KR100304731B1 - Coagulation Methods and Coagulants for Boric Acid and / or Borate Solutions - Google Patents

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더-유 샤
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Abstract

붕산 및/또는 붕산염을 포함하는 용액을 응고시키는 독특한 방법이 본 발명에 개시되어 있다. 상기 용액 속에서 붕소 종이 중합되어 폴리보레이트가 형성되고, 그리고 나서 순전히(completely) 무기 물질로부터 제조된 응고제를 상기 용액과 혼합시킴으로써 상기 용액을 응고시킨다. 그러므로 본 발명의 방법에 의해서 제조된 고체 형태는 노화 문제가 없다. 용액 속의 붕소 종은 단지 캡슐화되거나 임베드되는(embedded) 폐기물이 아니고, 응고반응에 참여하여 전체반응물질의 주요한 부분이 된다. 따라서, 본 발명에서 제조된 고체 형태의 전체부피는 종래의 시멘트화에 의해 제조된 부피의 1/10 이하이다.A unique method of solidifying a solution comprising boric acid and / or borate salts is disclosed herein. Boron species are polymerized in the solution to form polyborate, and then the solution is solidified by mixing a coagulant prepared from a completely inorganic material with the solution. Therefore, the solid form prepared by the method of the present invention is free from aging problems. Boron species in solution are not just encapsulated or embedded waste, but participate in the coagulation reaction and become a major part of the total reactant. Thus, the total volume of the solid form produced in the present invention is 1/10 or less of the volume produced by conventional cementation.

Description

붕산 및/또는 붕산염 용액의 응고방법 및 응고제Coagulation Method and Coagulant for Boric Acid and / or Borate Solution

붕산 및/또는 붕산염을 포함하는 용액들은 주로 가압수 원자력 발전소의 운전중에 생성된다. 이 용액들은 방사성이기 때문에 응고 처리에 의하여 이들을 화학적 및 물리적으로 안정된 응고체로 변화시켜 원자력 안전성을 확보할 필요가 있다. 이러한 방사성 용액의 응고처리를 위하여, 최근에 주로 사용되는 것은 시멘트 응고, 플라스틱 응고 및 역청(bitumen) 응고 등의 세가지 방법들이다. 3가지 방법들 중에서 시멘트 응고가 가장 낮은 응고 부피 효율을 가지기 때문에, 결과적으로 비록 조작은 가장 간단하고 시멘트 응고체들은 대체적으로 장기간 안전성을 갖는 것으로 여겨지고 있지만 방사성 폐기물들의 응고체들의 최종 처리를 위한 비용은 부피에 따라 계산되기 때문에, 시멘트 응고법은 최종 처리를 위한 비용이 점차 증가하는 국가에서는 점차적으로 대체될 것이다. 반면에, 플라스틱 응고법과 역청응고법 두가지는 모두가 응고제로서 유기물질들을 사용한다. 상기 두가지 방법에 의하여 더 높은 부피 효율을 얻을 수 있지만, 역청 응고체들은 가연성(burnable)이며 낮은 강도를 가지므로, 외국에서는 역청 응고의 처리공정 동안에 태워버리는 예도 있었다. 유럽의 많은 국가들은 역청응고법의 사용을 이미 금하고 있으며, 그 외 많은 국가에서도 초기에 설치되어 아직도 사용되고 있는 역청 응고 시스템들 및 상대적으로 저개발된 국가들로 수출하기 위한 역청 응고 시스템들을 제외하고는, 이 시스템이 새로이 설비된 경우는 거의 없다. 역청 응고법이 점차적으로 배제되고 있다는 사실은 거의 확실하다. 플라스틱 응고법에 대해서는, 그 사용 여부에 대하여는 여전히 논쟁의 주제로 남아 있다 ; 새로 설비한 시스템들이 계속적으로 도입되고 있지만, 부정적 견해를 갖는 사람들은 플라스틱은 노화(ageing)에 영향을 받기 쉬운 물질이고, 인류가 플라스틱을 사용한 지는 단지 약 50년 정도밖에 지속되지 않았으므로 폐기물의 플라스틱 응고체들의 품질이 300년 이상 동안 여전히 안정한 상태로 남아 있으며 물질상 변화되지 않을 것이라는 것을 확증할 수 없다고 여긴다. 따라서 유럽의 많은 국가들에서는 플라스틱 응고법이 더이상 사용되지 않는다. 대개, 미래에 플라스틱 응고법을 사용할지 여부는 주로 무기성 응고제에 의한 응고에서 부피효율을 올려 최종 처리비용을 허용가능한 수준으로 낮출 수 있는지에 연관된다. 그렇지 않으면, 최종 처리비용의 부담으로 인해, 응고에 있어서 탁월한 부피 효율을 갖는 플라스틱 응고법은 계속 채용될 것으로 예상할 수 있다. 현재 상태로부터 판단하건대, 무기 응고체의 성질에 의하여 장기 안정성을 확보할 수 있다는 이미 알려진 연구를 기반으로 하여, 무기 응고법이 응고체의 부피 감소에 의하여 부피효율면에서도 또한 장점을 가질 수 있도록 하기 위한 무기 응고제의 응고부피효율을 증가시키는 것에 관한 연구가 현재 저방사성 폐기물의 응고에 관한 연구의 주요 방향이다.Solutions containing boric acid and / or borates are mainly produced during operation of a pressurized water nuclear power plant. Because these solutions are radioactive, they need to be converted into chemically and physically stable coagulants by coagulation to ensure nuclear safety. For the coagulation treatment of such radioactive solutions, three main methods recently used are cement solidification, plastic solidification and bitumen solidification. As cement coagulation has the lowest coagulation volume efficiency among the three methods, the cost for the final treatment of coagulants of radioactive wastes is consequently, although operation is the simplest and cement coagulations are generally considered to have long term safety. As it is calculated by volume, cement coagulation will gradually be replaced in countries where the cost for final treatment is increasing. On the other hand, both plastic coagulation and bitumen coagulation use organic materials as coagulants. Although higher volumetric efficiency can be obtained by the above two methods, bitumen coagulants are burnable and have a low strength, so in some cases they have been burned in foreign countries during the processing of bitumen coagulation. Many countries in Europe have already banned the use of bitumen coagulation laws and, with the exception of bitumen coagulation systems for export to relatively underdeveloped countries and bitumen coagulation systems that were initially installed and still in use in many other countries. The system is rarely retrofitted. It is almost certain that bitumen coagulation is increasingly excluded. As for the plastic coagulation method, it remains a subject of debate about its use; While new systems are being introduced continuously, the negative view is that plastics are susceptible to ageing, and humans have only been using plastic for about 50 years, so waste plastic The quality of the coagulants remains stable for more than 300 years and it cannot be confirmed that they will not change materially. Therefore, in many European countries, plastic coagulation is no longer used. In general, the use of plastic coagulation in the future is mainly related to whether volumetric efficiency can be increased in solidification by inorganic coagulants and the final treatment cost can be reduced to an acceptable level. Otherwise, due to the burden of the final processing cost, it can be expected that plastic coagulation methods with excellent volume efficiency in solidification will continue to be employed. Judging from the current state, based on the known research that the long-term stability can be ensured by the properties of the inorganic coagulant, the inorganic coagulation method can also be advantageous in terms of volume efficiency by the volume reduction of the coagulant. Research on increasing the coagulation volume efficiency of inorganic coagulants is currently the main direction of research on coagulation of low radioactive waste.

