JPS6148799A - Method and device for granulating waste dried powder containing spent ion exchange resin - Google Patents

Method and device for granulating waste dried powder containing spent ion exchange resin

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Publication number
JPS6148799A
JPS6148799A JP17070484A JP17070484A JPS6148799A JP S6148799 A JPS6148799 A JP S6148799A JP 17070484 A JP17070484 A JP 17070484A JP 17070484 A JP17070484 A JP 17070484A JP S6148799 A JPS6148799 A JP S6148799A
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JP
Japan
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powder
temperature
ion exchange
exchange resin
dry
Prior art date
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Pending
Application number
JP17070484A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
清美 船橋
将省 松田
小澤 義弘
河村 文雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6148799A publication Critical patent/JPS6148799A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高分子有機物粉体の造粒方法および造粒装置
に係り、特に、原子力発電所などがら発生する使用済イ
オン交換樹脂を含む放射性廃棄物乾燥粉末に好適な造粒
方法及び造粒装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a granulation method and a granulation device for high-molecular organic powder, and in particular to a radioactive ion exchange resin containing spent ion exchange resin generated from nuclear power plants, etc. The present invention relates to a granulation method and granulation device suitable for waste dry powder.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

原子力発電所など原子力施設から発生する放射性廃棄物
は、最終処分法が決定されていない現在、発電所などの
敷地内に一時貯蔵てれている。このため廃棄物を減容し
、貯蔵スR−スを最大限に利用する種々の手段が講じら
れている。その手段の中で最も効果的なものとして、放
射性廃棄物である使用済イオン交換樹脂のスラリーや再
生廃液を乾燥させて粉体とした後、ペレット化して一時
保管するシステムが挙げられる。このシステムの特徴は
、減容効果が大きいこと、4レツト化にょシ粉体飛散防
止やハンドリングが容易であること、さらには、最終処
分法が決定された時点でペレットを容易に最終処分法に
適合した形に変更し得る可能性があることにある。
Radioactive waste generated from nuclear facilities such as nuclear power plants is currently temporarily stored on the premises of power plants, etc., as final disposal methods have not yet been determined. For this reason, various measures have been taken to reduce the volume of waste and make maximum use of storage space. The most effective method is a system in which radioactive waste, such as slurry of used ion exchange resin or recycled waste liquid, is dried and turned into powder, which is then turned into pellets and temporarily stored. The features of this system are that it has a large volume reduction effect, that it is easy to handle and prevent scattering of powder when it is made into 4 pellets, and that it is easy to use the final disposal method once the final disposal method has been decided. The reason is that there is a possibility of changing it into a suitable form.

しかしながら、粉体だけでペレットを作る場合、ペレッ
トが十分な強度を持たないものがあることから、例えば
特開昭57−105233号に記載されているように、
プラスチックや水ガラスなどの熱硬化性、熱可塑性のバ
インダーを用すいて、十分な強度を有するペレットを作
ることが考えられて来た。しかし、このようなバインダ
ーを用いた場合、強度の高い4レツトを得ることができ
るが、一度造粒した4レツトをもとの粉体や他の形に変
えることができなくなる。したがって、廃液やスラリー
を乾燥粉末化してペレット化する前述のシステム忙おい
て最終処分法への適合性という大きなメリットが失なわ
れることになる。
However, when making pellets only from powder, some pellets do not have sufficient strength.
It has been considered to make pellets with sufficient strength using thermosetting or thermoplastic binders such as plastic or water glass. However, when such a binder is used, although it is possible to obtain 4lets with high strength, it becomes impossible to convert the 4lets once granulated into the original powder or other form. Therefore, the great advantage of compatibility with final disposal methods is lost in the aforementioned systems that dry powder and pelletize waste liquids and slurries.

このような点から、最終処分法に対応して容易に形状が
変えられ、しかも一時保管に必要な所定の強度を持った
4レツトの作成法、すなわち粉体の造粒法が要求でれて
いる。
From this point of view, there is a need for a method for creating 4lets that can be easily changed in shape to meet the final disposal method and that also has a specified strength necessary for temporary storage, that is, a powder granulation method. There is.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、使用済イオン交換樹脂を含む廃棄物乾
燥粉末を、状況に対応して形状が変えられ且つ一時保管
に耐えうる強度を持つペレットに作成する造粒法及び造
粒装置を提供するにある。
The purpose of the present invention is to provide a granulation method and a granulation device for forming waste dry powder containing used ion exchange resin into pellets that can be changed in shape depending on the situation and have strength enough to withstand temporary storage. There is something to do.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の造粒方法の特徴は、使用済イオン交換樹脂を含
んでいる乾燥廃棄物粉末から作成したペレットの強度を
決定しているのが使用済イオン交換樹脂の乾燥粉末であ
ることを見い出し、この事実を利用して、乾燥粉末を、
その中に含まれるイオン交換樹脂のガラス転移点以上且
つ分解温度以下で造粒することにより一時保管に耐えう
る強度を有する被レッドを作成することにある。
The granulation method of the present invention is characterized by the discovery that the strength of the pellets made from the dried waste powder containing the used ion exchange resin is determined by the dried powder of the used ion exchange resin. Using this fact, dry powder,
The object of the present invention is to produce a reddable material having a strength capable of withstanding temporary storage by granulating the ion exchange resin contained therein at a temperature higher than the glass transition point and lower than the decomposition temperature.

