JPH1172593A - ほう酸、ほう酸塩溶液の凝固方法及びこの方法に使用される凝固剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ほう酸、ほう酸塩の溶液中のほう素種（boro
n species）について、先に重合ほう酸塩（polyborate
s）を形成し、その後特殊な組成の無機性凝固剤を均一
に混合してこの混合物を凝固させる方法及びこの方法に
使用される凝固剤を開示する。 【解決手段】 ほう酸またはほう酸溶液のｐＨ値を７〜
１０の間に調整し、該溶液を濃縮して溶液の水分含有量
を３０％未満とし、かつすべてのほう素種（boron spec
ies）を溶解状態に保つことによって高重合度のポリほ
う酸塩溶液を形成し、二価もしくは二価以上の金属の酸
化物、水酸化物もしくは塩類などの化学品、またはこれ
ら化学品の複合物などの一種類または数種類の混合粉末
を凝固剤として該ほう酸塩溶液と均一に混合し、硬化可
能なスラリーを調合し、該スラリーを凝固させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ほう酸、ほう酸
塩の凝固方法及びこの方法に使用される凝固剤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ほう酸、もしくはほう酸塩の廃液は、主
に加圧水型原子力発電所の運転によって發生し、この種
の廃液は放射性を有するので凝固処理を施し、化学的、
かつ物理的に安定した固体に変化させて原子力発電の安
全を確保しなければならない。このような放射性廃液に
対する凝固処理方法は、目下セメント凝固法、合成樹脂
凝固法及びアスファルト凝固法の三種類が常用されてい
る。この三種類の方法の内、セメント凝固方法は凝固容
積の効率が最も低い。このため操作が最も簡単で、しか
もセメント凝固体は一般に長期的な安定性を具えると認
められているが、放射性廃棄物の固形体に掛る最終的な
処理費を体積で計算するためコストの面で割高になり、
特に最終処理費が日増に高くなってきている昨今の状況
下にあって、セメント凝固処理方法は他の方法に取り換
えられつつある。

【０００３】合成樹脂凝固法とアスファルト凝固法は、
いずれも有機性の材料を凝固剤とし、高い凝固容積効率
を有するが、アスファルト凝固体は燃焼性を有するとと
もに強度も低いし、海外ではアスファルト凝固作業の過
程において燃焼し、火災を起こした例が見られる。この
ためヨーロッパの多くの国ではすでにアスファルト凝固
法の使用を禁じている。その他先進国においても早期に
設立されたアスファルト凝固処理システムの一部だけが
なおも操業し続けており、またこのシステムを後進国に
輸出している以外には、この処理システムを採用した処
理プラントの新設はもう見られない。アスファルト固形
法が次第に淘汰されていくことは確定的な事実となって
いる。

【０００４】合成樹脂凝固法の利用は、依然として争議
の課題となっている。確かにこの方法による新しいシス
テムが絶え間なく開発され、導入されてはいるが、マイ
ナス面からの見方を持つ者は、合成樹脂は老化する物質
であって、人類が合成樹脂を使用して５０年ほどの歴史
しか経っていない。このため上記廃棄物質の合成樹脂固
形体が安定した品質を有し、三百年以上変質しないとは
確定できないと見ている。よって、ヨーロッパの多くの
国はすでに合成樹脂凝固法を使用していない。一般的
に、合成樹脂凝固法の使用は、主に無機凝固剤の凝固容
積の効率を高め、いかにして最終処理経費を受け入れる
ことができる程度にまで下げることができるか否かにそ
の前途がかかっている。さもなければ、最終的処理のコ
ストによるプレッシャーの下、合成樹脂凝固方法が依然
として疑問を投げかけられている状況下にあっても、そ
の良好な凝固容積の効率によって引き続き使用されてい
くはずである。目下の情勢からみれば、無機固剤の凝固
容積の効率を高めるために、無機固形剤の品質を長期に
わたって安定させるという既存の基礎の下において凝固
体の体積を減少させて、無機凝固法についても容積効率
上の優勢を具えさせることを目的とする研究は、目下低
放射性廃棄物質の凝固に関する研究の主要な方向であ
る。

