JPH0262200B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0262200B2 JPH0262200B2 JP59154937A JP15493784A JPH0262200B2 JP H0262200 B2 JPH0262200 B2 JP H0262200B2 JP 59154937 A JP59154937 A JP 59154937A JP 15493784 A JP15493784 A JP 15493784A JP H0262200 B2 JPH0262200 B2 JP H0262200B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cement
- weight
- solidified
- incineration ash
- pretreatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
発明の目的
本発明は、放射性廃棄物の焼却処理により発生
する焼却灰の固化処理方法の改良に関する。
する焼却灰の固化処理方法の改良に関する。
原子力施設からの低レベル放射性廃棄物を焼却
処理したときに発生した焼却灰は、そのままドラ
ム缶に詰め保管しているのが現状である。 しかし、このような保管は、安全の見地からも
減容性向上の要請からも十分なものとはいえず、
改善が望ましい。貯蔵安定性を高めるために最も
実際的な方法としては、セメント固化法がある
が、しばしば物性の好ましくない固化体ができる
ことが、日本原子力学会の昭和55年の年会で指摘
された。 焼却灰の組成は、焼却された放射性廃棄物によ
つて異なるが、一般にはシリカ、マグネシア、石
灰、アルミナ等が主成分であつて、微量成分とし
て各種金属あるいは金属酸化物等が混入してい
る。 焼却灰をセメントで固化処理するとき、焼却灰
に含まれるある種の微量成分がセメントの水和硬
化に影響をおよぼし、固化体の物性低下をまね
く。例えば、焼却灰中にAl等の金属が含まれて
いる場合、焼却灰、セメントおよび水を混練する
と、セメントペーストは強いアルカリ性を示すの
で金属はイオン化して、同時に水素ガスが発生す
る。そのためセメント固化体中に気泡や亀裂が生
じて、固化体の比重が小さくなり、強度も低下す
る。 また、ZnOやPbOの金属酸化物が混入している
と、少量でもセメントの水和が阻害され、セメン
トの凝結時間が著しく遅延され、混入量が多くな
ると硬化不良をひき起こす。 さらに、アルカリ液と接触して溶解度の小さい
水酸化物を生成するMg、Fe等の金属塩化合物が
含まれていると、同様にセメントの凝結時間が遅
延し、大幅に遅延すると、満足すべき固化体が得
られない。 一方、別の固化処理方法として、溶融固化法す
なわち焼却灰をマイクロ波、高周波等により加熱
溶融し、冷却固化する方法が提案されている（日
本原子力学会の昭和54年年会、昭和58年秋の分科
会）。しかしその加熱装置は技術的に難しい問題
点があり、未だ研究開発の段階にある。開発でき
ても装置価格、消費エネルギー等を考えると、著
しい減容性というメリツトにもかかわらず、どの
程度実用性があるか、現在のところ不明である。
処理したときに発生した焼却灰は、そのままドラ
ム缶に詰め保管しているのが現状である。 しかし、このような保管は、安全の見地からも
減容性向上の要請からも十分なものとはいえず、
改善が望ましい。貯蔵安定性を高めるために最も
実際的な方法としては、セメント固化法がある
が、しばしば物性の好ましくない固化体ができる
ことが、日本原子力学会の昭和55年の年会で指摘
された。 焼却灰の組成は、焼却された放射性廃棄物によ
つて異なるが、一般にはシリカ、マグネシア、石
灰、アルミナ等が主成分であつて、微量成分とし
て各種金属あるいは金属酸化物等が混入してい
る。 焼却灰をセメントで固化処理するとき、焼却灰
に含まれるある種の微量成分がセメントの水和硬
化に影響をおよぼし、固化体の物性低下をまね
く。例えば、焼却灰中にAl等の金属が含まれて
いる場合、焼却灰、セメントおよび水を混練する
と、セメントペーストは強いアルカリ性を示すの
で金属はイオン化して、同時に水素ガスが発生す
る。そのためセメント固化体中に気泡や亀裂が生
じて、固化体の比重が小さくなり、強度も低下す
る。 また、ZnOやPbOの金属酸化物が混入している
と、少量でもセメントの水和が阻害され、セメン
