JP7105104B2

JP7105104B2 - 加熱処理方法、及び加熱処理方法に用いられる無機系助剤

Info

Publication number: JP7105104B2
Application number: JP2018099270A
Authority: JP
Inventors: 正治岡田; 史朗上林
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2022-07-22
Anticipated expiration: 2038-05-24
Also published as: JP2019202272A

Description

本発明は、加熱処理方法、及び加熱処理方法に用いられる無機系助剤に関し、詳述すると被処理物に潮解性を示す無機系助剤を添加する助剤添加工程と、前記助剤添加工程で前記無機系助剤が添加された被処理物を加熱炉に投入して加熱する加熱処理工程を含む加熱処理方法、及び加熱処理方法に用いられる無機系助剤に関する。

都市ごみ等の廃棄物が焼却炉で焼却処理されて生じる焼却主灰や飛灰、また下水処理等の水処理で生じた余剰汚泥や脱水汚泥等の被処理物を減容化し、さらには資源として再生するために、溶融炉を用いた溶融処理が行なわれている。

溶融炉を用いて被処理物を溶融処理する際に、溶融温度を低下させて効率よく重金属やセシウム等を揮散させるために、被処理物に様々な無機系助剤が融点降下剤として添加されている。

また、下水汚泥等水処理で生じた余剰汚泥や脱水汚泥にリン等の肥料成分が含まれている場合には、被処理物である汚泥を溶融炉で溶融処理してク溶性肥料として再生される場合があり、その際に肥料として成分調整するために余剰汚泥にカリウム、リン、カルシウム、鉄やマグネシウム等の無機系助剤が添加される場合がある。

さらに、特許文献１には、原子力発電所等から漏洩した放射性物質で汚染された大量の土壌や、放射性物質による汚染物質を焼却した灰等の残渣や放射性物質による汚染水を浄化した後の汚泥等の膨大な量の廃棄物を安全に減容化することを目的とした放射性セシウム分離濃縮方法が提案されている。

当該放射性セシウム分離濃縮方法は、放射性セシウムを含む被処理物に無機系助剤として塩素系助剤を添加する塩素系助剤添加工程と、塩素系助剤が添加された被処理物を溶融して溶融スラグから放射性セシウムを揮散分離する分離工程と、前記分離工程で揮散分離された放射性セシウムを捕集する捕集工程と、を備えている。

特開２０１３－２４２１９４号公報

上述した被処理物に添加される無機系助剤として潮解性を示す助剤が用いられる場合がある。例えば融点降下剤として用いる水酸化ナトリウムや、肥料成分調整剤として用いる塩化マグネシウム、塩化カリウム、五酸化二リン、塩素系助剤として用いる塩化カルシウム等である。

このような無機系助剤を被処理物に添加するために、予め貯留槽に充填しておいた無機系助剤が被処理物とともに撹拌混合機に投入され、撹拌混合機で無機系助剤が混合された被処理物が溶融炉に搬送されて溶融処理される。例えば溶融炉として表面溶融炉を用いる場合には、同心状に配された外筒と内筒との間に形成された貯留部に被処理物が貯留され、外筒の回転に伴って貯留部内の被処理物が内筒の内側に形成された炉室に切り出されて表面溶融される。

しかし、潮解性を示す無機系助剤を貯留槽内に保管すると、周辺から進入する湿気の影響を受けて無機系助剤が潮解して槽内に付着して撹拌混合機へ切り出すことが困難になったり、撹拌混合機で無機系助剤が混合された被処理物を溶融炉に搬送する搬送機構に潮解した無機系助剤が付着堆積して搬送できなくなったり、表面溶融炉の貯留部に貯留された被処理物を適切に炉室に切り出すことができなくなったり、さらに潮解した液体により腐食したりするという問題があった。

また、通常の廃棄物に含まれる重金属を揮散させる場合は、廃棄物に含まれる塩素分で十分であったが、放射性セシウムを揮散させるためには、投入物中に最大１３％程度の塩素分を入れる必要があり、大量の無機性助剤を使用するために、このような問題が起きやすくなっていた。

