JPH04200680A - 水硬性固化材及び廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、廃棄物処理産業において利用されるものであ
り、廃棄物の固型化技術に関し、特にアルミニウム含有
廃棄物の固型化に適する技術に係る。

〔従来の技術〕

原子力発電所等から発生する放射性廃棄物は、一般に放
射性物質が外部に拡散しにくいような処理を施す、つま
り廃棄物を安定な状態に固型化処理して人工バリアを付
与することが要求されている。このため、従来からセメ
ントのような固型化材料で固型化する方法が用いられて
来た、雑固体廃棄物についても、放射性廃棄物であるた
めセメント等の固型化材料で固型化し人工バリア機能を
付与することが考えられている。

放射性廃棄物の一種である不燃性雑固体廃棄物はおもに
現場での作業に伴い発生する配管、金属片、保温材、コ
ンクリート片である。これらの廃棄物は、いったんドラ
ム缶に充填されるが、この際に金属廃棄物の中からアル
ミニウム等を分別収集することはアルミニウムが外観的
に他の金属と類似しており物理的に困難である。

雑固体廃棄物は主に金属廃棄物等であるがアルミニウム
等も含まれている。このアルミニウムは、セメントと反
応して水素を発生するため、雑固体廃棄物をセメントで
固型化すると水素ガスが発生するという問題が有る。こ
れは、セメントが高アルカリであることに起因する。ア
ルミニウムが他の物質と反応して水素を出すと言う問題
は、必ずしも放射性廃棄物固有の問題ではなく、一般産
業廃棄物の分野においても問題視されている。これは、
水素が可燃性であるということと、水素ガス、の発生に
より固型化が不完全となるためである。

特開昭５７−５１１６３号公報では、アルミニウムが反
応して水素を発生するという事象に対して、アルミニウ
ムが水素ガスを発生せずに安定なｐＨ５〜９の中性に近
い条件において、所定の成形物を作る方法、及び事前に
ＰＨＩＯ〜１２と高アルカリ条件下に保持して含有アル
ミニウムを全て反応させたのちに所定の成形物を作るこ
とにより強度の優れたものができることを開示している
。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭５７−５１１６３号公報での前者の方法は、アル
ミニウムが両性金属で、酸類域でもアルカリ領域でも反
応することから、反応の生じない中性領域で成形するも
のであり、この方法ではｐＨが５〜９以外の媒質（例え
ばセメント等）を用いて成形することは困難である。ま
た、後者の方法である、事前にアルミニウムを全て反応
させた後に、つまりアルミニウムを分解除却した後に所
定の成形をする方法は、含有アルミニウムの量が少量で
あれば問題ないが、多量のアルミニウムを含む場合には
アルミニウムの分解除却に長時間を要し実用的でない、
また、少量のアルミニウムの場合でも水素発生の前処理
が必要となり、処理が複雑となる。

廃棄物の固定化においては、セメントは一般的でかつ安
価で強度の物性に優れた材料である。セメントとアルミ
の反応は、主にセメントの硬化前に起こるため発生した
水素ガスは、セメントペースト中に逃げ道を作りそのま
ま硬化するため固型化後の固化体にいく筋かの水道が固
化体の内部から外表面に向かって生じることとなる。こ
のため、廃棄物を固型化材料にて安定に固型化して人工
バリア機能を付与するという目的を達成できなくなる。

このように、セメントを用いてアルミニウム廃材を固型
化することは難しい問題が有るが、一方アルミニウムは
軽量であることより足場材や仕切り材等に広く使用され
ておりアルミニウム廃材を健全な状態（健全な人工バリ
ア機能を有した状態）で固型化処理する技術の開発が求
められている。

また、一般産業においてもアルミニウムを含有する廃棄
物の固型化は、廃棄物の再利用の観点から重要となって
来ている。つまり、アルミニウムを含有する産業廃棄物
（例えば焼却灰残土等）を骨材としてブロック等を製作
する場合においても、製造したブロックの強度は大きい
ことが要求される。この場合にバインダーとして安価な
セメント系の物質が使用できることが好ましいが、混線
時、硬化時に水素が発生すると健全なブロックが製造で
きない。前処理を施すことなく健全に固形化する技術の
開発が求められている。

