JPS60179698A - 粉体廃棄物の固化方法 - Google Patents

粉体廃棄物の固化方法

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JPS60179698A
JPS60179698A JP3555784A JP3555784A JPS60179698A JP S60179698 A JPS60179698 A JP S60179698A JP 3555784 A JP3555784 A JP 3555784A JP 3555784 A JP3555784 A JP 3555784A JP S60179698 A JPS60179698 A JP S60179698A
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solidified
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水野 広子
菊池 恂
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、産業廃棄物、特に放射性廃棄物を水硬化性の
同化材を使用して固化する方法に関する。
〔発明の背景〕
産業反棄物、特に原子力発電所から発生する放射性廃棄
物を減容固化することは、・施設内の保管ス波−スを確
保するためにも、又はこれらの廃棄物を最終処分するた
めにも、必要である。
放射性廃棄物の減容同化方法の1つとして、原子力発電
所のイオン交換樹脂の再生処理に伴って発生する濃縮廃
液(BWR原子炉では主成分硫酸ソーダ、PWR原子炉
では主成分ホウ酸ソーダ)又は粉状イオン交換樹脂スラ
リーを乾燥粉体にしてその体積の大部分を占める水を除
去し、更に必要に応じ(レット化して、固化材で固化す
る方法が検討されている。この方法は、廃液やスプレー
を直接セメント固化する方法に較べ数分の1に減容でき
ることが確認されている。
しかし、この方法は、セメントやケイ酸ブルカリ(水が
ラス等)などの水硬化性の同化材を用いたときは、必ず
しも安定な固化体を作成できないという欠点がある。こ
れは、水硬化性の固化材は固化材と水を混練して用いる
ため、固化時に乾燥廃棄物が水と水利反応を起し、その
際の体積膨張又は発熱により固化体に破損を生ずるから
である、例えば、セメントを同化材として用い、硫酸ソ
ーダ(Na2S04)を主成分とする乾燥粉状廃棄物を
固化した場合、同化材積−スト(同化材と水の混練物)
の自由水を粉体中のNa2SO4が吸水して水和物を作
り、その際の体積膨張によシ固化体にクラックが発生す
るため健全な同化体が形成されない。
また、例えばセメントを固化材として用い、ホウ酸ソー
ダ(Na2B4O7)を主成分とする乾燥粉体状廃棄物
を固化した場合、固化材ペーストの自由水とNa 2 
B 407が水和反応を起して水和物を作り、その際に
高熱を発して健全な固化体の形成を阻害する。またこの
場合にはペーストの硬化が余りにも急速に起って注入が
困難になる等の問題もある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、前記の如き乾燥粉状廃棄物を水硬化性
の固化材で固化する際に、上述のような、固化時の廃棄
物の水利反応による発熱及び膨潤等を防止し、健全な固
化体を形成する固化方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の方法の特徴は、前述のような水と反応して水和
物を形成する物質を含む粉体1廃棄物を、予め該物質を
水和物化した後に、水硬化性の固化材で固化することに
ある。
かかる予めの水和物化は、該物質の無水物の平衡蒸気圧
より高く且つその水和物の平衡蒸気圧より低い蒸気圧に
保った雰囲気中に該粉体廃棄物を保持することによって
行うこともできるし、又は、該物質の水和物形成に必要
な量の水を該粉体廃棄物にスプレーすることによって行
うこともできる。
本発明は、以下の研究結果によりなされたものである。
前述したように、Na2B4O7を主成分とする廃棄物
乾燥粉体を水硬化性の固化材の(−ストで固化する場合
には、 吸水 溶解 Na2B4O7→Na2B4O7・10H20→2Na
+B4O7′″″なる反応が起る。このうち、Na2B
4O7の吸水反応では発熱が起4丸が、Na2B4O7
・10H20の溶解反応では発熱はみられないことが実
験で確認された。このことから、固化体の乾燥ひび割れ
