TW201829349A - 無機聚合物（ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ）成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統 - Google Patents

無機聚合物（ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ）成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201829349A
TW201829349A TW107102455A TW107102455A TW201829349A TW 201829349 A TW201829349 A TW 201829349A TW 107102455 A TW107102455 A TW 107102455A TW 107102455 A TW107102455 A TW 107102455A TW 201829349 A TW201829349 A TW 201829349A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
hydrate
mixture
inorganic polymer
polymer molded
silicate
Prior art date
Application number
TW107102455A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI665172B (zh
Inventor
川內加苗
岡部寛史
金子昌章
並木千晶
佐藤龍明
中村秀樹
山本遼
高橋芙美
Original Assignee
日商東芝股份有限公司
日商東芝能源系統股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商東芝股份有限公司, 日商東芝能源系統股份有限公司 filed Critical 日商東芝股份有限公司
Publication of TW201829349A publication Critical patent/TW201829349A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI665172B publication Critical patent/TWI665172B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
    • C04B12/005—Geopolymer cements, e.g. reaction products of aluminosilicates with alkali metal hydroxides or silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/0463—Hazardous waste
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0071—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability making use of a rise in pressure
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/30—Processing
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/30—Processing
    • G21F9/301—Processing by fixation in stable solid media
    • G21F9/302—Processing by fixation in stable solid media in an inorganic matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/0068—Ingredients with a function or property not provided for elsewhere in C04B2103/00
    • C04B2103/0098—Radioactive materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00068—Mortar or concrete mixtures with an unusual water/cement ratio
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00767—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for waste stabilisation purposes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00862—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for nuclear applications, e.g. ray-absorbing concrete
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

無機聚合物成型體製造方法係具有：混合步驟(S1)，係將含鋁及矽之第1物質、及包含鹼性氫氧化物的水合物及鹼性矽酸鹽的水合物中至少任一者之鹼刺激劑的水合物混合；壓縮步驟(S2)，係將混合步驟(S1)中所得之混合物進行壓縮成型而作成壓縮混合體；及熟化步驟(S3)，係將壓縮混合體進行熟化。

Description

無機聚合物(ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ)成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統
本發明係有關於無機聚合物成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統。
伴隨核能發電廠的運轉所產生之半衰期較短且劑量較低的放射性廢棄物一般係填充於鋼桶予以固化。作為固化材，一般係使用水泥、柏油、環氧樹脂，近來有人研究使用無機聚合物來予以固化。就無機聚合物而言，除了放射性廢棄物的固化材以外，有時也會作為建材等使用。
