JPS5931038B2 - 放射性廃液造粒用バインダ−組成物 - Google Patents

放射性廃液造粒用バインダ−組成物

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JPS5931038B2
JPS5931038B2 JP55070411A JP7041180A JPS5931038B2 JP S5931038 B2 JPS5931038 B2 JP S5931038B2 JP 55070411 A JP55070411 A JP 55070411A JP 7041180 A JP7041180 A JP 7041180A JP S5931038 B2 JPS5931038 B2 JP S5931038B2
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稔 高見沢
晃 阿部
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水溶性バインダー組成物、とくには低レベルの
放射性廃棄物の減容固化処理における濃縮廃液の造粒ペ
レット化時に好適とされるバインダー組成物に関するも
のである。
一般に各種原子力施設あるいは原子力発電所などからは
主として低レベルの放射性廃棄物が生成されるが、この
放射性廃棄物の処理処分にはその技術およびそれに伴な
う環境の監視が重要な問題となる。
この放射性廃棄物の処理としては、例えば廃棄物が液体
である場合には、濃縮後セメント、アスファルトなどの
固化剤で固形の形としたのち、採鉱ずみの岩塩坑中に半
永久的に貯蔵したV)(岩塩坑処分)あるいは海洋に投
棄する方法、あるいは廃棄物をタンク、ドラムかん、コ
ンクリート内張わ容器などに入れ、これを原子力発電所
内に保管(貯蔵)する方法などが知られている。
他方、近年濃縮廃液を減容固化する方法が種々研究され
、これには例えば濃縮廃液を乾燥粉体化したのちペレッ
ト加圧造粒する方法が提案されている。
このペレット化に使用されるバインダーとしては、(1
)濃縮廃液との相溶性にすぐれ、かつ水溶性であること
、(2)濃縮廃液中で分解せず、保存安定性にすぐれる
こと、(3)乾燥時にガスなどの副生物を発生しないこ
と、(4)ペレットにある一定の強度を付与することが
できるとともに長期間保存後においても強度変化がない
ことなどの諸特性を有することが必要とされるが、この
ような諸特性を満足したバインダーは現在のところ知ら
れていない。本発明者らは、放射性廃棄物の処理に好適
とされるバインダー組成物について鋭意研究を重ねた結
果、これには R2R113−n NN÷CH2−CH2→■チ R3−SiO/ mn(
上記式中、R1は水素原子または炭素原子数数1〜3の
一価の脂肪族炭化水素基、R2は炭素原子数1〜3の一
価の脂肪族炭化水素基、R3は炭素原子数1〜6のアル
キレン基を表わす。
nは1,2または3、mは0,1,2または3である。
)で示されるシロキサン単位を少なくとも1個有するオ
ルガノポリシロキサンを主剤としてなる組成物がきわめ
て有効であることを見出し本発明を完成したものであつ
て、このものは上述したような諸特性を有するほか、微
量でバインダーとしての効果を発揮し、毒性、腐食性が
なく、さらには経済的にすぐれるなどの利点を有する。
以下、本発明に係る放射性廃液造粒用水溶性バインダー
組成物について詳細に説明する。
まず、本発明に訃いて主剤とされるオルガノポリシロキ
サンは、その分子中に上記した式で示されるシロキサン
単位を少なくとも1個有することが必要とされる。
式中のR1は水素原子または炭素原子数1〜3の一価の
脂肪族炭化水素基を表わし、この炭化水素基としては、
メチル基、エチル基、プロピル基、ビニル基、アリル基
などが例示されるが、これらの内でも水素原子がとくに
好ましい。
R2は炭素原子数1〜3の一価の脂肪族炭化水素基を表
わし、これには上記R1で例示した基と同様の基をあげ