【０００５】従来のセメント凝固方法もまた無機凝固法
の一種であり、これをほう酸廃棄物質の凝固に応用する
場合は、ほう酸をアルカリ性に調整するために水酸化ナ
トリウムを用い、ほう素２１，０００ppm を含む溶液に
濃縮した後、さらに石灰と、セメントとを充分に攪拌
し、静かに放置して凝固させる。ほう酸には、セメント
の水和硬化を阻害する作用が存在する。このため、生コ
ンに加えるほう酸廃棄物質の含有量が多くてはいけな
い。従来の方法で、改良が加えられていないセメント凝
固法によって得られるほう酸廃棄物質の固形体のほう酸
含有量は、一般に５重量％を超えるべきではない。さも
なくば品質上問題が発生する。

【０００６】石灰を加えることは、従来のセメント凝固
法に対する一種の改良である。これによってほう酸に溶
解しにくい性質のほう酸カルシウムの結晶が形成され、
セメントの水和硬化に対する阻害作用を避けることがで
き、凝固容積の効率を高めることになる。日本国の日揮
社（JGC Corporation)が開発したいわゆる改良式セメン
ト凝固法（Advanced Cement Solidification Process
）は、このような概念を応用したものであって、先に
石灰をほう酸廃液に加え、４０℃〜６０℃の温度条件の
下で約１０時間攪拌し、ほう酸カルシウムを老化して結
晶化させ、これをさらにろ過してほう酸カルシウムの結
晶を得る。そして最後にセメントで該ほう酸カルシウム
の結晶を凝固する。この方法によれば１９０ガロンのほ
う素２１，０００ppm を含むほう酸廃液を５５ガロン入
り１バーレルの固体に凝固することができるとのことで
あり、その凝固容積の効率は従来の方法に比して明らか
に改善されている。但し、その操作の時間が比較的に長
く、しかもやや複雑な嫌いを免れない。かつ設備投資も
比較的高くつく。

【０００７】無機凝固剤によるほう酸廃棄物質の凝固法
には、その他にも数ある。例えば米国特許4,293,437（1
981）、もしくはフランス特許FR-A-2,423,035（1979）
においては、沈殿作用を有するアルカリ化剤重石（bary
ta酸化バリウム鉱石）をもってほう酸溶液を中和し、ほ
う酸を含むバリウムが沈殿した懸濁物濃液を形成し、さ
らにアルカリ性けい酸塩を懸濁安定剤（Suspension Age
nt）として添加し、最後にセメントとビチューメンエマ
ルジョン（bitumen emulsion）を懸濁液に加えて凝固す
る。この方法による最終的な凝固物には２３３g／l の
ほう酸当量を含むとのことで、凝固容積の効率は従来の
セメント凝固法よりも高い。

【０００８】米国特許4,210,619 (1980)に開示される方
法は、１１％のほう酸を含む溶液に石灰を加え、ほう酸
を不溶性のほう酸カルシウムに転化して得られた液体に
セメントを入れて混合して凝固を進行させる。

【０００９】米国特許4,800,042 (1989)においても、ほ
う酸溶液に石灰を加え、ほう酸をほう酸カルシウムに転
化するが、更に一歩進んでほう酸カルシウムをろ過して
分離し、セメントをもってほう酸カルシウムを凝固させ
ることによって、前記米国特許4,210,619（1980）より
も更に高い凝固容積効率を得ることができる。この方法
の原理は日本国のＪＧＣ社による改良式セメント凝固法
と殆ど同一である。

【００１０】米国特許4,620,947 (1986)においては、ほ
う酸溶液に酸化マグネシウム、もしくは水酸化マグネシ
ウム粉末を加えてほう酸マグネシウムを形成し、さらに
セメントを加えて凝固を行なう。該特許で使用する条件
において、廃液中のほう酸濃度は約１０wt％前後で、こ
れに石灰、セメント、水酸化マグネシウム及び酸化カル
シウムなどの重量を加えると、ほう酸の重量の数倍以上
になる。よって、その容積効率は非常に低く、得られる
固形体の耐圧強度も非常に低く、その最高値は２２．５
kg／cm² にすぎない。