無機聚合物是一種以鋁(Al)及矽(Si)等為主成分，所稱鋁矽酸鹽的非晶質無機固化材。無機聚合物在其無機聚合物結構中沒有如水合物般不可分離地含有的水分，而在無機聚合物原料的混合時及反應時則需要水。以下，茲將使其硬化成任意形狀的無機聚合物稱為無機聚合物成型體、將構成無機聚合物成型體的原料稱為無機聚合物原料。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5807785號公報 　　[專利文獻2]日本專利第5661492號公報
[發明所欲解決之課題]
無機聚合物的原料大多為粉狀或粒狀。一般在製作無機聚合物時，係對無機聚合物原料添加水予以混合成漿液狀，注入模具中，進行聚合反應而使其硬化。呈漿液狀之無機聚合物原料與水的混合物，於混合時容易附著於攪拌葉上，且於移送時容易堵塞於配管等。因此，需頻繁地進行裝置的維修保養。而且，由於維修保養所分出的步驟增加，而使得無機聚合物成型體的製造效率降低。
本發明係有鑑於上述實情而完成者，茲以提供一種無需將無機聚合物原料調成漿液即可作成無機聚合物成型體的無機聚合物成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統為目的。 [解決課題之手段]
本發明實施形態之無機聚合物成型體製造方法，為解決上述課題，其特徵為具有：混合步驟，係將含鋁及矽之第1物質，及包含鹼性氫氧化物的水合物及鹼性矽酸鹽的水合物中至少任一者之鹼刺激劑的水合物混合；壓縮步驟，係將前述混合物進行壓縮成型而作成壓縮混合體；及熟化步驟，係將前述壓縮混合體進行熟化。
又，本發明實施形態之無機聚合物成型體製造方法，為解決上述課題，其特徵為具有：混合步驟，係將含鋁及矽之第1物質、包含鹼性氫氧化物及鹼性矽酸鹽中至少任一者之鹼刺激劑，及具有結晶水之水合物混合；壓縮步驟，係將前述混合步驟中所得之混合物進行壓縮成型而作成壓縮混合體；及熟化步驟，係將前述壓縮混合體進行熟化。
本發明實施形態之無機聚合物成型體製造系統，為解決上述課題，其特徵為具備：混合物調製手段，係由含鋁及矽之第1物質、包含鹼性氫氧化物及鹼性矽酸鹽中至少任一者之第2物質及包含具水合物之化合物之第3物質，至少使用前述第1物質及前述第2物質來調製滿足以下所有條件的混合物：以含鋁及矽為條件之第1條件、以包含鹼性氫氧化物及鹼性矽酸鹽中至少任一者為條件之第2條件及以包含具水合物之化合物為條件的第3條件；加壓手段，係具備供收容前述混合物之模框並對前述模框內施加所設定之壓力；及熟化手段，係供保持藉由前述加壓手段壓縮成型的前述混合物，且具有供調節前述混合物周圍之氣體條件的空調手段。 [發明之效果]
根據本發明實施形態，可提供一種可防止製造效率降低同時製造無機聚合物成型體的無機聚合物成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統。
[實施發明之形態]
以下，根據附圖說明本發明實施形態之無機聚合物成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統。
圖1為本實施形態之無機聚合物成型體製造方法的流程圖。此外，圖中的S1～S4為表示步驟的符號，係與後述之符號S1～S4對應。
本實施形態之無機聚合物成型體製造方法係具備：混合步驟S1，係以滿足後述之混合物條件的方式，將無機聚合物原料與所需之添加物混合而得到混合物；壓縮步驟S2，係將混合物壓縮而生成壓縮混合體；步驟S3，係將壓縮混合體進行熟化；及乾燥步驟S4，係將熟化後的壓縮混合體乾燥。
以下，就混合步驟S1加以說明。於混合步驟S1中，係調製滿足混合物條件的混合物，此混合物條件係以至少包含無機聚合物原料，且包含具有含水分子的物質(水合物)之化合物(下稱「水分提供材」)為條件。
於此，無機聚合物原料係指供形成無機聚合物的材料，係至少含有固化材1(圖2)及鹼刺激劑2(圖2)。又，無機聚合物係指以鋁(Al)及矽(Si)等為主成分的非晶質材料之聚合物(polymer)。
作為固化材1，可使用例如含鋁(Al)及矽(Si)之化合物(下稱「矽酸鋁」(alumina-silica))。作為矽酸鋁，有例如偏高嶺土、高爐爐渣、焚化灰、飛灰(含粉煤灰)、沸石、發光沸石、矽石煙、非晶質二氧化矽、氧化鋁、氫氧化鋁等。此外，粉煤灰係指將微粉碎後的煤炭燃燒後所捕集到的飛灰，當成製品控管者。以下，亦將固化材1稱為第1物質。
作為鹼刺激劑2(2a，2b)，可使用例如鹼性氫氧化物或鹼性矽酸鹽。作為鹼性氫氧化物，有例如氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫等。又，作為矽酸鹽，有例如矽酸鋰、矽酸鈉、矽酸鉀、矽酸銣、矽酸銫等。
此外，矽酸鹽存在有正矽酸鹽、偏矽酸鹽等各種化學形態者，任一種化學形態之矽酸鹽，皆可不限定特定之化學形態地採用作為鹼刺激劑2。又，可作為對鹼性氫氧化物或鹼性矽酸鹽進一步添加鋁酸鹽而成的鹼刺激劑2採用。以下，亦將鹼刺激劑2稱為第2物質。
作為水分提供材3(圖2)，可使用例如包含鹼性矽酸鹽的水合物(矽酸鹽水合物)、鹼性鋁酸鹽的水合物(鋁酸鹽水合物)等鹼性水合物之化合物或包含硫酸鈉十水合物等中性水合物之化合物。以下，亦將水分提供材3稱為第3物質。
水分提供材3，由聚合反應觀點而言，較佳為包含鹼性水合物之化合物或包含熔點為100℃以下之水合物(下稱「低熔點水合物」)之化合物，更佳為包含鹼性低熔點水合物之化合物。又，水分提供材3，在包含鹼性低熔點水合物之化合物中，更佳的是熔點高於調製混合物5時之作業場的溫度，亦即調製混合物5時不會熔化。
作為包含鹼性水合物之化合物，有例如鹼性矽酸鹽水合物及鹼性鋁酸鹽水合物。作為矽酸鹽水合物，有例如矽酸鋰水合物、偏矽酸鈉九水合物(Na2 SiO3 ・9H2 O)等矽酸鈉水合物、四矽酸鉀一水合物等矽酸鉀水合物、矽酸銣水合物、矽酸銫水合物等。作為鋁酸鹽水合物，有例如鋁酸鋰水合物、鋁酸鈉水合物、鋁酸鉀三水合物等鋁酸鉀水合物、鋁酸銣水合物、鋁酸銫水合物等。
作為低熔點水合物，有例如偏矽酸鈉九水合物(Na2 SiO3 ・9H2 O：熔點48℃)或偏矽酸鈉五水合物(Na2 SiO3 ・5H2 O：熔點72℃)等。
混合步驟S1中，滿足上述混合物條件的混合物，其中無機聚合物原料是否包含具水合物之化合物，更具體而言，須混合之物質係隨鹼刺激劑2是否為包含水分提供材3的鹼刺激劑(下稱「含結晶水之鹼刺激劑」)2a、或為不含具水合物之化合物的鹼刺激劑(下稱「不含結晶水之鹼刺激劑」)2b而異。
就上述混合物條件，若更詳細加以說明，滿足作為第1條件之「含鋁及矽」、作為第2條件之「包含鹼性氫氧化物及鹼性矽酸鹽中至少任一者」及作為第3條件之「包含具水合物之化合物」此三個條件時則滿足混合物條件。