종래의 시멘트 응고 기술도 또한 일종의 무기 응고법이다. 이 방법이 붕산염(borate) 폐기물의 응고에 사용되는 경우, 일반적으로 붕산은 수산화나트륨을 사용하여 염기성으로 조절되며, 붕산이 농축되어 21,000ppm 함유된 용액으로 된 후에 석회와 시멘트가 여기에 첨가되고 용액을 충분히 혼합하여 정치시켜 응고되게 한다. 붕산에 의한 시멘트 수화 경화(cement hydration hardening)에 대한 방해 효과가 존재하기 때문에, 시멘트 슬러리에 첨가되는 붕산염 폐기물의 함량은 과도해서는 안된다. 또한, 개량되지 않은 종래의 응고법에 의해 제조된 붕산염 폐기물 응고체 중의 붕산의 함량은 일반적으로 5중량%를 초과하지 않는 것이 적당하며, 만약 그렇지 않으면, 등급상에 문제가 될 수가 있다. 종래 시멘트 응고법에 관한 개량으로서 석회를 첨가하는 것이 있으며, 이는 붕산이 불용성의 칼슘 붕산염 결정을 만들게 하여, 시멘트의 수화 경화 작용의 방해를 피할 수 있게 하므로써 응고의 부피 효율의 향상을 돕는다. 이러한 개념은 일본회사, JGC 코오퍼레이숀에 의해 개발된 소위 진보한 시멘트 응고법에 정확히 사용되고 있으며, 여기에서 석회는 우선 액체의 붕산염 폐기물에 첨가되고, 용액은 40∼60℃에서 약 10시간 동안 교반되어 칼슘 보레이트로 숙성되고 결정으로 성장된다. 다음에는 칼슘 보레이트 결정을 얻기 위하여 용액을 여과하고, 최종적으로 칼슘 보레이트 결정은 시멘트로 응고처리된다. 이 방법에 의하여, 붕소 21,000ppm을 포함하는 액체성 붕산염 폐기물 190갤론(gal)은 55갤론(gal)의 응고체 배럴(barrel)로 응고시킬 수 있다. 종래의 방법과 비교했을 때 응고의 부피 효율은 상당히 개선되었음을 보여주지만, 운전이 느리고 공정이 다소 복잡한 반면, 시설 투자비용은 또한 상대적으로 높다.Conventional cement solidification techniques are also an inorganic solidification method. When this method is used for coagulation of borate wastes, boric acid is generally adjusted to basic with sodium hydroxide, and boric acid is concentrated to a solution containing 21,000 ppm, after which lime and cement are added thereto and the solution Mix thoroughly to let it solidify. Since there is an interfering effect on cement hydration hardening by boric acid, the amount of borate waste added to the cement slurry should not be excessive. In addition, the content of boric acid in the borate waste coagulum produced by the conventional non-improved coagulation method is generally suitable not to exceed 5% by weight, otherwise it may be a problem on the grade. An improvement on the conventional cement coagulation method is the addition of lime, which helps boric acid to form insoluble calcium borate crystals, thereby avoiding obstruction of the hydration hardening action of the cement, thereby helping to improve the bulk efficiency of solidification. This concept is used precisely in the so-called advanced cement coagulation method developed by the Japanese company JGC Cooperation, where lime is first added to liquid borate waste and the solution is stirred at 40-60 ° C. for about 10 hours. It is aged with calcium borate and grown into crystals. The solution is then filtered to obtain calcium borate crystals and finally the calcium borate crystals are coagulated with cement. By this method, 190 gallons of liquid borate waste comprising 21,000 ppm of boron can be solidified into 55 gallons of coagulation barrel. While the volumetric efficiency of solidification has been shown to be significantly improved compared to conventional methods, the cost of facility investment is also relatively high, while the operation is slow and the process is somewhat complex.

이외에도 무기 응고제로 실행되는 붕산염 폐기물의 응고를 위한 많은 방법이 있는데, 예를들면 미국특허 제 4,293,437호 또는 프랑스특허 FR-A-2,423,035호에서 붕산염 용액은 침전효과를 갖는 알카라이저 중정석(alkalizer barite)(baryta)으로 중화되어 바륨 보레이트 침전물을 포함하는 농축 현탁액 슬러리로 만들어진다. 현탁제로서 작용을 하는 알카리성 실리케이트를 더 첨가시킨 후에, 최종적으로 시멘트와 역청 에멀션을 현탁액 슬러리에 다시 첨가시켜서 슬러리를 응고시킨다. 이 공정에서 붕소함량은 바륨 보레이트 침전물의 현탁액 생성에 의해서 증가되며 최종적으로는 시멘트와 역청 에멀션과 함께 응고된다. 이 공정의 최종적 응고 생성물은 붕산염 233g/ℓ를 포함하며 응고 부피 효율은 종래의 시멘트 응고법보다 더 높다.In addition, there are many methods for the coagulation of borate wastes, which are carried out as inorganic coagulants. For example, in US Pat. No. 4,293,437 or French Patent FR-A-2,423,035, the borate solution is an alkaliizer barite having a precipitation effect. baryta) to make a concentrated suspension slurry comprising barium borate precipitate. After further addition of the alkaline silicate, which acts as a suspending agent, the cement and bitumen emulsion are finally added to the suspension slurry to solidify the slurry. In this process, the boron content is increased by the production of a suspension of barium borate precipitate and finally solidified with cement and bitumen emulsion. The final coagulation product of this process includes 233 g / l borate and the coagulation volume efficiency is higher than that of conventional cement coagulation.

