JP2016008920A - プルシアンブルー型錯体の処理方法、固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置、及びスラリー状のプルシアンブルー型錯体の処理装置 - Google Patents
プルシアンブルー型錯体の処理方法、固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置、及びスラリー状のプルシアンブルー型錯体の処理装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】プルシアンブルー型錯体の状態に応じて、処理方法を選択してプルシアンブルー型錯体を処理する方法を提供する。【解決手段】プルシアンブルー型錯体の含水率を判定する含水率の判定工程Ｓ０１と、含水率の判定結果に応じて、プルシアンブルー型錯体を処理するプルシアンブルー型錯体の処理工程Ｓ０２とを備え、プルシアンブルー型錯体の処理工程は、プルシアンブルー型錯体の含水率が低く、プルシアンブルー型錯体が固形状の場合、プルシアンブルー型錯体を粉砕し、粉砕したプルシアンブルー型錯体を第１加熱容器に連続的に投入し、プルシアンブルー型錯体を熱分解する固形処理工程と、プルシアンブルー型錯体の含水率が高く、プルシアンブルー型錯体がスラリー状の場合、流動媒体が存在する第２加熱容器に熱せられた空気を供給し、スラリー状のプルシアンブルー型錯体を投入し、当該プルシアンブルー型錯体を熱分解するスラリー処理工程とを含む。【選択図】図１
Description
本発明は、プルシアンブルー型錯体の処理方法、固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置、及びスラリー状のプルシアンブルー型錯体の処理装置に関する。
放射性セシウムを吸着した後のプルシアンブルー型錯体を処理する技術として、特許文献１の技術がある。特許文献１には、プルシアンブルー型錯体を、温度を１８０〜５００℃に制御しながら加熱することにより、酸化鉄を主成分とする材料に変化させることにより、保管時の発熱による発火及び／又はセシウムイオンの水への溶出を防ぐことが開示されている。
放射性セシウム（Ｃｓ）を含む汚染水の除染には、フェロシアン化鉄（プルシアンブルー）等のプルシアンブルー型錯体が有効であることが知られている。プルシアンブルー型錯体は、ＫやＣａ等の競合イオンの存在下でも選択的にＣｓを吸着し、且つ、ゼオライト等の他の吸着剤と比較してはるかに高い効率でＣｓを吸着する性能を持つと言われている。一方で、プルシアンブルー型錯体は、高温下（例えば、フェロシアン化鉄では３００℃前後）で熱分解してシアンガスを発生するため、限られた環境以外では用いられていないのが現状である。
上述したように、特許文献１には、温度を１８０〜５００℃に制御しながら加熱し、酸化鉄を主成分とする材料に変化させることにより、保管時の過剰な加熱及び／又はセシウムイオンの水への溶出を防ぐことが開示されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、発熱を抑制するために吸熱反応を起こす水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム或いはその含有物をプルシアンブルー型錯体の重量の２倍の量を添加して熱分解する。そのため、特許文献１に記載の技術では、大量の添加物を混ぜることになり、放射性廃棄物量はむしろ増加し、減容化することができない。
一方で、放射性セシウムを吸着したスラリー状のプルシアンブルー型錯体を処理する場合、例えば大量のプルシアンブルー型錯体を処理する場合には脱水処理施設を設置し、脱水処理を行いプルシアンブルー型錯体を固液分離した上で処理を行った方がよい場合もある。一方、例えば少量のプルシアンブルー型錯体を処理する場合には、スラリー状のプルシアンブルー型錯体をそのまま処理した方がよい場合もある。
本発明は、上記の問題に鑑み、プルシアンブルー型錯体の状態に応じて、処理方法を選択してプルシアンブルー型錯体を処理する技術を提供することを課題とする。