【００１１】米国特許4,664,895 (1987)には、メタけい
酸ナトリウム (Sodium Metasilicate)を高濃度のほう酸
溶液に加えて進行させるほう酸廃液の凝固方法が開示さ
れている。該方法に使用されるほう酸濃度は廃液の３０
重量％以上にもなり、比較的高い容積効率を得ることが
できる。但し、その固形体の耐圧強度は僅か500psi〜70
0psi（35〜49kg／cm² ）しかなく、決して高くはない。
しかも、重要な点は、生成される固形物がけい酸形態で
あって、耐水性が決して良好でないという点である。

【００１２】米国特許4,906,408 (1990)においては、ほ
う酸廃液と、ほう酸を含む廃棄樹脂の凝固法が開示され
ている。該凝固法において、ほう酸からほう酸カルシウ
ムみょうばん（Calcium boroettringite）及びモノほう
アルミ酸カルシウムへの転化を促して、比較的高い容積
効率を達成することを強調している。但し、その固形体
の耐圧強度は僅か500psi〜700psi（35〜49kg／cm² ）し
かなく、決して高くはない。しかも、重要な点は、生成
される固形物がけい酸形態であって、耐水性が決して良
好でないという点である。

【００１３】米国特許4,906,408(1990) においては、ほ
う酸廃液と、ほう酸を含む廃棄樹脂の凝固法が開示され
ている。該凝固法においては、ほう酸からほう酸カルシ
ウムみょうばん（Calcium boroettringite）及びモノほ
うアルミ酸カルシウムへの転化を促すことによって、ほ
う酸塩と、セメントもしくは水との間に良くない反応が
発生し、固形体が膨張して亀裂の発生することを防ぐよ
うにしている。但し、該方法に使用されるほう酸溶液は
濃度が極めて低く、かつ１単位毎の容積のほう酸溶液に
１．７５倍の容積のセメントとけい素添加剤を加えなけ
ればならない。よって、その凝固容積の効率が極めて低
いことは充分に察することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上の周知の技術は、
そのほとんどがアルカリ性沈殿剤を添加する方式を採用
している。即ち、ほう酸塩を不溶性のほう化物に転化し
た後、凝固剤、セメント、もしくはアスファルトなどを
加えて凝固を進行させている。例えば、米国特許4,293,
437 においてはアルカリ性の重石を添加してほう酸バリ
ウム懸濁液を形成する。米国特許4,210,619 、4,800,04
2 及び4,906,408 などにおいては石灰を添加してほう酸
塩を難溶性のほう酸カルシウムに転化する。米国特許4,
620,947 においては酸化マグネシウム、もしくは水酸化
マグネシウムを添加してほう酸マグネシウムなどを形成
する。但し、この発明の観点から言えば、これら従来の
方法はほう酸の凝固にかかる容積の効率を充分に発揮し
ているとはいえない。その原因は、添加されるアルカ
リ性沈殿剤は基本的に廃棄物質の数量を増加する。ほ
う酸塩は依然として包み込まれるべき廃棄物質とされて
いる。よって、その固形体内の重量％がかなりの制限を
受け、凝固容量の効率を大幅に高めることができない。