本発明の第１目的は、このような処理なしで、ないしは
、より水素の発生しやすい高アルカリ領域においても水
素の発生をほとんどさせることなく、固定化処理を行う
ことのできる固型化材料を提供することを目的とし、第
２目的はこのような前処理なしで、迅速な固型化処理方
法を提供することを目的とし、第３目的は迅速に製造さ
れても人工バリアが確実に施された廃棄物の固化体を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１目的を達成する第１手段は、セメントペー
スト化時の上澄水のｐＨ値が１０以上で１３．３以下に
調整されたアルミニウム含有廃棄物の固形化材料であり
、第２手段は、セメントにＣａシリケート、Ｃａアルミ
ネート、Ｎａシリケートの少なくとも一種の材料を添加
して前記セメントのに、Ｏ，Ｎａ、Ｏ，Ｃ，（ＯＨ）の
添加割合を低減化調整されたアルミニウム含有廃棄物の
固形化材料であり、第３手段は、セメントのアルカリで
あるに２０．Ｎａ２Ｏに代えてケイ酸ナトリウム系アル
カリを用いたアルミニウム含有廃棄物の固形化材料であ
り、第４手段は、セメントのアルカリであるに２０．Ｎ
ａ２Ｏに代えてケイ酸ナトリウム系アルカリを用いたセ
メントであり、第２目的を達成する第５手段は、第１手
段から第３手段までのいずれかのアルミニウム含有廃棄
物の固形化材料を粘性が８０００ｃｐ以下のペーストと
し、前記ペーストを固体廃棄物に加えて前記ペーストの
固化前に加振力を与えることを特徴とした廃棄物の固形
化処理方法であり、第２目的を達成する第６手段は、第
１手段から第３手段までのいずれかのアルミニウム含有
廃棄物の固形化材料を粘性が５０００ｃｐ以下のペース
トとし、前記ペーストを固体廃棄物に加えて固化するこ
とを特徴とした固体廃棄物の固形化処理方法であり、第
３目的を達成するための第７手段は、アルミニウム含有
廃棄物を容器内に入れ、次に第１手段から第３手段まで
のいずれかのアルミニウム含有廃棄物の固形化材料を前
記容器内にペースト状にして注入し、前記ペーストを前
記容器内で固化させ、前記アルミニウム含有廃棄物にセ
メントバリアを付帯させた塊として製造されることを特
徴としたアルミニウム含有廃棄物の固化体製造方法であ
り、第３目的を達成するための第８手段は、アルミニウ
ム含有廃棄物の集合を第１手段から第３手段までのいず
れかのアルミニウム含有廃棄物の固形化材料で一塊に固
型化したアルミニウム含有廃棄物の固化体である。

〔作用〕

第１手段によれば、アルミニウム含有廃棄物の固形化材
料のペースト化時のｐＨ値が１３．３以下となって、固
型化材料中のアルミニウムからの水素の発生が抑制され
る上、ＰＨ値が１０．０以上ということにより、中性化
といわれる弊害が抑制される作用が得られる。

第２手段によれば、セメントにＣａシリケート、Ｃａア
ルミネート、Ｎａシリケートの少なくとも一種の材料を
添加して前記セメントのに２０゜Ｎ　ａ　２０．　Ｃ２
（ＯＨ）の添加割合を低減化調整され、このようにして
アルカリ度が低減されているから。

アルミニウム含有廃棄物のセメント同化時にセメントと
アルミニウムとの反応を低減させ、水素発生量を抑制す
る作用が得られる。

第３手段によれば、セメントのアルカリであるに２０．
Ｎａ、Ｏに代えてケイ酸ナトリウム系アルカリを用いた
ことにより、ケイ酸ナトリウム系アルカリがアルミニウ
ムとの反応を広いｐＨ条件で成さないから、アルミニウ
ム含有廃棄物のセメント固化時にセメントとアルミニウ
ムとの反応を低減させ、水素発生量を抑制する作用が得
られる。