混合包含含結晶水之鹼刺激劑2a的無機聚合物原料時，含結晶水之鹼刺激劑2a係滿足上述第1～3之條件中的第2條件及第3條件此二個條件。因此，若將滿足第1條件的固化材1與含結晶水之鹼刺激劑2a混合，則滿足第1～第3混合物條件全部。此時，不一定需要除無機聚合物原料外另外進一步添加滿足第3條件的水分提供材3。亦即，在混合步驟S1中，可省略含結晶水之鹼刺激劑2a以外之水分提供材3的添加。
另一方面，混合包含不含結晶水之鹼刺激劑2b的無機聚合物原料時，不含結晶水之鹼刺激劑2b僅滿足第2條件，但不滿足第3條件。因此，為了調製包含水分提供材3的混合物，除滿足第1條件的固化材1及滿足第2條件的不含結晶水之鹼刺激劑2b外，必須另外添加滿足第3條件的水分提供材3。
上述水分提供材3中，鹼性矽酸鹽水合物及鹼性鋁酸鹽水合物係分別可適用於作為鹼刺激劑2的鹼性矽酸鹽的水合物及鹼性鋁酸鹽的水合物。亦即，鹼性矽酸鹽水合物及鹼性鋁酸鹽水合物可謂可兼作鹼刺激劑2的水分提供材3、或可兼作水分提供材3的鹼刺激劑2。
從而，於本實施形態中，可將鹼性矽酸鹽水合物及鹼性鋁酸鹽水合物適用於作為可兼作水分提供材3的鹼刺激劑2(含結晶水之鹼刺激劑2a)，而非僅單純的水分提供材3。
又，在混合步驟S1中，可將可粉碎的固體添加於無機聚合物原料中。可粉碎的固體係指例如水淨化時所使用的放射性核種吸附劑。此外，由可粉碎的固體等所構成的各種廢棄物亦可將其混於無機聚合物原料中。茲將添加於無機聚合物原料之由可粉碎的固體等所構成的各種物質稱為被固化物4或第4物質。
以下，將混合步驟S1中所得包含含結晶水之鹼刺激劑2a的無機聚合物原料、或包含不含結晶水之鹼刺激劑2b的無機聚合物原料及水分提供材3與被固化物4等混合調製而成的混合物稱為混合物5。此外，未混合被固化物4時，將包含含結晶水之鹼刺激劑2a的無機聚合物原料、或包含不含結晶水之鹼刺激劑2b的無機聚合物原料及水分提供材3與被固化物4等混合調製而成的混合物稱為混合物5。
其次，就壓縮步驟S2加以說明。就壓縮步驟S2，係將混合物5成型並壓縮之步驟。茲將壓縮步驟S2中經壓縮及成型的混合物5稱為壓縮混合體6。包含固化材1及鹼刺激劑2之混合物5經加壓成型而成的壓縮混合體6，由於固化材1與鹼刺激劑2彼此密接，與未進行加壓成型的情形相比可形成更容易進行反應的狀態。
壓縮步驟S2中對混合物5施加之壓力，為了穩定形態而使其緻密化地生成壓縮混合體6，由此觀點而言，係設定為約1兆帕斯卡[MPa]以上的壓力。壓力的上限值為技術上可行之範圍的上限值。
其次，就熟化步驟S3加以說明。熟化步驟S3係將壓縮混合體6進行熟化而促進聚合反應之步驟。聚合反應係透過壓縮混合體6中的水分形成反應場，使鹼刺激劑2與固化材1反應而進行。壓縮混合體6中的水分為由壓縮混合體6吸收之環境中的吸濕水分(水分)、原本含於混合物5中的吸濕水分、混合物5中所含之來自水合物的水分。
水合物中的結晶水，周知會因一定程度以上的熱脫離而轉變為水分；研判會因周圍的吸濕水分或壓力的影響而更容易脫離。於本實施形態中，研判除熟化中的溫度或濕度條件外，混合物5中的結晶水會因壓縮步驟S2而更容易轉變為水分，而促進聚合反應。
此外，在熟化步驟S3中，藉由調整壓縮混合體6周圍環境的溫度等壓縮混合體6周圍的環境，可促進內含於壓縮混合體6之水合物的結晶水的脫離而形成反應場，可促進聚合反應。茲將經聚合反應的壓縮混合體6稱為熟化後成型體8。
其次，就乾燥步驟S4加以說明。乾燥步驟S4係使熟化後成型體8中的水分蒸發之步驟。即使非人為地實施，熟化後成型體8的乾燥仍可自然地進行，而藉由調整熟化後成型體8周圍環境的溫度等熟化後成型體8周圍的環境，可促進乾燥。茲將聚合充分進行而滿足任意之含水率的熟化後成型體8稱為無機聚合物成型體7。
此外，熟化步驟S3與乾燥步驟S4亦有時未嚴謹地區分。在熟化步驟S3中進行壓縮混合體6內的聚合反應後，茲認為無需特別改變周圍之條件，仍會進行水分的蒸發，而形成無機聚合物成型體7。
又，於混合步驟S1中由於除了無機聚合物原料外未另外添加水，因此，相較於習知無機聚合物成型體製造方法中所得之無機聚合物原料與水的混合物，混合物5的含水量極低，壓縮混合體6及熟化後成型體8中的含水量亦較低。從而，在熟化步驟S3中殘留於熟化後成型體8的水分極低時，亦即在熟化步驟S3中內部的水分充分蒸發時則可省略乾燥步驟S4。未有水殘留的問題時，亦可省略乾燥步驟S4。
又，經過壓縮步驟S2的壓縮混合體6雖未進行無機聚合，但視用途而定仍具有充分的強度。因此，在壓縮混合體6之階段，有時會作為例如建材或廢棄物固化體運出。然而，在運出或設置時會進行無機聚合，而研判會進行熟化步驟S3。亦即，在成型無機聚合物成型體7的過程中，即使未人為地設置熟化步驟S3，經過混合步驟S1及壓縮步驟S2的壓縮混合體6仍會自然地經過熟化步驟S3，而形成無機聚合物成型體7。
接著，就本實施形態之無機聚合物成型體製造系統，示出其一例(圖2)加以說明。
圖2為表示本實施形態之無機聚合物成型體製造系統的一例之無機聚合物成型體製造系統10的構成例的示意圖。
無機聚合物成型體製造系統10係例如具備混合物調製手段11、加壓手段12、熟化手段13與乾燥手段14。
混合物調製手段11，在使用含結晶水之鹼刺激劑2a作為鹼刺激劑2時，係藉由將固化材1及含結晶水之鹼刺激劑2a，並視需求添加被固化物4予以混合來調製混合物5。另一方面，使用不含結晶水之鹼刺激劑2b作為鹼刺激劑2時，則藉由將固化材1及不含結晶水之鹼刺激劑2b與水分提供材3，並視需求添加被固化物4等予以混合來調製混合物5。
加壓手段12係具有將混合物5進行壓縮成型而生成成型體，即壓縮混合體6之機能，例如具備：供收容混合物5之模框121、與對模框121的內部施加所設定之壓力的加壓部122。
生成壓縮混合體6時對混合物5施加之壓力愈大，基於對廢棄物進行處理時可壓縮物量之觀點愈可稱得上有利；而提高對混合物5施加之壓力的上限值，則需留意設備成本等會增加。
熟化手段13係具有將壓縮混合體6進行熟化而促進聚合反應之機能，例如具備：可提供將壓縮混合體6進行熟化之空間的熟化室131、與供調節熟化室131之環境的空調部132。
就熟化手段13，係透過空調部132將熟化室131內的環境調節成使內含於壓縮混合體6之水合物的水分子可熔化，而調節成適合促進壓縮混合體6之聚合反應的環境。內含於壓縮混合體6之水合物的水分子一旦熔化，便可對壓縮混合體6內提供水分，而形成無機聚合物反應的反應場。所形成的反應場，可使壓縮混合體6的聚合反應進行。
熟化室131的大小，只要具有可將至少1個壓縮混合體6進行熟化的大小即可。
空調部132係例如具有控制熟化室131的環境氣溫之調溫機能，供調節熟化室131內的溫度，而維持既定範圍內的溫度。又，空調部132係構成為至少可升溫至所使用之水合物的熔點，即含結晶水之鹼刺激劑2a或水分提供材3的熔點。