例えば被処理物が放射性物質で汚染された土壌や焼却主灰等である場合に、無機系助剤として塩化カルシウムを添加すると、潮解によって貯留槽や搬送機構等を構成する金属を腐食するという問題や、被処理物中の水硬成分と水が反応してコンクリート状に固化するという問題があった。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、潮解性を示す無機系助剤を用いる場合であっても、設備の搬送系や貯留槽内での付着や閉塞、さらには腐食を招くことなく、所期の機能を果たすことが可能な加熱処理方法及び加熱処理方法に用いられる無機系助剤を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による加熱処理方法の第一特徴構成は、被処理物に潮解性を示す無機系助剤を添加する助剤添加工程と、前記助剤添加工程で前記無機系助剤が添加された被処理物を加熱炉に投入して加熱する加熱処理工程を含む加熱処理方法であって、前記助剤添加工程は、湿気を遮り潮解現象の発生を抑制するとともに、水を遮り潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制する被覆部により被覆された無機系助剤を被処理物に添加するように構成されている点にある。

潮解性を示す無機系助剤が潮解現象の発生を抑制する被覆部により被覆されていると、被覆部が周辺の水の進入を抑制するバリアとして機能し、無機系助剤が潮解するような事態の発生を抑制することができ、潮解性を示す無機系助剤が潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制する被覆部により被覆されていれば、仮に被覆部を介して湿気のみが進入し、無機系助剤に吸収されて潮解しても、被覆部から無機系助剤の水溶液が外部である周囲に浸潤して付着するような事態の発生を抑制することができる。その結果、例えば無機系助剤の貯留槽を設置した場合に調湿機構を設ける必要が無く、無機系助剤が潮解して撹拌混合機や搬送機構に付着して腐食により破損し或いは固着するようなことも回避できる。

同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記助剤添加工程は放射性セシウムが含まれる被処理物に潮解性を示す塩素系助剤を前記無機系助剤として添加する工程を含み、前記加熱処理工程は被処理物から放射性セシウムを揮散分離する工程で構成されている点にある。

無機系助剤として潮解性を示す塩素系助剤を用いる場合には、設備が腐食によって破損するといったような潮解による悪影響を受けることなく、効果的に放射性セシウムを揮散分離することができる。その結果、潮解性のない高価な塩素系助剤を用いなくとも、例えば塩化カルシウムのような経済性に富んだ塩素系助剤を効果的に用いることができる。

同第三の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記助剤添加工程は潮解性を示す肥料成分を前記無機系助剤として添加する工程を含み、前記加熱処理工程は前記無機系助剤が添加された被処理物を加熱してク溶性肥料を生成する工程で構成されている点にある。

水処理で生じた余剰汚泥や脱水汚泥等が被処理物である場合には、例えば炭酸カリウム、五酸化二リンのような潮解性を示す肥料成分を添加して加熱溶融することにより、設備の腐食による破損といったような潮解による悪影響を受けることなく、成分調整されたバランスの良い肥料を溶融スラグとして生成することができる。

同第四の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記助剤添加工程は潮解性を示す融点降下剤を前記無機系助剤として添加する工程を含む点にある。

例えば水酸化ナトリウムのような潮解性を示す融点降下剤を用いる場合でも、設備の腐食による破損といったような潮解による悪影響を受けることなく、被処理物の溶融効率を高めることができる。

本発明による無機系助剤の第一の特徴構成は、上述した第一から第四の何れかの特徴構成を備えた加熱処理方法に用いられる無機系助剤であって、前記被覆部が湿気を遮り潮解現象の発生を抑制するとともに、水を遮り潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制する物質で構成されている点にある。

被覆部が湿気を遮り潮解現象の発生を抑制するとともに、水を遮り潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制する物質で構成される場合には、被覆部が周辺の水の進入を抑制するバリアとして機能し、無機系助剤の潮解現象の発生を抑制でき、仮に被覆部を介して湿気のみが進入し、無機系助剤に吸収されて潮解しても、被覆部から無機系助剤の水溶液が外部である周囲に浸潤して付着するような事態の発生を抑制することができる。

同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記被覆部の内部に前記無機系助剤の粒子が複数収容されている点にある。