미국특허 제4,210,619호에 개시된 방법에서 석회는 11% 붕산을 포함하는 용액에 첨가되고, 붕산이 불용성 칼슘 보레이트로 전환된 후, 얻어진 슬러리에 시멘트가 첨가되고 응고를 위해 혼합된다. 미국특허 제4,800,042호에서, 석회는 또한 붕산염 용액에 첨가되어 붕산을 칼슘 보레이트로 전환시키고, 추가의 단계로서 칼슘 보레이트을 여과 분리한 후의 다음 단계에서 미국특허 제 4,210,619호에서 보다 더 높은 응고 부피 효율을 얻도록 시멘트로 응고된다. 이 공정의 원리는 일본 JGC의 진보된 시멘트 응고법과 완전히 동일하다.In the method disclosed in US Pat. No. 4,210,619, lime is added to a solution comprising 11% boric acid, and boric acid is converted to insoluble calcium borate, then cement is added to the resulting slurry and mixed for coagulation. In US Pat. No. 4,800,042, lime is also added to the borate solution to convert boric acid to calcium borate, and as a further step, to obtain a higher coagulation volume efficiency than in US Pat. No. 4,210,619 in the next step after filtration separation of the calcium borate. So that it solidifies with cement. The principle of this process is exactly the same as the advanced cement solidification method of Japan JGC.

다음으로, 미국특허 제4,620,947호에서는 산화마그네슘 분말 또는 수산화마그네슘 분말을 우선 붕산염 용액에 첨가하여 마그네슘 보레이트를 만들고, 그 후에 여기에 시멘트를 첨가시켜 혼합물을 진탕시킨다. 최종적으로 콜로이드가 생성되기 전에, 응고를 위해 산화칼슘 또는 수산화칼슘을 첨가한다. 이 특허에 사용된 조건에 따르면, 액체상 폐기물 중의 붕산 농도는 약 10중량%이고, 첨가된 석회, 시멘트, 수산화마그네슘과 산화칼슘의 중량은 붕산 중량의 몇배가 된다. 그러므로, 부피 효율은 매우 낮고, 생성된 응고체들의 압축강도 또한 최대값이 22.5kg/cm2에 불과한 정도로 매우 낮다.Next, in US Pat. No. 4,620,947, magnesium oxide powder or magnesium hydroxide powder is first added to a borate solution to make magnesium borate, and then cement is added thereto to shake the mixture. Before the final colloid is produced, calcium oxide or calcium hydroxide is added for coagulation. According to the conditions used in this patent, the concentration of boric acid in the liquid waste is about 10% by weight, and the weight of added lime, cement, magnesium hydroxide and calcium oxide is several times the weight of boric acid. Therefore, the volumetric efficiency is very low, and the compressive strength of the resulting coagulation bodies is also very low, with a maximum value of only 22.5 kg / cm 2 .

반면에, 미국특허 제 4,664,895호는 고도로 농축된 붕산염 용액에 소듐메타실리케이트를 첨가시켜서 액체상 붕산염 폐기물의 응고법을 개시하고 있다. 이 공정에 사용된 붕산 농도는 액체상 폐기물의 30중량%를 능가할 정도로 높으며, 따라서 이 공정은 대체로 높은 부피 효율을 얻을 수 있다. 그러나, 응고체들의 압축강도는 단지 500psi 내지 700psi(35∼49 kg/cm2) 사이로서, 충분히 높은 것은 아니다. 가장 중요한 것은, 이 공정에서 생성된 응고물은 규산(silicic acid)의 상태에 있으며 내수성이 만족스럽지 못하다는 것이다.In contrast, US Pat. No. 4,664,895 discloses the solidification of liquid borate waste by adding sodium metasilicate to a highly concentrated borate solution. The boric acid concentration used in this process is high enough to exceed 30% by weight of the liquid waste, so that the process can generally achieve high volumetric efficiency. However, the compressive strength of the coagulation bodies is only between 500 psi and 700 psi (35-49 kg / cm 2 ), which is not high enough. Most importantly, the coagulum produced in this process is in the state of silicic acid and its water resistance is not satisfactory.

미국특허 제 4,906,408호는 붕산을 포함하는 액체상 붕산염 폐기물과 폐기물 수지의 응고법을 개시하며, 이 방법에 따르면 발명의 중점은 응고체 내에서 팽창과 크랙킹(cracking)을 야기하는 붕산염과 시멘트 또는 물 사이에서 일어나는 어떤 만족스럽지 못한 반응을 피하기 위해서 붕산을 칼슘보로에트링가이트(calcium boroettringite)와 칼슘모노보로알루미네이트(calcium monoboroaluminate)로 전환시키는 것에 주어져 있다. 이 방법에 따르면 매우 낮은 농도의 붕산염 용액이 사용되며, 또한 붕산염 용액의 각 단위 부피당 시멘트와 실리콘 첨가제 1.75배 부피가 첨가되어야만 한다. 그러므로 이 방법에 따른 응고 부피 효율은 또한 매우 낮다는 것을 쉽게 알 수 있다.U.S. Pat. No. 4,906,408 discloses a method of solidifying liquid borate wastes comprising boric acid and waste resins, and according to this method the focus of the invention is between borate and cement or water causing expansion and cracking in the coagulum. In order to avoid any unsatisfactory reactions that occur, it is given to converting boric acid to calcium boroettringite and calcium monoboroaluminate. According to this method a very low concentration of borate solution is used, and also 1.75 times the volume of cement and silicon additive per unit volume of the borate solution. It is therefore easy to see that the solidification volume efficiency according to this method is also very low.

상술한 선행기술에서, 대부분은 붕산염을 불용성 붕소화물로 전환시키기 위해 알칼리성 침전제를 첨가하고, 그 후에 응고를 위해 응고제인 시멘트 또는 역청을 첨가하는 기술을 채택했다. 예를 들면, 미국특허 제 4,293,437호에서는 바륨 보레이트 침전의 현탁액을 생성하기 위한 알칼리성 중정석(alkaline barite)의 첨가 ; 미국특허 제 4,210,619호, 4,800,042호 및 4,906,408호에서는 붕산염을 불용성 칼슘 보레이트로 전환시키는 석회의 첨가 ; 미국특허 제 4,620,947호에서는 마그네슘 보레이트를 만들기 위한 산화마그네슘 또는 수산화마그네슘의 첨가를 개시하고 있다. 그러나 본 발명의 관점으로 볼 때, 이들 방법에서 액체 붕산염 폐기물의 응고 부피 효율에는 개선이 있지만, 그러한 응고법들은 붕산의 응고 부피 효율은 적절하게 할 수가 없는데 그 이유는 다음과 같다. ; (1) 첨가된 알칼리성 침전제가 폐기물의 양을 근본적으로 증가시키며, (2) 붕산염들은 여전히 임베드되어야 할(embedded) 필요가 있는 폐기물로서 간주되므로, 응고체 중의 붕산염의 중량%는 상당한 제한을 받기 쉽고, 응고 부피 효율은 크게 향상될 수가 없다.In the above prior art, most have adopted a technique of adding an alkaline precipitant to convert the borate into an insoluble boride, and then adding a coagulant cement or bitumen for solidification. For example, US Pat. No. 4,293,437 discloses the addition of alkaline barite to produce a suspension of barium borate precipitation; US Pat. Nos. 4,210,619, 4,800,042 and 4,906,408 disclose the addition of lime to convert borate into insoluble calcium borate; US Pat. No. 4,620,947 discloses the addition of magnesium oxide or magnesium hydroxide to make magnesium borate. However, from the point of view of the present invention, although there is an improvement in the solidification volume efficiency of liquid borate waste in these methods, such solidification methods cannot adequately coagulate the volumetric efficiency of boric acid for the following reasons. ; The weight percent of borate in the coagulant is liable to be significantly limited because (1) the added alkaline precipitant essentially increases the amount of waste, and (2) the borate salts are still regarded as waste that needs to be embedded. Therefore, the solidification volume efficiency cannot be greatly improved.