ることができるが、とくにはメチル基が好ましい。
R3は炭素原子数1〜6のアルキレン基を表わし、これ
にはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン
基などが例示されるが、本発明に卦いてはこれらの内で
もエチレン基またはプロピレン基が好ましい。
m卦よびnは前述のと卦わである。
なお、前記式中のnの値が3であり1R3がプロピレン
基であるシロキサンを主剤としてなる組成物は耐熱性お
よび接着性に最もすぐれる。
この主剤であるオルガノポリシロキサンは、その分子中
に前記した式で示されるシロキサン単位を少なくとも1
個有する限り上記した式で示される以外のモノオルガノ
シロキサン単位、ジオルガノシロキサン単位あるいはト
リオルガノシロキサン単位を含有していてもよいが、本
発明の目的をより確実に達成する見地からは、前記式中
のnの値が3であるシロキサン単位を70モル%以上含
有することが好ましい。このようなオルガノポリシロキ
サンは従来から知られている方法により合成することが
でき、具体的には一般式 (ここにRl,R2,R3、m訃よびnは前記と同じ意
味である。
Yは水酸基またはアルコキシ基、アセトキシ基、アミノ
キシ基などの加水分解可能な基である)で示されるシラ
ン化合物の1種もしくは2種以上を、温度80〜120
℃、減圧下で生成するアルコール類をストリツプするこ
とにより得ることができる。な卦、合成時に生成したア
ルコール類が多量に主剤中に含まれるとペレツト作成時
に}ける乾燥工程でそれが大気中に揮散し、危険を伴な
うとともに作業環境に悪影響を及ぼすようになるので生
成アルコール類の含有量は0.5重量%以下に抑えるこ
とがよい。
このようにして得られるオルガノポリシロキサンは半固
体状を呈するが、このものは水に対して易溶で容易に均
一な水溶液となる。
上記した一般式で示されるシラン化合物としては具体的
には下記に示すような化合物を例示することができる。
なお、本発明に}いて主剤とされるオルガノポリシロキ
サン中、エチレンジアミノ基をもつシロキサン単位を含
有するシロキサンは、放射性濃縮液を100℃以上の高
温で加熱乾燥して粉体化する際に熱分解してアンモニア
を発生するので粉体化処理を100℃以上で行う場合に
はエチレンジアミノ基を有しないシロキサン単位をもつ
シロキサンを使用することが望ましい。
本発明の組成物は、上記した式で示される単位を少なく
とも1個有するオルガノポリシロキサンを主剤としてな
るものであるが、これにはコロイダルシリカ(SiO2
・M2O)、シリコネート(R″Si(0M)3)、式
WSiOl/(0M)2、式R′Si(0M)3あるい
は式SiζOゴ)4で示されるけい素化合物の1種もし
くは2種以上を重合して得られる重合体などを併用して
もよい(式中のMは水素原子またはリチウム、ナトリウ
ム、カリウムなどのアルカリ金属であVlWはメチル基
、エチル基、プロピル基、ビニル基などの炭素原子数1
〜3の一価炭化水素基である)。
上記したコロイダルシリカとしては、スノーテツクス(
商品名、日産化学社製)、SytOn(商品名、モンサ
ント社製)あるいはNalcOag(商品名、ナルコ社
製)などの商品名で市販されているものをあげることが
でき、またシリコネートとしてはポロンC(商品名、信
越化学社製)などの商品名で知られているものが例示さ
れる。
な訃、コロイダルシリカに}けるSiO2}よびM2O
の濃度は、SlO235〜38重量%、M2Ol7〜1
9重量%の範囲にあるものが好ましい。
この任意成分であるコロイダルシリカ、シリコネート類
などの使用量は、上記オルガノポリシロキサンに対して
O〜30重量%、好ましくはO〜20重量%の範囲とさ
れる。本発明の組成物は種々の方法によつて調製するこ
とができ、これには例えば前記オルガノポリシロキサン
に単に水を添加することにより所望の粘度とする方法、
あるいはこれにさらにコロイダルシリカなどを徐々に添