無機系助剤が粉粒体で構成される場合に、個々の粒子を個別に被覆するのではなく、複数の粒子が被覆部に収容されるように構成されていればよい。

同第三の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、上述した第二の特徴構成を備えた加熱処理方法に用いられる無機系助剤であって、前記被覆部が塩素系樹脂で構成されている点にある。

例えば塩化カルシウムのような潮解性を示す塩素系助剤を用いる場合に、塩素系樹脂を用いて被覆部を構成すれば、被覆部を構成する塩素成分も放射性セシウムの揮散分離に寄与することができる。

以上説明した通り、本発明によれば、潮解性を示す無機系助剤を用いる場合であっても、設備の搬送系や貯留槽内での付着や閉塞、さらには腐食を招くことなく、所期の機能を果たすことが可能な加熱処理方法及び加熱処理方法に用いられる無機系助剤を提供することができるようになった。

本発明による加熱処理方法を実行する装置の一例である放射性セシウム分離濃縮装置の説明図本発明による加熱処理方法の一例である放射性セシウム分離濃縮方法のフロー図（ａ），（ｂ），（ｃ）は被覆部で被覆された無機系助剤の説明図

以下、本発明による溶融処理方法及び溶融処理方法に用いられる無機系助剤の実施形態を説明する。
図１には、本発明による溶融処理方法を用いた放射性セシウム分離濃縮装置１が示されている。放射性セシウム分離濃縮装置１は、被処理物に含まれる放射性セシウムを分離濃縮する装置で、放射性セシウムを含有する被処理物を集積する受入部２と、受入部２に受け入れられた被処理物を加熱（溶融）して放射性セシウムを揮散分離する加熱炉の一例である溶融炉７と、溶融炉７で揮散分離された放射性セシウムを含む飛灰を捕集する集塵機１１を備えている。

フレキシブルコンテナバッグ等に収容されて保管された大量の放射線セシウムを含有する土壌、下水汚泥、浚渫汚泥または焼却主灰や焼却飛灰等が被処理物として上述の放射性セシウム分離濃縮装置１で処理される。焼却灰には例えば東日本大震災等の震災で生じた震災廃棄物、下水汚泥、家庭ごみ、産業廃棄物や瓦礫、伐採された草木等の焼却灰と飛灰が含まれる。

受入れ部２と溶融炉７との間に設置された一対のベルト式またはバケット式の搬送機構３の間に撹拌混合装置４が設けられ、撹拌混合装置４に沿って無機系助剤の一例である塩素系助剤を添加する塩素系助剤添加装置５Ａ、無機系助剤の一例である融点降下剤を添加する融点降下剤添加装置５Ｂ、還元剤を添加する還元剤添加装置６が配置されている。

撹拌混合装置４としてケーシング内に撹拌用の二軸回転羽根を備えた二軸混練装置が好適に用いられる。塩素系助剤添加装置５Ａは、塩素系助剤を貯留する貯留槽と、貯留槽に貯留された塩素系助剤を定量供給するフィーダを備えている。また、融点降下剤添加装置５Ｂは、融点降下剤を貯留する貯留槽と、貯留槽に貯留された融点降下剤を定量供給するフィーダを備えている。同様に、還元剤添加装置６は、還元剤を貯留する貯留槽と、貯留槽に貯留された還元剤を定量供給するフィーダを備えている。

フレキシブルコンテナバッグに収容されていた被処理物は、受入れ部２に受け入れられた後に上流側の搬送機構３を介して撹拌混合装置４に投入され、撹拌混合装置４の内部で塩素系助剤、融点降下剤及び還元剤とともに撹拌混合された後に、下流側の搬送機構３を介して溶融炉７の貯留部７Ａに貯留される。

溶融炉７として、内側に炉室７０が形成された内筒７１と内筒７１に対して相対回転する外筒７２とが同心状に配され、内筒７１と外筒７２との間に形成された貯留部７Ａに貯留された被処理物が外筒７２の回転に伴って炉室７０に切り出されて表面から溶融して底部中央の出滓口から溶融スラグが落下する回転式表面溶融炉が用いられる。なお、回転式表面溶融炉の炉室７０及び煙道９は耐火レンガや耐火セメント等の耐火物で被覆されている。