第４手段によれば、セメントのアルカリであるに、０．
Ｎａ２Ｏに代えてケイ酸ナトリウム系アルカリを用いた
セメントは、ケイ酸ナトリウム系アルカリがアルミニウ
ムとの反応を広いｐＨ条件で成さないから、このセメン
トをアルミニウム含有廃棄物のセメント固化作業に用い
れば、固化作業時の水素の発生を抑制する作用が得られ
る６第５手段によれば、第１手段から第３手段までのい
ずれかのアルミニウム含有廃棄物の固形化材料を用いて
同化処理を行なうにあたり、固型化材料の粘性が８００
０ｃｐ以下のペーストの場合には、前記ペーストを固体
廃棄物に加えて前記ペーストの固化前に加振力を与える
ことで固型化材料を廃棄物間に極力隙間無く充填できる
作用が得られる。

第６手段によれば、第１手段から第３手段までのいずれ
かのアルミニウム含有廃棄物の固形化材料を用いて固化
処理を行なうにあたり、［型化材料の粘性が５０００ｃ
ｐ以下のペーストの場合には、前記ペーストを固体廃棄
物に加えて加撮工程を省略しても固型化材料を廃棄物間
に極力隙間無く充填できる作用が得られる。

第７手段によれば、固型化時にアルミニウムとの反応に
よる水素発生が少ない第１手段から第３手段までのいず
れかのアルミニウム含有廃棄物の固形化材料を用いて廃
棄物のバリアを作るから、そのバリア内に水素ガスのガ
ス抜は道等の強度を低下させる要素を含まない健全な廃
棄物の固化体が作れる。

第８手段によれば、固型化時にアルミニウムとの反応に
よる水素発生が少ない第１手段から第３手段までのいず
れかのアルミニウム含有廃棄物の固形化材料を用いて廃
棄物を一塊に固型化すると、固型化材料が廃棄物のバリ
アを作り、そのバリア内に水素ガスのガス抜は道等の強
度を低下させる要素を含まないから、バリア性能と強度
とが良い健全な廃棄物のブロックとなる。

〔実施例〕

アルミニウムとセメントの反応による水素発生を抑制す
るため、まず、反応の支配因子を検討した。まず、アル
ミニウムとセメントの反応の温度依存性を調査した。こ
の結果アルミニウムとセメントの反応は温度依存性が高
く高温はど水素発生が多い為硬化反応温度を低く抑える
と有効であることが分かった。第１図にＰＨ１３，５の
セメント上ずみ水５００ｃｃに、５ｇのアルミニウム片
を入れた時の初期１時間の水素発生量を示す。セメント
は、硬化時に水和熱を発生するため、２００リツトル規
模の固化体を製作すると約１００度まで温度が上昇する
ので、この反応熱を抑制しマイルドな硬化反応にするこ
とにより水素発生量を低減することができる。

また、水素発生の反応は、基本的にはアルミニウムと固
型化材料であるセメントのアルカリとの反応であること
より固型化材料のアルカリ度を低くすることにより水素
発生を抑制することができるかどうか検討した。また、
セメントのアルカリ度を下げすぎるとセメント中の金属
の腐食が発生し、体積膨張、腐食に伴うガス発生等の、
一般に中性化と言われる弊害が加速される。これを避け
る為、アルカリ度は少なくともｐＨｌｏ以上を確保する
必要がある。

具体的には、セメントのアリカル度は、主にセメント組
成中のＮａ、Ｏ，に２０及びＣａＯが支配しておりこの
組成割合を低減することにより水素発生反応を低減させ
ることができる。また、アルミニウムは両性金属であり
酸にもアルカリにも水素を発生して溶解する性質を有し
ている。この溶解速度は、第２図に示す様にｐＨ依存性
が大きくＰＨが大きい程ないしは小さい程溶解速度（水
素発生量）が増大することが一般的に知られている。

しかし、これは媒質の種類により反応の程度が異なるこ
とが知られており、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム
等とはｐＨが高くなるに従い反応は激しくなる。一方、
ケイ酸ナトリウムは、高ｐＨ領域においてもアルミニウ
ムと反応しないという特性を有している。

このため、固型化材料のアルカリをケイ酸ナトリウムと
することにより、ＰＨ条件に係わらずほとんどアルミニ
ウムは水素を発生しない、このことより固型化材料中の
アルカリ成分をケイ酸ナトリウムとすることにより水素
発生反応を低減させることができる。