の原因となる発熱は水和物形成時の水利反応に伴うもの
であることがわかった。
また、Na2S04を主成分とする廃棄物乾燥粉体を水
硬化性固化体のペーストで固化する場合には吸水 溶解 Na25o4→Na25o4”10H,20−+ 2N
a + SO4なる反応が起る。この場合には水和物を
形成する反応は顕著な発熱を伴わないが、その際の体積
膨張が顕著であり、これが固化体にクラック等を発生さ
せる原因であることがわかった。
そこで、本発明は、廃棄物粉体中のNa2B4O7やN
a 2 S04を固化材ペーストとの混合前に予め水オ
ロ物の形に変換して、同化体の劣化の原因を取除くよう
にしたものである。
〔発明の実施例〕
前述のように、水分の存在下では、Na2SO4は水和
反応を起して結晶水を有する化合物(Na2S04・1
0H20)に変化し、更に含水することにより結晶構造
が消滅していわゆる潮解を起こすと考えられている。即
ち 水和 潮解 Na2SO4→Na2SO4・10H20→2Na−+
B4O7′−これらの変化はその平衡蒸気圧と雰囲気の
水蒸気圧(水蒸気分圧)との差に依存する。 。
第1図に無水Na2SO4及びNa 2804の水木口
物Na2SO4・10H20の平衡蒸気圧曲線を示す。
雰囲気の水蒸気圧が無水Na2SO4の平衡蒸気圧曲線
より低い場合(第1図でCの部分)は無水Na 2 S
04のまま存在する。雰囲気の蒸気圧が、Na2SO4
・10H20の平衡蒸気圧曲線より高い場合(第1図で
Aの部分)は、無水Na2SO4はNa25o4’10
H20となり更に進んで潮解を起こす。雰囲気の蒸気圧
が無水Na2SO4の平衡蒸気圧より高く、水和物Na
2SO4・10H20の平衡蒸気圧より低い場合(第1
図でBの部分)は、水和物Na2SO4・10H20の
状態で存在する。
第2図は無水Na2B4O7および水和物Na 2 B
407 ’10H20の平衡蒸気圧曲線であり、この場
合にも上記と同じことが言える。
以上のことを念頭に置いて、Na2B4O7をそのまま
セメント−水ペーストで固化した場合と、第2図のB領
域に保つ雰囲気調整を行って得だNa 2B40y・1
0H20をセメント−水ペーストで固化した場合の発熱
比と粘度とを実験的に調べた。結果を第3図。
第4図に示す。これらの図は、ペーストとの注入による
同化開始を時間の原点にとり、第3図ではその原点にお
ける値を1としたときの相対値で示しである。
これらの図から明らかなように、雰囲気調整により予め
Na2SO4・10H20に変換させておくことによっ
て、発熱がほとんど見られなくなシ、また、硬化速度の
目安となる粘度変化から見るとNa2B4O7の場合は
5分以内に硬化してしまう(a点で測定不能になる)の
に対し、Na2B4O7’1OH20の場合は、30分
後でもまだ完全に硬化していない(このことは固化材ペ
ーストの注入が容易であることを意味する)。このよう
K Na、、B4O7”l0H20の形にして固化する
ことによって硬化後の乾燥クラック等もなくなり、健全
な固化体の生成が可能であることが確められた。
また、第5図は、夫々、Na2SO4を、及び第1図の
B領域に保って得たNa2SO4・10f(20を、セ
メントで変換しておいた場合の方が膨張が殆んどなく、
健全な固化体が得られることがわかる。
本発明の具体的実施例を以下に示す。
実施例1 第6図に示すように、廃液タンク1内に貯溜されたNa
2B4O7を主成分とする放射性廃液を遠心薄膜乾燥機
2で粉体化し、その後、空調装置4により雰囲気が温度
20℃及び湿度60%〜95%に一定に保たれた粉体ホ
ッパー3内に1時間保持した。次いで、粉体ホッパ9−
3内の粉体約210kg、固化材ホッパぐ一5内のセメ
ント70kg、水タンク6内の水70kgを混練槽7で
混練後、200tドラム缶8へ注入した。
本実施例では、急速硬化に起因する混練槽7での固着ト
ラブルもなく、硬化後の発熱もみられず、得られた同化
体は破損なく健全であった。
本実施例によれば、ホッパー3内の雰囲気の空醐のみで
健全な固化体を提供できる。
実施例2 第7図に示すように、Na2B4O7を主成分とする放
射性廃液を粉体化したものを粉体ホッパー9に受け入れ
、ロードセル12で計量して混線槽71へ210kg供
給し、水タンク6′から90 kgの水を70−メータ
14で計量して混練槽7′内に霧状に注入しながら、常
温にて攪拌機15で15分間攪拌した。混練槽7′から
生成物を取り出し分析したところ、Na2B4O7’ 