溶融炉７で溶融された被処理物は溶融スラグとして下方に設置された冷却水槽８に滴下し、急冷されて水砕スラグとなり、排出機構１３により槽外に排出される。なお、溶融炉７として燃料式溶融炉である回転式表面溶融炉以外に、アーク式やプラズマ式等の電気式溶融炉やコークス炉を用いることも可能である。

被処理物に含まれる放射性セシウムは、溶融の過程で塩素と反応して塩化セシウムとなり、その殆どが揮散して排ガスとともに煙道９から流出する。煙道９に沿って、冷却装置１０、第１集塵機１１、中和剤添加装置１２、第２集塵機１３、白煙防止装置、煙突が配置されている。

排ガスは、エコノマイザや冷却水噴霧機構を備えた冷却塔等で構成される冷却装置１０で２００℃程度に冷却され、塩化セシウム等に固化した放射性セシウムや重金属類を含む飛灰が第１集塵機１１で捕集される。さらに、中和剤添加装置１２によって重曹（ＮａＨＣＯ_３）や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）が添加されて排ガスに含まれるＨＣｌやＳＯｘ等の酸性ガスが中和され、第２集塵機１３でカルシウム塩として捕集された後に白煙防止装置で加熱されて煙突から排気される。なお、乾式で中和する場合には中和剤として消石灰が好適に用いられるが、消石灰に限るものではなく、例えば、湿式洗浄装置を利用する場合には水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ）も用いられる。

図２には、上述の放射性セシウム分離濃縮装置によって実行される放射性セシウム分離濃縮プロセスが示されている。塩素系助剤添加装置５Ａで被処理物に塩素系助剤を添加する塩素系助剤添加工程が実行され、融点降下剤添加装置５Ｂで被処理物に融点降下剤を添加する融点降下剤添加工程が実行され、還元剤添加装置６及び溶融炉７で塩素系助剤及び融点降下剤が添加された被処理物を還元性雰囲気で溶融して溶融スラグから放射性セシウムを揮散分離する分離工程が実行され、第１集塵機１１で排ガスに含まれる放射性セシウムを捕集する捕集工程が実行される。

自然界に放出された放射性セシウムは、土壌中のイオン交換体や有機物と容易に結合し、また粘土鉱物と強固に結合しているために沸点が高く、高温で被処理物を加熱して溶融スラグにしても、溶融スラグに放射性セシウムが残存し、容易に分離除去することができない。そのままの加熱では放射性セシウムがスラグの構成元素としてガラス構造に取り込まれるためである。

しかし、被処理物に塩素系助剤を添加して溶融すると、このようにスラグに移行しやすい物質であっても、塩素系助剤に含まれる塩素と放射性セシウムが結合して塩化セシウムとなり沸点が降下するため、溶融スラグから放射性セシウムを高効率に分離除去できるようになる。因みに塩化セシウムの沸点は１２９５℃であり、溶融炉７での被処理物の溶融温度を１３００℃以上、好ましくは１３５０℃以上に調整することにより、放射性セシウムを含有する被処理物からほぼ確実に放射性セシウムを揮散させて分離することができるようになる。

排ガス中に揮散した放射性セシウムは、冷却装置１０で温度が下がると塩化セシウムの固体となり、第１集塵機１１で飛灰とともに捕集される。飛灰として捕集された放射性セシウムは十分に濃縮且つ減容化されているので、所定の管理下で長期に渡って保管するためにそれほど広大な保管スペースを確保する必要が無い。通常、スラグと飛灰の重量比は８：２であり、飛灰は被処理物に比して１／５になっている。つまり、被処理物と飛灰の比重が同じとすると、１／５に減容される。

他方、分離されたスラグは、例えばコンクリート骨材、セメント材料、道路舗装材等の産業用資源として有効利用される。スラグに含まれる放射性セシウムは極めて微量となるが、再利用のための用途がその放射線量に応じて制限される場合もある。この場合は、塩素系助剤や融点降下剤、還元剤等の量や被処理物に含まれる放射性セシウムの濃度、溶融炉の運転温度等を調整し、制限された放射線量となるように調整が行なわれる。