また本発明の造粒装置は、使用済イオン交換樹脂を含む
廃棄物乾燥粉末の撹拌容器と、該撹拌容器内の上記廃棄
物乾燥粉末を加熱する加熱装置と、上記撹拌容器から上
記況棄物乾燥粉末を受は入れてこれを圧縮成形する造粒
機と、該造粒機内の圧縮成形時における上記廃棄物乾燥
粉末の温度を上記使用済イオン交換樹脂のガラス転移点
以上且つ分解温度以下の所定温度にするよう上記加熱手
段全制御する制御装置と、からなることを特徴とする。
Furthermore, the granulation device of the present invention includes a stirring container for the waste dry powder containing the used ion exchange resin, a heating device for heating the waste dry powder in the stirring container, and a heating device for heating the waste dry powder in the stirring container; A granulator that receives the dry powder and compression molds it; and a granulator that controls the temperature of the waste dry powder during compression molding in the granulator to a temperature higher than the glass transition point of the used ion exchange resin and lower than the decomposition temperature. and a control device that controls all of the heating means to maintain a predetermined temperature.

上記本発明け、次に述べる発明者らの実験、および解析
の結果、新らたに見い出された事実に基づくものである
。第1図に発明者らの解析によって得た造粒の機構の概
要金示す。ここでは、乾燥粉末を模式的に球として示す
。ます造粒に際して加えられた圧力によって、乾燥粉末
の丁ベシが生じて粉末の再配置が進み、最密充填状態と
なる。
The present invention is based on a newly discovered fact as a result of experiments and analyzes conducted by the inventors as described below. FIG. 1 shows an overview of the granulation mechanism obtained by the inventors' analysis. Here, the dry powder is shown schematically as a sphere. The pressure applied during mass granulation causes the dry powder to clump and rearrange the powder, resulting in a close-packed state.

最密充填状態となると、外部から加えられた圧力の逃げ
ができなくなジ、粉末そのものに圧力が加わる。これに
よって粉末に変化が生ずるが、粉末の物性によって現わ
れる変化は著しく異なる。すなわち、粉末が変型しない
場合(剛体の場合)には、粉末は破砕され、微粉末とな
フ、外部からの圧力を吸収する。この場合は、外部から
の圧力を取シ除くと、粉末はばらばらになり、一定形状
全持ったペレット(造粒体)全形成しない。これは、粉
末が他の粉末と接触する面積が小でいため、粉末間の結
合力として作用しているファンデルワールス力が弱まる
ことに起因している。一方、粉末が外部からの圧力によ
って塑性変型する場合、粉末の変型が牛するが、Cれは
粉末と粉末が接触する百から進行し粉末の相互接触面積
が増加する。
When the powder is in a close-packed state, pressure applied from the outside cannot escape, and pressure is applied to the powder itself. This causes changes in the powder, but the changes that occur vary significantly depending on the physical properties of the powder. That is, if the powder does not deform (if it is a rigid body), the powder is crushed and becomes a fine powder, which absorbs external pressure. In this case, when the external pressure is removed, the powder falls apart and no pellets (granules) having a uniform shape are formed. This is due to the fact that the area in which the powder comes into contact with other powders is small, which weakens the Van der Waals force acting as a binding force between the powders. On the other hand, when powder is plastically deformed by external pressure, the deformation of the powder decreases, but the deformation progresses from the point where the powders come into contact with each other, and the mutual contact area of the powders increases.

これによって粉末間の結合力となるファンデルワールス
力が大きくなジ、外部の圧力を取り除いても、一定の形
を保つことになる。したがって粉末が外部からの圧力に
よって、塑性変型するか否かが、粉末の造粒性、造粒後
のベレットの強度を決定する。
This creates a strong van der Waals force, which acts as a binding force between the powders, and it maintains a constant shape even when external pressure is removed. Therefore, whether or not the powder undergoes plastic deformation due to external pressure determines the granulation properties of the powder and the strength of the pellet after granulation.

ところで発明者等はイオン交換樹脂の物性を調べた結果
、イオン交換樹脂は約90℃にガラス転移点を持ち、こ
れ以下では剛性であり、またこれ以上の温度では塑性変
型すること?見い出した。
By the way, the inventors investigated the physical properties of ion exchange resins and found that ion exchange resins have a glass transition point at approximately 90°C, are rigid at temperatures below this, and undergo plastic deformation at temperatures above this. I found it.

ま念、180℃付近から樹脂の分解が生ずることがわか
った。この実験結果に基づき、イオン交換樹脂をガラス
転移点以上、分解点以下の温度に加熱し、塑性変型式せ
て造粒することによって一時保管に十分な所定強度を有
するペレットが作成できることを見い出した。
Unfortunately, it has been found that the resin begins to decompose at temperatures around 180°C. Based on the results of this experiment, we discovered that it is possible to create pellets with a specified strength sufficient for temporary storage by heating the ion exchange resin to a temperature above the glass transition point and below the decomposition point and granulating it through plastic deformation. .