セメントとアルミニウムの反応の主要因子はセメントの
アルカリ度であるが具体的な組成とその影響度について
検討をした。表１に代表的なセメントであるポルトラン
ドセメントの化学組成例を示す。

表１．セメント（普通ポルトランドセメント）の化学組
成 セメントは、ＣａＯとＳｉ○の反応で生成するＣａシリ
ケートを主成分とする材料である。この組成の中で水で
溶解した時にアリカリを示すものは、Ｎａ、○、に２０
．ＣａＯの３種類である。

これらはそれぞれセメントと水を混練した時に下記反応
によりアルカリ性を示す。

Ｎａ、○十水　→　２ＮａＯＨ Ｋ、Ｏ＋水　→　２ＫＯＨ・・・（１）ＣａＯ＋水　→
　Ｃａ（ＯＨ）。

セメントのアルカリ度（ｐＨ値）を検討するため普通ポ
ルトランドセメントに水を加えて混練したセメントペー
スト（水／セメント比＝０．４５）の上ずみ水のアルカ
リ度を測定したところｐＨ１３，６であった。セメント
の化学組成の中でアルカリ度を支配する成分を確認する
ためＮａ、Ｏ。

Ｋ、Ｏ，ＣａＯの影響度について調査検討した。

（１）式で示されるようにそれぞれ水酸化物となってア
ルカリ性を示す０表１に組成割合のＮａ２Ｏ。

Ｋ、ＯのみでｐＨ１３，６となることが実験で確認され
Ｎａ、Ｏ，に、○の寄与度が大きいことが分かった。し
かし、ＣａＯを水に溶かした水溶液中ヘアルミニウム片
を投入すると、Ｈ２ガスの発生が実験により確認されて
おり、ｐＨの寄与度は小さいものの、ＣａＯもＨ２２ガ
ス生の一因であることが分かった。

このことより、セメントとアルミニウムの反応を抑制す
るためにはＮａ、Ｏ，に、Ｏ及びＣａＯの量（組成割合
）を減らすことが有効である。

第３図はセメントペーストの上澄み水のｐＨをパラメー
タにして水素の発生状況を示したものである。このこと
より、ｐＨ値が１３．３　を超えると急激に水素発生が
増大する傾向を有していることが分かる。このことより
、ｐＨ値が１３．３以下の固型化材料を用いて固型化す
れば固型化材料とアルミニウムとの反応が十分抑制でき
、水素の発生を防止できる。第２図からすると、ｐＨ１
０を超えると水酸化ナトリウムの場合、急激にアルミニ
ウムの溶解速度（水素ガスの発生量）が増大するが、セ
メント等の様に多種の塩類が混在している条件では、Ｐ
　Ｈ１３，３まで水素ガスの発生量が低く抑制されるこ
とを発明した。またｐＨを１３．３以下に抑制するため
には、Ｎａ２Ｏ，に２０及びＣａＯがアルカリ度を支配
していることよりこれらの混入量を制限すればよい。

また、水素の発生反応は、次式の反応によるものである
。

２ＡＱ＋２０Ｈ−＋６Ｈ２０−＋２ＡＱ（ＯＨ）、−＋
３Ｈ２↑ＡＱ（ＯＨ）４−ヰＡＱ＋（ＯＨ）、↓＋ＯＨ
この反応により、水酸化アルミニウムが生成する。また
、アルミニウムは両性金属であり酸にもアルカリにも水
素を発生して溶解する性質を有している。この溶解速度
は、以上述べたようにｐＨ依存性が大きくセメント系材
料ではアルカリのためｐＨが大きい程溶解速度が増大す
る。

一方、ケイ酸ナトリウムに対してＰＨ条件に係わらずほ
とんど溶解しないという性質を持っている。

このことより、セメントのアルカリ成分を従来のＮａ、
Ｏ，に、Ｏに代えてケイ酸ナトリウム系のアルカリを使
用すれば水素の発生を防げることが分かった。この場合
には、全てのｐＨ領域においてアルミニウムと反応しな
いのでアルカリ度の調整等の操作は必要ない。ケイ酸ナ
トリウム系のセメントを使用した場合の水素発生の有無
を第３図と同様に実験をしたが、はとんど水素が発生し
ないことが確認された。