【００１５】この発明は前記の方法と完全に異なる凝固
メカニズムを利用したほう酸、ほう酸塩溶液凝固方法及
びこれに使用される凝固剤に関する。この発明におい
て、ほう酸塩そのものは包み込まれる廃棄物質のみなら
ず、凝固反応を起こす反応物（Reactant）でもある。ほ
う酸は溶解された状態においてはじめて凝固反応に参与
することができる。よって、溶液中の不溶性ほう化物の
存在を否定しないが、固形体の品質上の需要に基づき、
溶液中における溶解状態のほう化物を一定の濃度以上に
保持しなければならない。このため、ほう化物は高溶解
度の塩類の形態で存在するのが好ましい。その中でもほ
う酸ナトリウムの形態がもっとも理想的である。その
他、例えばほう酸カリウム、ほう酸リチウム及びほう酸
アンモニウムなどの高水溶性のほう酸塩を使用してもよ
い。したがって、この発明の凝固の対象はほう酸ナトリ
ウムの形態だけに限定されない。添加剤の使用について
も、できるかぎりほう化物の沈殿を発生させないように
考慮しなければならない。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題に
鑑みてなされたもので、（１） まず、ほう酸またはほ
う酸溶液のＰＨ値を７〜１０の間に調整し、（２） 該
溶液を濃縮して溶液の水分含有量を３０％未満とし、か
つすべてのほう素種（boron species）を溶解状態に保
つことによって高重合度のポリほう酸塩溶液を形成し、
（３） 二価もしくは二価以上の金属の酸化物、水酸化
物もしくは塩類などの化学品、またはこれら化学品の複
合物などの一種類または数種類の混合粉末を凝固剤とし
て該ほう酸塩溶液と均一に混合し、硬化可能なスラリー
を調合し、該スラリーを凝固させることを特徴とするほ
う酸、ほう酸塩溶液の凝固方法及びこの方法に使用され
る凝固剤である。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、この発明の凝固の原理につ
いて、その概略を説明する。ほう酸は一種の中度水溶性
の結晶であって、原子力発電所から産出されるほう酸廃
液は通常水酸化ナトリウムでアルカリ性に調整される。
水酸化ナトリウムとほう酸は溶液の中から多種のｘＮａ
₂Ｏ・ｙＢ₂Ｏ₃ ・ｚＨ₂Ｏ系の化合物：例えばメタほう
酸ナトリウム（Sodium metaborate）Ｎａ₂Ｏ・Ｂ₂Ｏ₃
・４Ｈ₂Ｏ、テトラほう酸ジナトリウム（disodium tetr
aborate）Ｎａ₂Ｏ・２Ｂ₂Ｏ₃ ・４Ｈ₂Ｏ・Ｎａ₂Ｏ・２
Ｂ₂Ｏ₃ ・５Ｈ₂Ｏ及びＮａ₂Ｏ・２Ｂ₂Ｏ₃ ・１０Ｈ
₂Ｏ、ペンタほう酸ナトリウム（Sodium pentaborate）
ＮａＢ₅Ｏ₈ ・５Ｈ₂Ｏ及びオクタほう酸ジナトリウム
（disodium octaborate）Ｎａ₂Ｏ・４Ｂ₂Ｏ₃ ・４Ｈ
₂Ｏ、…などを形成する。ほう酸ナトリウムの水素溶液
中における化学形態は多様な変化を呈するので、一般に
溶液中のほう素のｐｐｍ濃度で標示する。ほう酸ナトリ
ウムは水中の溶解度がその化学形態によって極めて大き
く変化し、かつ溶液のＰＨ値の操作によって制御され
る。実際にはpＨ値は水溶液のほう酸ナトリウムの化学
形態と溶解度を左右する主要な要素である。基本的に
は、ほう酸ナトリウム溶液についていえば、ＰＨ値の多
寡は溶液中のナトリウム／ほう素モル比を代表し、即ち
ナトリウム／ほう素比が高ければ高いほどｐＨ値も高く
なる。実験の結果、ｐＨが７〜９の間の場合、ほう酸ナ
トリウムは相当高い溶解度を有することが現わされた。
また、ｐＨが７〜８の間にあり、温度が４０℃の条件
下、溶液中において溶解状態のほう素が135,000ppm程度
にまで含まれることもある。このような極端に高い溶解
度はほう酸塩がかなり安定した一時形態過飽和溶液にな
ってもたらされる。ナトリウム／ほう素のモル比が高す
ぎる場合、ほう素の溶解濃度は明らかに降下する。この
発明はまた、ナトリウム／ほう素モル比が高い場合、り
ん酸を用いて低ＰＨ値に調整することによって、充分
に、かつ効率的にほう素の溶解濃度を高めることができ
ることを発見した。

【００１８】この他、溶液の温度を高くすることによっ
てもほう酸の溶解度濃度を明らかに高めることができ
る。但し、温度が高くなるにつれて硬化反応速度も早く
なり、混合時間が不足するような事態に至る恐れがあ
り、また発熱温度が高すぎるなどの欠点を有する。但
し、混合後に適宜に冷却すれば温度が比較的高くてもよ
い。しかし、凝固剤を加える際の溶液の温度は、やはり
１００℃以下が適当である。

