JPS59132400A - 廃棄物の熱変換方法 - 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】 発明の背景 発明の分野 本発明は廃棄物処理、より特定的には廃棄物の熱変換方
法に関する。本発明のより特定的な局面において、本発
明は放射性又は他の毒性物質のような有害物質によって
汚染された廃棄物を容易に処分できる物質に変換する方
法に関する。より特定的な別な局面において、本発明は
廃棄物の容積を減少させる方法に関する。

先行技術 廃棄物処理は、有害物質で汚−染されている場合もある
容積の大きな物質を処分する必要に迫られることがしは
しはある。例えは原子力発電所における放射性物質の処
理において、低レベル廃棄物として知られる放射性物質
で汚染された大量の液体及び固体廃棄物が生じる。この
種の廃棄物質の処分は、従来の廃棄物処分法では容易に
達成することかできない。成る棟の放射性元素は比較的
長時間の半減期を有するので、最も広く用いられている
処分法は貯蔵、固化及び埋没である。しかしながら１．
太各量の低レベル放射性廃棄物をそのように処分する経
費は高騰しつつける一方であって禁止的水準に近づきつ
つある。

貯蔵又は埋没を必要とする放射性及び他の毎性廃粱物の
容積を低減させる試みがなされている。

この棟の廃棄物の焼却処分は、焼却によって廃棄物が部
分的に消滅（ａｅｓｔ、ｒｏｙ）するにすぎず、しかも
有毒ガスが発生するので完全に満足すべきものであると
はいえない。例えばイオン交換樹脂のような成る種の固
体廃棄物質は特に消滅困難である。

一方、硝酸ナトリウムの含有率が高い廃棄物は・暇焼困
離である。

特定種類の廃棄物を処分するための種々の方法が開示さ
れている。米国特許第２，０２９，７２５号明細書は、
回転ホイールを利用してスラッジを粉砕し、スラッジ粒
子を油の火炎で燃焼させた炉中に送りこむスラッジ燃焼
法を開示してい、る。この方法は、主として燃焼によっ
てスラッジを処分することをもくろむものであり、他の
形態の廃棄物は燃焼によって望１しくない副成物を生じ
る恐れがあるため、それらに適用することは難しい。

米国特許第２，８８９，８７４号明細書は微細に分割さ
れた物質の熱処理方法を開示しており、該方法では、輻
射で加熱されたチャンバーを利用し、チャンバー内にス
プレー供給される物質な漉縮又は乾燥している。この方
法は特に熱分離をもくろんだものであるが、炭素質物質
からカーボンを製造するような若干の熱分解にこれを用
いることもできる。しかし、この方法を廃棄物の完全燃
焼に適用することはむずかしい。

米国特許第３．１’０１，２５８号明細書は、原子炉廃
棄物溶液を処分するのに有用な、壁が加熱されている噴
霧燻焼反応器を開示しており、反応器の長さに沿って実
質的に延びる環状通路によって一反応器の下部帯域から
ノズルジェットの領域にガスを供給することにより、反
応器の壁に対する沈積を抑制している。被加熱壁型の噴
霧燻焼反応器においては、反応器の外側から内側へかけ
ての温度勾配か原因となって加熱が不均一になる。

米国特許第３，７３８，２８９号明細書は−、スラッジ
焼却温度を維持しながら、上方に向かって流れるガス中
に水分の大部分を除去した後の廃棄物スラッジを下方へ
吹霧する方法を開示している。上方へ向かうガスの流速
がスラッジ粒子の運動を逆転させるのに充分であるため
、灰か反応器の頭頂部で分離される。この特許は、従来
の焼却炉を用いる場合に較べ、スラッジをさらに効率的
に燃焼する方法を教示してはいるが、上方へ向かうガス
の流れを維持するためには、空気、スラッジ及びガスの
相対的な流れを慎重に調節することが要求される。その
うえ、若干の揮発性固形分が灰と一緒にキャリーオーバ
ーサレル。

米国特許第３，８９２，１９０号明細書は、有毒又は望
壕しくないガス、へ液体又は固体の廃棄物を化学的に酸
化させる方法を開示している。該方法においては、円筒
形の酸化容器を利用し、その中を空気が燃焼ガスの流れ
の方向に向流的に通過し、また過剰の空気によって容器
の壁を冷却している。

該発明の方法は、生成ガスの汚染度を低下させるために
水スフラッパー及び排気要素の使用をさらに必要とし、
従って比較的複雑である。

米国特許第３．９　’（）　３，８１６６号明細書、燃
焼室内に液体スラッジを注入してスラッジスプレーを生
成し、スラッジの燃焼室内注入地点よりもわずかに上方
において該地点に対して末広角度で配設されたバーナー
火炎によるスラッジの燃焼が起きるに光分な温度にこの
スラッジスプレーを急速に加熱する方法を開示している
。この特許は・液体スラッジを処分するのに好都合な方
法を開示してはいるが、噴霧の過程で細分することか不
可能な不連続粒子の形態における固体に対して用いるの
に特に適した方法とはいえない。

米国特許第３，９１２，５７７号明細書は、有機及び無
機物質の混合物を含む液体廃棄物の処理方法を開示して
いる。該方法は、蒸発器内で液体廃棄物を濃縮する工程
、噴霧用にアトマイズ（ａｔｏｍｉｚｅ　）する源泉物
質として水蒸気又は圧縮空気を用いて前記の濃縮された
液体廃棄物を燃焼炉内に噴霧する工程、燃焼によって生
じた灰を水と接触させて乾燥物質を溶解させる工程、及
び燃焼ガスの一部を蒸１発器に再循環させ、液体廃棄物
との間接的熱交換によって燃焼ガスに含まれる熱を利用
する工程を含んでいる。燃焼によって生成する灰の耐融
温度よりも高い温度で燃焼を起こさせる。該特許の方法
は多くの工程を必要とし、しかも灰の中に含まれている
可溶性物質の水浴液が生成されることになる。固体の生
成物が要求される場合には、さらに追加の工程が必要で
ある。