第１実施例 ポルトランドセメントを水／セメント比０．４５の割合
で混練してセメントペーストを作成して、この中へアル
ミニウム片を投入した所、Ｈ２ガスの発生が見られた。

尚、この時のセメントペースト上澄水は、ｐＨ１３，６
であった。

この為、Ｋ２Ｏ，Ｎａ、Ｏ，Ｃａ（ＯＨ）の添加割合を
低減させ、ペースト化時の上澄水のｐＨが１３．２　の
固化材を準備して固化試験を行った。

具体的には、セメントにＣａアルミネー）−、Ｃａシリ
ケート系、Ｎａシリケート系の材料を添加調整して固化
材を作成した。

第４図に本実施例を示す。

アルミニウム片を含む金属廃棄物１を内張りを施した２
００Ｑドラム缶２へ充填した後に、添加水３を計量装置
４により所定量計量し、混練槽５へ投入し、さらに固化
材６を計量袋ｇ７により所定量計量し、徐々に混練しな
がら混練槽５へ固化材をロータリーフィーダー８により
投入して固化材ペーストを製作する。この様にして製作
した固化材ペーストを注入バルブ９を開けて２００Ｑド
ラム缶２の上部より注入して、廃棄物１の間隙を同化材
ペーストを充填して廃棄物を固定化する。

一方、金属廃棄物１等の場合には、高圧縮プレスにより
圧縮減容して、廃棄物１の体積を減らす方法が考えられ
ており、この様な場合には、第５図に示す様に、ドラム
缶２に圧縮された廃棄物１０を充填して、上述の方法と
同様に固化材ペーストを製作し、固化材６を注入して固
型化する。

また片状ないしは、ブロック状の高温溶融物に対しても
同様に固型化できる。固型化容器についても、内張り容
器を用いずに容器の中ヘカゴを入れ、このカゴの中入廃
棄物を投入して固型化することによりバリア層を形成し
て固型化することもできる。また、埋設施設が十分な人
工バリア機能を有している場合には、直接容器へ廃棄物
を入れて固型化してもよい。

第２実施例 原子力発電所で発生する木片２紙くず等の可燃性の廃棄
物は、焼却炉にて焼却処理されている。

この時に発生する、焼却灰には、約２ｏ％のＡＱ２０．
が含まれている。表２に焼却灰の組成の分析例を示す。

表２　焼却灰の組成例 ＡＱ２０３の含有率は焼却対象廃棄物の種別により変動
する。ポルトランドセメントを水／セメント比０．４５
のペーストを作った所、ｐＨ１３，６となり、さらに焼
却灰を添加して混練したら。

Ｈ２ガスの発生がみられた。この為、セメントにＣａシ
リケート、Ｃａアルミネート、Ｎａシリケート系の材料
を添加しに２０．Ｎａ２Ｏ，Ｃａ（ＯＨ）の添加割合を
低減させ、ペーストｐ　Ｈ１３，３の同化材を準備して
固型化を行なった所、Ｈ２ガスの発生はほとんど見られ
なかった。

固型化プロセスを第６図を用いて説明する。

まず、所定量の添加水３を、添加水計量袋Ｗ４を用いて
計量して混練槽５へ投入する。次いで、固化材サイロ１
１より所定量の固化材６を固化材サイロｗ７により計量
しロータリーフィーダー８により徐々に混練槽５へ攪拌
しながら投入して、固化材ペーストを作成する。その後
、焼却灰計量装置１２にて所定量計量した焼却灰１３を
、ロータリーフィーダー１４により徐々に混練槽５へ投
入して固化材ペーストと混練する。混線完了後、注入バ
ルブ９を開けて、混線物を２００Ｑドラム缶２へ充填す
る。

また、焼却灰１３にかぎらず、アルミニウムを含有する
高温溶融物に対しても、上述の条件で固型化材料と廃棄
物を混練することにより水素等の発生もなく、安定に固
定化できる。

また、高温溶融物の様な粗状廃棄物１５については、第
７図に示す様に事前に廃棄物１５を内張り付２００Ｑド
ラム缶２へ充填した後に、上方より固化材ペーストを注
入して固型化する事もできる。

