾殻に穴をあけ、これにノズルを挿入し、このノズルからアルカリ溶液（ＮａＯＨ溶液）を常温で循環させて液状の化学剤を洗浄すると共に加水分解を行う。
（２）次に、炸薬部を切断し、炸薬部と弾殻に分離し、炸薬部は別途爆破処理を行う。
（３）次いで、弾殻に残留した固体残渣（以下、ヒールと言うことがある）を、再度解体機にセットして高温（８０〜１２０℃）のアルカリ溶液（ＮａＯＨ溶液またはＫＯＨ溶液）を循環させる。この循環洗浄によって化学剤が無くなった時点で固体残渣を加水分解処理する。
（４）次いで、この循環液を反応槽に抜き出し、加水分解処理液に酸化剤を加え、８０〜１２０℃の高温で反応させ、化学剤の分解による中間生成物を酸化処理して、安定な塩とする。
しかしながら、弾殻に残留したヒールは、長期にわたる遺棄により化学剤が高分子状に変性した結果、表面に難溶性の被膜が形成されているために高温の強アルカリ溶液によっても十分に溶解させることができず、加水分解反応が促進されないという問題があった。また、この問題を解決するために事前にヒールの被膜及びヒール本体を微細に切断しておくことが考えられるが、切断作業に精密性が要求されるとともに煩雑な工程が付加され、
全体の処理時間が長くなり、非効率である等の欠点を有する。
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来の問題や欠点を解消し、化学兵器における固体残渣（ヒール）を最後まで確実に且つすみやかに溶解して、加水分解を促進させることにより無害化処理を全体としてとして短時間に効率的に実施しうる優れた固体残渣の中和処理方法を提供することを、その解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
そして上記課題の解決手段として採用する本発明の各請求項は次のとおりである。
本発明における請求項１においては、老朽化学兵器の弾殻に残留した固体残渣を中和処理して無害化する方法において、先ず前記固体残渣を有機溶媒を用いて洗浄しながら溶解する処理を行い、次いでこの洗浄しながら溶解する処理により発生した固体残渣の溶解液をアルカリ溶液及び酸化剤により中和処理を行うこと特徴とする老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法を提案するものである。
本発明における請求項２においては、前記固体残渣の溶解液の中和処理に当たって、アルカリ溶液による加水分解処理を行なった後に酸化剤による酸化処理を行うこと特徴とする請求項１に記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法を提案するものである。
本発明における請求項３においては、前記固体残渣の溶解液の中和処理に当たって、アルカリ溶液による加水分解処理と酸化剤による酸化処理とを同時に行うこと特徴とする請求項１に記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法を提案するものである。
本発明における請求項４においては、老朽化学兵器の弾殻に残留した固体残渣を中和処理して無害化する方法において、先ず前記固体残渣を有機溶媒とアルカリ液の混合液を用いて洗浄しながら溶解する処理を行い、次いでこの洗浄しながら溶解する処理により発生した固体残渣の溶解液をアルカリ溶液及び酸化剤により中和処理を行うこと特徴とする老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法を提案するものである。
本発明における請求項５においては、老朽化学兵器の弾殻に残留した固体残渣を中和処理して無害化する方法において、先ず前記固体残渣を有機溶媒を用いて1 次洗浄しながら溶解する処理を行い、次いでなお残存する固体残渣を有機溶媒とアルカリ液の混合液を用いて２次洗浄しながら溶解する処理行うと共に１次加水分解処理を行い、次いでこれら洗浄しながら溶解する処理並びに1次加水分解処理により発生した固体残渣の溶解液を酸化剤により中和処理を行うこと特徴とする老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法を提案するものである。
本発明における請求項６においては、前記固体残渣の溶解液の中和処理に当って、固体残渣の溶解液にアルカリ溶液を加えることを特徴とする請求項５に記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法を提案するものである。