米国特許第３，９２２，９７４号明細書は、放射性廃棄
物を焼却するための熱風燃焼炉を開示している。こ゛の
装置は、廃棄物の放射性成分を単離するための特別の供
給ロック及びグローブボックスを含むほか、−列に並ん
だフィルターキャンドルが宮まれでいて二次燃焼が起き
るフィルターを包宮している。この装置は扁度に専門化
されていて複雑である。

米国特許第３，９５４，３８１号明細書はニトロ化合物
を含む水浴液の焼却法を開示しているが、その方法によ
れは、該＃液を最初に濃縮し、次いで濃縮された酸液が
焼却される。焼却室からの熱燃焼ガスを利用して溶液か
ら水を蒸発させている。

この方法は、大気中に放出する前に焼却で生じたオフガ
スを精製するための洗浄塔の使用を営めて多数の工程を
必要とする。

米国特許第４，０９４，６２５号明細書は、工場プラン
トから排出される液体流出物を蒸発及び熱酸化させるた
めの方法及び装置について＝ｅ載している。該発明の方
法にあっては、ガス又は液体の形態における燃料かチャ
ンバー内に導入され、酸化性のガ゛ス、例えは空気と混
合され、そして同時にチャンバー内にアトマイズされる
流出物のジェット流によって占められる空間から隔離さ
れた密閉空間内で点火される。この方法及び該一方法を
達成するために利用される装置は、燃料−酸化性ガス混
合物の点火によって生じる火炎が消えないように保たれ
る。しかしなから、この方法は液体及び固体流出物には
適しているものの、この方法では液体及び固体を別々の
ノズルを通して導入しなくてはならないので、スラリー
の形態における流出物に用いるのに特に適したものであ
るとはいえない。

米国特許第４，１４５，３９６号明細書は、ストロンチ
ウム、セシウム、沃素及びルデニウムからなる群から選
はれた少なくとも１種の揮発性化合物形成放射性元素で
汚染された有機廃棄物質の容積を低減させる方法につい
て記載している。高められた温度に保たれた晦融塩浴内
に有機廃棄物及び酸累源を導入して固体及びガスの反応
生成物を生成することにより、選択された元素の不活性
塩内への固定化を行っている。この浴融塩浴は、１種又
はそれ以上のアルカリ金属炭酸塩からなり、場合によっ
ては１〜約２５重量％のアルカリ金桃硫酸塩を含むこと
もできる。有機廃棄物の容積を低減させるのには効果か
あるか、耐融塩浴の非放射性成分から放射性物質を分離
するには、多くの付加的な手間と時間のかかる工程が必
要とされる。

米国特許第４，１９４，４５４号明細書は、燃焼帯域の
底部に設けた多数のバーナーを利用する方法であって、
圧縮空。気の作用で粉末化されたスラッジを該燃焼帯、
域へ導入するスラッジの焼却方法を開示している。該発
明の方法は固体のスラッジを焼却するのには有用である
が、他の形態の８莱物質には一般に適していない。

米国特許第４，２０１，６＼７６号明細誓には、水と可
燃性及び不燃性成分とを含む物質である炭坑発情の熱処
理方法が記載されている。該方法においては、固形分含
有量が４５〜６５％であるスラリーの形態における該物
質を流動床内に導入することにより、可燃性の成分を少
なくとも一部燃焼させ、そして水分を実質上瞬間的に揮
発させている。

固体成分ＩｌＯ，焼結温度よりも低い温度に流動床が保
たれる。この方法は炭坑発情を熱処理するのには有効で
あるが、他の形態の廃棄物質に用いるのに特に適した方
法であるとはいえない。加うるに、この方法は流動化ガ
スを定常的に供給しなくてはならないという、すべての
流動床技法に共通の欠点を有している。

米国特許第４，２６２，６１１号明細書には、少なくと
も一部固体である廃棄物を焼却するための方法及びｉｔ
か開示されており、それによれは、別別の帯域において
熱分野と燃焼とが行われ、そして燃焼によって生じたが
スを熱分解帯域に再循環させている。この方法は少なく
とも一部が固体である廃棄物を焼却する手段を提供する
ものではあるが、熱分解及び燃焼によって焼却炉に供給
される廃棄物の容積を所望の＠度に確実に低減するため
には、燃焼帯域に供給される固体及びガスの量を慎重に
制御しな（てはならない。

液体廃棄物、固体廃棄物及びスラリー、特に従来の方法
では処分が困難な廃棄物の容積を低減しうる。さらに万
能的な方法の提供されることが所望されるゆえんである
。

発明の目的 従って本発明の一つの目的は、広範囲に亘る廃棄物質を
消滅させることか可能な方法を提供することである。

本発明の別の目的は、安全で効率的でしかも安上りのこ
の種の方法を提供することである。

本発明の他の目的は、処理後に残る灰の容積をできるだ
け小さくするような方法で廃棄物を処理する手段を提供
することである。

尿発明の他の目的は、液体廃棄物よりも容易に処分され
る容積の低減した固体物質に液体廃棄物を変換する方法
を提供することである。

本発明の他の目的は、液体廃棄物、固体廃棄物及びスラ
リーに適用可能な方法を提供することである。

本発明の他の目的は、有否な廃棄物を消滅できる方法を
提供することである。

本発明の他の目的は、低レベル放射性廃棄物の容積を低
減しうる方法を提供することである。

本発明の他の目的は、有機廃棄物質を消滅でき、そして
無機廃棄物質を・服焼できる方法を提供することである
。

本発明の他の目的は、放射性物質のごとき有害物質で汚
染されたイオン交換樹脂及び濾過助剤を消滅できる方法
を提供することである。

本発明の他の目的は、硝酸す）　ＩＪウム含有廃棄物を
・服焼できる方法を提供することである。

本発明の他の目的は、放射性物質のごとき有害物質で汚
染された種々錯体生成物質を消滅できる方法を提供する
ことである。

本発明の他の百聞及び利点は、以下の詳細説明から明ら
かになるであろう。

発明の概要 一般的にいって、本発明は帯域内に含まれる熱ガスの作
用によって、該熱ガスと接触した廃棄物質かガス及び無
機の灰からなる生成物の混合物に変換プるのに充分な温
度に加熱された該帯域内に、＃蝋にアトマイズされたス
プレーの形態における廃莱物質？導入し、前記の加熱さ
れた帯域から生成物の混合？７＋’２取出し、そしてそ
の生成物の混合物から灰を分離することからなり、しか
も不燃性の廃棄物含有量、主としてｊ発乗物質中に含ま
れる不燃性のカチオン含有量に応じて廃棄物質の容積対
灰の容積比が約７：１〜７ｏ：１の範囲内となる、廃棄
物質の？Ａ変換方法を提供するものである。