乾燥手段14係具有：由經聚合反應之壓縮混合體6，即熟化後成型體8促進水分的蒸發之機能，例如具備：可提供促進內含於熟化後成型體8之水分的蒸發(乾燥)之空間的乾燥室141、與調節乾燥室141的內部環境的空調部142。
就乾燥手段14，係由空調部142將乾燥室141的環境調節成更佳之環境，以促進內含於熟化後成型體8之水分的蒸發。
乾燥室141的大小，只要具有可將至少1個壓縮混合體6進行熟化的大小(空間)即可。
空調部142係例如具有供調節乾燥室141之環境的溫度或相對濕度等環境條件之機能，以形成適合由熟化後成型體8促進水分的蒸發之環境。
此外，上述熟化手段13及乾燥手段14分別為具備空調部132及空調部142之實例；只要熟化及乾燥可於大氣中充分地進行，則亦可省略空調部132或空調部142。
再者，熟化手段13不僅可擔負促進聚合反應之熟化步驟S3，還可擔負在聚合反應後使殘留於無機聚合物中的水分蒸發之乾燥步驟S4。以熟化手段13促進熟化而形成無機聚合物後，調整溫度或濕度可促進殘留於無機聚合物中之水分的蒸發。此時，亦可省略乾燥手段14。
又，在經過加壓手段12成壓縮混合體6的狀態下，作為建材或廢棄物運出時，亦可省略熟化手段13及乾燥手段14。縱為未具備熟化手段13及乾燥手段14時，壓縮混合體6的聚合反應及乾燥仍會自然地進行。
如此，在無機聚合物成型體製造方法(步驟S1～步驟S4)及無機聚合物成型體製造系統10中，作為用來形成無機聚合物反應的反應場之水分，透過使用包含水合物之化合物，即使未添加水仍可使無機聚合物反應進行而製造無機聚合物成型體7(熟化後成型體8)。
又，由於係未添加水來調製混合物5，相較於習知無機聚合物成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統，混合物5無需漿液化，而能夠減少混合物5混合時附著於攪拌葉、或於移送時堵塞於配管等問題的發生，及防範此等問題發生的檢查作業。從而，可減少以往無機聚合物成型體製造方法等所發生之故障排除或檢查作業所需的時間，而能夠提高無機聚合物成型體7(熟化後成型體8)的製造效率。
又，作為鹼刺激劑2，透過使用包含水合物之化合物的含結晶水之鹼刺激劑2a，不僅不需要添加水，還可減少調製混合物5所需的物質數。再者，透過使用含結晶水之鹼刺激劑2a作為鹼刺激劑2，由於可使水分均勻地分散壓縮混合體6中，可將內含的水合物熔化而起始無機聚合物反應，而獲得均質的無機聚合物成型體7(熟化後成型體8)。
其次，就應用本實施形態之無機聚合物成型體製造方法及本製造方法所製造的成型體之各實施例(第1實施例至第6實施例)加以說明。此外，在第1～第5實施例中，亦包含省略乾燥步驟的情形而將最終所得之成型體以無機聚合物成型體7說明。
(第1實施例) 　　作為固化材1係使用偏高嶺土(平均粒徑1.3微米[μm])；作為鹼刺激劑2則使用偏矽酸鈉九水合物，其為兼作水分提供材3的含結晶水之鹼刺激劑2a。具體而言，係添加偏高嶺土40.0g與偏矽酸鈉九水合物32.0g而調製成混合物5 (混合粉體)。
接著，分取屬所得混合物5的混合粉體20.0g，填入直徑30毫米(30mmφ)的模框121(圖2)，以成型壓力20.0MPa進行10分鐘壓縮成型，並由模框121將混合物5脫模。脫模之混合物5為可穩定地維持形狀的成型體，可獲得壓縮混合體6。
接著，將由模框121脫模之壓縮混合體6置入熟化室131(圖2)中，以氣溫25℃之條件進行熟化23日。
其後，對屬熟化後之壓縮混合體6的熟化後成型體8，即無機聚合物成型體7測定單軸壓縮強度。此外，於本實施例中，係省略乾燥步驟。
(第2實施例) 　　作為固化材1係使用偏高嶺土(平均粒徑1.3μm)；作為鹼刺激劑2則使用偏矽酸鈉九水合物，其為兼作水分提供材3的含結晶水之鹼刺激劑2a。具體而言，係添加偏高嶺土40.0g與偏矽酸鈉九水合物32.0g而調製成混合物5(混合粉體)。
接著，分取屬所得混合物5的混合粉體20.0 g，填入30mmφ的模框121(圖2)，以成型壓力20.0MPa進行10分鐘壓縮成型，並由模框121將混合物5脫模。脫模之混合物5為可穩定地維持形狀的成型體，可獲得壓縮混合體6。
接著，將由模框121脫模之壓縮混合體6置入熟化室131(圖2)中，以氣溫60℃之條件進行熟化7日。
其後，對屬熟化後之壓縮混合體6的熟化後成型體8測定單軸壓縮強度。又，基於推定熟化後成型體8所含的水分量之觀點，而測定熟化後成型體8的質量。
其次，將無機聚合物成型體7進一步置入乾燥室141(圖2)中，以氣溫200℃之條件進行24小時乾燥而得到無機聚合物成型體7；對無機聚合物成型體7測定其質量，由測得之熟化後成型體8及無機聚合物成型體7的質量來計算熟化後成型體8的水分量(含水率：質量百分率)。計算的結果，熟化後成型體8的含水率為3.2質量百分率。
(第3實施例) 　　作為固化材1係使用偏高嶺土(平均粒徑1.3μm)；作為鹼刺激劑2則使用偏矽酸鈉九水合物及鋁酸鉀三水合物，此等為兼作水分提供材3的含結晶水之鹼刺激劑2a。具體而言，係添加偏高嶺土40.0g、偏矽酸鈉九水合物32.0g與鋁酸鉀三水合物16.5g而調製成混合物5(混合粉體)。
接著，分取屬所得混合物5的混合粉體20.0g，填入30mmφ的模框121(圖2)，以成型壓力10.0MPa進行10分鐘壓縮成型，並由模框121將混合物5脫模。脫模之混合物5為可穩定地維持形狀的成型體，可獲得壓縮混合體6。
接著，將由模框121脫模之壓縮混合體6置入熟化室131(圖2)中，以氣溫60℃之條件進行熟化7日。
其後，對熟化後所得之無機聚合物成型體7測定單軸壓縮強度。此外，於本實施例中，係省略乾燥步驟。
(第4實施例) 　　作為固化材1係使用偏高嶺土(平均粒徑1.3μm)；作為鹼刺激劑2係使用偏矽酸鈉九水合物，其為兼作水分提供材3的含結晶水之鹼刺激劑2a；作為被固化物4之一例則使用菱沸石，其為使用完畢之放射性核種吸附劑(放射性廢棄物)的模擬物。具體而言，係添加偏高嶺土40.0g、偏矽酸鈉九水合物32.0g與菱沸石粉末80g而調製成混合物5(混合粉體)。
接著，分取屬所得混合物5的混合粉體20.0 g，填入30mmφ的模框121(圖2)，以成型壓力3.0MPa進行10分鐘壓縮成型，並由模框121將混合物5脫模。脫模之混合物5為可穩定地維持形狀的成型體，可獲得壓縮混合體6。
接著，將由模框121脫模之壓縮混合體6置入熟化室131(圖2)中，以氣溫60℃之條件進行熟化7日。
其後，對熟化後所得之無機聚合物成型體7測定單軸壓縮強度。此外，於本實施例中，係省略乾燥步驟。
(第5實施例) 　　作為固化材1係使用偏高嶺土(平均粒徑1.3μm)；作為鹼刺激劑2則使用偏矽酸鈉九水合物，其為兼作水分提供材3的含結晶水之鹼刺激劑2a。具體而言，係添加偏高嶺土40.0g與偏矽酸鈉九水合物32.0g而調製成混合物5(混合粉體)。