加する方法などが採用されるが、このバインダーは不揮
発分濃度(シリコーンの固型分濃度)が10〜50重量
%の範囲となるように調製することが望ましい。
本発明に係る放射性廃液造粒用水溶性バインダー組成物
の使用量は濃縮廃液中のNa2sO4に対して0.5〜
20重量%、好ましくは2〜10重量(fl)(固型分
濃度)とすれば充分である。
つぎに本発明の実施例をあげる。実施例 1 まず下記のようにして4種の放射性廃液造粒用バインダ
ーを調製した。
バインダー1;水189k9に式 バインダー Si(−0CH3)3で示されるシラ ン801<9を徐々に加えたのち、温 度80℃、圧力10mmHgの条件 下で10時間減圧ストリツプを行 い、水および生成メタノールを留 出させ、留出量が157k9になつ たときに冷却し水120k9を加え 均一になるまでかく拌を行いアミ ノ基を含有するシロキサンの水溶 液を得た。
つぎに、温水44k9にけい酸ナ トリウム22k9を加え均一に溶解 させ、これを上記で得た水溶液に 添加した。
このものの不揮発分濃度は20重量%であり、メタノー ル含有量は0.1重量%であつた。
;水54kgにNaOH2.6k9を加えたのち、温度
を60℃に保持してSi(−0C2H5)4131kσ
を3時間要して滴下し、ついで温度80 ℃、圧力10mmHgの条件下で 10時間ストリツプを行い、水卦 よび生成エタノール30k9を留出 させ、さらに水を30k9加えけい 酸ナトリウムの水溶液を調製した。
つぎに、前記バインダー1と同 様にして調製したシロキサンの水 溶液に上記で得たけい酸ナトリウ ムの水溶液を添加した。
このものの不揮発分濃度は20重量%、ア ルコール含有量は0.2重量%であ つた。
バインダー;水60kgにアミノプロピルトリエトキシ
シラン40k9を徐々に加えたのち、温度80℃、圧力
10 mmHgの条件下で減圧ストリツプ を行い、水およびエタノール65 kgを留出させ、ついで水65kgを 加えた。
このものの不揮発分濃度は20重量%であり、エタノー
ル 含有量は0.2重量%であつた。
バインダー;水189kgにアミノプロピルトリエトキ
シシラン76kgおよび式Si(−0CH3)2で示さ
れるシ ラン4kgを加えたのち上記と同様 の条件でストリツプを行い水}よ びアルコールを留出させ、留出量 が1571<9になつたときに冷却し、 POlOnC(商品名、信越化学社 製、CH3Si(0Na)xの水溶液、 不揮発分20重量%)59.4kgを 添加した。
このものの不揮発分濃度は20重量%であり1アルコー ル含有量は0.2重量%であつた。
つぎに、濃縮廃液(Na2SO42O重量%含有水溶液
)359に上記で得たバインダー1〜を加えて混合した
のち、ロータリーエバポレーターを使用し、温度80℃
、圧力10mmHgの条件下で5時間減圧乾燥を行つた
ついで粉末化し、この粉末7gを直径25mm1深さ5
.5mmの金型に入れ、圧力8t0n7偵2で加圧造粒
してペレツトを作成し、このペレツトについて破損率を
調べその結果を下記の表に示した。なお比較のためにバ
インダーを全く使用せずにペレツトを作成し、このもの
について破損率を調べた。
破損率の測定;上記で得たペレツト20個を高さ10m
の位置からコンクリート面に自然落下させ、落下ペレツ
トを 集めて秤量し次式から計算により 求めた。
(なお、落下前のペレツトの 1/2以上の重量を有するものにつ いては1個のペレツトとした)。
W1 :落下前のペレツトの総重量 W2:落下後のペレツトの総重量 実施例 2 まず、下記のようにして7種の放射性廃液造粒用バイン
ダーを調製した。
バインダー;水20k9に式 H2N+CH2+3Si(−0C2H5)3で示される
シラン10k9を徐々に加えたのち、温度80℃、圧力 10mmHgの条件下で減圧ストリ ツプを行い、水訃よび生成エタノ ールを留出させ、冷却後水を加え アミノ基を含有するシロキサンの 水溶液を得た(不揮発分濃度20 重量!))。