トの凝結時間が著しく遅延され、混入量が多くな
ると硬化不良をひき起こす。 さらに、アルカリ液と接触して溶解度の小さい
水酸化物を生成するMg、Fe等の金属塩化合物が
含まれていると、同様にセメントの凝結時間が遅
延し、大幅に遅延すると、満足すべき固化体が得
られない。 一方、別の固化処理方法として、溶融固化法す
なわち焼却灰をマイクロ波、高周波等により加熱
溶融し、冷却固化する方法が提案されている（日
本原子力学会の昭和54年年会、昭和58年秋の分科
会）。しかしその加熱装置は技術的に難しい問題
点があり、未だ研究開発の段階にある。開発でき
ても装置価格、消費エネルギー等を考えると、著
しい減容性というメリツトにもかかわらず、どの
程度実用性があるか、現在のところ不明である。
本発明は、放射性廃棄物の焼却灰の固化処理法
として実用的なセメント固化をとりあげ、前述の
ようなセメント固化体の物性不良の問題を解決
し、長期にわたつて安定に貯蔵できる固化体とす
る改良方法を提供する。 発明の構成
として実用的なセメント固化をとりあげ、前述の
ようなセメント固化体の物性不良の問題を解決
し、長期にわたつて安定に貯蔵できる固化体とす
る改良方法を提供する。 発明の構成
本発明の処理方法は、放射性廃棄物の焼却処理
により発生する焼却灰の処理に当つて、水性媒体
中で焼却灰にアルカリ物質を混合する前処理を行
なつたのち、セメントを加えて混練し固化するこ
とを特徴とする。
により発生する焼却灰の処理に当つて、水性媒体
中で焼却灰にアルカリ物質を混合する前処理を行
なつたのち、セメントを加えて混練し固化するこ
とを特徴とする。
アルカリを用いた前処理をすれば、焼却灰中に
含まれているある種の金属はイオン化し、同時に
水素ガスが発生する。このガス発生がセメントと
の混練に先立つて起り、発生可能なガスのほとん
どが放出されるので、固化体中に気泡が含有され
なくなる。 また、ZnOやPbOは、セメントの水和によつて
遊離してくるCa（OH）2と複塩を形成し、この複
塩がセメント粒子の表面をおおつて水和の進行を
阻害するものと考えられる。焼却灰中にZnOや
PbOが含まれていても、あらかじめアルカリで処
理することにより、このような複塩をセメントと
の混練に先立つて析出させておけば、セメントの
水和過程でセメント粒子の表面をおおうことがな
くなるので、水和阻害が防止できる。 さらに、溶解度の小さい水酸化物生成の場合も
同様の機構で水和を妨げるものと考えられるが、
この種の水酸化物を生成する可能性のある金属塩
化合物が焼却灰中に含まれていても、あらかじめ
アルカリで処理し、水酸化物を沈澱させておけ
ば、同様にセメントの水和過程でセメント粒子表
面への水酸化物の沈着がなくなり、水和阻害が防
止できる。 このようにして、セメント固化体の物性を低下
させる焼却灰中の微量の金属、金属酸化物および
金属塩化合物による悪影響をとり除くことができ
る。
含まれているある種の金属はイオン化し、同時に
水素ガスが発生する。このガス発生がセメントと
の混練に先立つて起り、発生可能なガスのほとん
どが放出されるので、固化体中に気泡が含有され
なくなる。 また、ZnOやPbOは、セメントの水和によつて
遊離してくるCa（OH）2と複塩を形成し、この複
塩がセメント粒子の表面をおおつて水和の進行を
阻害するものと考えられる。焼却灰中にZnOや
PbOが含まれていても、あらかじめアルカリで処
理することにより、このような複塩をセメントと
の混練に先立つて析出させておけば、セメントの
水和過程でセメント粒子の表面をおおうことがな
くなるので、水和阻害が防止できる。 さらに、溶解度の小さい水酸化物生成の場合も
同様の機構で水和を妨げるものと考えられるが、
この種の水酸化物を生成する可能性のある金属塩
化合物が焼却灰中に含まれていても、あらかじめ
アルカリで処理し、水酸化物を沈澱させておけ
ば、同様にセメントの水和過程でセメント粒子表
面への水酸化物の沈着がなくなり、水和阻害が防
止できる。 このようにして、セメント固化体の物性を低下
させる焼却灰中の微量の金属、金属酸化物および
金属塩化合物による悪影響をとり除くことができ
る。
アルカリ物質は、上記した作用を十分に発揮す
るCa（OH）2を使用することが好ましい。Ca（Ｈ）2
の飽和溶液は高PHを示し、上記した作用を効果的
に発揮すると同様に、それ自体セメントの水和生
成物の１種であつて、セメントの水和硬化に悪影