固型化材料のペースト粘度と充填性の考慮。

金属廃棄物固型化処理する場合には、廃棄物の間隙へ固
型化材料が充填される必要がある。そこで、同化材の流
動性と充填性について検討した。

１０Ｑの容器へ、直径が１０〜３０φ−の配管をランダ
ムに充填し、この容器の上部より所定の粘性のセメント
ペーストを充填した。尚、セメントペーストの流動性（
粘性）は、水／セメント比及び減水剤等を用いて各種調
整したものを用いた。

また、セメントペーストを充填後、加振器で３分間振動
させた場合についても検討した。充填状況の評価は、硬
化後、固化体をたて方向に切断し、断面積中の空隙の割
合が１０％以下であれば良好とした。

評価結果を第８図に示す。同化材ペーストの流動性が５
０００ｃｐ以下であれば、加振をしなくても固化材が廃
棄物間隙に充填されるが、流動性が８０００ｃｐ以下で
あれば、加振を行うことにより廃棄物間隙に充填できる
。

尚、粘性はＣ型粘度計を用いて測定した。

このことより、金属廃棄物を固型化処理する場合には、
流動性が８０００ｃｐ以下に固化材ペーストを用いると
上方よりの固化付注入法により簡便に固型化でき廃棄物
と固化材の混線操作が不要となり固化処理設備を簡素化
できる。

固型化材料のペーストのＰＨ値に関する考慮。

セメントのペーストのｐＨは、セメントに含有されてい
るアルカリ量、つまりに、Ｏ，Ｎａ２Ｏ、及びＣａ（Ｏ
ＨＬ　により支配される。そこでセメント中のこれらの
アルカリ量を調整するとともにＣａアルミネート系、Ｃ
ａシリケート系、Ｎａシリケート系の材料を加えること
により、固型化材料のｐＨを調整し、表３に示すＰＨの
固型化材料を準備した。

これらの固型化材料を混練してペーストとした後に、固
型化材料ペースト１００部に対し２０部のアルミニウム
片を投入して水素ガスの発生状況を調べた。水素の発生
量は、水置換法により測定した。第９図に水素ガスの発
生量比と固型化材料のｐＨの関係を示す。

表３ このグラフより、水素の発生は固型化材料のＰＨに大き
く依存し、且つｐＨ１３，３以上となると発生量が急激
に増加することが分かった。このことより、水素ガスの
発生量を低く抑制するには、固型化材料のＰＨを、１３
．３以下とする必要がある。

また、ｐＨ１３，３以上では、同化体中からのＨ２ガス
排出の水道ができ、健全な固型化状態の確保ができなか
った。尚アルミニウム合金でも同様の現象が見られ、か
つ粒状、粉状の様にアルミニウム材料の表面積が大きい
程反応速度が早い傾向がある。

固化後の状況の考慮。

アルミニウム片をセメント系の固型化材料を用いて固型
化した場合、すでに述べた様に硬化のプロセスにて水素
ガスを発生するが、硬化が進行し固化体中の水分（自由
水）がなくなりそれにつれて、水素の発生速度は低下し
硬化が完了して水分がなくなると水素の発生は止まる。

１βサイズの固化体を用いて、アルミニウムとセメント
の反応による水素発生量と時間経過の関係を第１０図に
示す。硬化時の発熱とともに水素発生量は、急激に増加
し、発熱がピークを過ぎて硬化が進み、自由水がなくな
ると水素発生量が減少してくる。このことより水素の発
生がセメントのペースト自白水とアルミニウムの反応で
あることがわかる。

しかし、硬化が完了した後に同化体を地中に埋設した場
合には、地下水と接触する可能性があるため、硬化した
アルミニウム片を含有する固化体の上面に、水をそそぎ
水素ガスの発生状況を観察した。この時の水素ガスの発
生状況を第１１図に示す。

このことより、水素ガスは、発生速度は固型化材料のＰ
Ｈに依存し、時間に比例して発生することが分かった。

これは添加した水が固型化材料中に可溶性の塩を溶解し
て、硬化時と同しＰＥ（の溶液となり、再度アルミニウ
ムと反応するためと思われ、ｐＨ値の大きい固化体はど
発生量が多い。

また、発生量は時間に比例する。ｐＨ値に対する水素発
生は、硬化時も、硬化後の水添加時も同様に、ＰＨ１３
，３以下あれば水素ガスの発生量がほとんどないことが
分かった。