따라서, 본 발명은 상술한 방법들과는 완전히 다른 유용한 응고 메카니즘을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is therefore an object of the present invention to provide a useful coagulation mechanism that is completely different from the methods described above.

본 발명에서, 붕산염 그 자체는 더 이상 임베드되어야(embedded) 할 폐기물만이 아니며, 응고(solidification) 반응물이다. 붕산이 응고에 효율적으로 참여할 수 있도록 하기 위하여 붕산은 용해 상태로 있어야 하고, 따라서 응고체에 관한 품질 요건의 관점에서 볼 때 용액 중에서 용해 상태에 있는 붕산은 비록 불용성 붕소화물(borides) 용액으로 존재할 수 있을지라도 특정 정도의 농도 이상으로 유지되어야만 한다. 따라서 붕소화물들은 고용해도의 염 형태가 바람직하며, 가장 적당한 형태는 소듐 보레이트이고 다른 고도로 수용성인 붕산염 예를들면, 포타슘 보레이트, 리튬 보레이트 및 암모늄 보레이트가 또한 사용될 수도 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 응고를 위한 목표는 소듐 보레이트의 형태로 제한되지 않는다. 또한 첨가제들의 용도를 고려한다면, 붕소화물 침전을 일으키지 않도록 모든 노력을 해야만 한다.In the present invention, borate itself is no longer just a waste to be embedded, but a solidification reactant. In order for boric acid to participate effectively in the coagulation, the boric acid must be in the dissolved state, and thus, in view of the quality requirements for the coagulant, boric acid in the solution can be present as an insoluble borides solution. If any, they must be maintained above a certain level. Thus, the borides are preferably in the salt form of a high solubility, and the most suitable form is sodium borate and other highly water soluble borate salts such as potassium borate, lithium borate and ammonium borate may also be used. Therefore, the aim for the solidification according to the invention is not limited to the form of sodium borate. Also, considering the use of additives, every effort should be made to avoid boride precipitation.

붕산은 중성 수용성 결정이며 원자력 발전소에서 생성된 액체상 붕산염 폐기물들은 일반적으로 수산화나트륨에 의해 알칼리성으로 조절된다. 용액으로부터 수산화나트륨과 붕산은 예를 들면, Na2B2O4·4H2O(소듐 메타보레이트) ; Na2B4O7·4H2O, Na2B4O7·5H2O 및 Na2B4O7·10H2O(디소듐 테트라보레이트) ; NaB5O8. 5H2O(소듐 펜타보레이트) ; 및 Na2B8O13·4H2O(디소듐 옥타보레이트)와 같은 여러 가지 화합물로 만들어질 수 있다. 수용액에서는 소듐 보레이트는 화학적 형태가 상당히 변하기 때문에 편의상 지시용액중의 붕소의 ppm 농도를 사용한다. 물에서, 소듐 보레이트의 용해도는 화학적 형태의 변화에 따라 상당히 변하며, 용액의 pH 값의 조작 및 조절에 영향을 받는다. 사실, pH 값은 용액 중 소듐 보레이트의 화학적 형태에 영향을 미치는 중요한 요인이며, 이는 산 용액 또는 알카리 용액을 첨가하여 조절될 수 있다. 소듐 보레이트 용액에 관하여 기본적으로 말하면, pH 값의 수준은 용액 중의 나트륨 : 붕소의 몰 비율의 수준을 나타낸다. 나트륨 : 붕소의 몰 비율이 높을수록 pH 값은 더 높아질 것이다. 실험결과에 의하면 pH가 7∼9 사이일 때, 소듐 보레이트의 용해도는 높으며, 용해된 상태의 붕소 함량은 pH가 7∼8 사이일 때 40℃에서 용액 중 135,000ppm 보다 높은 수준에 도달할 수 있다. 이와 같은 아주 높은 수준(superhigh level)의 용해도는 붕산염이 아주 안정된 일시적 과포화용액을 형성함에 따라 주로 얻어진다. 나트륨 : 붕소의 몰 비율이 너무 높을 경우에는 용해된 붕소의 농도가 현저하게 떨어진다. 또한 본 발명에 의하여, 나트륨 : 붕소의 몰 비율이 높은 경우에 용해된 붕소의 농도는 인산으로 pH 값을 조정하여 낮춤으로써 효과적으로 높여질 수 있다는 것이 발견되었다. 그렇더라도, 나트륨 : 붕소의 몰비는 1.2 이하인 것이 바람직하다.Boric acid is a neutral water soluble crystal, and liquid borate wastes produced at nuclear power plants are generally alkaline controlled by sodium hydroxide. Sodium hydroxide and boric acid from the solution may be, for example, Na 2 B 2 O 4 .4H 2 O (sodium metaborate); Na 2 B 4 O 7 .4H 2 O, Na 2 B 4 O 7 .5H 2 O, and Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O (disodium tetraborate); NaB 5 O 8 . 5H 2 O (sodium pentaborate); And Na 2 B 8 O 13 .4H 2 O (disodium octaborate). Sodium borate in aqueous solution varies considerably in chemical form, so for convenience, use the ppm concentration of boron in the indicator solution. In water, the solubility of sodium borate varies considerably with changes in chemical form and is affected by the manipulation and control of the pH value of the solution. In fact, the pH value is an important factor affecting the chemical form of sodium borate in solution, which can be adjusted by the addition of an acid solution or an alkali solution. Basically speaking with respect to sodium borate solution, the level of pH value represents the level of the molar ratio of sodium: boron in the solution. The higher the molar ratio of sodium to boron, the higher the pH value will be. Experimental results show that the solubility of sodium borate is high when the pH is between 7 and 9, and the boron content in the dissolved state can reach higher than 135,000 ppm in solution at 40 ° C when the pH is between 7 and 8. . This very high level of solubility is mainly obtained as the borate forms a very stable transient supersaturated solution. If the molar ratio of sodium to boron is too high, the concentration of dissolved boron drops significantly. It was also found by the present invention that the concentration of dissolved boron can be effectively increased by adjusting the pH value with phosphoric acid when the molar ratio of sodium: boron is high. Even so, the molar ratio of sodium to boron is preferably 1.2 or less.