響を与えることはない。 しかし、焼却灰中に粒径の大きな金属（アルカ
リ物と反応して水素ガスを発生する金属）が含ま
れていると、金属とアルカリ液による前処理工程
での水素ガス発生が徐々に進行し、前処理に長時
間を要する場合がある。このような焼却灰を処理
するには、アルカリ物質として前記Ca（OH）2に
NaOH、KOHのようなアルカリ金属の水酸化物
を併用するのが好ましい。前処理におけるアルカ
リ液のPHが高くなり、前処理時間を短縮すること
ができる。ただし、NaOH、KOHのようなアル
カリ金属の水酸化物は、硬化セメントの組織を粗
にし、セメント固化体の強度に悪影響を与える傾
向があるので、添加量は、水素ガスを発生する金
属のセメント固化体に及ぼす影響をとり除くに必
要な最少量にとどめたい。 前処理は、焼却灰の組成や撹拌の強さによつて
異なるが、温度は常温でよく、所要時間は１〜数
10時間、通常は数〜10数時間である。 実施に当つて、前処理（焼却灰、水およびアル
カリ物質の添加混合）は、後続のセメントを混練
する同じミキサー中で行なうのが好都合である。
十分に撹拌して前処理したのち、ひきつづいて同
じミキサー中にセメントを投入し混練できるの
で、前処理用装置を特に備えなくてもよい。 セメントの使用量は、固化体に必要な物性が得
られるよう、実験的に定めればよい。 実施例 １ 下記の組成（重量％、以下同じ）の模擬焼却灰
を用意した。主原料には、製紙クレー（填料、塗
被料）として使用されているタルク、カオリン、
ロウ石を1000℃で焼成し用いた。 SiO2 42.7％ Al2O3 19.7％ MgO 3.1％ Fe2O3 17.7％ CaO 3.3％ ZnO 3.0％ 未燃焼のカーボン 5.0％ その他 2.5％ この模擬焼却灰100重量部に対し、固形分12％
（重量）のCa（OH）2スラリー125重量部を添加し、
室温で、モルタルミキサーを用いて約６時間撹拌
しながら前処理した。 次に、ポルトランドセメントを、110重量部加
え（セメント／水の重量比1.0）混練し、混練物
を型枠に充填し、20℃、湿空中にて養生したとこ
ろ１日後硬化した。 １日後、硬化した固化体を離型しさらに20℃、
湿空中にて養生し、圧縮強度を想定したところ、
養生１週間後で148Kg／cm2、１ケ月後は223Kg／cm2
であつた。 前処理をせず同じ条件で、水、ポルトランドセ
メントを加え、混練したものは、混練後１週間経
過しても硬化しなかつた。 実施例 ２ 実施例１の模擬焼却灰100重量部に、金属アル
ミニウム粉末0.5重量部を添加し、アルミニウム
を含む模擬焼却灰を用意した。 この模擬焼却灰100重量部に対し、ポルトラン
ドセメント110重量部、水110重量部を加え、室温
にてモルタルミキサーを用いて混練し、混練物を
型枠に注入し、20℃、湿空中にて養生した。しか
し、１週間経過しても硬化しなかつた。 一方、この模凝焼却灰100重量部に対し、固形
分12％（重量）のCa（OH）2スラリー125重量部を
添加し、室温にてモルタルミキサーを用いて、約
12時間撹拌しながら前処理した。ついで、ポルト
ランドセメント110重量部を加え（セメント／水
の重量比1.0）混練し、混練物を型枠に注入し、
20℃湿空中にて養生したところ、１日後硬化し、
比重1.60の固化体を得た。前処理なしの場合とく
らべると、前処理の効果が確認できた。しかし、
硬化した固化体を離型し、さらに20℃、湿空中に
て養生し、圧縮強度を測定したところ、養生１週
間後で77Kg／cm2、１カ月後は80Kg／cm2であり、十
分な強度が得られなかつた。 そこで、前記模擬焼却灰100重量部に対し、固
形分12％（重量）のCa（OH）2スラリー122重量部
および25％（重量）NaOH水溶液４重量部を加
え、前記と同様に前処理した。ついで、ポルトラ
ンドセメント110重量部を加え（セメント／水の
重量比1.0）、前記と同様に混練し、養生し、１日
後、比重1.80の固化体を得た。さらに圧縮強度を
測定したところ、養生１週間後234Kg／cm2、１ケ
月後320Kg／cm2の値が得られた。金属アルミニウ
ムを含む焼却灰に対する前処理に際して、アルカ
リ物質としてCa（OH）2およびNaOHの併用が、
より効果的であることが確認できた。 発明の効果 本発明の処理方法によれば、焼却灰中の微量な
金属および金属酸化物がセメント固化体の物性に
与える悪影響を、前処理によりとり除いて、良好