本発明における請求項７においては、前記洗浄しながら溶解する処理に用いられる有機溶媒がメチルイソブチルケトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド及びジメチルスルホオキシドから選択されたものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法を提案するものである。
本発明における請求項８においては、アルカリ溶液がＮａＯＨ溶液又はＫＯＨ溶液であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法を提案するものである。
本発明における請求項９においては、酸化剤がＨ_２Ｏ_２であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法を提案するものである。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の作用並びにその実施の形態について詳述して行くことにする。
本発明者等は、従来のアルカリ溶液に比較して優れたヒールの溶解性能を有する有効な洗浄・溶解液を探すことを狙いとして、実際にヒールのサンプルを入手して各種の洗浄・溶解液を対象として溶解実験を行った。その結果、有機溶媒がヒール及びヒールの表面に形成された前述の変性した高分子状の被膜を十分に溶かし得る事実を発見した。
そこで、ヒールの物性測定の情報をもとに、有機溶媒の中でも水溶性と油性の中間の極性を持つケトン類やアミド類等が特に有効ではないかとの予断を行い、その代表的なものとしてメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ＝イソプロピルアセトン）、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）及びジメチルスルホオキシド（ＤＭＳＯ）を用い、様々なヒールについて溶解実験を行った。そして、ＮａＯＨ溶液にて加水分解処理を行なってもなお残留した難溶性のサンプルとした場合においてもこれら３種の有機溶媒を用いた実験では、サンプルが良く溶媒に分散しており、下記のように高い溶解度が得られることが判明した。
（加水分解処理後の難溶性ヒールサンプルの溶解度）
ＭＩＢＫ：５．８ｇ／ｍＬ
ＤＭＦ：４．３ｇ／ｍＬ
ＤＭＳＯ：３．６ｇ／ｍＬ
更にこれらの結果から実際の中和処理プロセスを想定して、上記有機溶媒、ＮａＯＨ溶液、酸化剤を使用して、溶解、加水分解及び酸化処理を組合せた実験を行ない次のような知見を得るに至った。
（１）これらの有機溶媒を用いて固体残渣の洗浄・溶解処理（洗浄しながら溶解する処理）が効果的に行なえる。
（２）これらの有機溶媒による洗浄・溶解処理、アルカリ溶液による加水分解処理及び酸化剤による酸化処理を適宜組合せたプロセスの構築により、固体残渣の中和処理がきわめて短時間（０．５〜２時間）で実現できる（従来は不十分な溶解にもかかわらず６〜１２時間以上必要であった）。
本発明は上述のような実験とこれらの結果を踏まえた新たな知見にもとに完成されたものである。以下に本発明の提案するプロセスとして、二つの典型的な実施形態を中心に図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施形態を示すプロセスチャート図である。図１において１は化学弾、２は化学弾１を解体処理するために解体室に装備された解体機、３はヒール（固体残渣）の溶出した溶解液を加水分解及び酸化処理を行なうための反応槽、４はこれらの処理を経た液を貯留するための処理済液貯槽である。
先ず、化学弾１を固定し、解体機によりその弾殻１ａに穴をあけ、これにノズルを挿入し、炸薬部を機械的に切断し分離した後、このノズルを通して前述したＭＩＢＫ等の有機溶媒Ｓを溶媒供給ラインＬ１により供給し、ポンプ５により溶媒循環ラインＬ２を通じてこれを循環させ、弾殻に残留したヒールを洗浄しながら溶解する。この有機溶媒Ｓによる洗浄・溶解は常温にて行なう。ヒールが完全に溶解・除去された時点で有機溶媒Ｓの供給・循環を停止し、ヒール溶解液排出ラインＬ３により循環液すなわちヒール溶解液を抜き出し、反応槽３に供給する。なお、ラインＬ４は有機溶媒Ｓの循環量を調整するための循環量調整ラインであり、余剰量については同ラインにより反応槽３に供給される。