接著，準備4個30mmφ的模框121(圖2)，分取屬所得混合物5的混合粉體20.0g予以填充於準備之各模框(第1模框～第4模框)121。其後，對填充於第1模框121的混合物5，以1.0MPa的成型壓力，對填充於第2模框121的混合物5，以5.0MPa的成型壓力，對填充於第3模框121的混合物5，以10.0MPa的成型壓力，對填充於第4模框121的混合物5，以20.0MPa的成型壓力分別進行10分鐘壓縮成型，並由各模框121將混合物5脫模。
由第1～第4模框121脫模之混合物5均為可穩定地維持形狀的成型體，可獲得壓縮混合體6。
接著，將由第1～第4模框121脫模之4個壓縮混合體(第1～第4壓縮混合體)6置入熟化室131(圖2)中，以氣溫60℃之條件進行熟化7日。
其次，對將第1～第4壓縮混合體6分別以上述熟化條件進行熟化所得的第1～第4無機聚合物成型體7測定單軸壓縮強度。此外，於本實施例中，係省略乾燥步驟。
(第6實施例) 　　作為固化材1係使用偏高嶺土(平均粒徑1.3μm)；作為鹼刺激劑2則使用偏矽酸鈉九水合物，其為兼作水分提供材3的含結晶水之鹼刺激劑2a。具體而言，係添加偏高嶺土40.0g與偏矽酸鈉九水合物32.0g而調製成混合物5(混合粉體)。
接著，準備3個30mmφ的模框121(圖2)，分取屬所得混合物5的混合粉體20.0g予以填充於準備之各模框121。其後，對填充於各模框121的混合物5，均以成型壓力20.0MPa進行10分鐘壓縮成型，並由模框121將混合物5脫模。
由各模框121脫模之混合物5均為可穩定地維持形狀的成型體，可獲得壓縮混合體6。此外，此處所得3個壓縮混合體6係相當於上述第5實施例中的第4壓縮混合體6，係於後述說明中分別稱為第5～第7壓縮混合體6。
接著，將由各模框121脫模而得之3個壓縮混合體6置入熟化室131(圖2)中，均在氣溫60℃的溫度環境下，分別改變熟化時間來進行熟化。各壓縮混合體6的熟化時間，第5壓縮混合體6為5分鐘、第6壓縮混合體6為10分鐘、第7壓縮混合體6為30分鐘。
對經過上述各熟化時間後的第5～第7壓縮混合體6，根據粉末X光繞射法測定X光繞射光譜。此外，於本實施例中，係省略乾燥步驟。
(單軸壓縮強度的分析結果) 　　其次，說明第1實施例至第5實施例之無機聚合物成型體7(試料#1～#10)的單軸壓縮強度的測定結果。
圖3～圖5為說明本實施形態之無機聚合物成型體製造方法的第1～第5實施例之無機聚合物成型體製造條件及第1～第5實施例之無機聚合物成型體7的強度試驗結果的說明圖。
圖3所記載之試料#1～#4分別為第1～第4實施例中所得之無機聚合物成型體7。
圖4所記載之試料#5～#7分別為第5實施例中所得之第1～第3無機聚合物成型體7。此外，第5實施例中的第4無機聚合物成型體7的製造條件係與第2實施例中的無機聚合物成型體製造條件相同，由於圖3所記載之試料#2的無機聚合物成型體製造條件及強度試驗結果重複，故於圖4中省略其記載。
圖5所記載之試料#8～#10分別為將第5～第7壓縮混合體6進行熟化所得的成型體。
關於圖3(試料#1～#4)所記載之無機聚合物成型體製造條件及強度試驗結果，就試料#1(第1實施例)，無機聚合物成型體7的單軸壓縮強度的測定結果為12.6MPa，可獲得相較於使用水泥將放射性廢棄物固型化時所要求之經固型化之放射性廢棄物(下稱「水泥固化體」)的單軸壓縮強度1.47MPa，具有更充分之單軸壓縮強度的無機聚合物成型體7。
就試料#2(第2實施例)，無機聚合物成型體7的單軸壓縮強度的測定結果為34.9MPa，可獲得相較於水泥固化體所要求之單軸壓縮強度1.47MPa具有更充分之單軸壓縮強度的無機聚合物成型體7。
又，就第2實施例，藉由將熟化溫度設為高於偏矽酸鈉九水合物之熔點的60℃，能以比第1實施例(熟化時間23日)更短的熟化時間(7日)獲得單軸壓縮強度更高的無機聚合物成型體7。
就試料#3(第3實施例)，無機聚合物成型體7的單軸壓縮強度的測定結果為38.0MPa，可獲得相較於水泥固化體所要求之單軸壓縮強度1.47MPa具有更充分之單軸壓縮強度的無機聚合物成型體7。
又，就第3實施例，藉由對第2實施例進一步添加鋁酸鉀三水合物，能以與第2實施例相同的熟化條件獲得單軸壓縮強度更高的無機聚合物成型體7。
就試料#4(第4實施例)，無機聚合物成型體7的單軸壓縮強度的測定結果為2.4MPa，即使進一步添加作為被固化物4的菱沸石時，仍可獲得相較於水泥固化體所要求之單軸壓縮強度1.47MPa具有更充分之單軸壓縮強度的無機聚合物成型體7。
接著，關於圖4(試料#5～#7)所記載之無機聚合物成型體製造條件及強度試驗結果，就試料#5～#7(第5實施例)，無機聚合物成型體7的單軸壓縮強度的測定結果分別為13.5MPa、18.0MPa、22.1MPa；在任一成型壓力條件下，均可獲得相較於水泥固化體所要求之單軸壓縮強度1.47MPa具有更充分之單軸壓縮強度的無機聚合物成型體7。
其次，針對成型壓力與所得無機聚合物成型體7的單軸壓縮強度的關係加以考察。
圖6為表示成型壓力對所得無機聚合物成型體7(試料#5，#6，#7，#2)的單軸壓縮強度的說明圖(圖)。
圖6所示點群(點P1～P4)係分別表示試料#5、試料#6、試料#7及試料#2的單軸壓縮強度。試料#5～#7及#2的單軸壓縮強度分別為13.5MPa、18.0MPa、22.1 MPa及34.9MPa，成型壓力愈大，可獲得壓縮強度愈大的無機聚合物成型體7。
此外，上述4個試料中，縱為單軸壓縮強度最低的試料#5，仍可獲得相較於水泥固化體所要求之單軸壓縮強度1.47MPa具有更充分之單軸壓縮強度的無機聚合物成型體7，因此，將無機聚合物成型體7作為水泥固化體的替代品時，研判成型壓力只要至少為1.0MPa即足夠。
(根據粉末X光繞射法的分析結果) 　　其次，作為第1實施例至第6實施例之成型體的分析結果，茲說明根據X光繞射法的測定結果(X光繞射圖形)。
圖7為表示第2實施例中所調製之混合物5(粉體)之根據X光繞射法的測定結果(X光繞射圖形)的說明圖；圖8為表示將第2實施例中最終所得之成型體(試料#2)粉碎而得之粉碎物之根據X光繞射法的測定結果(X光繞射圖形)的說明圖。
圖9為表示將第6實施例中最終所得之成型體(試料#8及試料#9)粉碎而得之粉碎物之根據X光繞射法的測定結果(X光繞射圖形)的說明圖；圖9(A)為表示將試料#8粉碎而得之粉碎物的測定結果的圖、圖9(B)為表示將試料#9粉碎而得之粉碎物的測定結果的圖。
圖10為表示將第6實施例中最終所得之成型體(試料#10)粉碎而得之粉碎物之根據X光繞射法的測定結果(X光繞射圖形)的說明圖。