バインダー;けい酸ナトリウムの20重量%水溶液を調
製し、このもの80kgに上記で得たバインダーV2O
k9を 添加した。
バインダー;上記で得たバインダーV9Ol<gにPO
lOnC(前記と同じもの)10k9を添加した。
バインダー;シランとして式 ゝN←C鳩+4Si(−0CH3)3で / バインダー バインダーX バインダーM されるシランを用いたほかは上記 バインダーVの調製と同様に処理 を行い、シロキサンの水溶液を得 た(不揮発分濃度20重量%)。
;上記で得たバインダー90k9に スノーテツクスW(商品名、日産 化学社製コロイダルシリカ)10 kgを添加した。
;シランとして式 H2NそCH2チ,NH+CH2チ. Si(−0CH3)3で示されるシラ ンを用いたほかは上記バインダー の調製と同様に処理を行いシロ キサンの水溶液を得た(不揮発分 濃度20重量%)。
;上記で得たバインダーX8Ok9に けい酸ナトリウムの20重量%水 溶液20kgを添加した。
Na2sO42O重量%を主体として含有する濃縮廃液
に、上記で得たバインダー組成物〜Mを固型分換算で3
重量%加えて混合した後、150℃、平均滞留時間15
分となるように連続的に乾燥、粉末化した。
ついでこの粉末79を直径25mm1深さ5.5mmの
金型に入れ、圧力8t0rVcTrL2で加圧造粒して
ペレツトを作製し、このペレツトについての経時による
破損率を調べた。また乾燥粉末化の際に生成する蒸気を
凝縮しアンモニアの生成の有無を調べた。なお、比較の
ためにバインダーを全く使用しない場合についてもペレ
ツトを作製し破損率を測定した。
つぎに、上記で得たバインダー訃よびXについてNa2
sO4を主成分とする廃液成分中での温度80℃,13
0℃または170℃における分解率を第1図に示すよう
な熱分解ガス測定装置を用いて測定した。
まず、廃棄物粉末209にバインダーまたはXのそれぞ
れ109を添加し均一に混合したものを試料Sとし、こ
れを恒温槽1内に設けた三角フラスコ2に仕込んだのち
、恒温槽1内の媒体3の温度を80℃、130℃または
170℃に保持し、ついでこれに空気導入管4から空気
を流速100cc/Minで導入し、このフラスコ2内
で発生するアンモニアを導管5によりHCtを仕込んだ
試験管6に導びき、時間の経過に伴つて発生するアンモ
ニア量を測定し、その分解率(積算)と温度、時間との
関係を調べた。
結果は第2図卦よび第3図に示すと卦りであつた。
第2図および第3図からバインダーVはバインダーXと
比較して廃棄物中での分解性に大きな差のあることがわ
かる。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱分解ガス測定装置を示す概略図であり、第2
図卦よび第3図はバインダーVまたはXの温度、時間の
変化による分解率を示したグラフである。 S・・・試料、1・・・恒温槽、2・・・三角フラスコ
、3・・・媒体、4・・・空気導入管、5・・・導管、
6・・・試験管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 1分子中に、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されるシロキサン単位を少なくとも1個有するオル
    ガノポリシロキサンを主剤としてなる放射性廃液造粒用
    水溶性バインダー組成物〔上記式中、R^1は水素原子
    または炭素原子数1〜3の一価の脂肪族炭化水素基、R
    ^2は炭素原子数1〜3の一価の脂肪族炭化水素基、R
    ^3は炭素原子数1〜6のアルキレン基を表わす。 nは1、2または3、mは0、1、2または3である〕
JP55070411A 1980-05-27 1980-05-27 放射性廃液造粒用バインダ−組成物 Expired JPS5931038B2 (ja)

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