塩素系助剤添加工程で被処理物に添加される塩素系助剤として、塩化マグネシウム、塩化カルシウム等の潮解性を示す無機系助剤が用いられる。これらの無機塩化物を用いると、放射性セシウムが塩素成分と結合し、放射性セシウムを揮散させるために塩素を効率的に利用できるようになり、より好適である。また、カルシウム成分がスラグに残存することで、放射性セシウムを含む飛灰の量を減らすこともできる。

土壌のように被処理物の塩基度（ＣａＯ（％）／ＳｉＯ_２（％））が低い場合には、被処理物に融点降下剤を添加することによって、溶融スラグからの放射性セシウムの分離効率をさらに向上させることができる。

被処理物の塩基度（ＣａＯ（％）／ＳｉＯ_２（％））が１から離れると融点が高くなり、被処理物の融点が高いと溶融するためのエネルギーがたくさん必要であり、不経済である。また、被処理物中に塩素分が少ないと、溶融スラグにセシウムが取り込まれやすくなり骨格構造から離れることが出来ず、結果として溶融スラグに放射性セシウムが残存する傾向が強くなる。

一方、融点降下剤を添加することによって、より低い温度で飛処理物が溶融して流動性が上昇する。併せて融点降下剤中の塩素により放射性セシウムはスラグの骨格構造から離れやすくなる。添加された塩素系助剤に含まれる塩素と放射性セシウムはイオン結合の機会が増加し、塩化セシウムに移行する反応が促進されるためである。そのため、経済的に低沸点の放射性セシウムの揮散が促進される。被処理物に融点降下剤を添加する時期は、塩素系助剤の添加工程の前後何れであってもよい。

尚、上述した実施の形態では、塩基度として簡易的な（ＣａＯ（％）／ＳｉＯ_２（％））を指標として用いる場合を説明したが、塩基度はこれ以外にも様々な定義があり、廃棄物学会論文誌（Vol.19,No19,pp17-25,2008）に開示されている。例えば、以下の式で示すように、複数の成分で表すものもある。
(ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｆｅ_２Ｏ_３＋Ｋ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ)／(ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３)
このように複数の成分で表される塩基度では、単純に１で融点が低くなるのではなく、各成分の含有量になり複雑に定まるものである。

融点降下剤添加工程で被処理物に添加される融点降下剤として塩基度調整剤が好適に用いられ、カルシウム化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、ホウ素化合物、鉄化合物の何れかから選択される何れか単一または複数の物質、例えば、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化ホウ素、ほう砂、ホウ酸、酸化第一鉄、四酸化三鉄、酸化第二鉄、鉄粉等から選択される何れか単一または複数の物質が好適に用いられる。

尚、融点降下剤として塩基度調整剤が好適に用いられるのは、被処理物の融点や溶融時の流動性を見る指標として塩基度が利用されるからである。簡易的な塩基度（ＣａＯ（％）／ＳｉＯ_２（％））では１に近くなるほど融点は下がり、１から低い方に離れても、高い方に離れても融点は上がる傾向にある。また、前述の複数の成分で表される塩基度では、融点との相関は単純に一意の数値で表されるのではなく、各成分の比率により規定される塩基度の値が融点の指標となる。

さらに、被処理物を還元性雰囲気、つまり酸素分圧が低い状況下で溶融することにより、被処理物中の放射性セシウムは酸素と結合する機会が減少し、塩素との結合機会を十分に確保することができるようになり、例えばセシウムの酸化化合物が還元されて塩素と結合し、セシウムが有機物との結合体である場合には酸化される前に塩素と結合するといったように、放射性セシウムが塩化物に移行する反応が促進され、高効率に溶融スラグから放射性セシウムを揮散分離させることができるようになる。

そのために、還元剤添加工程で被処理物に添加される還元剤として、活性炭、グラファイト、カーボンブラック、コークス、木炭、プラスチック、草木、乾燥下水汚泥の何れかから選択される単一または複数の物質が好適に用いられる。下水汚泥には生物処理によって有機物が分解された炭素成分が含まれているため、還元剤として好適に利用できる。尚、プラスチックのうち廃プラスチックを用いれば経済性が上がり、塩素系プラスチックであれば塩素系助剤の役割も果たし、より好適に用いられる。