【００１９】この発明の発見によれば、高濃度のほう酸
塩溶液は極めて強い重合傾向を有し、その重合度は濃度
が高まるにつれて増強する。実験の結果、ナトリウム：
ほう素比が0.3028のほう酸溶液において、密度と溶液中
のほう酸濃度が常にリニアの正比例関係を維持し、溶液
の粘度が低濃度の際のみリニアの正比例関係を呈し、か
つほう素濃度が80,000ppm 時に粘度が急速に増加し、さ
らに100,000ppm前後に至ると粘度が急激に高くなり、濃
度が高いほど重合の傾向がますます強くなることが現わ
された。また、このような重合作用はほう酸ナトリウム
の凝固産物の品質に極めて重大な影響を与えることが確
証された。

【００２０】この発明の発明者は、ほう酸溶液の濃度が
高くなるにつれて、重合度の高いほう酸塩が形成され、
ほう酸の重合度が高くなるにつれ、この発明に掛かる凝
固剤と作用する場合、その生成される凝固産物の強度も
高くなり、充分に有用な一種の良性循環環境を構成する
ことを見出した。これにより、この発明の方法は極めて
高い容積効率と極めて高い固形体の品質を同時に得るこ
とができる。これはこの発明の特徴である。この発明の
発明者は、前記に開示する方法において、セメント基物
質（cementitious material)、ポゾラン物質（pozzolan
ic material)及び一部の添加剤（additives)と、高濃度
のほう酸塩溶液とを均一に混合して硬化可能なスラリー
を調合し、これをもって廃棄物質の凝固を進行させる方
法について紹介した。この発明において発明者は、該方
法の凝固産物の品質並びに容積効率が更に一歩進んで高
められるように、上記廃棄物の凝固方法に適用できる凝
固剤及びこの凝固材料を使用した凝固方法を次に開示す
る。

【００２１】発明者が実験によって発見したところによ
れば、前記高濃度のほう酸溶液凝固剤とするのに適する
材料は、従来の技術に係る説明の中で開示したセメント
基物質、ポゾラン物質及びその他指摘した添加剤以外に
も、その他ほう酸もしくはほう酸塩と反応して不溶性ま
たは難溶性固体物質を形成する物質は、すべて凝固剤と
して使用することができる。但し、凝固産物が具えるべ
き品質を考慮しなければならない。即ち、用いられる凝
固剤が固形体に良好な耐圧強度、耐水性、持久性を提供
することができ、かつ固形体の構造が緻密で気泡の隙間
を小さくして、水分の進出を阻止することができる材料
が理想的である。このような材料について、発明者が実
験した結果、二価、もしくは二価以上の金属酸化物もし
くは水酸化物、または金属けい酸塩、りん酸塩、炭酸塩
もしくはその複合塩類が適していることを見出した。こ
れらの材料を選択する場合、これら材料とほう酸もしく
はほう酸塩とによって形成される凝固産物の構造上の安
定性及び凝固時の発熱量を考慮しなければならない。理
想的な凝固産物は最小の膨張性と収縮性を有し、凝固反
応の輻射熱も低ければ低いほどよい。