ここで、注意しておきたいが、一般に、イオン交換樹脂
の母体であるスチレン・ジビニルベンゼン共重合体は熱
硬化性プラスチックであυ、ガラス転移点はないとされ
ている。なぜなら、熱硬化性グラスチックは、加熱する
ことによって硬化し、一度硬化し/ζプラスチックは再
び加熱しても溶融はせず、でらに加熱すると分解すると
されているからである。一方、熱硬化性プラスチックと
対比される熱可塑性プラスチックでは、加熱すること釦
よって力゛ラス転移点金経て溶融し、冷却すると固体と
なシ、この熱サイクル全何回繰シ返しても同じ変化を繰
p返丁のが特徴である。熱可塑性プラスチックは、この
よりなI!I?徴から、加熱成形することが一般に行な
われておシ、加熱による物性の変化、ガラス転移点など
がよく調べられている。
It should be noted here that the styrene/divinylbenzene copolymer, which is the base material of ion exchange resins, is generally a thermosetting plastic and is said to have no glass transition point. This is because thermosetting plastics harden when heated, and once hardened, ζ plastics do not melt even when heated again, but are said to decompose when heated further. On the other hand, thermoplastic plastics, which are contrasted with thermosetting plastics, melt when heated to a glass transition point, and become solid when cooled; no matter how many times this thermal cycle is repeated, the same change occurs. It is characterized by repeated pages. Thermoplastics are better than this! I? Because of these characteristics, thermoforming is generally performed, and changes in physical properties due to heating, glass transition point, etc., have been well investigated.

る。Ru.

し之がって、発明者らの見い出した事実、すなわち、イ
オン交換樹脂をなす熱硬化性プラスチックにガラス転移
点かあシ、この温度以上で分解点以下の温度での造粒に
よって、所要強度を有するペレット’6作成できること
は、従来の技術では知られていなかった。この点におい
て本発明は、従来の熱可塑性プラスチックの加熱成形と
は本質的に異々るものであることは言うまでもない。
Therefore, the inventors discovered that the thermosetting plastic that makes up the ion exchange resin has a glass transition point, and by granulating it at a temperature above this temperature but below the decomposition point, the required strength can be achieved. It was not known in the prior art that pellets '6 could be made with It goes without saying that the present invention is essentially different from conventional thermoplastic thermoforming in this respect.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

実施例1 第2図にイオン交換樹脂に、後述する繊維性バインダー
20wt%加えた乾燥粉末を造粒したときのベレット強
度と造粒温度の関係金示す。ここでは、イオン交換樹脂
としてスチレン・ジビニルベンゼン共重合体にイオン交
換基を付加したものを、また、造粒機としてはタブレッ
ト・マシンを使用し、そのときの圧力は3t/arlと
した。その結果、造粒温度90℃から180℃の範囲で
、ベレットの一時保管に必要な50kg/個のペレット
強度が得られることがわかった。このようにベレット強
度が太きぐなる一定の造粒温度頓囲を示すのは、先に述
べたように、イオン交換樹脂が90℃に力゛ラス転移点
金持ち、この温度以上で塑性変型して粉体間の接触面積
が増大しベレット強度が大きくなるが、さらに高温(1
80C)では、イオン交換樹脂の分解によって発生する
ガスが粉体間の接触を妨げるように彦る念めと考えられ
る。
Example 1 FIG. 2 shows the relationship between pellet strength and granulation temperature when a dry powder containing an ion exchange resin and 20 wt % of a fibrous binder (described later) was granulated. Here, a styrene/divinylbenzene copolymer with an ion exchange group added was used as the ion exchange resin, a tablet machine was used as the granulator, and the pressure at that time was 3 t/arl. As a result, it was found that a pellet strength of 50 kg/piece, which is necessary for temporary storage of pellets, can be obtained at a granulation temperature in the range of 90° C. to 180° C. The reason why the pellet strength shows a constant granulation temperature range is that, as mentioned earlier, the ion exchange resin has a stress transition point at 90°C, and above this temperature it undergoes plastic deformation. The contact area between powders increases and the pellet strength increases, but at even higher temperatures (1
80C), it is thought that the gas generated by the decomposition of the ion exchange resin is intended to prevent contact between the powders.

上述のよう流、造粒温度の調節のみによって、所要強度
を有するペレットを作成できる。
Pellets having the required strength can be produced only by adjusting the flow and granulation temperature as described above.

実施例2 次に使用済イオン交換樹脂に再生廃液中の主成分である
硫酸す) IJウムが混入している乾燥粉末の場合の造
粒例をとりあげる。第3図にその結果を示す。本発明に
よる130℃加熱造粒では、硫酸ナトリウムの割合の低
下に伴ないベレット強度は若干減少するが、一時保管に
必要な強度50に97個以上であり、イオン交換樹脂粉
末の割合によらず目的とする強度のペレットが得られる
ことがわかる。一方、従来の常温での造粒では、樹脂の
割合が大きくなるにつれてベレット強度が低下し、必要
な強度のベレットが得られないことがわかる。
Example 2 Next, we will discuss an example of granulation in the case of a dry powder in which a used ion exchange resin is mixed with sulfuric acid (IJ), which is the main component in the recycled waste liquid. Figure 3 shows the results. In the 130°C heated granulation according to the present invention, the pellet strength slightly decreases as the proportion of sodium sulfate decreases, but the strength is 97 or more to 50, which is required for temporary storage, regardless of the proportion of ion exchange resin powder. It can be seen that pellets with the desired strength can be obtained. On the other hand, it can be seen that in conventional granulation at room temperature, the pellet strength decreases as the proportion of resin increases, making it impossible to obtain pellets with the required strength.