被処理物を還元性雰囲気で溶融するために、還元剤添加工程で還元剤を添加することなく、分離工程つまり溶融炉７で被処理物を溶融処理する際に空気比が１．２以下となるように燃焼用空気を供給して還元性雰囲気で溶融しても良い。

回転式表面溶融炉では空気比を１．１以下とすることでより安定した還元性雰囲気での溶融を行うことができる。また、回転式表面溶融炉７であれば、バーナーＢに必要な空気と被処理物に含まれる可燃物を燃焼させる空気を調整する燃焼用空気調整機構１４（図１中、破線で示されている。）を備えても良い。

尚、理論燃焼空気量とは溶融に利用する燃料と被処理物に含まれる可燃物の燃焼に理論上必要な空気量のことであり、例えば、化石燃料を溶融熱源にする場合には、化石燃料の燃焼に必要な理論上の空気量と被処理物に含まれる炭素や水素等の可燃物の燃焼に必要な理論上の空気量の合計であり、電力を溶融熱源にする場合は、被処理物に含まれる炭素や水素等の可燃物の燃焼に必要な理論上の空気量のことである。

空気比とは「実際に供給する空気量と理論燃焼空気量の比」つまり、（実際に供給する空気量）／（理論燃焼空気量）のことである。通常の溶融では未燃物が残らないよう完全燃焼を目指して、空気比は約１．３で運転し、排ガスには燃焼に利用されなかった酸素が含まれている。

尚、溶融炉としてコークス炉を用いる場合には本来的に還元性雰囲気で溶融処理が実行される。また電気式溶融炉を用いる場合には空気比を１．２以下、つまり被処理物の理論燃焼空気量の１．２倍以下の燃焼用空気を供給する燃焼用空気調整機構を備えればよい。

全ての被処理物に対して上述の融点降下剤添加工程、還元剤添加工程を実行する必要は無い。例えば、被処理物が土壌であれば、塩基度が低いため融点降下剤添加工程を実行することが好ましいが、それほど塩基度が低くない焼却灰であれば必ずしも融点降下剤添加工程を実行する必要は無い。

また、塩素系助剤、融点降下剤、または還元剤の添加量は、被処理物の性状に応じて適宜調整すればよい。例えば、被処理物が焼却灰（例えば焼却主灰と焼却飛灰の混合物）であれば、十分に塩素含有量が高いため、それほど大量に塩素系助剤を添加する必要は無い。

本実施形態では、上述した塩素系助剤添加装置５Ａを介して被処理物に添加される無機系助剤として塩化カルシウムが用いられている。塩化カルシウムは潮解性を示す塩素系助剤であり、そのまま塩素系助剤添加装置５Ａの貯留槽内に保管すると、その間に潮解して槽内に付着して撹拌混合機４へ切り出すことが困難になったり、撹拌混合機４で無機系助剤が混合された被処理物を溶融炉７に搬送する搬送機構３に潮解した塩化カルシウムが付着堆積して搬送できなくなったり、表面溶融炉の貯留部７Ａに貯留された被処理物を適切に炉室７０に切り出すことができなくなったりする。

そこで、潮解現象の発生を抑制する被覆部により被覆され、または潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制する被覆部により被覆された塩化カルシウムが貯留槽に充填されている。

塩化カルシウムの被覆部を、遮水性を有する物質で構成することにより、被覆部が周辺の水の進入を抑制するバリアとして機能し、潮解現象の発生を抑制することができる。仮に被覆部を介して湿気が進入し無機系助剤に吸収されて潮解したとしても、被覆部から外部へ水溶液が透過することはなく、潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制することができる。

無機系助剤の被覆部として、加熱処理工程に到るまで被覆部が破損しない耐久性と、加熱処理工程で速やかに溶融焼失する性質を有することが好ましい。この様な性質を備えていれば、加熱処理工程に到る前の搬送工程や撹拌混合工程等で潮解現象の発現が回避され、搬送装置や撹拌混合装置等の腐食を防ぐことができ、溶融炉等の加熱炉の熱により被覆部が速やかに溶けて無機系助剤が被処理物である材料に均一に分散させることができるようになる。