【００２２】これら凝固剤は単独で使用しても凝固の効
果を有するが、一般的に凝固産物が各種の優良な品質を
具えるようにするためには、上記の異なる材料を組み合
わせた複合凝固剤を用いるのが好ましい方法である。例
えば酸化マグネシウムとほう酸との反応は、良好な耐水
性を有する固形体を生成するが、酸化マグネシウムの使
用量が多すぎると固形体の収縮性が比較的大きくなり、
もろく割れ易くなり、固定体の構造の安定性に対して不
利な要素となる。よって、酸化マグネシウムの使用量は
多すぎてはならない。さもなければ固形体を長期にわた
って放置する場合、亀裂現象が発生する恐れがある。ま
た、二酸化けい素（silica）を凝固剤とした場合、凝固
反応の発熱量が比較的少ないが、固形体の耐圧強度が低
くなり、耐水性も理想的ではなくなる。よって、二酸化
けい素の使用量も多すぎてはならない。凝固剤として使
用される材料は、直接ほう酸もしくはその他塩類と凝固
反応を発生する上記材料だけに限られない。その他の材
料の添加使用は、廃液中のほう酸以外の成分を凝固させ
るために使用され、またはその他の凝固剤の成分の品質
に対する寄与の不足を補うために使用される。例えば、
廃液がほう酸のナトリウム塩形態の場合、凝固後の固形
体中のナトリウム塩が一般に比較的容易に溶解し、固形
体の耐水性不良を引き起こす可能性がある。よって、こ
れを補う手段を講じて克服しなければならない。採用で
きる方法としては適量のけい酸を添加し、ナトリウムが
けい酸ナトリウムの形態でその他金属酸化物、水酸化物
もしくは塩類に作用して不溶性のけい酸ナトリウム塩類
を形成することを促進してナトリウム塩の溶出を防ぐ。
また、バリウム、ジルコニウム、チタンなどの酸化物、
水酸化物と塩類もまた優良な凝固剤の成分であって、反
応性の凝固剤もしくは充填剤（filler）として使用し、
構造の安定性を向上させることができる。

【００２３】この発明の下記実験によって、次ぎの事実
が証明された。即ち、凝固剤の使用量が多くなるにつれ
て、混合後のスラリーの粘度や発熱温度も高くなり、ま
た良好な混合状態の場合、固形体の品質も良好なものに
なる。但し、凝固剤の使用量が多すぎると混合作業の困
難を招き、均一な混合効果が得られず、固形体構造の不
均一、品質の不良を招く恐れがある。この発明におい
て、一般には溶液１kgにつき０．７kg以下の凝固剤を使
用することが適宜であって、その内０．３〜０．５kgが
好ましい。

【００２４】発明者は、次に実験例を挙げてこの発明に
よる凝固方法及びこれに使用される凝固剤の調合につい
て説明する。これらの実験は、この発明に係る一部の実
施例であって、この発明に係るすべての使用範囲を代表
するものではない。よって、これらはこの発明の使用範
囲を制限するものではない。

【００２５】

【実施例】

〔実施例１〕９５％の水酸化ナトリウム２８８部（重量
部の略、以下同じ）と９９％のほう酸１，４００部を取
り、各部ごとに二等分する。さらに二等分した各部を２
回ずつ前後して攪拌中の６００部の脱イオン水にゆっく
り加える。その加える前後の順序は、水酸化ナトリウ
ム、ほう酸、水酸化ナトリウム、ほう酸の順序とする。
水酸化ナトリウムが完全に溶解するのを待って該混合液
をやや加熱してほう酸を完全に溶解させる。これによっ
て得られた溶液のほう素溶解濃度は１０５，９４３ppm
であり、ナトリウム／ほう素モル比は０．３である。こ
のほう酸が溶解した溶液を引き続き攪拌して４０℃まで
に冷却し、この温度を保持して次ぎのプロセスに備え
る。凝固剤を加える前に溶液の重量を量り直し、上記調
合プロセスで蒸発によって損失した水分の量を求めて同
温度の水でこれを補充する。次に、“台湾セメント社
（株）”製造のポートランド−２型セメント１６部、ト
リ塩基性りん酸マグネシウム（tribasic magnesium pho
sphate）粉末１３部及びカーボンファイバー撚糸０．４
部などと混合して均一化した後、さらにハンマーミル
（hammer mill)で粉砕して粉末状凝固剤を調製し、該凝
固形剤の粉末を前記溶液の調合プロセスによって得たほ
う酸溶液にゆっくり加え、同時に強力な攪拌を与えるこ
とによって凝固剤の粉末と溶液を混合して均一なスラリ
ーを構成する。凝固剤／廃液の重量比は０．４である。
該攪拌は凝固剤の添加が終了してから１０分後に停止
し、該スラリーを内径５cm、高さ１１cmの円筒形を呈す
るエチレン製の型に流し込み、室温で放置し、３０日後
に型を外して試料を５個得る。さらにこれを１０cmの一
定の長さに切断して、円柱形の試料とする。これら試料
を米国原子力制御委員会（U.S. Nuclear Regulatory Co
mmission，USNRC)の品質規格の規定に基づき、ASTM C39
の試験要領に従って耐圧強度のテストを行う。テストの
結果、選られた５個のサンプルの平均耐圧強度は１８９
kg／cm² である。