実施例3 次に、繊維性バインダー、イオン交換樹脂および硫酸ナ
トリウムが混じっている3成分系の乾燥粉末の造粒の場
合を例にとって示す。ここで言う繊維性バインダーは温
度によって物性変化のない植物繊維、金FAfp、維、
ガラス繊維などである。このv1!、雑件バインダーは
、バインダー同士がからみ合い造粒しようとする粉体を
取り込み、ペレット化しようとするものであり、下記灸
件を満足するものである。
Example 3 Next, the case of granulation of a three-component dry powder containing a fibrous binder, an ion exchange resin, and sodium sulfate will be described as an example. The fibrous binder mentioned here is vegetable fiber whose physical properties do not change depending on temperature, gold FAfp, fiber,
Glass fiber, etc. This v1! The miscellaneous binder is a binder that entangles with each other to take in the powder to be granulated and pelletize it, and satisfies the following moxibustion requirements.

t≧10d+2D・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・(1)ここで、tは繊維の平均長
さ、dは像維の平均直径、Dは造粒しようとする粉体の
直径である。
t≧10d+2D・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(1) Here, t is the average length of the fibers, d is the average diameter of the image fibers, and D is the diameter of the powder to be granulated.

繊維性バインダーは、やはシ放射性廃棄物であるフィル
タースラッジに集められているものを用い、それを硫酸
ナトリウムの混入したイオン交換樹脂スラリーに加える
。それで足シない場合には、更に別の繊維性バインダー
を加える。
The fibrous binder is collected in filter sludge, which is radioactive waste, and is added to the ion exchange resin slurry mixed with sodium sulfate. If that doesn't work, add another fibrous binder.

第4図に乾燥粉末化されたこの3成分系のペレット強度
50kg/個を得ることのできる範囲を示す0図中には
、従来の範囲と、本発明の実施によって新らたに加わっ
念範囲を示す。本発明の実施によればバインダーの添加
量の少ない部分での造粒も可能となっておシ、従ってペ
レット中の本来の放射性廃棄物粉末の量を多くし得るの
で望ましいペレットの作成が可能となっていることがわ
かる。
Figure 4 shows the range in which a pellet strength of 50 kg/unit can be obtained from this three-component system that has been dried and powdered. shows. According to the implementation of the present invention, it is possible to granulate in areas where a small amount of binder is added, and therefore, it is possible to increase the amount of original radioactive waste powder in the pellets, making it possible to create desirable pellets. You can see that it is happening.

また他の効果として、・ぐイングー、硫酸ナトリウム、
イオン交換樹脂が、装置の運転状況によっては十分に混
合でれていない不均一な場合が発生しても、所要強度を
持ったベレットを作成できる割合の範囲が非常に広くな
っているので乾燥粉末化−ペレット化の一連のシステム
における装置の運転が容易となる。
Other effects include Guingu, sodium sulfate,
Even if the ion-exchange resin is not mixed well or unevenly depending on the operating conditions of the equipment, there is a very wide range of ratios that can create pellets with the required strength, so dry powder can be used. This facilitates the operation of equipment in a series of pelletizing and pelletizing systems.

本発明では、以上のように、イオン交換樹脂単独のみの
場合だけでなく、他の廃液、スラッジ等の混入し乾燥粉
末の場合であっても、なんらペレット強度は低下しない
。したがって、乾燥粉末の組成が均一でなくても、すな
わち乾燥前の廃液、スラリー等の組成が一定でなくとも
安定したベレットの造粒が可能となシ、イオン交換樹脂
の割合など全造粒前に測定するための装置が不要となる
In the present invention, as described above, the pellet strength does not decrease in any way, not only when the ion exchange resin is used alone, but also when the dry powder is mixed with other waste liquids, sludge, etc. Therefore, even if the composition of the dry powder is not uniform, that is, even if the composition of the waste liquid, slurry, etc. before drying is not constant, stable pellet granulation is possible. There is no need for a device to measure the

実施例4 次に本発明全実施するに効果的な装置を用いた実施例に
ついて詳細に説明する。第5図に示す沸騰水型原子力発
電所の放射性廃棄物処理施設を例にとる。イオン交換樹
脂の再生に伴って廃液として発生する硫酸ナトリウム水
溶液は、濃縮器(図示せず)で濃縮された後、濃縮廃液
貯蔵タンクIK保管される。また、使用済イオン交換樹
脂およびフィルタースラッジは、樹脂タンク2に保管で
れる。これら廃棄物は、調整タンク3で混合してから、
遠心薄膜乾燥機4で乾燥粉体にする。生成した乾燥粉体
は混合機5で互に、更に必要に応じ繊維性バインダーと
、混合でれ、造粒機6で被レットに圧縮成形する。ペレ
ットは貯蔵槽7内に保管される。
Example 4 Next, an example using an apparatus effective for carrying out the entire invention will be described in detail. Let us take as an example the radioactive waste treatment facility of a boiling water nuclear power plant shown in Figure 5. An aqueous sodium sulfate solution generated as a waste liquid during the regeneration of the ion exchange resin is concentrated in a concentrator (not shown) and then stored in a concentrated waste liquid storage tank IK. Additionally, used ion exchange resin and filter sludge can be stored in the resin tank 2. After mixing these wastes in the adjustment tank 3,
It is made into a dry powder using a centrifugal thin film dryer 4. The produced dry powders are mixed with each other and, if necessary, with a fibrous binder in a mixer 5, and compressed into pellets in a granulator 6. The pellets are stored in a storage tank 7.