本発明では、上記課題を解決するため、プルシアンブルー型錯体の含水率に応じて、処理方法を選択できるようにした。
詳細には、本発明は、放射性セシウムを吸着したプルシアンブルー型錯体の処理方法であって、前記プルシアンブルー型錯体の含水率を判定する含水率の判定工程と、前記含水率の判定結果に応じて、前記プルシアンブルー型錯体を処理するプルシアンブルー型錯体の処理工程とを備え、前記プルシアンブルー型錯体の処理工程は、前記プルシアンブルー型錯体の含水率が低く、当該プルシアンブルー型錯体が固形状の場合、当該プルシアンブルー型錯体を粉砕し、粉砕したプルシアンブルー型錯体を第１加熱容器に連続的に投入し、当該プルシアンブルー型錯体を熱分解する固形処理工程と、前記プルシアンブルー型錯体の含水率が高く、当該プルシアンブルー型錯体がスラリー状の場合、流動媒体が存在する第２加熱容器に熱せられた空気を供給し、当該スラリー状のプルシアンブルー型錯体を投入し、当該プルシアンブルー型錯体を熱分解するスラリー処理工程とを含む。
本発明に係るプルシアンブルー型錯体の処理方法によれば、プルシアンブルー型錯体の状態に応じて、処理方法を選択してプルシアンブルー型錯体を処理することができる。何れの処理工程によっても、シアンガスの発生を抑制し、かつ、プルシアンブルー型錯体を無害化・安定化することができる。また、例えば、特許文献１に記載の技術では、金属水酸化物を混入することから減容化は困難であるが、本発明に係るプルシアンブルー型錯体の処理方法によれば、プルシアンブルー型錯体を無害化するとともに減容化することができる。また、例えば、特許文献１に記載の技術では、加熱時間として１０分を要するが、本発明に係るプルシアンブルー型錯体の処理方法によれば、数十秒から数分で熱分解することができる。
プルシアンブルー型錯体の基本的な組成式は、AxM[Fe(CN)6]y・zH2Oであり、式中のAは陽イオンに由来する原子であり、Aが含まれない場合もある。x、y、zは様々な実数を取り、Mは、マンガン，鉄，ニッケル，銅，亜鉛等からなる群より選ばれる一種または二種以
上の金属原子を取り得る。
上の金属原子を取り得る。
固形処理工程は、プルシアンブルー型錯体が固形状の場合に行うことができる。固形処理工程では、プルシアンブルー型錯体を粉砕し、粉砕したプルシアンブルー型錯体を第１の加熱容器に連続的に投入し、プルシアンブルー型錯体を熱分解する。プルシアンブルー型錯体を粉砕した上で、連続的に投入して加熱することで、プルシアンブルー型錯体に熱が伝わり易くなる。また、プルシアンブルー型錯体の内部と外側の温度勾配が小さくなり、プルシアンブルー型錯体の内部の温度が外側に比べて極端に高くなることを回避することができる。
スラリー処理工程は、プルシアンブルー型錯体がスラリー状の場合に行うことができる。スラリー処理工程では、流動媒体が存在する第２加熱容器に、熱せられた空気が送り込まれ、スラリー状のプルシアンブルー型錯体を投入し、プルシアンブルー型錯体を熱分解する。第２加熱容器内では、プルシアンブルー型錯体が分散し、プルシアンブルー型錯体と、熱せられた空気及び流動媒体が効率よく接するため、スラリー状のプルシアンブルー型錯体を、脱水処理等を行わずに熱分解することができる。
ここで、本発明に係るプルシアンブルー型錯体の処理方法では、前記固形処理工程において、前記第１の加熱容器の容積に対するプルシアンブルー型錯体の占める割合は、１０％以下とし、かつ、シアンガスの発生を抑制する触媒を添加するようにしてもよい。これにより、より短時間でプルシアンブルー型錯体を熱分解することができる。また、触媒として例えば二酸化マンガンを添加することで、シアンガスの発生を抑制することができる。なお、仮にシアンガスが発生した場合に発生したシアンガスを熱分解処理するようにしてもよい。これにより、仮にシアンガスが発生した場合でも発生したシアンガスを熱分解処理することができる。