【００２６】〔実施例２〕実施例１と同様のステップに
よって得たほう酸溶液と粉末状凝固剤を調合し、溶液中
の溶解ほう素の濃度と、ナトリウム／ほう素のモル比も
実施例１と同様に調整する。凝固剤の成分についてはこ
れを変更し、“台湾セメント社（株）”製造の２Ａ型へ
どろ凝固剤（その組成は中華民国特許第６８，８７５
號、もしくは米国特許ＵＳＰ5,457,262参照）４部に酸
化マグネシウム１部、トリ塩基性りん酸マグネシウム１
部、カーボンファイバー撚糸0.09部を配合する。また使
用する凝固剤／廃液の重量比は0.3328とし、凝固後の７
日目に型を外して同様に５個のサンプルに対してテスト
を行った。その結果、得られた耐圧強度は１３０ kg ／
cm² である。

【００２７】〔実施例３〕実施例１と同様のステップに
よってほう酸溶液と凝固剤を調合し、溶液中の溶解ほう
素の濃度と、ナトリウム／ほう素のモル比も実施例１と
同様に調整する。凝固剤の成分についてはこれを変更
し、１５部のポートランドセメントに３部のけい素灰
（fume silica)と、７部のけいりん酸（silicon phosph
ate）と0.４部のカーボンファイバーを配合する。ま
た、固形化時に使用する凝固剤／廃液の重量比は０．２
８９に下げ、これによって得た固形体を８ケ月養生した
後、テストを行った。その耐圧強度は１０５kg／cm
² で、耐水耐圧強度は９３kg／cm² であった。

【００２８】〔実施例４〕実施例１と同様のステップに
よってほう酸溶液を調合し、溶液中のほう素の溶解濃度
を120,000ppmとし、ナトリウム／ほう素のモル比を0.32
とする。またけい酸バリウム（ＢａＳｉＯ₃ ）の微細粉
末を凝固剤とし、ほう酸溶液１部に対し0.37部の凝固剤
の割合で固形化する。凝固後の７日目に型を外して同様
に５個のサンプルに対してテストを行った。その結果、
得られた耐圧強度は６１kg／cm² である。

【００２９】〔実施例５〕実施例１と同様のステップに
よってほう酸溶液を調合する。但しナトリウム／ほう素
のモル比を高くして、かつ８５％のりん酸で溶液のｐＨ
値を低くする。調合が完成した模擬ほう酸廃液は、溶解
ほう素77,728ppm を含み、ナトリウム／ほう素のモル比
が０．７、りん酸（Ｈ₃ＰＯ₄ ）が25,909ppm となる。
凝固剤の調合とそのプロセスも実施例１と同様で、その
組成は、“台湾セメント社（株）”製造の２Ａ型へどろ
凝固剤６部に酸化マグネシウム６部、カーボンファイバ
ー撚糸0.３部を配合する。また凝固時に使用する凝固剤
／廃液の重量比は0.2383とし、凝固後の３０日目に型を
外して同様に５個のサンプルに対してテストを行った。
その結果、得られた耐圧強度は１９３kg／cm² で、耐水
耐圧強度は１７２kg／cm² である。