次に更に詳細を述べる。遠心薄膜乾燥機4で生成された
粉体は、平均粒径3oμであり、粉体ホラ/#8に貯蔵
でれる。混合機5は30分ごとのパッチ処理で、1回の
処理量は10kgである。混合機5は上下のラインとい
ずれもペローで接続していて、その重量全体全ロードセ
ル9で測定している。まず、風装重量を測定してから、
振動フィーダ10を稼動系せて、乾燥粉体を混合機5へ
移動させながら、混合機5の重量の変化を連続的に測定
する。輸送粉体量が10kl?になった時点で、振動フ
ィーダ10を停止させる。バインダホッパー11には直
径約10μのセルロース繊維が充填されている。この繊
維長さけ、前記(1)式から決まるように160μ以上
である。また添加量は、強度上の観点から20wt%で
ある。振動フィーダ12を起動させ、バインダホッパー
11からセルロース繊維を供給する。混合機5の重量計
測により2ゆセルロース繊維を供給した時点で、撮動フ
ィーダ12の運転全停止する。この後、粉体の温度がイ
オン交換樹脂のfラス転移点90℃以上、分解温度18
0℃以下となるように、混合機5の加熱用ヒーター15
とこれと接続された粉体温度調節器14によって調整す
る。この際、撹拌羽根18ft5分以上動かし、乾燥粉
体およびセルロース繊維を混合する。乾燥粉体およびセ
ルロース繊維の混合物が、90〜180℃の範囲となっ
た時点で、パルプ19を開けて混合した粉体を、ホラ’
42’ 0全経て造粒機6に重力落下てせる。混合機5
の運転はシーケンス制御とし、制御器21がらの信号に
よシ、各部は起動、停止する。また、外部への放射性物
質の漏洩を防止するために・ホッパ8および20に接続
されたプロア22によって系内は負圧に保つ。
Further details will be given next. The powder produced in the centrifugal thin film dryer 4 has an average particle size of 3 μm, and is stored in a powder holler/#8. The mixer 5 performs patch processing every 30 minutes, and the processing amount per time is 10 kg. The mixer 5 is connected to both the upper and lower lines by Perot, and its entire weight is measured by all load cells 9. First, measure the windshield weight, then
While the vibrating feeder 10 is operated to move the dry powder to the mixer 5, changes in the weight of the mixer 5 are continuously measured. The amount of powder transported is 10kl? The vibrating feeder 10 is stopped when the The binder hopper 11 is filled with cellulose fibers having a diameter of about 10 μm. This fiber length is 160μ or more as determined from the above equation (1). Further, the amount added is 20 wt% from the viewpoint of strength. The vibrating feeder 12 is activated and cellulose fibers are supplied from the binder hopper 11. When the weight of the mixer 5 is measured and two pieces of cellulose fiber have been fed, the operation of the photographic feeder 12 is completely stopped. After this, the temperature of the powder is set to 90°C or higher, the f-las transition point of the ion exchange resin, and the decomposition temperature is 18°C.
The heating heater 15 of the mixer 5 is heated so that the temperature is below 0°C.
The powder temperature is adjusted by a powder temperature controller 14 connected thereto. At this time, a stirring blade of 18 feet is operated for 5 minutes or more to mix the dry powder and cellulose fibers. When the temperature of the mixture of dry powder and cellulose fibers is in the range of 90 to 180°C, the pulp 19 is opened and the mixed powder is poured into a bowl.
42' After passing through 0, the pellets are allowed to fall by gravity to the granulator 6. Mixer 5
The operation is sequence controlled, and each part starts and stops according to signals from the controller 21. Furthermore, in order to prevent leakage of radioactive materials to the outside, the pressure inside the system is maintained at negative pressure by the proir 22 connected to the hoppers 8 and 20.

本実施例によれば、乾燥粉末中のイオン交換樹脂の割合
が増加しても安定なベレット全作成できる。
According to this example, even if the proportion of ion exchange resin in the dry powder increases, stable pellets can be produced.

本実施例では、造粒機としてタブレットマシンが効果的
である。これは造粒機内部で熱の発生がないためで、粉
体の温度は予め調節された温度で決定される。したがっ
て、タブレットマシンで造粒した場合は運転操作が容易
となる。しかじ造粒速度はブリケットマシンに比べ遅く
なる。ブリケットマシンでは発熱を伴なうため、これを
考慮した温度調@ 7%必要となる。
In this example, a tablet machine is effective as the granulator. This is because no heat is generated inside the granulator, and the temperature of the powder is determined by a preset temperature. Therefore, when granulating with a tablet machine, operation becomes easy. However, the granulation speed is slower than that of a briquette machine. Since briquette machines generate heat, it is necessary to adjust the temperature by 7% to take this into account.

実施例5 次に、ブリケットマシンを用いた場合め温度調節を含む
実施例に示す。
Example 5 Next, an example including temperature control using a briquette machine will be shown.

第6図はブリケットマシン(これを第5図の造粒機6と
して用いる)の詳細を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing details of a briquette machine (this is used as the granulator 6 in FIG. 5).

同図において、装置は貯溜手段たるホッパ20、移送手
段たるスクリューフィーダ23、造粒手段たるロール2
4および25、加圧手段26から成る。スクリューフィ
ーダ23は漏斗形状のホッパ20の内部に縦方向中心軸
に沿って挿入されておシ、二つのロール24および25
は前記ホッパ20の下方でホラ/4’の底部の吐出口2
7にほぼ接するような位置に対向して並置されている。
In the figure, the apparatus includes a hopper 20 as a storage means, a screw feeder 23 as a transfer means, and a roll 2 as a granulation means.
4 and 25, and pressurizing means 26. The screw feeder 23 is inserted into the funnel-shaped hopper 20 along the longitudinal central axis, and feeds two rolls 24 and 25.
is the discharge port 2 at the bottom of the conch/4' below the hopper 20.
They are placed in parallel and facing each other at positions that are almost in contact with 7.