根據圖7所示粉末X光繞射法的分析結果，在滿足混合物條件之混合物5(粉體)的X光繞射光譜中，可確認出現作為結晶性化合物存在於混合物5之偏矽酸鈉九水合物(Na2 SiO3 ・9H2 O)的峰。亦即，就滿足混合物條件的混合物5，尚未進行聚合物反應，可確認為混合物5，亦即固化材1及含結晶水之鹼刺激劑2a單純混合存在的狀態。
另一方面，根據圖8所示粉末X光繞射法的分析結果，在最終所得之成型體(無機聚合物成型體7)的X光繞射光譜中，無法確認作為結晶性化合物之偏矽酸鈉九水合物(Na2 SiO3 ・9H2 O)的峰，而能夠確認在混合物5中可確認的峰既已消失。亦即，在第2實施例中最終所得之成型體中，作為結晶性化合物之偏矽酸鈉九水合物(Na2 SiO3 ・9H2 O)已非晶質化，為經過聚合物反應的狀態。亦即，可知已形成無機聚合物成型體7。
更詳細加以說明，已知在屬無機聚合物成型體7之前驅物的壓縮混合體6內經均勻地供給水分，而使聚合物反應均勻地進行。又，若僅有壓縮混合體周圍的吸濕水分或無機聚合物原料中的吸濕水分，則壓縮混合體全體的聚合物反應不充分，因此，研判無機聚合物原料中的水合物的結晶水係有助於聚合物反應。
此外，圖7及圖8所示結果為第2實施例之混合物5及無機聚合物成型體7(試料#2)的分析結果；本案申請人針對第1、3、4及5實施例(試料#1及#3～#7)，亦確認獲得同樣的分析結果。
接著，關於熟化時間，根據圖9(A)、圖9(B)及圖10，就圖9(A)所示之試料#8之粉碎物的X光繞射光譜及圖10所示之試料#9之粉碎物的X光繞射光譜，係與圖7所示結果相同，殘留有作為結晶性化合物存在於混合物5之偏矽酸鈉九水合物(Na2 SiO3 ・9H2 O)的峰，可確認聚合物反應未完全進行。亦即可確認：若採10分鐘以下的熟化時間，則不足以完成聚合物反應。
另一方面，就圖11所示之試料#10之粉碎物的X光繞射光譜，係與圖8所示結果相同，無法確認作為結晶性化合物存在於混合物5之偏矽酸鈉九水合物的峰，可確認其已消失。亦即可確認：若採30分鐘的熟化時間，則會進行聚合物反應而形成聚合物。
以上，若應用上述無機聚合物成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統，則無需使無機聚合物原料等漿液化即可作成無機聚合物成型體。因此，可減少因附著於製造系統等而需要的維修保養，可防止製造效率降低地同時製造無機聚合物成型體。
又，作為提供水分的材料，可透過使用具水合物之化合物而非水來均勻地供給水分，可使無機聚合物反應進行，而製造均勻的無機聚合物成型體。
再者，當無機聚合物成型體含有放射性廢棄物時，為了防止經放射線分解的水所產生的氫氣發生爆炸，則須使內含於無機聚合物成型體的水分蒸發。根據上述無機聚合物成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統，由於未添加水而是添加具水合物之化合物，可將用來形成反應場的水分量壓低至極少量，而能夠縮短乾燥步驟所需的時間；視情況而定亦可省略乾燥步驟。從而，比起以往可壓低水分去除處理所需的能量或時間。
又，透過使用含結晶水之鹼刺激劑，對於用來形成反應場的混合物，無需另外添加水分提供材，將固化材與含結晶水之鹼刺激劑混合即可調製之。從而，能以更少的材料製造無機聚合物成型體。
此外，本發明非受上述實施形態本身所限定，於實施階段，上述實施例以外者亦可以各種形態來實施。就本發明，在不悖離發明之要旨的範圍內，可進行各種省略、追加、取代、變更。此等實施形態及其變化形態係包含於發明之範圍及要旨，且包含於申請專利範圍所記載之發明及其等效之範圍。
1‧‧‧固化材
2‧‧‧鹼刺激劑
2a‧‧‧含結晶水之鹼刺激劑
2b‧‧‧不含結晶水之鹼刺激劑
3‧‧‧水分提供材
4‧‧‧被固化物
5‧‧‧混合物
6‧‧‧壓縮混合體
7‧‧‧無機聚合物成型體
8‧‧‧熟化後成型體
10‧‧‧無機聚合物成型體製造系統
11‧‧‧混合物調製手段
12‧‧‧加壓手段
13‧‧‧熟化手段
14‧‧‧乾燥手段
121‧‧‧模框
122‧‧‧加壓部
13‧‧‧熟化手段
131‧‧‧熟化室
132‧‧‧空調部
14‧‧‧乾燥手段
141‧‧‧乾燥室
142‧‧‧空調部
圖1為本實施形態之無機聚合物成型體製造方法的流程圖。 　　圖2為表示本實施形態之無機聚合物成型體系統的構成例的示意圖。 　　圖3為說明應用本實施形態之無機聚合物成型體製造方法所製造的無機聚合物成型體之第1～4實施例(試料#1～#4)之無機聚合物成型體製造條件、以及第1～4實施例之無機聚合物成型體的強度試驗結果的說明圖(一覽表)。 　　圖4為說明應用本實施形態之無機聚合物成型體製造方法所製造的無機聚合物成型體之第5實施例(試料#5～#7)之無機聚合物成型體製造條件、以及第5實施例之無機聚合物成型體的強度試驗結果的說明圖(一覽表)。 　　圖5為說明應用本實施形態之無機聚合物成型體製造方法所製造的無機聚合物成型體之第6實施例(試料#8～#10)之無機聚合物成型體製造條件的說明圖(一覽表)。 　　圖6為表示成型壓力對所得無機聚合物成型體(試料#5，#6，#8，#2)的單軸壓縮強度的說明圖(圖)。 　　圖7為表示第2實施例中所調製之混合物(粉體)之根據X光繞射法的測定結果(X光繞射圖形)的說明圖。 　　圖8為表示將第2實施例中最終所得之成型體(試料#2)粉碎而得之粉碎物之根據X光繞射法的測定結果(X光繞射圖形)的說明圖。 　　圖9為表示將第6實施例中最終所得之成型體(試料#8，#9)粉碎而得之粉碎物之根據X光繞射法的測定結果(X光繞射圖形)的說明圖；(A)為表示將試料#8粉碎而得之粉碎物的測定結果的圖、(B)為表示將試料#9粉碎而得之粉碎物的測定結果的圖。 　　圖10為表示將第6實施例中最終所得之成型體(試料#10)粉碎而得之粉碎物之根據X光繞射法的測定結果(X光繞射圖形)的說明圖。

Claims (15)

  1. 一種無機聚合物成型體製造方法，其特徵為具有： 　　混合步驟，係將含鋁及矽之第1物質，及包含鹼性氫氧化物的水合物及鹼性矽酸鹽的水合物中至少任一者之鹼刺激劑的水合物混合； 　　壓縮步驟，係將前述混合步驟中所得之混合物壓縮成型而作成壓縮混合體；及 　　熟化步驟，係將前述壓縮混合體熟化。
  2. 如請求項1之無機聚合物成型體製造方法，其中前述鹼刺激劑的水合物為鹼性矽酸鹽的水合物。
  3. 如請求項1之無機聚合物成型體製造方法，其中在前述壓縮步驟中，係進一步添加使用完畢之放射性核種吸附劑而作成前述壓縮混合體。
  4. 如請求項1之無機聚合物成型體製造方法，其中前述熟化步驟，係熟化時的溫度為前述混合物所含之水合物的熔點以上的溫度。
  5. 如請求項1之無機聚合物成型體製造方法，其中前述熟化步驟，係將前述壓縮混合體進行熟化的時間為至少30分鐘。
  6. 如請求項1之無機聚合物成型體製造方法，其中在前述熟化步驟之後具有將前述壓縮混合物乾燥之乾燥步驟。