例えは、廃棄物中の不燃性カチオンの含有量が約８係で
あり、そして廃棄物の市電が１ｙ／ｃｃであれば、本発
明の方法によって達成される容、ｌＡ低減率は、灰の乱
８度が１り／ｃＧであるとして約１２＝１の廃Ｓ物：灰
の比率になるであろう。しかし、加子力釦定所で生じる
典型的な低レベル発情の場合のように、元の）発菓物の
密度か約０．１７ｙ７ｃｃ（１０ポンド／立万フイート
）であれは、容槙低派率ばほぼ７０：１になるであろう
。

微ｆｉ物を除去するための漫画な棺製処理を施した後の
ガス状生成物、もしあるとすれば蟹素の酸化物、もしあ
るとすれば硫黄の鹸化物、及び任意の他の有香ガスは、
大気中に放出できる程度に非汚染性に笈ねる。

ｌｅａ呆物買の容イ頁に軟べて著るしくその容積が低Ｍ
きれた灰は、慣用の手段によって容易に処分できる。

処理すべきＪ発集物の汚染源である多くの有害−物質は
、本発明の熱ダ換処理によって消滅する。他の有害物質
は一部消滅し、有害固体残渣か後ＶＣ残る。熱変換処理
後に残る有害残漬は灰の中に見いだされ、貯蔵又は埋没
による処分がη］能である。

例えは、低レベル放射性廃棄物はカスと放射性の灰とに
変換され、この灰は、ガラス、セラミツ久ボ′リマー又
はコンクリートの７トソツクス内ＫＭじこめて安全に貯
蔵又は埋没１−ることができる。

尚レベル放射住廟釆物は、鍜焼処理によってその容積を
低歎させてから固イヒ及び貯蔵することができる。

タナましい態様の記述 本発明の方法は、廃棄物、例えは放射性物質及びイ吊の
梅性１勿賀のごとさ有害９勿質で汚染された廃棄物を馳
１体及びカスに変換１−る。１体は無機の灰のノ詫悪乞
ンよし、例月３の手板によって′４易に処分できる。ガ
スは、静画にオ“Ｈ製した後、大気中に放出できる。

本方法によ几は、微細にアトマイズＳゎたスプレーのゾ
杉ｐ涙における１光擬４勿負ン熱ガスと接かぶさせるこ
とにより、ＥＪ熱性×は烟炉可能な発側物質の熱変換、
及びそれに対応した容積の低減イヒが達成され４）。一
般’　ｖｃ　、過剰のド化性ガスを含む熱ガスは、過当
なバーナーで加熱された空気である。天然ガスのような
ガス、軍？［ｊのような液外、石炭又はコークスのよう
な固体給料のうちの任急のものケこの稲のバーナーに用
いることかでさる。燃料としては天然ガスが好ましく、
その場合に廃葉物質と接触する熱ガスは、酸素、へ３素
及び天然ガスの酸化生成物で構成される。所望によって
は酸素富化又は水蒸気希釈ケ行った方Ｉ＋熱空気混合物
を約５００°〜１０００℃、好ましくは約６０００〜８
５０℃に珠たれた府当な烟炉、又は燃焼帯域内に植入す
る。炉焼困難な有機物質を完全に清秋１−るためには、
戊応帯域全般の温度が約６００℃よりも尚いことか重要
な体性となる。廃棄物が約９７条又はそれ以上に完全燃
焼するようにル１１ン処理した、場合に最高の容積低減
化か実状される。この成果を連成するためには、烟焼又
は燃焼帯域の出口で也り定した温度か約６００℃よりも
商くなくてはならない。出口温度が約５　［Ｊ　Ｏ′Ｏ
よりも低い場合には、υｍ和Ｉ　ＩＪ’ｉｉｔ又は有機
７１句逼助沖］のような灯えにくい物質についてのだζ
畑力Ｊ率が約８５優又はそれ以下であることが齢められ
ている。

第３図は、鍜焼又は燃焼帯域の出口温度のｌ＋ｊ数とし
ての各種の有機廃棄物の慾焼効率？示したものである。

本発明の方法ケ実施するのに沁′・した装置は、力１熱
さｔだガススプレー変換装置として機能するようにイ各
止された刀１・熱ガススプレー卓７に器である。

この目的のために、スグレー乾燥器のｋＩＩには断熱処
理か施され、さらに７９′ｌ望通りの■焼又は燃焼を達
成するのに有効なルｒ定の水準よりも熱変換帯域内の温
度が丁゛がらないようにするための横ヒーターか付設さ
れている、洗身物質の完全な熱俊侠ン通成するためには
、熱変換帝域？通して力水なく均一に力［１熱１−るこ
とが型費である。

処理される挑身物質の個々のタイプに応じ、すなわち、
廃来物が数体、スラリー、も■冶１：１．１１査１体又
は軒煉固体のうちのいずれの形怨であるかにより、本発
明の方法によって遂行される熱変換・ば、乾燥、煤決、
烟帰、又はこれらの効果の二つ又はそれ以上の混合効・
果ン包含しつる。