な物性の固化体を得ることができる。 使用する薬剤は市販の入手容易なものであり、
価格も低廉である。 要する設備も簡単で、放射性廃棄物または廃液
のセメント固化処理のための既存の設備があれ
ば、直ちに実施できる。
るCa（OH）2を使用することが好ましい。Ca（Ｈ）2
の飽和溶液は高PHを示し、上記した作用を効果的
に発揮すると同様に、それ自体セメントの水和生
成物の１種であつて、セメントの水和硬化に悪影
響を与えることはない。 しかし、焼却灰中に粒径の大きな金属（アルカ
リ物と反応して水素ガスを発生する金属）が含ま
れていると、金属とアルカリ液による前処理工程
での水素ガス発生が徐々に進行し、前処理に長時
間を要する場合がある。このような焼却灰を処理
するには、アルカリ物質として前記Ca（OH）2に
NaOH、KOHのようなアルカリ金属の水酸化物
を併用するのが好ましい。前処理におけるアルカ
リ液のPHが高くなり、前処理時間を短縮すること
ができる。ただし、NaOH、KOHのようなアル
カリ金属の水酸化物は、硬化セメントの組織を粗
にし、セメント固化体の強度に悪影響を与える傾
向があるので、添加量は、水素ガスを発生する金
属のセメント固化体に及ぼす影響をとり除くに必
要な最少量にとどめたい。 前処理は、焼却灰の組成や撹拌の強さによつて
異なるが、温度は常温でよく、所要時間は１〜数
10時間、通常は数〜10数時間である。 実施に当つて、前処理（焼却灰、水およびアル
カリ物質の添加混合）は、後続のセメントを混練
する同じミキサー中で行なうのが好都合である。
十分に撹拌して前処理したのち、ひきつづいて同
じミキサー中にセメントを投入し混練できるの
で、前処理用装置を特に備えなくてもよい。 セメントの使用量は、固化体に必要な物性が得
られるよう、実験的に定めればよい。 実施例 １ 下記の組成（重量％、以下同じ）の模擬焼却灰
を用意した。主原料には、製紙クレー（填料、塗
被料）として使用されているタルク、カオリン、
ロウ石を1000℃で焼成し用いた。 SiO2 42.7％ Al2O3 19.7％ MgO 3.1％ Fe2O3 17.7％ CaO 3.3％ ZnO 3.0％ 未燃焼のカーボン 5.0％ その他 2.5％ この模擬焼却灰100重量部に対し、固形分12％
（重量）のCa（OH）2スラリー125重量部を添加し、
室温で、モルタルミキサーを用いて約６時間撹拌
しながら前処理した。 次に、ポルトランドセメントを、110重量部加
え（セメント／水の重量比1.0）混練し、混練物
を型枠に充填し、20℃、湿空中にて養生したとこ
ろ１日後硬化した。 １日後、硬化した固化体を離型しさらに20℃、
湿空中にて養生し、圧縮強度を想定したところ、
養生１週間後で148Kg／cm2、１ケ月後は223Kg／cm2
であつた。 前処理をせず同じ条件で、水、ポルトランドセ
メントを加え、混練したものは、混練後１週間経
過しても硬化しなかつた。 実施例 ２ 実施例１の模擬焼却灰100重量部に、金属アル
ミニウム粉末0.5重量部を添加し、アルミニウム
を含む模擬焼却灰を用意した。 この模擬焼却灰100重量部に対し、ポルトラン
ドセメント110重量部、水110重量部を加え、室温
にてモルタルミキサーを用いて混練し、混練物を
型枠に注入し、20℃、湿空中にて養生した。しか
し、１週間経過しても硬化しなかつた。 一方、この模凝焼却灰100重量部に対し、固形
分12％（重量）のCa（OH）2スラリー125重量部を
添加し、室温にてモルタルミキサーを用いて、約
12時間撹拌しながら前処理した。ついで、ポルト
ランドセメント110重量部を加え（セメント／水
の重量比1.0）混練し、混練物を型枠に注入し、
20℃湿空中にて養生したところ、１日後硬化し、
比重1.60の固化体を得た。前処理なしの場合とく
らべると、前処理の効果が確認できた。しかし、
硬化した固化体を離型し、さらに20℃、湿空中に
て養生し、圧縮強度を測定したところ、養生１週
間後で77Kg／cm2、１カ月後は80Kg／cm2であり、十
分な強度が得られなかつた。 そこで、前記模擬焼却灰100重量部に対し、固
形分12％（重量）のCa（OH）2スラリー122重量部
および25％（重量）NaOH水溶液４重量部を加
え、前記と同様に前処理した。ついで、ポルトラ
ンドセメント110重量部を加え（セメント／水の
重量比1.0）、前記と同様に混練し、養生し、１日
後、比重1.80の固化体を得た。さらに圧縮強度を