以下に詳述する。塩化カルシウムは０．１ｍｍから５ｍｍ程度の粒状または１ｍｍから５ｍｍの板状体であり、そのままの状態で空気中に放置すると潮解して液状化する。

しかし、図３（ａ）に示すように、塩化カルシウムの粒子Ｐを遮水性を有する物質で構成される被覆材を用いて形成した被覆部Ｃで被覆すると、被覆部Ｃ１が周辺の水の進入を抑制するバリアとして機能し、無機系助剤である塩化カルシウムの粒子Ｐが潮解するような事態の発生を抑制することができるようになる。

また、図３（ｂ）に示すように、塩化カルシウムの粒子Ｐを遮水性はあるが透湿性を有する物質で構成される被覆材を用いて形成した被覆部Ｃ２で被覆すると、仮に被覆部Ｃ２を介して周辺の湿気のみが進入し、無機系助剤である塩化カルシウム粒子に吸収されて潮解したとしても、被覆部Ｃ２から外部へ水溶液が透過することなく、無機系助剤の水溶液が周囲に浸潤して付着するような事態の発生を抑制することができる。

さらに、塩化カルシウムの粒子Ｐの単位で被覆部Ｃ１，Ｃ２を形成するのではなく、図３（ｃ）に示すように、塩化カルシウムの粒子Ｐの複数を数ｍｍから十数ｍｍのサイズの被覆部Ｃ３で被覆してもよい。被覆部Ｃ３としてカプセルの形態や可撓性の袋状の形態を採用することができる。この場合、被覆部Ｃ３は、遮水性を有する物質で構成される被覆材を用いてもよく、遮水性はあるが透湿性を有する物質で構成される被覆材を用いて塩化カルシウムの粒子Ｐを潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制してもよい。

被覆部Ｃ１を遮水性を有する物質で構成する場合には、被覆材として融点８０℃以上の各種の性質を示す高融点ワックス、難溶性ＰＶＡ樹脂、塩素系樹脂、塗料用樹脂、シリコン樹脂等を好適に用いることができる。塩素系樹脂として塩化ビニル樹脂が例示でき、塗料としてアルキド樹脂塗料、アクリル樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン樹脂塗料、フッ素樹脂塗料、ポリエステル樹脂塗料、メラミン樹脂塗料、シリコン樹脂塗料等が例示できる。

潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制する被覆部Ｃ２として、水不溶性で且つ水分透過性を示す吸湿層で構成することができる。例えば、酸修飾された脂肪または脂肪酸の成分とエポキシド成分とを含み、酸修飾された脂肪または脂肪酸の成分が、脂肪または脂肪酸の成分と、少なくともモノ不飽和なカルボン酸成分またはカルボン酸無水物成分との反応により得られ、脂肪または脂肪酸の成分が、脂肪酸基において少なくともモノ不飽和であるようなコーティング材料を採用することができる。

水溶性樹脂を塩化カルシウムに塗布または浸漬コーティングし、塩化カルシウムが樹脂中の水分を吸収、乾燥することでコーティングすることができるような水溶性樹脂を採用することができる。

塩化カルシウムの粒子Ｐに被膜を形成する方法として、ディップコーティング法、スプレードライ法等の公知の被膜形成方法を適用することができる。

以下、本発明の別実施形態を説明する。
上述した実施形態では、無機系助剤として潮解性を示す塩素系助剤として塩化カルシウムを説明したが、潮解性を示す塩素系助剤として塩化マグネシウム、塩化カリウム等であっても同様である。

上述した実施形態では、無機系助剤として潮解性を示す塩素系助剤を説明したが、無機系助剤として潮解性を示す水酸化ナトリウム等の融点降下剤を用いる場合でも同様に、潮解現象の発生を抑制する被覆部により被覆され、または潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制する被覆部により被覆された融点降下剤を用いることにより、潮解性に起因する問題を解消することができる。

上述した実施形態では放射性セシウムで汚染された被処理物から放射性セシウムを分離する放射性セシウム分離濃縮装置１を例に本発明を説明したが、下水汚泥等水処理で生じた余剰汚泥にリン等の肥料成分が含まれている場合に、被処理物である余剰汚泥を溶融炉で溶融処理してク溶性肥料として再生する際に肥料として成分調整するために余剰汚泥に潮解性を示す炭酸カリウムや五酸化二リンや塩化カルシウムや塩化マグネシウム等の無機系助剤を添加するような場合にも本発明を適用することができる。