【００３０】

【発明の効果】この発明において、ほう酸塩そのものは
包み込まれる廃棄物質としてだけでなく、凝固反応を起
こす反応物（Reactant）でもあり、凝固剤と反応して固
形体を形成する。さらに、この発明の製造方法は、ｐＨ
値を調整することによって凝固反応が制御し易くなり、
廃棄物であるほう素などの溶解濃度を効率的に高めるこ
とができる。よって、この発明によって得られる固形体
は、優れた容積効率を有し、ひいては最終処理のコスト
ダウンにもつながる。かつこの発明の凝固剤は完全な無
機性物質であるため、得られる固形体には老化の問題が
存在しなく、安定した固形体を得ることができるので、
安全面での信頼性も極めて高い。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほう酸もしくはほう酸塩溶液の凝固方法
   において、 （１） まず、ほう酸またはほう酸溶液のＰＨ値を７〜
   １０の間に調整し、 （２） 該溶液を濃縮して溶液の水分含有量を３０％未
   満とし、かつすべてのほう素種（boron species）を溶
   解状態に保つことによって高重合度のポリほう酸塩溶液
   を形成し、 （３） 二価もしくは二価以上の金属の酸化物、水酸化
   物もしくは塩類などの化学品、またはこれら化学品の複
   合物などの一種類または数種類の混合粉末を凝固剤とし
   て該ほう酸塩溶液と均一に混合し、硬化可能なスラリー
   を調合し、該スラリーを凝固させることを特徴とするほ
   う酸、ほう酸塩溶液の凝固方法。
2. 【請求項２】 前記凝固剤の成分における金属塩類がバ
   リウム塩、マグネシウム塩、けい酸塩もしくは炭酸塩で
   あること、を特徴とする請求項１に記載のほう酸、ほう
   酸塩溶液の凝固方法。
3. 【請求項３】 前記固形剤の成分における金属酸化物も
   しくは塩類が、カルシウム、けい素、マグネシウム、ア
   ルミ、鉄、チタン、ジルコニウムなどの酸化物、水酸化
   物、もしくは塩類であることを特徴とする請求項１に記
   載のはう酸、ほう酸塩溶液の凝固方法。
4. 【請求項４】 前記凝固剤の成分における金属酸化物と
   その複合物が、セメント基物質、ポゾラン物質、高炉ス
   ラグ(blast furnace slag)、もしくはフライアツシユ(f
   ly ash)などであることを特徴とする請求項１、２もし
   くは３のいずれかに記載のほう酸、ほう酸塩溶液の凝固
   方法。
5. 【請求項５】 前記凝固剤に対するほう酸塩溶液の重量
   比が０．７以下であること、を特徴とする請求項１〜４
   に記載のほう酸、ほう酸塩溶液の凝固方法。
6. 【請求項６】 前記ほう酸塩溶液の温度は、凝固剤の粉
   末を混合した時の最初の温度が１００℃以下であること
   を特徴とする請求項１〜４に記載のほう酸、ほう酸塩溶
   液の凝固方法。
7. 【請求項７】 前記溶液におけるほう酸塩が主にほう酸
   ナトリウムであって、そのナトリウム／ほう素のモル比
   が１．２以下であることを特徴とする請求項１〜４に記
   載のほう酸、ほう酸塩溶液の凝固方法。
8. 【請求項８】 前記溶液のｐＨ値を水酸化ナトリウムも
   しくはりん酸によって調整することを特徴とする請求項
   １〜４に記載のほう酸、ほう酸塩溶液の凝固法。
9. 【請求項９】 前記凝固剤の成分におけるりん酸塩もし
   くはけい酸塩がけいりん酸であることを特徴とする請求
   項２に記載のほう酸、ほう酸塩溶液の凝固方法。
10. 【請求項１０】 前記固形剤の成分におけるバリウム塩
    がけい酸バリウムであること、を特徴とする請求項２に
    記載のほう酸、ほう酸塩溶液の凝固方法。
11. 【請求項１１】（１） ほう酸またはほう酸溶液のＰＨ
    値を７〜１０の間に調整し、 （２） 該溶液を濃縮して溶液の水分含有量を３０％未
    満とし、かつすべてのほう素種（boron species）を溶
    解状態に保つことによって高重合度のポリほう酸塩溶液
    を形成し、 （３） 二価もしくは二価以上の金属の酸化物、水酸化
    物もしくは塩類などの化学品、またはこれら化学品の複
    合物などの一種類または数種類の混合粉末を凝固剤とし
    て該ほう酸塩溶液と均一に混合し、硬化可能なスラリー
    を調合し、該スラリーを凝固させることを特徴とするほ
    う酸、ほう酸塩溶液の凝固方法に使用される凝固剤。