乾燥状態において熱に安にな高融点物質ケ高娘度で含む
孜体廃果物は、まず第一に固体に震声され、次いで得ら
れた固体の烟焼生放物に変存ｉされる。例えば、１１Ｊ
ａＮＯ３浴孜はＮａ２Ｏ’Ｙ含む乾燥状態の灰と、窒素
ガス及び恐らぐ窒素の酸化物も含むガス状生成物とに変
換される。

固体の有機廃莱物ケはじめ他の可燃物は完全に鯵処＾し
、主としてＣＯ２及びＩ（２０７含むガスのはｎ・、ｊ
発年物中に警累又は体黄が含まれていればそれらの元素
？含む仙のガスヶ生成ｆる。

有機固形物の水浴液中のスラリー、例えはイオン交換樹
脂スラリーは、ＣＯ□及びＮ２０ガス、それに営ら（窒
素含有ガス又は硫黄含有ガスと、イオン父候位（脂の汚
染物質の除化生成物が含まれている無機の灰とに愛飲さ
れる。加子力発電ｔｉｒで使州されるイオン交換槓１脂
の場合、カチオン交換樹脂は放射住め金属イオンで汚染
され、またアニオン交換樹脂は沃化物イオンのとときア
ニオンで汚染されるようになる。本発明の熱交換方法に
より、一般にこの棟のイオン交捗粗・１脂は、使用され
るイオンタ侠樹脂のタイプによってλ；１４成か異なる
非放射性のガスと無機の放射住の灰との混合物に変換さ
れる。放射性の金属イオンで汚染されたカチオン交伽槌
脂は、ＣＯ２及びＮ２０と放射性金属ｒ霧化９りで汚染
された金属条゛化物のか合ｖＩＪを含む＃機の灰とに変
換される。カチオン交換松脂中に像貢が存在する場合に
は、ガス午放物中にはＳＯ２も含まれ、そして無機の灰
には、放射性の金属硫肢塙で汚染４された金属の慨鹸賜
も含捷れる。

放梢性の沃化物イオンで汚誓されたアニオン交換樹脂の
場合には、無機の灰が放射住の金属沃化物を含むのに充
分なアルカリ金属イオン、例えはＭＥＬ２ＣＯｓ　’ｆ
刀１１えることができる。ガス生成４＆Ｉ　ＫはＣ０２
、Ｎ２０及び１１丈化物が含まれる。

イオン交換刊１脂がスルホン臓基を含む翁カチオン交ｑ
）ｙ４４Ｔｉｊ脂の」場合には、オンガス中にＳＯ２か
含まれるであろう。煙道ガスからＳＯ２を吸ｖ、１−る
種々の方法が知られている。例えはガス２槌々のアルカ
リ性物・質で処理′１−るような例月のＳＯ２ＶＪ：方
法のいずれを用いてもよい。しかしなから、便第１ｊで
あるが故に好ましいＳＯ２のオフガスからの消去方法は
、イオノ交ｈ　ｖＩ脂の水性スラリーにアルカリ性の９
勿買ンｔ１≧力１１することである。アルカリ介ン属又
ｔエアルカリ土頬午犀の水ｈａ化′吻又は炭酸基θ）水
浴徹又は水性スラリーがこの目的に対して特に有用であ
る。θｒ望によっては、佃のアルカリ性物質飢用いろこ
ともできる。

はぼ同等部のアルカリケイオン交換スラリーに加えると
有効であることか費いだされた。約４＝１０〜１０；１
のアルカリ対イオン交ｍ仙脂の重量比ケ抹用できる。こ
の方法により、約９０〜９８係のＳＯ２吸収率か実功さ
れた。

第四アンモニウム基馨含む強アニオン交捩樹脂乞燃焼さ
せるときに生じるオフガス中の窒素酸化物の間踊も同じ
ように解決′ｉ−ることかできる。しかしこの場合には
、スプレー変換器の下流におしＳてＮＨ３のようなガス
反応体ゲ嬰大してＮＯｘ’７　Ｎ２に逢元イるのが望ま
しい。ＣＨ３ＮＨ２及び（Ｃ，Ｈ３）２ＮＨのよりなア
ばンも同じように用いることができろ。

、ＮＨ３又はアミン対イオン交換イＣ１脂の重近比は、
約１＝１０〜１０：１の範囲内であってより・。

約９０〜９８係又はそれ以上のイメン交捗４ｕ＋脂の変
ｊｌ率が通常実状されるのであるか、若干の場合、特に
粒状のカチオン交換樹脂？６〔１口°Ｃよりも低い出口
温度で炉く規した場合、実質的にかなり低い変換率とな
る。

そのような低い変換率の場合には、加熱ガススフ０レ一
変珈器ケ２回通廁させるように、一部変換イオン交換樹
脂を：　＋Ｉ）　ＴＪ＃ｔＭさせることによって、変俟
圭？著るしく改善１−ることができる。例えは、加熱ガ
ススプレー変換器の第１回通過によって７５％の程度に
イオン父換梢脂か変換された場合、第２回目の辿泊によ
って実質的に完全な変換率が達成される。この目的のた
めには、第２回目の連通の過程において約４００°〜８
００℃の出口温度？用いるべきであり、約６００　℃よ
りも商い温度にするのが望ましい。

多くの（１１Ｊの形感の廃棄物を本発明の方法で処理す
ることができる。すでに述べた特定の形層のもののほか
、本発明の方法２用いて固体の無機脆粂物、非水性の液
体廃棄物、非水性のスラリー及び神々のｍ合廃来物を処
理１−ることかできる。例えば固形の金属部品やセメン
ト、セラミック及びガラスのような無機酸化物のように
、本発明の方法における条件下において不働性σ）廃全
物以外のすべての溌某物は、前記の変動法で処理するこ
と力；できろ。

すでに指摘した通り、本発明の方法による／Ｉミ成物は
ガスと固体である。固体の生産量は、処理された溌乗物
の実質的な容積低減度を表わす。通常、少なくとも約７
＝１、場合によっては約７０：１という嶋い程度の廃棄
物：灰の容積化か傅ら才する。