  7. 如請求項1之無機聚合物成型體製造方法，其中前述第1物質係包含偏高嶺土、高爐爐渣、焚化灰、飛灰、沸石、矽石煙(silica fume)、非晶質二氧化矽、氧化鋁及氫氧化鋁中至少任一種。
  8. 如請求項1之無機聚合物成型體製造方法，其中前述混合物所含之水合物為包含前述鹼性矽酸鹽的水合物之水合物，係包含選自矽酸鋰水合物、矽酸鈉水合物、矽酸鉀水合物、矽酸銣水合物及矽酸銫水合物的至少任一種。
  9. 如請求項1之無機聚合物成型體製造方法，其中前述混合物所含之水合物為包含鹼性鋁酸水合物之水合物，係包含選自鋁酸鋰水合物、鋁酸鈉水合物、鋁酸鉀水合物、鋁酸銣水合物及鋁酸銫水合物的至少一種。
  10. 如請求項1之無機聚合物成型體製造方法，其中前述混合物所含之水合物係熔點為0℃以上100℃以下的低熔點水合物。
  11. 如請求項1之無機聚合物成型體製造方法，其中將前述混合物壓縮的壓力為至少1MPa。
  12. 一種無機聚合物成型體製造方法，其特徵為具有： 　　混合步驟，係將含鋁及矽之第1物質、包含鹼性氫氧化物及鹼性矽酸鹽中至少任一者之鹼刺激劑，及具有結晶水之水合物混合； 　　壓縮步驟，係將前述混合步驟中所得之混合物壓縮成型而作成壓縮混合體；及 　　熟化步驟，係將前述壓縮混合體熟化。
  13. 如請求項12之無機聚合物成型體製造方法，其中前述鹼刺激劑係包含氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫、矽酸鋰、矽酸鈉、矽酸鉀、矽酸銣及矽酸銫中至少任一種。
  14. 如請求項12之無機聚合物成型體製造方法，其中前述具有結晶水之水合物係包含選自鹼性矽酸鹽水合物、鹼性鋁酸水合物及中性或酸性水合物的至少任一種。
  15. 一種無機聚合物成型體製造系統，其特徵為具備： 　　混合物調製手段，係由含鋁及矽之第1物質、包含鹼性氫氧化物及鹼性矽酸鹽中至少任一者之第2物質及包含具水合物之化合物之第3物質，至少使用前述第1物質及前述第2物質來調製滿足以下所有條件的混合物：以含鋁及矽為條件之第1條件、以包含鹼性氫氧化物及鹼性矽酸鹽中至少任一者為條件之第2條件及以包含具水合物之化合物為條件的第3條件； 　　加壓手段，係具備供收容前述混合物之模框並對前述模框內施加設定之壓力；及 　　熟化手段，係供保持藉由前述加壓手段壓縮成型的前述混合物，且具有供調節前述混合物周圍之氣體條件的空調手段。
TW107102455A 2017-02-03 2018-01-24 無機聚合物（ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ）成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統 TWI665172B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017018517 2017-02-03
JP2017-018517 2017-02-03
JP2017097992A JP6925864B2 (ja) 2017-02-03 2017-05-17 ジオポリマー成型体製造方法およびジオポリマー成型体製造システム
JP2017-097992 2017-05-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201829349A true TW201829349A (zh) 2018-08-16
TWI665172B TWI665172B (zh) 2019-07-11

Family

ID=63110036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107102455A TWI665172B (zh) 2017-02-03 2018-01-24 無機聚合物（ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ）成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11708305B2 (zh)
EP (1) EP3578533A4 (zh)
JP (1) JP6925864B2 (zh)
RU (1) RU2731776C1 (zh)
TW (1) TWI665172B (zh)
UA (1) UA123846C2 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110041016B (zh) * 2019-04-15 2020-06-30 中国农业大学 一种地质聚合物吸附材料及其制备方法
JP7159147B2 (ja) * 2019-12-11 2022-10-24 株式会社神戸製鋼所 ジオポリマー固化体製造方法及びジオポリマー固化体製造システム
IT202000011716A1 (it) * 2020-05-20 2021-11-20 Itt Italia Srl Pastiglia del freno con un materiale di attrito avente un legante geopolimerico
US20230250023A1 (en) * 2020-06-29 2023-08-10 Kuraray Co., Ltd. Cured fiber reinforced composite
CN112892241A (zh) * 2021-01-27 2021-06-04 西安建筑科技大学 一种碱激发钼渣胶凝材料基无机膜的制备及应用

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5474606A (en) * 1994-03-25 1995-12-12 Ashland Inc. Heat curable foundry binder systems
FR2731697A1 (fr) * 1995-03-15 1996-09-20 Michel Davidovics Matrice geopolymerique alumino-silicate alcaline, pour materiaux composites a renforts fibreux, et procede d'obtention
CN1634795A (zh) * 2003-12-30 2005-07-06 中国科学院兰州化学物理研究所 一种铝硅酸盐矿物聚合物材料的制备方法
AT413534B (de) * 2004-04-05 2006-03-15 Holcim Ltd Hydraulisches bindemittel