このことより、アルミニウムを含有する廃棄物の固型化
材料としてｐＨの低い材料、つまりｐＨ１３，３以下の
材料を用いて固型化することの有効性のみならず埋設施
設も同様な材料を用いて作ることにより、埋設施設（コ
ンクリートピット等）を通して浸入する地下水のｐＨが
高くならないのでアルミニウムと接触しても水素ガスを
発生しない。

その他の実験の考慮。

ケイ酸ナトリウム粉末１００部に対して硬化材としてリ
ン酸ケイ素４０部を配合し、さらにＣａアルミネートな
いし７は、Ｃａシリケートを主成分とするセメント及び
流動化材等を１０部〜１００部配合したＮａシリケート
系の固型化材料を用いて、アルミニウム片を固型化した
。固型化材料／水比は０．３２　とした、この時のＰＨ
は、はぼ１３．４〜１３．５であった。

この時の硬化時における水素発生及び、硬化完了後の水
添加による水素発生状況を調べたが水素の発生は両者と
も確認されなかった。また、上記のＮａシリケート系の
固型化材料においてＣａアルミネートないしは、Ｃａシ
リケートを主成分とするセメント等を添加しない材料を
用いて、アルミニウムを固型化したが、硬化時、硬化後
の水添加時とも水素ガスは発生しなかった。

尚、この時のｐＨは１３゜４であった。固型化材料／水
比は０．３２であった。これにより、Ｎａシリケートを
主成分とする材料であれば、ｐＨが高くてもアルミニウ
ムと反応しないことが確認された。また、この材料を埋
設施設に用いることにより地下水の浸入によるアルミニ
ウムからの水素発生を防止できる。

〔発明の効果〕

請求項１の発明によれば、実験により確認した結果を元
にｐＨ値を調整した固型化材料でアルミニウムを含有す
る物質を水素等のガス発生反応を抑制乃至は起こさずに
、健全な状態で固型化することができる固型化材料を提
供できる。このことにより、生業廃棄物のセメント骨材
等としての再利用、放射性廃棄物への健全な人工バリア
の付与が可能となる。

請求項２の発明によれば、セメントのに２０゜Ｎａ、○
、Ｃ２（ＯＨ）の添加割合を低減化してｐＨ値を実験で
確認した水素等のガス発生反応を抑制乃至は起こさない
様に調整されているから、アルミニウム含有廃棄物のセ
メントによる固形化を健全に行なえるアルミニウム含有
廃棄物の固型化材料を提供できる。

請求項３の発明によれば、セメントのアルカリであるに
２０．Ｎａ２Ｏに代えてｐＨ値に係り無く水素等のガス
発生反応を抑制乃至は起こさないケイ酸ナトリウム系ア
ルカリを用いたから、それを固型化材料として使用する
と、アルミニウム含有廃棄物のセメントによる固形化を
ｐＨ値に極力係り無く健全に行なえるというアルミニウ
ム含有廃棄物の固型化材料を提供できる。

請求項４の発明によれば、アルミニウム含有廃棄物のセ
メントによる固形化を健全に行なうことのできるセメン
トが提供できる。

請求項５の発明によれば、請求項１，２．３のいずれか
による効果に加えて、含有させる水分割合や同化速度を
配慮した粘度の高い固形化材料でも充填状態を良好にし
て、アルミニウム含有廃棄物のセメントによる固形化を
より一層健全に行なえる固形化処理方法が提供できる。

請求項６の発明によれば、請求項１，２．３のいずれか
による効果に加えて、含有させる水分割合や固化速度を
配慮した粘度の低い固形化材料で手間無く充填状態を良
好にして、アルミニウム含有廃棄物のセメントによる固
形化をより一層健全に行なえる固形化処理方法が提供で
きる。