即ち、本発明による加熱処理方法は、被処理物に潮解性を示す無機系助剤を添加する助剤添加工程と、助剤添加工程で無機系助剤が添加された被処理物を加熱炉に投入して加熱する加熱処理工程を含む加熱処理方法であって、助剤添加工程は水または湿気を遮る被覆部により被覆された無機系助剤を被処理物に添加するように構成されている。

潮解性を示す無機系助剤が潮解現象の発生を抑制する被覆部により被覆されていると、被覆部が周辺の水の進入を抑制するバリアとして機能し、無機系助剤が潮解するような事態の発生を抑制することができる。また潮解性を示す無機系助剤が潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制する被覆部により被覆されていれば、仮に被覆部を介して湿気が無機系助剤に吸収されても、無機系助剤の水溶液が周囲に浸潤して付着するような事態の発生を抑制することができる。その結果、例えば無機系助剤の貯留槽に調湿機構を設ける必要が無く、無機系助剤が潮解して撹拌混合機や搬送機構に付着して腐食し、或いは固着するようなことも回避できる。

そして、助剤添加工程は放射性セシウムが含まれる被処理物に潮解性を示す塩素系助剤を無機系助剤として添加する工程であり、溶融処理工程は被処理物から放射性セシウムを揮散分離する工程であることが好ましい。

この場合、被覆部が塩素系樹脂で構成された塩素系助剤を用いると、被覆部を構成する塩素成分も放射性セシウムの揮散分離に寄与することができる点で好ましい。

また、助剤添加工程は肥料原料となる被処理物に潮解性を示す肥料成分を無機系助剤として添加する工程であり、溶融処理工程は無機系助剤が添加された被処理物を溶融して肥料を生成する工程であることが好ましい。

さらに、助剤添加工程は潮解性を示す融点降下剤を無機系助剤として添加する工程であることが好ましい。

以上説明した実施形態は本発明の一例に過ぎず、該記載により本発明の範囲が制限されることを意図するものではないことは言うまでもない。

１：放射性セシウム分離濃縮装置
２：受入部
３：搬送機構
４：撹拌混合装置
５Ａ：塩素系助剤添加装置
５Ｂ：融点降下剤添加装置
６：還元剤添加装置
７：溶融炉
８：冷却水槽
９：煙道
１０：冷却装置
１１：第１集塵機
１２：中和剤添加装置
１３：第２集塵機

Claims

被処理物に潮解性を示す無機系助剤を添加する助剤添加工程と、前記助剤添加工程で前記無機系助剤が添加された被処理物を加熱炉に投入して加熱する加熱処理工程を含む加熱処理方法であって、
前記助剤添加工程は、湿気を遮り潮解現象の発生を抑制するとともに、水を遮り潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制する被覆部により被覆された無機系助剤を被処理物に添加するように構成されている加熱処理方法。
前記助剤添加工程は放射性セシウムが含まれる被処理物に潮解性を示す塩素系助剤を前記無機系助剤として添加する工程を含み、前記加熱処理工程は被処理物から放射性セシウムを揮散分離する工程で構成されている請求項１記載の加熱処理方法。
前記助剤添加工程は潮解性を示す肥料成分を前記無機系助剤として添加する工程を含み、前記加熱処理工程は前記無機系助剤が添加された被処理物を加熱してク溶性肥料を生成する工程で構成されている請求項１または２記載の加熱処理方法。
前記助剤添加工程は潮解性を示す融点降下剤を前記無機系助剤として添加する工程を含む請求項１から３の何れかに記載の加熱処理方法。
請求項１から４の何れかに記載の加熱処理方法に用いられる無機系助剤であって、前記被覆部が湿気を遮り潮解現象の発生を抑制するとともに、水を遮り潮解現象により生じる水溶液の周囲への付着を抑制する物質で構成されている無機系助剤。
前記被覆部の内部に前記無機系助剤の粒子が複数収容されている請求項５記載の無機系助剤。
請求項２記載の加熱処理方法に用いられる無機系助剤であって、前記被覆部が塩素系樹脂で構成されている請求項５または６記載の無機系助剤。