US7883576B2 (en) 2007-01-29 2011-02-08 Douglas C Comrie Binder composition for waste materials
CN102180629B (zh) * 2011-01-27 2013-05-08 武汉理工大学 以石煤提钒尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法
JP5661492B2 (ja) * 2011-02-09 2015-01-28 株式会社神戸製鋼所 放射性廃棄物の固化方法
US9890082B2 (en) * 2012-04-27 2018-02-13 United States Gypsum Company Dimensionally stable geopolymer composition and method
JP5807785B2 (ja) 2012-08-07 2015-11-10 株式会社神戸製鋼所 放射性廃棄物の固化体製造方法
US9597818B2 (en) * 2014-08-04 2017-03-21 King Abdulaziz City For Science And Technology Geopolymer brick fabrication system
CN105565691B (zh) 2015-12-21 2017-10-20 燕京理工学院 一种铅锌冶炼渣基地聚合物胶凝材料及其制备方法
CN105693120B (zh) * 2016-01-31 2017-08-25 西安建筑科技大学 电导率可调控粉煤灰基地质聚合物材料制备及应用
JP6744109B2 (ja) 2016-03-02 2020-08-19 株式会社東芝 放射性廃棄物の固化体製造方法
TW201731797A (zh) 2016-03-11 2017-09-16 Iner Aec 環保水泥及其製法
JP6730126B2 (ja) 2016-08-03 2020-07-29 株式会社東芝 放射性廃棄物の固化体製造方法
JP6719360B2 (ja) 2016-10-21 2020-07-08 株式会社東芝 ジオポリマー成型体製造方法
JP2019081308A (ja) 2017-10-31 2019-05-30 株式会社東芝 ジオポリマー成型体製造方法およびジオポリマー成型体製造システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP3578533A1 (en) 2019-12-11
JP2018122585A (ja) 2018-08-09
US20190389770A1 (en) 2019-12-26
RU2731776C1 (ru) 2020-09-08
EP3578533A4 (en) 2020-12-02
US11708305B2 (en) 2023-07-25
TWI665172B (zh) 2019-07-11
UA123846C2 (uk) 2021-06-09
JP6925864B2 (ja) 2021-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI665172B (zh) 無機聚合物（ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ）成型體製造方法及無機聚合物成型體製造系統
Nazari et al. Properties of geopolymer with seeded fly ash and rice husk bark ash
JP5416486B2 (ja) ゼオライト含有硬化体の製造方法
Azevedo et al. Effect of curing temperature, activator solution composition and particle size in Brazilian fly-ash based geopolymer production
CN103495693A (zh) 一种耐高温易溃散型砂及其制备方法
Duchesne et al. Microstructure study of early in situ reaction of fly ash geopolymer observed by environmental scanning electron microscopy (ESEM)
CN105985075B (zh) 一种水泥混凝土废弃物的回收再利用方法
EA013946B1 (ru) Композиционные материалы на основе природных алюмосиликатов и наполнителей, смешиваемых в щелочной среде, и технологический процесс их производства
WO2018143205A1 (ja) ジオポリマー成型体製造方法およびジオポリマー成型体製造システム
JP2021506708A (ja) 高ｃａ反応性アルミノケイ酸塩材料を含むジオポリマー組成物の硬化時間の制御
JP6719360B2 (ja) ジオポリマー成型体製造方法
JP2019081308A (ja) ジオポリマー成型体製造方法およびジオポリマー成型体製造システム
CN101182195A (zh) 聚合物陶瓷材料及其制备方法
JP2008536789A (ja) 部材の製造方法
Hardjito et al. Parametric study on the properties of geopolymer mortar incorporating bottom ash
JP5410108B2 (ja) ゼオライト含有硬化体の製造方法
JP4664462B2 (ja) 炭酸硬化体の製造方法
JP7487025B2 (ja) ジオポリマー成型体の製造方法及びその製造装置
ES2692022T3 (es) Hormigón celular y procedimiento para su producción
JP2004043283A (ja) 炭酸化硬化体及びその製造方法
JP2020001971A (ja) 強度増進剤及びその製造方法
JP2019055904A (ja) ジオポリマー成型体の製造方法、および、ジオポリマー成型体製造システム
JP2001348254A (ja) 石炭灰による軽量骨材の製造方法
JP2010064902A (ja) 砕石砕粉を活用する炭酸化カルシウム成形体及びその製法
JP2005281087A (ja) 建材の製造方法