이외에도, 용액의 온도를 증가시킴으로써 용해된 붕소의 농도를 현저히 높일 수 있다. ; 그러나, 온도가 높을수록 경화 반응의 속도는 더욱 빨라져서, 이로 인해 혼합 시간이 불충분하게 되거나 또는 반응 온도가 너무 높아지는 것과 같은 결점을 야기시킬 수 있다. 그렇더라도, 용액을 먼저 혼합한 후에 적절하게 냉각시킬 수 있다면, 용액의 출발 온도는 더 높여질 수 있지만, 이 경우에도 경화제가 첨가되는 때에는 이 용액의 출발 온도는 여전히 100℃ 이하인 것이 가장 바람직하다.In addition, the concentration of dissolved boron can be significantly increased by increasing the temperature of the solution. ; However, the higher the temperature, the faster the rate of the curing reaction, which can lead to drawbacks such as insufficient mixing time or too high a reaction temperature. Even so, if the solution can be mixed first and then cooled properly, the starting temperature of the solution can be higher, but even then the starting temperature of this solution is still most preferably 100 ° C. or lower when the curing agent is added.

본 발명의 발견의 견지에서, 고농도의 붕산염 용액은 중합하려는 경향이 강하며, 농도가 증가하면 중합도 또한 증가한다. 실험 결과에 의하면 나트륨 : 붕소의 몰비율이 0.3028인 소듐 보레이트 용액에서, 용액의 밀도와 용액중의 소듐 보레이트 농도는 처음부터 끝까지 선형 직접 비례 관계를 유지한다. 용액의 점도는 농도가 낮을때만 선형 직접 비례 관계를 보여주며, 붕소농도가 80,000ppm에 이를 때에 점도는 급속히 그리고 분명하게 증가하기 시작하여 약 100,000ppm에 도달한 이후에는 점도가 훨씬 더 급속히 높아짐으로써 농도가 높을수록 중합하려는 경향이 더 강해짐을 보여준다. 본 발명의 실험들에 의하여 이러한 중합 작용이 소듐 보레이트의 경화 생성물의 품질에 매우 중요한 영향을 미친다는 것이 증명된다. 붕산염 용액의 붕소 농도가 높을 때 더 높은 중합도를 갖는 붕산염들이 생성되며, 더 높은 중합도를 갖는 붕산염이 본 발명의 응고제와 반응시에는 응고 생성물의 강도 또한 더 높아진다는 것이 발견되었다. 이는 본 발명의 특징으로서, 본 발명의 방법이 응고체의 아주 높은 부피효율과 품질을 동시에 이룰 수 있도록 하는 매우 유용하고 훌륭한 재순환(recycling) 과정을 구성한다. 고농도의 붕산염 용액과 시멘트성 물질, 화산재 물질 및 몇 가지 첨가제들을 균일하게 혼합시켜서 제조된 경화성 슬러리로 폐기물을 응고시키는 방법은 미국특허 제 5,457,262호에 개시되어 있다. 본 발명에서는 더 적절한 응고제 물질들이 개시될 것이며, 이들은 본 발명의 방법에 의한 응고물의 품질을 더 향상시킨다.In light of the findings of the present invention, high concentrations of borate solutions tend to polymerize, and as the concentration increases, the polymerization also increases. Experimental results show that in a sodium borate solution with a molar ratio of sodium to boron of 0.3028, the density of the solution and the sodium borate concentration in the solution maintain a linear direct proportional relationship from beginning to end. Viscosity of the solution shows a linear direct proportionality only at low concentrations, and when the boron concentration reaches 80,000 ppm, the viscosity starts to increase rapidly and distinctly, and after reaching about 100,000 ppm, the viscosity becomes much more rapidly, thus increasing the concentration. The higher is, the stronger the tendency to polymerize. Experiments of the present invention demonstrate that this polymerization action has a very important effect on the quality of the cured product of sodium borate. It was found that when the boron concentration of the borate solution is high, borate salts with higher degree of polymerization are produced, and when the borate salt with higher degree of polymerization reacts with the coagulant of the present invention, the strength of the coagulation product is also found to be higher. This is a feature of the present invention, which constitutes a very useful and excellent recycling process that allows the method of the present invention to achieve very high volumetric efficiency and quality of the coagulum. A method of solidifying waste with a curable slurry prepared by uniformly mixing a high concentration of borate solution with cementitious material, volcanic ash material and several additives is disclosed in US Pat. No. 5,457,262. More suitable coagulant materials will be disclosed in the present invention, which further improves the quality of the coagulant by the method of the present invention.

본 발명의 실험들을 기초로 하여, 전술한 고농도의 붕산염들을 위한 응고제로서 적당한 물질들에는 상기 특허에 개시된 시멘트성 물질, 화산재 물질들 및 지정된 첨가제들 이외에도, 붕산 또는 붕산염과 반응하여 불용성 또는 난용성 고체를 형성시킬 수 있는 다른 모든 물질들이 포함된다는 것을 발견했다. 이들 모두는 응고제로서 사용될 수 있다.Based on the experiments of the present invention, materials suitable as coagulants for the high concentrations of borates described above include, in addition to the cementitious materials, volcanic ash materials, and designated additives disclosed in the patent, insoluble or poorly soluble solids by reaction with boric acid or borate salts. It found that all other materials that could form All of these can be used as coagulants.

그러나 응고 생성물이 지녀야만 하는 품질을 고려한다면, 응고제 물질은 응고체에 뛰어난 압축강도, 내수성, 내구성을 제공할 수 있고 응고체의 구조가 미세하고 조밀하여 구멍(pore)의 크기는 작고 개수는 적도록 하여, 수분의 방출을 막을 수 있도록 하는 물질이 바람직하다. 실험의 결과로서, 그러한 물질들 가운데에서 금속성 실리케이트의 염, 인삼염 및 탄산염 또는 그것의 혼성염 뿐만 아니라 2가 또는 그 이상의 금속의 산화물과 수산화물이 가장 적당한 것으로 밝혀졌다. 상기 물질들을 선택함에 있어서, 붕산 또는 붕산염과 함께 이러한 물질들에 의해서 형성되는 응고 생성물들의 구조 안정성과 응고되는 동안의 가열효과(heating effect)가 고려되어야만 한다. 이상적인 응고 생성물들은 최소한의 팽창성 또는 수축성을 지녀야만 한다 ; 반면에 열의 방출이 적을수록 응고반응은 또한 더 좋아질 것이다.However, considering the quality of the coagulation product, the coagulant material can provide the coagulant with excellent compressive strength, water resistance, and durability. The coagulum structure is fine and compact, so that the pore size is small and the number is small. It is desirable to have a substance that prevents the release of moisture. As a result of the experiment, among those materials, salts, phosphates and carbonates or mixed salts of metallic silicates, as well as oxides and hydroxides of divalent or more metals, have been found to be most suitable. In selecting the materials, the structural stability of the coagulation products formed by these materials together with boric acid or borate salts and the heating effect during solidification must be taken into account. Ideal coagulation products should have minimal expansion or contractility; On the other hand, the less heat released, the better the coagulation reaction will be.