測定したところ、養生１週間後234Kg／cm2、１ケ
月後320Kg／cm2の値が得られた。金属アルミニウ
ムを含む焼却灰に対する前処理に際して、アルカ
リ物質としてCa（OH）2およびNaOHの併用が、
より効果的であることが確認できた。 発明の効果 本発明の処理方法によれば、焼却灰中の微量な
金属および金属酸化物がセメント固化体の物性に
与える悪影響を、前処理によりとり除いて、良好
な物性の固化体を得ることができる。 使用する薬剤は市販の入手容易なものであり、
価格も低廉である。 要する設備も簡単で、放射性廃棄物または廃液
のセメント固化処理のための既存の設備があれ
ば、直ちに実施できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 放射性廃棄物の焼却処理により生じる焼却灰
の処理に当つて、水性媒体中で焼却灰にアルカリ
物質を混合する前処理を行なつたのち、これにセ
メントを加えて混練し固化することを特徴とする
固化処理方法。 ２ アルカリ物質としてCa（OH）2を添加する特
許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ アルカリ物質としてCa（OH）2およびNaOH
（またはKOH）を添加する特許請求の範囲第１項
に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59154937A JPS6132000A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 焼却灰の固化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59154937A JPS6132000A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 焼却灰の固化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6132000A JPS6132000A (ja) | 1986-02-14 |
| JPH0262200B2 true JPH0262200B2 (ja) | 1990-12-25 |
Family
ID=15595194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59154937A Granted JPS6132000A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 焼却灰の固化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6132000A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01134498U (ja) * | 1988-03-08 | 1989-09-13 | ||
| JP3005617B2 (ja) * | 1992-07-06 | 2000-01-31 | 株式会社テクノジャパン | 焼却灰の安定固化方法及び固化生成物 |
| JP5558027B2 (ja) * | 2009-05-08 | 2014-07-23 | 株式会社東芝 | 放射性廃棄物の固化処理方法 |
| JP5666328B2 (ja) * | 2011-02-01 | 2015-02-12 | 日揮株式会社 | 放射性廃棄物の固化処理方法 |
| JP5190975B1 (ja) * | 2012-03-27 | 2013-04-24 | 株式会社太平洋コンサルタント | 可燃性廃棄物焼却灰の固化処理方法及びその固化処理体 |
| JP2013213704A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Ihi Corp | 経海地殻還元方法及び地殻様組成体 |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP59154937A patent/JPS6132000A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6132000A (ja) | 1986-02-14 |
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