イオン交換樹脂の場合、この比率は一般に約２０：１又
はそれ以上である。

迫力１］的な処理は、オフガス及び灰の組成し１カ）ん
によってきまる。オフガスに懺黄酸化物又（ま倖素酔化
物が含まｎている場合には、大気中にガスヶ放出する前
にこれらの有毒ガスの大部分乞吸収その他の方法で消去
ｆるのが望ましし・。この目的には、当技術分野で公知
の任慈の例月方法ン用（・ることかできる。さらに、ス
フ０レー変迎ｊ器倭給物又はその下流でのガスの処理乞
前古己のことく行うこともできる。

固体の灰生成物は、当技術分野におし・て周知σ）方法
、例えは貯Ｊｈ’、　、埋没によって処分できるし、あ
るいは放射性の灰といった有害物質の場合には、貯蔵も
しぐは埋没ケ行うに先立ち、ガラス、セラミック、ポリ
マー又はコンクリートのマトリックス内に灰をコｔ１じ
こめる。

さて、液体紛勿物の鍜焼例馨示″ｆ″第１図を参照する
に、それぞれ孕（負１０及び１２経由で天然ガス及び空
気がガスバーナー１４ｖＣ２！、−人されろ。ガスバー
ナー１４ン出たカ「１熱された空気は、騙％１６ケ経由
して刀［］熱ガススフ０レー変換器１８に都≠人される
。成体ｊ発莱物は尋腎２ｏを経由して供給タンク２２内
に導入され、８’＋　繁２４　、ｉａＴ　”ＩＱ−ポン
プ２６及び導装置２８？経由して刀［１烈ガススプレー
変抄器１８に言１祈治入されろ。カ［熱ガススフ０レー
変換器１８の底部において、固体及びガス状の生Ｊ５〜
・物が導＄３０ｖ針山してバッグハウスフィルター３２
内に１１又出され、４ｖ治されたガスは連管３４乞絽ユ
由して）０レフイルター３６及びＨＥＰＡフィルター３
８に取出される。鞘智茹！辺・かすんだ後、棺製さ」ｔ
だガスは導％−４０、送風機４２及び赫％４４乞経由し
て煙突４６に専力・れる。バッグノ・ウスフィルター３
２からの固体生成物は密閉容器４８の内部に集められる
。

第２図には、本発明の方法ケ実施するのに好適な装置が
示されている。力ｐ熱ガススプレー変捩器１００には、
断熱材１０２及び液体人口１０６と空気入口１０８と？
有するアトマイず−１０４が装備されている。加熱ガス
スプレー変換器１００の底部にあるパイプ１１４はサイ
クロン１１６に通じている。このサイクロンには固体生
成物受容器１１８及び出口バイブ１２０が股げられ、該
パイプ０は弁１２２、希釈用空気か入口１２４及び出ロ
バ・イブ１２６？細・由してブロワ−１２８に遅し、そ
こから抽気糸１３０に通じる。特に放射付物質？取扱う
場合には、該排気糸にプレフィルタ−及びＨＥＰＡフィ
ルター糸乞含ませることができろ。

比２図に示す態様においてザイクロンケ設Ｕたことは、
一部変換された粒状のイオン交換イΩｊ脂を角？Ｉ＃　
塊さセーるのに特に有用である。その理由は、禾変排イ
オン′９換樹脂の比較的大形の粒子がサイクロン内で分
１（１１され、前記のごとく完全変換乞達成するための
力１１熱ガススプレー変拗器内の２回目の通過ケ行うよ
うにそれらを衿仇塚さぜうるからである。

以下す、施例を示して本発明ケさらに評しぐ説明するが
、これらのｆｌｆは本発明を説明するためのものであっ
て、本発明を駆足するためのものではな（１゜ 例　　１ 第２図に示したと同じような力ｎ熱ガススプレー変換器
内において、第１表に示′１−組成乞有１−る、重比率
で硝酸塩２含む非放射性模擬高レベル液体廃棄物の■焼
処理を・行った。

第１表 元素　　含有Ｊｔ　（モル／Ｊ２）　　　　　分子形状
Ｈ１，８３Ｂ−Ｎｏ３ Ｎａ　　　　　　Ｏ，８２（０，９７’）　”　　　　
ＮａＮ０３Ｋ　　　　　　Ｏ，０’　２５　（０，０３
９）＋に’ＮＯ３Ｓｒ　　　　　　Ｏｏｏ　１７　　　
　　　、　　５ｒ（ＮＯ１３）２Ｂａ　　　　　　Ｏ，
０１９’　Ｂａ（ＮＯ３）２Ｌａ　　　　　　０．１２
　　　　　　　　　Ｌａ（ＮＯ３）３．６　Ｈ２ＯＭｏ
　　　　　　ｏ、ｏ　７５　　　　　　　Ｎａ２Ｍ０Ｏ
４”２　Ｈ２ＯＴｅ０−００７１　　　　　　Ｋ２Ｔｅ
ｏ３＠２ｎ２゜Ｆ’ｅ　　　　　　ｏ、ｏ　７４　　　
　　　　Ｆｅ（ＮＯ３）３・９　Ｈ２ＯＮｉ　　　　　
　Ｏ−０２３Ｎｉ（ＮＯ３）２・６′Ｈ２Ｏ０ｒ　　　
　　　０．００７４　　　　　０ｒ（ＮＯｓ）ｓ・９Ｈ
２０Ｃ００−００６８、Ｃｏ（ＮＯ３）２・６Ｈ２０”
　Ｍｏ及びＴｅ化合物を含むアルカリカチオンの総モル
数 変換器として犀さ６インチの断熱相及びスプレー乾燥器
の外部壁体上にトレースヒーターケ取付けて修正したス
プレー乾燥６馨用（また。トレースヒーターを・点火し
たときの初期変換器温度は３００℃であった。天然ガス
２用いた）々−ナーカ）らの熱ガスと過剰の發気と？力
ロ熱ガススプレー変換器に４時間通し、変換器乞初ル」
の３０　［Ｊ　℃の温度から７００°〜９υ０℃の操作
温度に力〔Ｉ熱した。