処理粉体40がホッノヂ20に供給されると、回転する
スクリューフィーダ23がこれ全撹拌しながらホッパの
底部の吐出口27へ圧下する。ホッパ20の下方で、ロ
ール25はバネもしくは油圧などの加圧手段26によっ
てロール24に押しつけられていて、前記ホッパ々20
から吐出された処理粉体40は、回転する二つのロール
の間隙で、ロールの外周表面に刻捷れた紋型?ケット2
8に従ってペレット41に圧縮成形される。
When the treated powder 40 is supplied to the hopper 20, the rotating screw feeder 23 presses it down to the discharge port 27 at the bottom of the hopper while stirring the entire powder. Below the hopper 20, the roll 25 is pressed against the roll 24 by a pressure means 26 such as a spring or hydraulic pressure, and the hopper 20
The treated powder 40 discharged from the roller has a pattern engraved on the outer peripheral surface of the roll in the gap between two rotating rolls. ket 2
8 and compression molded into pellets 41.

ここで、上記造粒工程の間の処理粉体の温度上昇につい
て述べる。スクリューフィーダおよびロールの回転運動
エネルギーは圧縮という伝え方で処理粉体に伝えられ、
主として粉体粒子相互の内部R擦熱に変換されて、粉体
温度全20〜100℃も上昇でせる。第7図は、スクリ
ューフィーダの回転数と処理粉体の温度上昇との関係を
示す曲線図で、粉体例はイオン交換樹脂である。回転数
と上昇温度とは比例直線の形となり、スクリューフィー
ダの回転が増すと粉体温度の上昇中が大きくなることが
わかる。第8図は、ロールの回転数と処理粉体の温度上
昇との関係を示す曲線図で、粉体例は同じくイオン交換
樹脂でちる。回転数と上昇温度は反比例に似た下降曲線
の形を示し、ロールの回転を増しても粉体温度の上昇中
はむしろ小さく々ることがわかる。また、ロールの回転
数をたとえば1.5 r、p、m、に一定すると、ロー
ルの回転だけで上昇する温度中は20℃と推定できる。
Here, the temperature rise of the treated powder during the above granulation process will be described. The rotational kinetic energy of the screw feeder and rolls is transferred to the processed powder through compression.
This is mainly converted into internal R friction heat between the powder particles, and the total powder temperature can be increased by 20 to 100°C. FIG. 7 is a curve diagram showing the relationship between the rotation speed of the screw feeder and the temperature rise of the treated powder, and the powder example is ion exchange resin. It can be seen that the number of rotations and the temperature increase form a linear proportional line, and as the rotation of the screw feeder increases, the temperature of the powder increases. FIG. 8 is a curve diagram showing the relationship between the number of rotations of the roll and the temperature rise of the treated powder, and the powder example is also made of ion exchange resin. It can be seen that the number of rotations and the temperature increase show a downward curve similar to an inverse proportion, and even if the rotation of the rolls is increased, the increase in temperature of the powder is rather small. Further, if the number of rotations of the rolls is kept constant at 1.5 r, p, m, for example, it can be estimated that the temperature rises only by the rotation of the rolls at 20°C.

以上両図全総括して、装置内における粉体温度の上昇中
ΔT、は、第7図による温度上昇中ΔT、と第8図によ
る温度上昇中ΔTRとの和である。
Summarizing both figures above, ΔT during temperature rise in the apparatus is the sum of ΔT during temperature rise in FIG. 7 and ΔTR during temperature rise in FIG. 8.

ΔTP=ΔT、+ΔTR し念がってブリケットマシンによる造粒の場合装置内で
の温度上昇を考慮し、第5、第9図に示した混合機5内
での粉体の温度制御を行なわなければならない。第9図
にその具体的な温度制御手段を示す。
ΔTP = ΔT, +ΔTR When granulating with a briquette machine, the temperature of the powder in the mixer 5 shown in Figs. 5 and 9 must be controlled in consideration of the temperature rise within the device. Must be. FIG. 9 shows the specific temperature control means.

第9図において、混合機5、ホッパ々20、スクリュー
フィーダ23、ロール24.25、スクリューフィーダ
駆動用モータ35、ロール駆動用モータ36、温度検出
手段たる熱電対38、混合機5内の温度制御器14、速
度制御手段たる制御装置37から成る。スクリューフィ
ーダ駆動用モータ35およびロール駆動用モータ36は
それぞれスクリューフィーダ23およびロール25(又
は24)を回転させるように配設されている。造粒装置
に供給される粉体温度を測定する熱電対38は混合機5
にイ=J股きれる。制御装置37は制御用ミニコンで、
熱電対38および二つの駆動用モータ35.36と電気
的に結綜されている。
In FIG. 9, the mixer 5, hoppers 20, screw feeder 23, rolls 24, 25, screw feeder drive motor 35, roll drive motor 36, thermocouple 38 as temperature detection means, and temperature control inside the mixer 5 are shown. 14, and a control device 37 serving as speed control means. The screw feeder driving motor 35 and the roll driving motor 36 are arranged to rotate the screw feeder 23 and the roll 25 (or 24), respectively. A thermocouple 38 that measures the temperature of the powder supplied to the granulator is connected to the mixer 5.
I can break my legs. The control device 37 is a control minicomputer,
It is electrically connected to a thermocouple 38 and two drive motors 35,36.