상기 응고제의 물질이 단독으로 사용될 때에도 역시 응고 효과가 있으나, 일반적으로는 응고 생성물들이 모두 훌륭한 품질을 갖도록 다른 물질로 구성된 조성물로 된 복합 응고제를 사용하는 것이 상대적으로 적당하다. 예를 들면, 산화 마그네슘(magnesium oxide)과 붕산 사이의 반응에 의하여 상당한 내수성을 지닌 응고체가 생성된다. 그러나, 과도한 산화 마그네슘이 사용될 때 응고체의 수축성은 상당히 커지고 응고체는 깨지기 쉬워진다. 이는 응고체의 구조에 있어서 안정성에 관한 단점이다. 그러므로, 사용된 마그네슘의 양은 지나쳐서는 안되며 과하게 사용되면 응고체는 크랙킹 현상이 발생하기 쉽다. 다시 예를 들면, 실리카가 응고제 물질로서 사용되는 경우, 응고반응에서 상대적으로 열의 방출은 적지만 응고체의 압축강도가 낮고 내수성 또한 만족스럽지 못하다. 그러므로 사용된 실리카의 양은 너무 과도해서는 안된다. 사용된 물질들은 붕산 또는 그것의 염과 직접적으로 응고 반응을 일으킬 수 있는 물질들에 한정되지 않고, 사용되는 어떤 물질들은 액상 폐기물 중의 붕산 이외의 다른 성분들의 응고를 증진시키거나 품질에 기여하는 다른 응고제 성분의 불충분한 점을 보충하기 위한 것이다. 예를 들면, 액상 폐기물이 붕산의 나트륨염 상태일 때 일반적으로 응고 후에 응고체의 나트륨염은 상대적으로 쉽게 용해되어 응고체 내에서 만족스럽지 못한 내수성을 갖도록 하므로, 이러한 문제점을 극복하기 위한 개선적인 조치를 취할 필요가 있다. 실행가능한 방법은 적당한 양의 규산을 첨가하여, 나트륨을 다른 금속성 산화물, 수산화물 또는 염과 반응하기 위한 소듐 실리케이트의 상태로 만들고 나트륨염이 용해되어 나오는 것을 막기 위하여 소듐 실리케이트의 불용성 염을 형성시키는 것이다. 바륨, 지르코늄 및 티타늄의 산화물, 수산화물 또는 염은 훌륭한 응고제 성분이고 응고제를 위한 활성 물질 또는 구조의 안정성을 높이기 위한 충전제로서 사용될 수 있다.Although the material of the coagulant is used alone, there is also a coagulation effect, but in general, it is relatively suitable to use a composite coagulant composed of a composition composed of different materials so that the coagulation products all have good quality. For example, a reaction between magnesium oxide and boric acid produces a coagulum with significant water resistance. However, when excessive magnesium oxide is used, the shrinkage of the coagulum becomes considerably larger and the coagulum becomes brittle. This is a disadvantage regarding stability in the structure of the coagulation body. Therefore, the amount of magnesium used should not be excessive and the coagulum is prone to cracking when used excessively. Again, for example, when silica is used as a coagulant material, relatively little heat is released in the coagulation reaction, but the compressive strength of the coagulant is low and the water resistance is also not satisfactory. Therefore, the amount of silica used should not be excessive. The materials used are not limited to those which can cause a coagulation reaction directly with boric acid or its salts, and certain materials used are other coagulants that enhance the quality or contribute to the quality of the components other than boric acid in the liquid waste. It is intended to compensate for the lack of ingredients. For example, when the liquid waste is in the sodium salt of boric acid, the sodium salt of the coagulant generally dissolves relatively easily after coagulation so that it has an unsatisfactory water resistance in the coagulum, thus improving measures to overcome this problem. It is necessary to take A viable method is to add an appropriate amount of silicic acid to bring sodium into the state of sodium silicate for reaction with other metallic oxides, hydroxides or salts and to form an insoluble salt of sodium silicate to prevent the sodium salt from dissolving. Oxides, hydroxides or salts of barium, zirconium and titanium are good coagulant components and can be used as fillers to enhance the stability of the active material or structure for the coagulant.

본 발명에 따른 실험에 의하면 사용된 응고제의 양이 증가할수록 혼합된 슬러리의 점도가 높아지고 가열 온도 또한 더 상승한다는 것이 입증된다. 이러한 조건하에서 혼합이 잘되면 응고체 또한 품질면에서 훌륭하다. 그러나 사용된 응고제의 양이 과하면 혼합공정에서 문제가 발생해서 균질한 혼합 효과가 이루어지지 않고, 응고체의 구조 내에서 불균질성이 발생하여 품질면에서 바람직하지 못할 것이다. 일반적으로 말해서, 용액의 각 kg당 0.7kg 이하의 응고제를 사용하는 것이 적당하고, 0.3∼0.5kg이 가장 바람직하다.Experiments according to the invention demonstrate that the higher the amount of coagulant used, the higher the viscosity of the mixed slurry and the higher the heating temperature. If mixed well under these conditions, the coagulant is also excellent in quality. However, if the amount of coagulant used is excessive, problems in the mixing process will occur, and a homogeneous mixing effect will not be achieved, and heterogeneity will occur within the structure of the coagulum, which will be undesirable in terms of quality. Generally speaking, it is appropriate to use 0.7 kg or less coagulant per kg of solution, with 0.3 to 0.5 kg being most preferred.

이하 본 발명에 따른 응고방법과 응고제의 제조에 관하여 실시예를 통하여 기술하는 바, 이는 본 발명의 일부분인 실시예이며 본 발명의 활용화의 전범위를 나타내는 것이 아니므로 본 발명의 범위가 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the coagulation method and the preparation of the coagulant according to the present invention will be described through Examples, which are examples of a part of the present invention and do not represent the full scope of the present invention. It is not limited.