二流体スプレーノズルヲ亥換器に増付け、アトマイズ用
のガスとして圧縮空気ケ用いた。変換器の最終加熱が終
わる前にアトマイず一ケ通る流れケ開始した。ブロワ−
を作動させ、そしてバーナーに点火した。次に液体ライ
ンを通してノズルに蒸留水？体組した。変換器が操作温
度の近くまで加熱されたとき、ノズルへの水及びを気の
流れを所望の操作バ′ラメ−ターに稠節した。次に変換
器？１／２時間作動させた後で極数廃棄物乞系内に注入
した。ルｒ望毎の俟淑液体廃莱物を系内に供絽した後、
欣体供給物を書度蒸留水に切換えた。なん回かの試験で
得られた結果の棟委を第２表に示１−０これらのデータ
か−ら、出口温ｖが約６７５℃又はそれ以上であｎば、
硝酸塩のの度が約２重付係未満の燻焼生成物の得ろり、
るこ嚢が判る。試験７は比収乞目的として含まぜた。こ
の試験において、３３７”’ＯＫすぎない出口温度でも
生成物の含水量を約０．５％に低下させるのに充分であ
ることがわかった。し７Ｊ）シながら、低い出口一度の
場合の硝酸塩含有旬・は著るしぐ隔かった。この試歴ば
■；気的に壁体乞刀Ｌｌ燕することのみン用いて行い、
天然ガスバーナーからの熱ガスを系内に編入しなかった
のであるが、Ｌ［定の温度よりも低い温度では、ルト粂
物が単に乾゛蝶するのみであって、所望の燻焼が達成さ
れないことがこの試細Ｉミから明らかである。

例　　２ 水性スラリーの形態における籾木状イオン父捩位」脂を
消滅させるのに、例１に記載した加熱ガススプレー変挨
器を利用した。条件及び結果を第６表に示１−０試験８
では、変候後の樹脂が炭化層で情われていた。試験９及
び１０では、樹脂・が完全に消滅した。これらの結果か
ら、イオン交換檎脂の完全消滅には少なくとも約６００
　Ｃの出口温度が必要なことが判る。また本発明の変換
方法によってイオン父換楢脂の水性スラリーを洞部・で
きることも−！ｌ：ｌｊる。

例６ 水中２０重量％　（７）　ＰＣＨバウデツクス（ｐｏｗ
ＤＥｘ　）カチオン交換樹脂スラリー及びスプレー変換
器への供給物中１０重量％のＮａ２Ｃ○３を用い、例２
０手法を繰返した。すべての場合において、カチオン交
換樹脂は本質的に完全に消滅された。結果を第４表に示
す。

第４表 カチオン樹脂のスプレー変換中における供給物１１　　
　８６０　　６８０　　６７０　　　９１１２　　　　
８５０　　　６９１５　　　６８０’　　　９４１ｓ　
　　　　８７５．　　６９０　　　６８［）　　　　　
９８１４　　　　８７５　　　７００　　　６９０　　
　　’９Ｂ１５　　　’　　　８７５　　　　７００　
　　　’６８５　　　　　９８これらの結果から、カチ
オン交換樹脂スラリーと共にアルカリを導入することに
より、加熱がススプレー変換器内におけるカチオン交換
樹脂の消滅処理で生じるＳ０２の９８％までを除去しう
ろことが判る。

例４ ８．２５重量％のくえん酸溶液を消滅させるのに例１に
記載の加熱がススプレー変換器を利用した。

変換条件及び結果を第５表に示す。

第５表 くえん酸溶液のスプレー変換 温度（０Ｃ） 試験　　　　　　　　　　　　供給速度１６　　　６８
０　　　５９５、、、　１３．０’　　　　９９．５１
７　　’　　　６８０　　　５９０　　１３．０　　　
９９．５１８　　　６００　　　５００’　　　　６．
４　　　９８．９１９　　　６１５　　　５１０　　　
６．４　　　９８．９２０　　　４９０　　　４１０　
　　７．６　　　９５．９２１　　　４９５　　　４１
５　　　７．８　　　９６．７２２　　　３６５　　　
３０５　　　８．１　　　８８．４２３　、　　　３７
０　　　３０５　　　７．７　　　８６．２２４　　　
８７５　　　６８５　　　−　　　　９９．８２５　　
　８６０　　　６９０　　　　　　　　９９．８これら
のデータから、約５００℃の出口温度がくえん酸溶液の
９８％以上を消滅させるのに有効であることが判る。

例５ ＥＤＴＡ錯体生成剤の消滅処理に例１に記載の加熱ガス
スプレー変換器を利用した。１０重量％のエチレンジニ
トロテトラ酢酸とエチレンジニトロテトラ酢酸ナトリウ
ムとの混合物をスラリーとして供給した。得られた結果
を第６表に尽す。

第６表 ＥＤＴＡ＊スラリーのスプレー変換 温〜度（℃） 試験　　　　　　　　　　　供給速度 ２６　　　６８５　　　５’８５　　　ＥＬＬ　　　　
９４．６２７　　　６７５　　　５８０　　６．５’　
　　　９５．６２８、　　　６０ｊ　　　４９５　　８
．０９５．７２９　　　６１０　　　４９５　　’　　
８．０’　　　　９４．６３０　　　４９５　　　４１
５　　７．７！！、　　　　　８４．６３１　　　４９
５　　、　４１５　　８．４　　　　８５．８３２　　
　６６５　　　３０５　　７．６　　、．９５．０３３
　　　　　３５０　　　　　２９５’　　　　６．８　
　　　　　９ろ、０＊　ＥＤＴＡ＝エチレンジニトロテ
トラ酢酸（ＨＯＣＯＣＨ２）　ｊＮｃＨ２ｃＨ２Ｎ（Ｃ
ｌＨ２Ｃ０ＯＨ）　２滅させるのに有効なことがこれら
のデータから判る。