さて第9図(これ以外は第5図と同様に構成されている
ものとする)を参照するに、制御装置37には予め、第
7図および第8図の温度上昇特性と、処理粉体が(レッ
トに圧縮形成される際の所望の粉体温度の設定値T、(
90〜180℃)とが記憶させである。ロールの回転数
はペレットの排出量すなわち廃棄物の処理量に比例する
ので、廃棄物処理装置としては一定であることが望まし
く、これも予め制御装置37に一定値を設定しておく。
Now, referring to FIG. 9 (other than this, it is assumed that the configuration is the same as that of FIG. 5), the control device 37 has the temperature rise characteristics shown in FIGS. 7 and 8, and the processing powder is (set value T of the desired powder temperature when compressed into pellets, (
90 to 180°C) is the memorization temperature. Since the number of rotations of the rolls is proportional to the amount of pellets discharged, that is, the amount of waste processed, it is desirable for the waste processing apparatus to be constant, and this is also set to a constant value in the control device 37 in advance.

これは、ロールの回転による粉体温度の上昇中ΔTRヲ
決定することでもある。以上の設定に加えて、熱電対3
8が粉末混合機5における処理粉体の温度TMを測定し
て報告すると、必要なデータの整った制御装置37は、 ΔTP=ΔTP−ΔTR =T  −T −ΔTR M を演算し、第7図の特性曲線に基づいて、好適なスクリ
ーーフィーダの回転数を決定して、スクリューフィーダ
駆動用モータ35に出力する。例によって示す。圧縮成
形する際の所望の粉体温度T。
This is also to determine ΔTR during the rise in powder temperature due to roll rotation. In addition to the above settings, thermocouple 3
8 measures and reports the temperature TM of the treated powder in the powder mixer 5, the control device 37, which has the necessary data, calculates ΔTP=ΔTP−ΔTR=T−T−ΔTRM, and calculates the following as shown in FIG. Based on the characteristic curve, a suitable rotational speed of the screw feeder is determined and outputted to the screw feeder driving motor 35. Illustrated by example. Desired powder temperature T during compression molding.

を130℃に設定した。ロールの回転数を1.5r、p
lm、に定めると、第8図で説明したとおり、ロールの
回転による温度上昇ΔTRは20℃でちる。
was set at 130°C. The rotation speed of the roll is 1.5r, p
lm, the temperature rise ΔTR due to the rotation of the roll stops at 20°C, as explained in FIG.

更に、熱電対が坦1定した粉体混合機における粉体温度
TMが80:Cだとすると、スクリーーフイーダの回転
によって上昇させる温度差ΔT、は、ΔT、=130−
80−20=30 から、30℃が得られ、第7図で説明したとおり、これ
はスフ11ニーフイーダの回転数が5 Or、p、m。
Furthermore, if the powder temperature TM in the powder mixer with a constant thermocouple is 80:C, the temperature difference ΔT, which is increased by the rotation of the screen feeder, is ΔT, = 130-
80-20=30, 30°C is obtained, and as explained in FIG.

に相応する。制御装置がこれを出力するようにすればよ
い。
corresponds to The control device may output this.

本実施例によれば、造粒機の特性にあわせて、造粒時の
粉体温度を、イオン交換樹脂のガラス転移湿度(90℃
)以上、分解温度(180℃)以下に調整することがで
き、一定の目標を満足する強度のペレットを作ることが
できる。
According to this example, the powder temperature during granulation was adjusted to the glass transition humidity of the ion exchange resin (90°C) according to the characteristics of the granulator.
) and below the decomposition temperature (180°C), making it possible to produce pellets with a strength that satisfies certain targets.

上記実施例では、温度制御を造粒機の各部の状態を加味
して制御しているが、造粒機の温度上昇が一定していれ
ば、混合機5内の温度調節のみで可能である。
In the above embodiment, the temperature is controlled by taking into consideration the state of each part of the granulator, but if the temperature rise of the granulator is constant, it is possible to control the temperature only by adjusting the temperature inside the mixer 5. .

〔本発明の効果〕[Effects of the present invention]