次いで、反応槽３においてこのヒール溶解液をインペラ−６によって攪拌させながら、ＮａＯＨやＫＯＨ等のアルカリ溶液Ａ及び、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）等の酸化剤を同時に添加し、加水分解処理と酸化処理とを同時並行させて行なう。また、熱交換器７に高温の蒸気Ｊを送り込み、同溶解液の温度を１１０〜１１５℃の沸騰温度に維持して行なう。こうして加水分解処理と酸化処理すなわち中和処理が完了すると、熱交換器７に冷却水Ｒを供給し、反応液の温度を常温に冷却し、処理済液として処理済液排出ラインＬ５により処理済液貯槽４に移す。処理済液貯槽４に溜められた処理済液は一定量に達した時点でその成分（砒素等）に応じて更に安定化処理等の無害化を行なって、廃液Ｗとしてドラム缶に封入して回収される。
また、反応槽３から発生した排ガスは排ガスラインＧにより凝縮器Ｄを介してべセルベントＶとして別途無害化処理がなされる。
本実施形態によれば、ＭＩＢＫ等の有機溶媒によりヒールを洗浄しながら溶解する処理を施すため、ＮａＯＨ溶液では溶解が困難であった難溶性のヒールにおいても確実に且つ短時間に溶解・除去することができる。また、反応槽においてヒール溶解液を加水分解、酸化処理に当たってアルカリ溶液と酸化剤とを同時に添加処理するため加水分解反応と酸化反応が同時平行的に進行し、効率的に中和反応を短時間で促進することができる（加水分解の後で酸化処理を行なう場合は６時間程度要するがこれに較べて０．５〜２時間程度で終了）。更に１１０〜１１５℃の沸騰温度で処理することによりこれらの反応をなお一層促進（加水分解の反応速度は９０℃以下の低温の場合に較べて６倍〜４０倍）することができるものである。有機溶媒は循環再利用されるため経済的にも優れたプロセスと言うことができる。
なお、本実施形態にあっては加水分解と酸化処理を同時に行うものであるが、これに限らず従来のように加水分解処理を行なった後で酸化処理を行なってもよい。また、その処理温度についても沸騰温度以下の１１０℃未満〜９０℃で実施することを何等排除するものではない。
（実施の形態２）
次に本発明のプロセスとして別の実施形態について説明する。図２は第２の実施形態を示すプロセスチャート図である。なお、本形態において前述の第１の実施形態と重複する部分についてはその説明を割愛し、異なっている部分を重点に説明することにする。
先ず、第１の実施形態と同様に、化学弾１の弾殻１ａに穴をあけて挿入したノズルを通して前述したＭＩＢＫ等の有機溶媒Ｓを溶媒供給ラインＬ１により供給し、ポンプ５により溶媒循環Ｌ２を通じてこれを循環させ、弾殻に残留したヒールを洗浄しながら溶解する処理（1 次洗浄しながら溶解する処理）する。
次に, 上記1 次洗浄しながら溶解する処理によりヒールが一定量溶解・除去された時点で、有機溶媒Ｓの供給・循環を停止し、ヒール溶解液排出ラインＬ３により循環液すなわちヒール溶解液を抜き出し、反応槽３に供給する。
そして、反応槽３においてこのヒール溶解液をインペラ−６によって攪拌させながら、ＮａＯＨやＫＯＨ等のアルカリ溶液Ａを添加する。
次いで、ポンプ８により槽内の液すなわち有機溶媒及びアルカリ溶液を含む混合液を抜き出し、混合液循環ラインＬ６を通じてこれを循環させ、弾殻になお残留したヒールを洗浄しながら溶解する処理（２次洗浄しながら溶解する処理）により完全に溶解・除去すると共に一部の加水分解処理（1次加水分解処理）を行なう。
更に上記処理を終えた槽内のヒール溶解液に酸化剤Ｏを添加し、必要ならアルカリ溶液Ａを追加補給し、１１０〜１１５℃の沸騰温度にて２次の加水分解処理と酸化処理を実施し、中和処理を完了させるものである。
本実施形態によれば、ＭＩＢＫ等の有機溶媒によるによる１次洗浄しながら溶解する処理と同有機溶媒及びアルカリ溶液を含む混合液による２次洗浄しながら溶解する処理を２段階に組合せて実施するため、特に大量のヒールが残留している化学弾を対象としている場合やヒールに厚い難溶性の被膜が強固に付着形成されている場合においても確実に且つ短時間に溶解・除去することができる。また、同有機溶媒及びアルカリ溶液を含む混合液による処理によってヒールの溶解と同時に加水分解がかなり進行するため、２次の加水分解処理における負担が少なく、プロセス全体として極めて効率的である。１次洗浄しながら溶解する処理で使用される有機溶媒、及び２次洗浄しながら溶解する処理並びに加水分解で使用される上記混合液は何れも循環再利用されるため経済的にも優れたプロセスと言うことができる。