例６ 本発明の方法が湿潤固形物の容積を低減させるのに有効
であることを実証するため、粒状のイオン交換樹脂の消
滅処理に例１に記載の加熱ガススプレー変換器を利用し
た。１２Ｘ６０メツシユのｘ　コｙ　ンーグラベンクス
（Ｅｃｏｄｙｎｅ　Ｃ１ｒａｖｅｘ　）　ＧＲ−２，カ
チオン交換樹脂（灰分０．０９％）及びエコジ／・グラ
ペックスＧＲ−１アニオン交換、樹脂（灰分０，０２％
、、）を散布プレートを装備した空気搬送ノズルによっ
て変換器内に導入した。処理条件及び結果を第７表に示
ず。

約７００℃の出口温度において、粒状カチオン交換樹脂
では約９３％、粒状アニオン交換樹脂では約９９％の消
滅が達成されたことがこれらのデータから判る。

！しム 原子力発電所で生成するタイプの種々の他の乾燥固形物
の消滅処理に例１及び例６に記載した加熱ガススプレー
変換器を利用した。処理の条件及び結果を第８表に示す
。おがくずの場合、おがくずをいっそう燃焼しにくくす
るために水を故意に加えた（試験番号４６．４４．４５
及び４６）、使用した濾過助剤はエコデンクス（Ｅｃｏ
ｄｅｘ　）１２４５瀘過助剤であった（試験番号５０）
。

前に行った試験で出口温度を＜　６００　’Ｃとしただ
めに消滅率がわずか７５％にすぎなかった固体のエコジ
ン・グラペラ２フ２０粒状アニオン交換樹脂の２回目の
処理を加熱ガススプレー変換器内で行い、変換器内の第
２回目の通過による効果を測定し、結果を試験番号５１
として示した。

第８表 ４０紙　　　　６４０　６３５　６２５９２．８４１紙
　　　−５５０５１５５２５８５，８４２紙　　　　４
７０４４５４６０５８゜２４６　　湿潤おがくず　　　
　８３０　　８００　　７５０　９９．２４４　　湿潤
おがくず　　　　７２’５　　７３０　　７４０　９９
．２４５　　湿潤おがくず　　　　７１０　　７１５　
　７２０　９８．０４６　湿潤おがくず　　　　７１０
　　７００　　７００　９８．９４７−厚紙　　　　　
　　　５４０　　５１０　　５４０’　　９３．２４８
　固形ｐｖｃ　　　　　　　５５０　　５４０　　５５
０　９５．２４９　固形ポリエチレン　　　　５５５　
　５４０　　５５０　　７３．３５０　　涜Ｍ氏５０％
と漏逸　　　５５’０　　’　　５４５　　　５４０　
．８８．９助剤５０％との混合物 ５１　再循環のカチオ欄旨　　７２’０　　７３０　　
６６０　　９６．１の灰 約５００°〜ｓ　ｏ　ｏ　’ｃの出口温度において、種
々の固体廃棄物の消滅が実質的に完全に達成されること
が上記のデータから判る。また、さきに行った変換処理
の残渣を加熱がススプレー変換器に再循環させて通すこ
とにより、消滅困難なイオン交換樹脂に対する実質的に
完全な消滅を達成しうろことも判る。

本発明の方法によって変換可能な他の廃棄物質には、硼
酸及びアルカリ金属硼酸塩溶液、アルカリ金属硫酸塩溶
液ならびに種々の水性脱放射能廃棄物が包含される。

本発明の精神から逸脱することなしに、本発明の方法の
設計及び操作に関して種々の修正が可能であることはも
ちろん理解されると思う。例えば、本明細曹に特定的に
例示した以外の廃棄物質を本発明の方法に従って熱変換
させることができる。