本発明によれば、ペレット化しにぐいイオン交換樹脂粉
末が混入した廃棄物乾燥粉末を、イオン交換樹脂の混入
量が多い場合にでも温度制御だけで安定にペレット化で
きる効果を奏する。
According to the present invention, it is possible to stably pelletize dry waste powder mixed with ion exchange resin powder that is difficult to pelletize by simply controlling the temperature even when a large amount of ion exchange resin is mixed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来および本発明による造粒の過程をモデル化
した模式図、第2図は本発明の造粒温度とベレット強度
の関係金示した図、第3図は硫酸す) IJウム粉末と
イオン交換樹脂粉末の混合物の場合のベレット強度を従
来例と本発明とで比較した図、第4図は硫酸ナトリウム
粉末、イオン交換樹脂粉末および繊維性バインダーの混
合物の場合のベレット強度50に!?/([liI以上
の領域を示した図、第5図は本発明を実施するに好適な
一実施例のフロー図、第6図は本発明を実施するに好適
な造粒機の構造を示した図、第7図は造粒機のスクリー
ーフィーダの回転数と粉体の温度上昇の関係を示した図
、第8図は造粒機のロールの回転数と粉体の温度上昇と
の関係を示した図、第9図は造粒時の粉体の温度を所定
の範囲に制御するための温度制御システムを示した図で
ある。 (符号の説明) 5・・・混合機      6・・・造粒機14・・・
温度調節器   15・・・ヒーター37・・・制御装
置    38・・・温度センサ第1図 1 〜 造粒湿度 (°C) 石庶酔ナトリウム割合(%) 樹脂割合(y、) %4図 第5図 第7図 ロール回申云致(rp、a’)
Fig. 1 is a schematic diagram modeling the granulation process according to the conventional method and the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the relationship between granulation temperature and pellet strength according to the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing the relationship between granulation temperature and pellet strength according to the present invention. Figure 4 shows a comparison of the pellet strength in the case of a mixture of ion exchange resin powder and ion exchange resin powder between the conventional example and the present invention. ? /([LiI] Figure 5 is a flowchart of an embodiment suitable for carrying out the present invention, Figure 6 shows the structure of a granulator suitable for carrying out the present invention. Figure 7 shows the relationship between the rotation speed of the scree feeder of the granulator and the temperature rise of the powder, and Figure 8 shows the relationship between the rotation speed of the granulator roll and the temperature rise of the powder. A diagram showing the relationship, and FIG. 9 is a diagram showing a temperature control system for controlling the temperature of powder during granulation within a predetermined range. (Explanation of symbols) 5... Mixer 6. ... Granulator 14...
Temperature regulator 15... Heater 37... Control device 38... Temperature sensor Figure 1 Figure 1 ~ Granulation humidity (°C) Sodium ratio (%) Resin ratio (y,) %4 Figure 5 Figure 7 Roll notification (rp, a')

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、使用済イオン交換樹脂を含む廃棄物乾燥粉末の造粒
において、前記イオン交換樹脂のガラス転移点以上且つ
分解温度以下の所定温度で造粒することを特徴とする廃
棄物乾燥粉末の造粒方法。 2、90℃以上180℃以下の温度で造粒する特許請求
の範囲第1項記載の廃棄物乾燥粉末の造粒方法。 3、イオン交換樹脂を含む廃棄物乾燥粉末に繊維性バイ
ンダーを加えて造粒する特許請求の範囲第1項記載の廃
棄物乾燥粉末の造粒方法。 4、使用済イオン交換樹脂を含む廃棄物乾燥粉末の撹拌
容器と、該撹拌容器内の上記廃棄物乾燥粉末を加熱する
加熱装置と、上記撹拌容器から上記廃棄物乾燥粉末を受
け入れてこれを圧縮成形する造粒機と、該造粒機内の圧
縮成形時における上記廃棄物乾燥粉末の温度を上記使用
済イオン交換樹脂のガラス転移点以上且つ分解温度以下
の所定温度にするよう上記加熱手段を制御する制御装置
と、からなることを特徴とする、使用済イオン交換樹脂
を含む廃棄物乾燥粉末の造粒装置。 5、前記制御装置は、前記造粒機内における廃棄物乾燥
粉末の温度上昇を前記所定温度から差し引いた温度に前
記撹拌容器内の廃棄物乾燥粉末の温度を保つよう前記加
熱手段を制御する特許請求の範囲第4項記載の廃棄物乾
燥粉末の造粒装置。 6、前記造粒機は一対の造粒ロールおよびそれら間に粉
末を圧入するスクリューフィーダを備え、前記制御装置
は前記の温度上昇を該造粒ロールおよびスクリューフィ
ーダの夫々の回転速度から検出する特許請求の範囲第5
項記載の廃棄物乾燥粉末の造粒装置。
[Claims] 1. Disposal characterized by granulating a waste dry powder containing a used ion exchange resin at a predetermined temperature that is above the glass transition point and below the decomposition temperature of the ion exchange resin. Granulation method of dry powder. 2. The method for granulating dry waste powder according to claim 1, wherein the granulation is carried out at a temperature of 90°C or higher and 180°C or lower. 3. A method for granulating a dry waste powder according to claim 1, which comprises adding a fibrous binder to a dry waste powder containing an ion exchange resin and granulating the powder. 4. A stirring container for dry waste powder containing used ion exchange resin, a heating device for heating the dry waste powder in the stirring container, and receiving and compressing the dry waste powder from the stirring container. Controlling the granulator for molding and the heating means so that the temperature of the waste dry powder during compression molding in the granulator is a predetermined temperature that is higher than the glass transition point of the used ion exchange resin and lower than the decomposition temperature. A granulation device for waste dry powder containing a used ion exchange resin, characterized in that the device comprises: 5. The control device controls the heating means to maintain the temperature of the dry waste powder in the stirring container at a temperature obtained by subtracting the temperature rise of the dry waste powder in the granulator from the predetermined temperature. The waste dry powder granulation device according to item 4. 6. The granulator is equipped with a pair of granulating rolls and a screw feeder that presses powder between them, and the control device detects the temperature rise from the rotational speed of each of the granulating rolls and the screw feeder. Claim 5
A granulation device for dry powder of waste as described in Section 1.
JP17070484A 1984-08-16 1984-08-16 Method and device for granulating waste dried powder containing spent ion exchange resin Pending JPS6148799A (en)

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