なお、本実施形態にあっては２次洗浄しながら溶解する処理並びに加水分解で使用される上記混合液として有機溶媒及びアルカリ溶液を含んでいたが、これに酸化剤を含んだものでも良く、この使用によって更に酸化反応の一部を同時に行わせることができる。また、混合液中のアルカリ溶液は反応槽にて添加されたものを循環供給しているが、予めフレッシュな有機溶媒とアルカリ溶液を混合して反応槽を経由せずに直接循環使用する形態も実施可能である。
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、化学兵器において残留した固体残渣（ヒール）を最後まで確実に且つすみやかに溶解して、加水分解を十分に促進させることにより、化学兵器の無害化処理を全体としてとして短時間に効率的に実施することができるといった優れた固体残渣の中和処理方法を提供するものであり、本分野において極めて有益な技術的貢献を果たすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態を示すプロセスチャート図である。
【図２】図２は本発明の第２の実施形態を示すプロセスチャート図である。
【符号の説明】
１：化学弾１ａ：弾殻２：解体室３：反応槽４：処理済液貯槽
５：ポンプ６：インペラー７：熱交換器８：ポンプ
Ｓ：有機溶媒Ａ：アルカリ溶液Ｏ：酸化剤Ｗ：廃液Ｇ：排ガスライン
Ｄ：凝縮器Ｖ：ベセルベントＲ：冷却水Ｊ：蒸気
Ｌ１：溶媒供給ラインＬ２：溶媒循環ラインＬ３：ヒール溶解液排出ラインＬ４：循環量調整ラインＬ５：処理済液排出ラインＬ６：混合液循環ライン

Claims

老朽化学兵器の弾殻に残留した固体残渣を中和処理して無害化する方法において、先ず前記固体残渣を有機溶媒を用いて洗浄しながら溶解する処理を行い、次いでこの洗浄しながら溶解する処理により発生した固体残渣の溶解液をアルカリ溶液及び酸化剤により中和処理を行うことを特徴とする老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法。
前記固体残渣の溶解液の中和処理に当たって、アルカリ溶液による加水分解処理を行なった後に酸化剤による酸化処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法。
前記固体残渣の溶解液の中和処理に当たって、アルカリ溶液による加水分解処理と酸化剤による酸化処理とを同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法。
老朽化学兵器の弾殻に残留した固体残渣を中和処理して無害化する方法において、先ず前記固体残渣を有機溶媒とアルカリ溶液を含む混合液を用いて洗浄しながら溶解する処理を行い、次いでこの洗浄しながら溶解する処理により発生した固体残渣の溶解液をアルカリ溶液及び酸化剤により中和処理を行うことを特徴とする老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法。
老朽化学兵器の弾殻に残留した固体残渣を中和処理して無害化する方法において、先ず前記固体残渣を有機溶媒を用いて1 次洗浄しながら溶解する処理を行い、次いでなお残存する固体残渣を有機溶媒とアルカリ溶液を含む混合液を用いて2 次洗浄しながら溶解する処理行うと共に1次加水分解処理を行い、更にこれら洗浄しながら溶解する処理並びに1次加水分解処理により発生した固体残渣の溶解液を酸化剤により中和処理を行うことを特徴とする老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法。
前記固体残渣の溶解液の中和処理に当って、固体残渣の溶解液にアルカリ溶液を加えることを特徴とする請求項５に記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法。
前記洗浄しながら溶解する処理に用いられる有機溶媒がメチルイソブチルケトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド及びジメチルスルホオキシドから選択されたものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法。
アルカリ溶液がＮａＯＨ溶液又はＫＯＨ溶液であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法。
酸化剤がＨ_２Ｏ_２であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の老朽化学兵器における固体残渣の中和処理方法。