また、本発明に係るプルシアンブルー型錯体の処理方法では、前記スラリー処理工程において、前記流動媒体の一部として、シアンガスの発生を抑制する触媒を添加するようにしてもよい。触媒として例えば二酸化マンガンを添加することで、シアンガスの発生を抑制することができる。なお、仮にシアンガスが発生した場合に発生したシアンガスを熱分解処理するようにしてもよい。これにより、仮にシアンガスが発生した場合でも発生したシアンガスを熱分解処理することができる。
ここで、本発明は、放射性セシウムを吸着したプルシアンブルー型錯体の処理装置として特定することができる。例えば、本発明は、粉砕された固形状のプルシアンブルー型錯体が連続的に投入される投入口と、前記投入口と連通し、自身が回転しながら投入されたプルシアンブルー型錯体を熱分解する筒状の容器本体と、前記容器本体に設けられ、プルシアンブルー型錯体を加熱する加熱部と、前記容器本体と連通し、熱分解されたプルシアンブルー型錯体を排出する排出口と、前記容器本体と連通し、前記容器本体内の空気を排気する排気口と、を備える、固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置である。
本発明に係る固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置は、第１加熱容器に相当するもので、シアンガスの発生を抑制し、かつ、プルシアンブルー型錯体を無害化することができる。プルシアンブルー型錯体を粉砕した上で、連続的に投入して加熱することで、プルシアンブルー型錯体に熱が伝わり易くなる。また、プルシアンブルー型錯体の内部と外側の温度勾配が小さくなり、プルシアンブルー型錯体の内部の温度が外側に比べて極端に高くなることを回避することができる。また、例えば、特許文献１に記載の技術では、金属酸化物を混入することから減容化は困難であるが、本発明に係る固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置によれば、プルシアンブルー型錯体を無害化するとともに減容化することができる。また、例えば、特許文献１に記載の技術では、加熱時間として１０分を要するが、本発明に係る固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置によれば、数十秒から数分で熱分解することができる。
また、前記当該容器本体の容積に対するプルシアンブルー型錯体の占める割合は、１０％以下とすることができる。これにより、より短時間でプルシアンブルー型錯体を熱分解することができる。また、シアンガスの発生を抑制する触媒を添加してもよい。また、固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置は、仮にシアンガスが発生した場合に発生したシアンガスを熱分解処理するシアンガスの熱分解処理装置を更に備える構成としてもよい。触媒として例えば二酸化マンガンを添加することで、シアンガスの発生を抑制することができる。また、シアンガスを熱分解処理を備えることで、仮にシアンガスが発生した場合でも発生したシアンガスを熱分解処理することができる。
また、例えば、本発明は、スラリー状のプルシアンブルー型錯体が投入される投入口と、前記投入口と連通し、投入されたスラリー状のプルシアンブルー型錯体、及び流動媒体の落下を抑制する整流板を有し、当該整流板を介して熱せられた空気が供給され、投入されたプルシアンブルー型錯体を熱分解する容器本体と、前記容器本体と連通し、前記熱せられた空気を供給する熱風供給部と、前記容器本体と連通し、熱分解されたプルシアンブルー型錯体を排出する排出口と、前記容器本体と連通し、前記容器本体内の空気を排気する排気口と、を備える、スラリー状のプルシアンブルー型錯体の処理装置である。
本発明に係るスラリー状のプルシアンブルー型錯体の処理装置は、第２加熱容器に相当するもので、シアンガスの発生を抑制し、かつ、プルシアンブルー型錯体を無害化することができる。容器本体内でプルシアンブルー型錯体が分散し、プルシアンブルー型錯体と、熱せられた空気及び流動媒体が効率よく接するため、スラリー状のプルシアンブルー型錯体を脱水処理等を行わずに熱分解することができる。プルシアンブルー型錯体は、連続的に投入し連続処理してもよく、また、所定量を投入し、投入された量を処理する所謂バ