[실시예 1]Example 1

95% 수산화나트륨 288중량부와 99% 붕산 1,400 중량부를 각각 두 개의 동일부로 나누었다. 두 개의 동일부를 각각 다시 두 번 나누고 각 부는 교반하면서 증류수 600중량부에 순서대로 첨가하였다. 첨가순서는 다음과 같다 : 수산화나트륨 - 붕산 - 수산화나트륨 - 붕산. 수산화나트륨이 완전히 용해되기를 기다리기까지 혼합용액을 약간 가열하여 붕산이 완전히 용해되도록 하였다. 위와 같이 얻어진 용액의 용해된 붕소농도는 105,943ppm이었고, 나트륨/붕소의 몰비는 0.3이었다. 붕산이 용해된 후에, 용액을 계속 교반하고 40℃로 냉각시켰다. 용액을 이 온도로 유지하여 즉각 사용할 수 있도록 하였다. 응고제를 첨가하기 전에, 상기 제조 공정 중에서 수분증발에 의해 손실된 중량을 알아보기 위해 용액의 무게를 다시 재고 동일 온도의 물을 보충하였다.288 parts by weight of 95% sodium hydroxide and 1,400 parts by weight of 99% boric acid were each divided into two equal parts. The two equal parts were each divided twice again and each part was added sequentially to 600 parts by weight of distilled water with stirring. The order of addition is as follows: sodium hydroxide-boric acid-sodium hydroxide-boric acid. The mixed solution was heated slightly until the sodium hydroxide was completely dissolved so that the boric acid was completely dissolved. The dissolved boron concentration of the solution obtained as above was 105,943 ppm, and the molar ratio of sodium / boron was 0.3. After the boric acid had dissolved, the solution was kept stirring and cooled to 40 ° C. The solution was kept at this temperature for immediate use. Before adding the coagulant, the solution was reweighed and replenished with water at the same temperature to determine the weight lost by moisture evaporation during the preparation process.

타이완 시멘트회사에서 제조한 포트랜드 타입Ⅱ 시멘트 16중량부, 삼염기 마그네슘 포스페이트 분말 13중량부, 외가닥의 탄소 섬유(stranded carbon fiber) 0.4중량부를 혼합하고 균질화한 다음 분쇄하여 응고제 분말을 만들었다. 그리고나서, 이 응고제 분말을 사용 준비된 붕산 용액에 점차적으로 첨가하는 동시에 균질한 슬러리를 형성시키기 위해서 응고제 분말이 용액과 섞이도록 격렬하게 교반하였다. 폐기물 유체에 대한 응고제의 중량비는 0.4였다. 응고제를 완전히 첨가한 후 10분 후에 교반을 멈추고, 슬러리를 내부 직경이 5cm이고 높이가 11cm인 원통모양의 폴리에틸렌 플라스틱 모델에 즉시 붓고 실온에서 방치하였다. 응고 후 30일 후에 탈형(demolding)하여 5개의 샘플을 얻어 10cm의 긴 원통모양의 표본으로 절단하였다. 표본에 대하여 미국 뉴클리어 레귤러토리 커미션(U.S. Nuclear Regulatory Commission)의 품질 증명에 따른 ASTM C39 방법으로 압축강도를 다시 실험하였다. 실험 결과로부터, 5개의 샘플의 평균 압축강도는 189kg/cm2였다.16 parts by weight of Portland Type II cement manufactured by Taiwan Cement, 13 parts by weight of tribasic magnesium phosphate powder, and 0.4 parts by weight of stranded carbon fiber were mixed, homogenized and ground to form a coagulant powder. Then, the coagulant powder was gradually added to the boric acid solution prepared for use, and stirred vigorously so that the coagulant powder was mixed with the solution to form a homogeneous slurry. The weight ratio of coagulant to waste fluid was 0.4. Agitation was stopped 10 minutes after complete addition of the coagulant, and the slurry was immediately poured into a cylindrical polyethylene plastic model with an inner diameter of 5 cm and a height of 11 cm and left at room temperature. Thirty days after coagulation, the samples were demolded and cut into 10 cm long cylindrical specimens. The specimens were again tested for compressive strength by the ASTM C39 method according to the US Nuclear Regulatory Commission quality certification. From the experimental results, the average compressive strength of the five samples was 189 kg / cm 2 .

[실시예 2]Example 2

붕산염 용액과 응고제는 실시예 1과 동일한 단계로 제조되었다. 용액중에 용해된 붕소의 농도와 나트륨 : 붕소의 몰비 또한 실시예 1과 동일하였다 ; 그러나 응고제의 성분은 산화마그네슘 1중량부, 3염기 마그네슘 포스페이트 1중량부 및 외가닥으로 된 탄소섬유 0.09중량부와 함께 타입 2A 머드 응고제(조성에 대하여는, 미국특허 5,457,262 참조) 4중량부로 변경되었다. 사용된 액체상 폐기물에 대한 응고제의 중량비는 0.3328이었다. 응고후 7일 후에 탈형하였고, 실험은 5개의 샘플에 대해 유사하게 실행되었다. 실험결과, 압축강도는 130kg/cm2였다.The borate solution and the coagulant were prepared in the same steps as in Example 1. The concentration of boron dissolved in the solution and the molar ratio of sodium: boron were also the same as in Example 1; However, the component of the coagulant was changed to 4 parts by weight of type 2A mud coagulant (for composition, see U.S. Patent 5,457,262) together with 1 part by weight of magnesium oxide, 1 part by weight of tribasic magnesium phosphate and 0.09 part by weight of outer strands of carbon fiber. The weight ratio of coagulant to liquid waste used was 0.3328. Demolded 7 days after coagulation and experiments were run similarly on the 5 samples. As a result, the compressive strength was 130 kg / cm 2 .

[실시예 3]Example 3

붕산염 용액과 응고제는 실시예 1과 동일한 단계로 제조되었다. 용액중의 용해된 붕소의 농도와 나트륨 : 붕소의 몰비는 실시예 1과 동일하였다 ; 그러나 응고제의 성분은 퓸(fume) 실리카 3중량부, 실리콘 포스페이트 7중량부 및 탄소섬유 0.4중량부와 함께 포틀랜드 시멘트 15중량부로 변경되었다. 응고에서 사용된 액체상 폐기물에 대한 응고제의 중량비는 0.289보다 낮았다. 결과로부터, 응고체를 8달 동안 보존한 후의 압축강도는 105kg/cm2, 그리고 내수 압축강도는 93kg/cm2이었다.The borate solution and the coagulant were prepared in the same steps as in Example 1. The concentration of dissolved boron and the molar ratio of sodium: boron in the solution were the same as in Example 1; However, the coagulant component was changed to 15 parts by weight of Portland cement together with 3 parts by weight of fume silica, 7 parts by weight of silicon phosphate, and 0.4 parts by weight of carbon fiber. The weight ratio of coagulant to liquid waste used in coagulation was lower than 0.289. From the results, the compressive strength after the coagulation body was preserved for 8 months was 105 kg / cm 2 and the domestic compressive strength was 93 kg / cm 2 .