請求項７の発明によれば、強度とバリア性能において良
好なアルミニウム含有廃棄物の固化体の製造方法が提供
出来る。

請求項８の発明によれば、強度とバリア性能において良
好なアルミニウム含有廃棄物の同化体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミニウムとセメントペーストとの反応によ
るセメント上澄水の温度と水素発生量との関係を示した
グラフ図、第２図はｐＨ値を異にする各種薬品に対する
アルミニウムの溶解速度関係を示すグラフ図、第３図は
アルミニウムとセメントペーストとの反応による水素発
生量とセメントアルカリ度との関係を示したグラフ図、
第４図は本発明の実施例による廃棄物の固型化プロセス
図、第５図は本発明の他の実施例による廃棄物の固型化
プロセス図、第６図は本発明のさらに他の実施例による
廃棄物の固型化プロセス図、第７図は本発明の一層さら
に他の実施例による廃棄物の固型化プロセス図、第８図
は固化材ペーストの流動性と固化材の充填状態との関係
を示したグラフ図、第９図は本発明の試験例でのアルミ
ニウムとセメントペーストとの反応による水素発生量と
セメントアルカリ度との関係を８点においてプロットし
て示したグラフ図、第１０図は同化処理時間とその処理
による水素発生量及び固化体中心部温度との関係を示し
たグラフ図、第１１図は同化後の固化体からの水素発生
状況を各ｐＨ値をパラメータにして時系列的に示したグ
ラフ図である。 １・・・廃棄物、２・・・ドラム缶、３・・・添加水、
４・・・添加水計量装置、５・・・混練槽、６・・・固
型化材料、７・・・固化材計量装置、８，１４川ロータ
リーフイーダー、９・・注入バルブ、１０・・・圧縮済
みの廃棄物、１１・・・固化材サイロ、１２・・・焼却
灰計量装置、１３・・・焼却灰、１５・・・粒状廃棄物
。 第１図 セメントペースト上ずみ水温度（℃） 第２図 ｐＨ １、酢酸　　２．塩酸　　３　フッ化水素酸　　４　硝
酸５　リン酸　　６　硝酸　　７　アンモニア水８　炭
酸ナトリウム　　９　ケイ酸ナトリウム１０　　水酸化
ナトリウム 条縦（社）が−翼萩叔 第゛４図 第５図 固化材サイロ 第７図 １１固化材サイロ ＠妃＝Ｃ掘薯葬話 曽ＩＫ隙州−翼双戴 旧が七ン）・９獣−鰹 妥ＩＫ啄州嘴　（晋積到）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セメントペースト化時の上澄水のｐＨ値が１０以上
   で１３．３以下に調整されたアルミニウム含有廃棄物の
   固形化材料。 ２、セメントにＣａシリケート、Ｃａアルミネート、Ｎ
   ａシリケートの少なくとも一種の材料を添加して前記セ
   メントのＫ＿２Ｏ、Ｎａ＿２Ｏ、Ｃ＿２（ＯＨ）の添加
   割合を低減化調整されたアルミニウム含有廃棄物の固形
   化材料。 ３、セメントのアルカリであるＫ＿２Ｏ、Ｎａ＿２Ｏに
   代えてケイ酸ナトリウム系アルカリを用いたアルミニウ
   ム含有廃棄物の固形化材料。 ４、セメントのアルカリであるＫ＿２Ｏ、Ｎａ＿２Ｏに
   代えてケイ酸ナトリウム系アルカリを用いたセメント。 ５、請求項１から３までのいずれかのアルミニウム含有
   廃棄物の固形化材料を粘性が８０００ｃｐ以下のペース
   トとして、前記ペーストを固体廃棄物に加えて前記ペー
   ストの固化前に加振力を与えることを特徴とした廃棄物
   の固形化処理方法。 ６、請求項１から３までのいずれかのアルミニウム含有
   廃棄物の固形化材料を粘性が５０００ｃｐ以下のペース
   トとし、前記ペーストを固体廃棄物に加えて固化するこ
   とを特徴とした固体廃棄物の固形化処理方法。 ７、アルミニウム含有廃棄物を容器内に入れ、次に請求
   項１から３までのいずれかのアルミニウム含有廃棄物の
   固形化材料を前記容器内にペースト状にして注入し、前
   記ペーストを前記容器内で固化させ、前記アルミニウム
   含有廃棄物にセメントバリアを付帯させた塊として製造
   されることを特徴としたアルミニウム含有廃棄物の固化
   体製造方法。 ８、アルミニウム含有廃棄物の集合を請求項１から３ま
   でのいずれかのアルミニウム含有廃棄物の固形化材料で
   一塊に固型化したアルミニウム含有廃棄物の固化体。