l0T(20が50%程度であった。次に、混練槽7′
に、セメントペーストをタンク5′から140kg注入
し、さらに10分間攪拌し、次いで200tドラム缶8
へ充填した。
本実施例では、急速硬化による混練槽での固着トラブル
もなく、硬化時、硬化後の発熱もみられず、得られた固
化体は破損もなく、健全であった。
本実施例によれば、従来と同じ装置システムで、健全な
固化体を提供できる。
実施例3 以上の実施例は、Na2B4O7を主成分とする廃棄物
の場合であったが、本実施例3では、実施例1と同様の
システムを使用し、Na2SO4を主成分とする廃棄物
の粉体をセメントで固化するものである。
第6図の粉体ホラ・ぞ−3内の温度を20℃、湿度80
%〜95%として、この中に該粉体を1時間保持した後
、粉体250kg、同化材70に9、水701を混練槽
7で混練後、200zドラム缶8−\注入した。このよ
うにして作成した同化体は、膨潤することなく、健全な
固化体であった。
上記各実施例では、粉体状の廃棄物を固化したが、顆粒
状、ペレット状であっても同様の効果が得られる。但し
この場合、造粒機、−!!レットホッ/?−等も、同様
の条件で雰囲気を調整する必要がある。その雰囲気を調
整する条件は、主成分の平衡蒸気圧曲線より決定しなけ
ればならない。
また上記各実施では、固化材としてセメントを使用した
が、ケイ酸アルカリ組成物等、水硬化性の同化材であれ
ば、同等の効果が得られる。
なお、ホウ酸ソーダの場合、Na2B4O7・10H2
0を生成してから固化したが、別の水和物Na2B4O
7・5H20を生成した後に固化しても同様の効果が得
られる。
なお、以上では固化処理に当9、Na2B4O7やNa
2SO4を主成分−とする放射性廃棄物を対象としたが
、池の成分や産業廃棄物であっても、水分を吸収して水
和物を形成しその際に発熱や膨張など固化体を劣化させ
る性質のあるものであれば、本発明は同様に適用可能で
あることは言うまでもない。
〔発明の効果〕 本発明によれば、廃棄物が水硬化性の固化材のペースト
に含まれる水分を吸水することによって起こる水和反応
、ひいてはそれに伴う発熱、膨潤尋の固化体劣化原因を
防止して健全な同化体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はNa2SO4とNa2SO4・10H20の平
衡蒸気圧曲線、第2図はNa2B40.とNa2B4O
7’1OH20の平衡蒸気圧曲線、鎖3図はNa2B4
O7とNa2B4O7’1O1(20の発熱特性図、第
4図はNa2B4O7とNa2B4O7・10H20の
硬化特性図、第5図はNa2SO4とNa 2So4−
10H20の膨張特性図、第6図および第7図は本発明
の異る実施f!Illのだめの装置システムの概要図で
ある。 〔符号の説明〕 1・・・廃液タンク、 2・・・遠心薄膜乾燥機、3・
・・粉体ホッパー、4・・・界囲気調整装置、5・・・
固化材ホッノe−15’・・・固化材ペーストタンク、
6.6′・・・水タンク、7,7′・・・混練槽、8・
・・ドラム缶、 9・・・粉体ホッパー、12・・・ロ
ードセル、 13・・・バルブ、14・・・フローメー
ター、15・・・攪拌機、16.17・・・パルプ、1
8・・・レベル計。 第1図 温Jj (’C) 過 度 (L) 第3図 時閉(Ar) 第4図 時間(介) 第5図 時間(8) 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水と反応して水和物を形成する物質を含む粉体廃棄
    物を、予め該物質を水和物化した後に、水硬化性の固化
    材で固化することを特徴とする粉体廃棄物の固化方法。 2、上記物質の予めの水和物化は、雰囲気の水蒸気圧を
    該物質の無水物の平衡蒸気圧より高く且つ該物質の水和
    物の平衡蒸気圧より低い状態に保った雰囲気中に上記粉
    体廃棄物を置くことによって行う特許請求の範囲第1項
    の粉体廃棄物の固化方法。 3、上記物質の予めの水和物化は、該物質の水和物形成
    に必要な量の水を上記粉体廃棄物にスプレーすることに
    より行う特許請求の範囲第1項の粉体廃棄物の固化方法
JP59035557A 1984-02-27 1984-02-27 粉体廃棄物の固化方法 Expired - Lifetime JPH0672955B2 (ja)

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