[실시예 4]Example 4

붕산염 용액은 실시예 1에서와 동일한 단계로 제조되었고 용액중의 붕소의 농도는 120,000ppm이었고 나트륨 : 붕소의 몰비는 0.32이었다. 그에 따라, BaSiO3의 미세한 분말이 응고제로 사용되었고, 응고는 붕산염 용액 각 중량부 당 응고제 0.37중량부의 비로 실행되었다. 응고후 7일 후에 탈형하였고 실험은 5개의 샘플에 대해 유사하게 실행되었다. 결과로부터 압축강도는 61kg/cm2였다.The borate solution was prepared in the same steps as in Example 1, the concentration of boron in the solution was 120,000 ppm and the molar ratio of sodium: boron was 0.32. Thus, a fine powder of BaSiO 3 was used as the coagulant, and coagulation was carried out in a ratio of 0.37 parts by weight of coagulant per each part by weight of borate solution. It was demolded 7 days after coagulation and the experiment was performed similarly on 5 samples. From the results, the compressive strength was 61 kg / cm 2 .

[실시예 5]Example 5

붕산염 용액은 실시예 1과 동일한 단계로 제조되었으나 나트륨 : 붕소의 몰비는 증가했고 용액의 pH는 85% 인산으로 낮게 조정되었다. 제조된 모의(simulative) 액체 붕산염 폐기물은 77,728ppm의 붕소를 포함하고, 나트륨 : 붕소의 몰비가 0.7이고, 25,909ppm의 인산(H3PO4)을 포함하는 것으로 측정되었다. 응고제의 제조공정은 또한 실시예 1과 동일했으며, 이 조성은 산화마그네슘 6중량부와 외가닥으로 된 탄소섬유 0.3중량부 및 타이완 시멘트 회사의 타입 ⅡA 머드 응고제 13중량부였다. 응고에서, 액체상 폐기물에 대한 응고제의 중량비는 0.2383이었다. 응고후 30일 후에 탈형하였으며, 실험은 5개의 샘플에 대해 유사하게 실행되었다. 결과로부터 압축강도는 193kg/cm2이고, 내수 압축강도는 172kg/cm2였다.The borate solution was prepared in the same steps as in Example 1, but the molar ratio of sodium to boron was increased and the pH of the solution was adjusted to 85% phosphoric acid. The simulated liquid borate wastes produced were determined to contain 77,728 ppm of boron, a molar ratio of sodium to boron of 0.7, and 25,909 ppm of phosphoric acid (H 3 PO 4 ). The manufacturing process of the coagulant was also the same as in Example 1, and the composition was 6 parts by weight of magnesium oxide, 0.3 parts by weight of carbon fiber in the outer strand, and 13 parts by weight of Type IIA mud coagulant from Taiwan Cement. In coagulation, the weight ratio of coagulant to liquid waste was 0.2383. It demolded 30 days after coagulation and the experiment was performed similarly on 5 samples. From the results, the compressive strength was 193 kg / cm 2 and the domestic compressive strength was 172 kg / cm 2 .

본 발명의 방법에 의해 제조된 응고생성물은 강도가 높고 노화의 문제가 없으며, 응고부피 효율이 종래의 방법에 비하여 매우 향상된다.The coagulation product produced by the method of the present invention has high strength, no problem of aging, and the coagulation volume efficiency is greatly improved as compared with the conventional method.

Claims (10)

다음의 단계들을 포함하는, 붕산 및/또는 붕산염이 함유된 용액의 응고 방법: 1) 산 용액 또는 알칼리 용액을 첨가함으로써 용액의 pH를 7∼10으로 조정하는 단계 ; 2) 용액의 수분함량이 30% 이하이고, 모든 붕소의 종들이 높은 중합 비율의 폴리보레이트의 형성을 촉진하기 위하여 가용성 상태를 유지하도록 물을 증발시킴으로써 용액을 농축시키는 단계 ; 및 3) 응고제로서, 2가 이상의 금속의 산화물, 수산화물, 염 또는 이들의 복합체의 하나 또는 몇가지 종류로 된 혼합 분말을 사용하고, 경화성 슬러리를 제조하기 위해 상기 용액과 함께 이를 균질하게 혼합하는 단계.A method of solidifying a solution containing boric acid and / or borate, comprising the following steps: 1) adjusting the pH of the solution to 7-10 by adding an acid solution or an alkaline solution; 2) concentrating the solution by evaporating water so that the water content of the solution is 30% or less, and all boron species remain soluble to promote the formation of high polymerization rates of polyborate; And 3) using a mixed powder of one or several kinds of oxides, hydroxides, salts or complexes of divalent or more metals as a coagulant, and mixing them homogeneously with the solution to produce a curable slurry. 제 1 항에 있어서, 응고제 성분들 중에서 금속염은 바륨염, 마그네슘염, 실리케이트, 인산염, 또는 탄산염인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the metal salt of the coagulant component is a barium salt, magnesium salt, silicate, phosphate, or carbonate. 제 1 항에 있어서, 응고제 성분들 중에서 금속 산화물, 수산화물 또는 그 염은 칼슘, 실리콘, 바륨, 마그네슘, 알루미늄, 철, 티타늄 및 지르코늄의 산화물, 수산화물 또는 염인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the metal oxide, hydroxide or salt thereof among the coagulant components is an oxide, hydroxide or salt of calcium, silicon, barium, magnesium, aluminum, iron, titanium and zirconium. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 응고제 성분들 중에서 금속산화물의 복합체는 시멘트-염기 물질, 시멘트성 무질 또는 화산재 물질인 것을 특징으로 하는 방법.4. The method of any one of claims 1 to 3, wherein the complex of metal oxides among the coagulant components is a cement-base material, a cementitious amorphous or volcanic ash material. 제 4 항에 있어서, 응고제와 붕산염 용액의 중량비가 0.7 이하인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 4, wherein the weight ratio of the coagulant and the borate solution is 0.7 or less. 제 4 항에 있어서, 응고제 분말과 혼합되는 붕산염 용액의 출발 온도가 100℃ 이하인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 4, wherein the starting temperature of the borate solution mixed with the coagulant powder is 100 ° C or less. 제 4 항에 있어서, 용액중의 붕산염이 소듐 보레이트이고 나트륨 : 붕소의 몰비가 1.2 이하인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 4, wherein the borate in the solution is sodium borate and the molar ratio of sodium: boron is 1.2 or less. 제 4 항에 있어서, 수산화나트륨 또는 인산이 용액의 pH값의 조절에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.5. The method of claim 4 wherein sodium hydroxide or phosphoric acid is used to adjust the pH value of the solution. 제 2 항에 있어서, 응고제 성분중에서 인산염 또는 실리케이트가 규산인산인 것을 특징으로 하는 방법.3. The method of claim 2 wherein the phosphate or silicate in the coagulant component is silicic acid phosphoric acid. 제 2 항에 있어서, 응고제의 바륨염이 바륨 실리케이트인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2 wherein the barium salt of the coagulant is barium silicate.
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