さらに、所望によっては生成物のガスと固体とを分離す
るのに他の手段を用いることができるし、分離後のガス
状生成物及び固体生成物の処理に別の方法を用いること
もできる。従って、本発明の原理、好ましい設計及び操
作の形式を説明し、かつ、目下最善の態様を代表すると
思われるものを例にあげて上記に詳述したわけであるが
、前記の特許請求の範囲内において、本発明は前記の特
定的な例として記述した以外の方法でも実施しうろこと
を理解すべきである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の方法の一態様を示す模式的工程説明図
であり、第２図は本発明の方法を実施する際に使用でき
る装置の一態様の一部断面模式図であり、そして第６図
は本発明の方法が実施される帯域の出口温度と燃焼効率
との関係を種々の有機廃棄物について示したグラフであ
る。 −図中、１４・・・ガスバーナー、１８及び１００・・
・ガススプレー変換器、２２・・・廃棄物供給タンク、
３２・・・バッグハウスフィルター、３６・・・プレフ
ィルタ−１３８・・・ＨＥＰＡフィルター、　４２・・
・送風機、４６・・・煙突、４８・・・密閉容器、１０
２・・・断熱材、１０４・・・アトマイｆ−１１１６・
・・サイクロン、１２０・・・プロワ−１１３０・・・
排気系。 代理人　浅　村　　　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）廃棄物質の熱変換方法において、帯域内に含まれ
   る熱ガスの作用によって、該熱ガスと接触した廃棄物質
   かガス及び無機の灰からなる生成物の混合物に変換する
   のに充分な温度に加熱された該帯域内に、微細にアトマ
   イズされたスプレー状の該廃棄物質を導入し、 該帯域から前記の生成物の混合物を敗出し、そして 該生成物の混合物から前記の無機の灰を分離することか
   らなり、しかも前記の廃棄物質の容積対前記の灰の容積
   の比が約７＝１〜７０：１の範囲内であることを特徴と
   する前記の熱変換方法。 （２）　　放射性廃棄物の熱変換方法において、帯域内
   に宮まれる熱ガスの作用によって、該熱ガスと接触した
   放射性廃棄物が非放射性のガス及び放射性の無機の灰か
   らなる生成物の混合物に変換するのに充分な温度に加熱
   された該帯域内に、微細にアトマイズされたスプレー状
   の該放射性廃棄物を導入し、 該帯域から前記の生成物の混合物を取出し、そして 該生成物の混合物から前記の放射性の無機の灰を分離す
   ることからなり、しかも前記の放射性廃業物の容積対前
   記の放射性の無機の灰の容積の比か約７：１〜７０：１
   の範口内であることを特徴とする前記の熱変換方法。 （３）硝酸ナトリウムを含む液体廃棄物を乾燥した自白
   流動性の粉末に変換し、該液体廃棄物の硝酸塩含有量を
   少なくとも約９８係低下させる方法において、 帯域内に含１れる熱ガスの作用によって、該熱ガスと接
   触した液体廃棄物かガス及び乾燥した自由流動性の粉末
   からなる生成物の混合物に変換するのに充分な温度に加
   熱された該帯域内に、微細にアトマイズされたスプレー
   状の該液体廃棄物を尋人し、 該帯域から前記の生成物の混合物を取出し、そして 該生成物の混合物から前記のＵＮした自由流動性の粉末
   を分離することからなり、この乾燥した自白流動性の粉
   末の硝酸塩含有量を該液体廃棄物の硝酸塩含有量から少
   なくとも約９８％低下させ、しかも前記の液体廃棄物の
   容積対前記の乾燥した自由流動性の粉末の容積の比が約
   ７：１〜７ｏ：１の範囲内であることを特徴とする前記
   の変換方法。 （４）　　前記の帯域を約５０００〜１ｏｏｏ℃の範囲
   内の温度に加熱する、特許請求の範囲（１）に記載の方
   法。 （５）前記の帯域を約６００°〜８５０　’Ｃの範囲内
   の温度に加熱する、特許請求の範囲（１）に記載の方法
   。 （６）　　前記帯域内の温度を約６００　’Ｃよりも低
   く下けないようにする、特許請求の範囲（１）に記載の
   方法。 （力　前記の熱ガスが過剰の酸化性ガスを含む、特許請
   求の範囲（１）に記載の方法。 （８）前記の熱ガスが、酸素と窒素と天然ガスの酸化生
   成物との混合物からなる、特許請求の範囲（１）に記載
   の方法。 （９）　　放射性物質で汚染されたイオン交換樹脂を非
   放射性のガス及び放射性の無機の灰に変換する方法にお
   いて、 帯域内に含１れる熱ガスの作用によって、該熱ガスと接
   触したイオン交換樹脂が非放射性のガス及び放射性の無
   機の灰からなる生成物の混合物に変換するのに充分な温
   度に加熱された該帯域内に、微細にアトマイズされたス
   プレー状の該イオン交換樹脂の水性スラリーを導入し、 該帯域から前記の生成物の混合物を取出し、そして 該生成物の混合物から前記の放射性の無機の灰を分ｍす
   ることからなり、しかも前記のイオン交換樹脂の容積対
   前記の放射性の無機の灰の容積の比か約２０：１〜７０
   ：１の範囲内であることを特徴とする前記の変換方法。 αＱ　前記の非放射性ガスがｃＯ２及びＨ２Ｏからなる
   、特許請求の範囲（９）に記載の方法。 ０υ　前記の放射性の無機の灰、が放射性の金属酸化物
   で汚染された金属酸化物の混合物からなる、特許請求の
   範囲（９）に記載の方法。 （１２＋　　前記の帯域を約６０ｏ０〜８５０　℃の範
   囲内の温度に加熱する、特許請求の範囲（９）に記載の
   方法。 ａフ　　前記の帯域内の温度を約６　ＬＪ　Ｏ℃よりも
   低く下けないようにする、特許請求の範７（９）に記載
   の方法。 α優　前記のイオン交換側腹が強カナオン交換樹脂から
   なり、そしてアルカリ及びアルカリ土類金属の水酸化物
   及び炭酸塩からなる群から選はれたアルカリ性物質を該
   イオン交換樹脂の水性スラＩＪ−に旅加して前記の生成
   物の混合物から硫黄の酸化物を特徴する特許請求の範囲
   （９）に記載の方法。 霞　前記のイオン変換樹脂を基準にして約１：１０〜１
   ０：１の重蓋比において前記のアルカリ性物質をレイオ
   ン交換樹脂の水性スラリーに添加し、それによって前記
   の生成物の混合物から前記の硫黄の酸化物を実質的に完
   全に除去する、特許請求の範囲（１４）に記載の方法。 （１６）　　前記のイオン交換樹脂が強アニオン交換樹
   脂からなり、そして前記の生成物の混合物から前記の放
   射性の灰を分離する前に、ＮＨ３、ＣＨ３ＮＨ２及び（
   ＣＨ３）２ＮＨからなる群から選はれた塩基を前記の生
   成物の混合物中に注入してこの生成物の混合物から窒素
   の酸化物を特徴する特許請求の範囲（９）に記載の方法
   。 Ｑ’／Ｊ　　前記のイオン交換樹脂を基準にして約１：
   １０〜１０：１の重歓比において前記の塩基を注入し、
   それによって前記の生成物の混合物から前記の窒素の酸
   化物を実質的に完全に除去する、特許請求の範囲（１６
   ）に記載の方法。 （１８）　　前記の廃棄物質かくえんＨｌＥＤＴＡ及び
   ナトリウムＥＤＴＡからなる群から選はれた錯体生成助
   剤からなる、特許請求の範囲（１）に記載の方法。 釦　前記の生成物の混合物が不完全に変換されたイオン
   交換樹脂を含み、そして前記の加熱された帯域にその不
   完全に変換されたイオン交換樹脂を合循環させ、それに
   よって該不完全変換イオン交換樹脂を実質的に完全に変
   換させる、特許請求の範囲（９）に記載の方゛法。 （２）　前記の不完全変換イオン交換樹脂の再循環中、
   前記の帯域を約４００’〜８０００Ｃの範囲内の温度に
   加熱する、特許請求の範囲（１９）に記載の方法。 Ｃυ　前記の不完全変換イオン交換樹脂Ω再循環中、前
   記の帯域を約６００℃よりも高い温度°に加熱する、特
   許請求の範囲（１９）に記載の方法。