ッチ式でもよい。所定量は、容器本体の容積や供給される熱せられた空気や流動媒体に応じて適宜設計することができる。
ッチ式でもよい。所定量は、容器本体の容積や供給される熱せられた空気や流動媒体に応じて適宜設計することができる。
また、前記流動媒体の一部として、シアンガスの発生を抑制する触媒を添加してもよい。また、スラリー状のプルシアンブルー型錯体の処理装置は、仮にシアンガスが発生した場合に発生したシアンガスを熱分解処理するシアンガスの熱分解処理装置を更に備える構成としてもよい。触媒として例えば二酸化マンガンを添加することで、シアンガスの発生を抑制することができる。また、シアンガスを熱分解処理装置を備えることで、仮にシアンガスが発生した場合でも発生したシアンガスを熱分解処理することができる。
本発明によれば、プルシアンブルー型錯体の状態に応じて、処理方法を選択してプルシアンブルー型錯体を処理する技術を提供することができる。
次に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、放射性セシウム（ＣＳ）が吸着されたフェロシアン化鉄（プルシアンブルー型錯体の一例）を熱分解する場合を一例として説明する。但し、以下で説明する実施形態は本発明を実施するための例示であり、本発明は以下で説明する態様に限定されない。
＜第一実施形態＞
＜＜処理方法＞＞
図１は、実施形態に係るフェロシアン化鉄の処理工程の流れを示す。判定工程では、フェロシアン化鉄の含水率が判定される。具体的には、放射性セシウム（以下、単にセシウムともいう）が吸着されたフェロシアン化鉄の含水率が低く、固形状であるか、セシウムが吸着されたフェロシアン化鉄の含水率が高く、スラリー状であるか否かが判定される。例えば、脱水処理後のフェロシアン化鉄の含水率が概ね２０％以下の場合、固形状と判定することができる。また、例えば、脱水処理を行っていないフェロシアン化鉄の含水率が概ね４０％以上の場合、スラリー状と判定することができる。含水率が２０〜４０％の場合は流動性の有無により判定することができる。流動性があればスラリー状、なければ固形状とする。なお、粘度を更に考慮して判定してもよい。例えば、粘度が５，０００ｍＰａ・ｓ以上は固形状、それ未満はスラリー状と判定することができる。判定工程が終了すると、処理工程へ進む。
＜＜処理方法＞＞
図１は、実施形態に係るフェロシアン化鉄の処理工程の流れを示す。判定工程では、フェロシアン化鉄の含水率が判定される。具体的には、放射性セシウム（以下、単にセシウムともいう）が吸着されたフェロシアン化鉄の含水率が低く、固形状であるか、セシウムが吸着されたフェロシアン化鉄の含水率が高く、スラリー状であるか否かが判定される。例えば、脱水処理後のフェロシアン化鉄の含水率が概ね２０％以下の場合、固形状と判定することができる。また、例えば、脱水処理を行っていないフェロシアン化鉄の含水率が概ね４０％以上の場合、スラリー状と判定することができる。含水率が２０〜４０％の場合は流動性の有無により判定することができる。流動性があればスラリー状、なければ固形状とする。なお、粘度を更に考慮して判定してもよい。例えば、粘度が５，０００ｍＰａ・ｓ以上は固形状、それ未満はスラリー状と判定することができる。判定工程が終了すると、処理工程へ進む。
処理工程では、含水率の判定結果に応じて、フェロシアン化鉄を処理する。具体的には、フェロシアン化鉄の含水率が低く（例えば、含水率２０％以下）、フェロシアン化鉄が固形状の場合、フェロシアン化鉄を粉砕し、粉砕したフェロシアン化鉄を円筒回転炉に連続的に投入し、フェロシアン化鉄を熱分解する固形処理工程が行われる。また、フェロシアン化鉄の含水率が高く（例えば、含水率４０％以上）、フェロシアン化鉄がスラリー状の場合、熱せられた空気が送りこまれ流動媒体が浮遊する流動層炉にスラリー状のフェロ
シアン化鉄が投入され、プルシアンブルー型錯体を熱分解するスラリー処理工程が行われる。以下、固形処理工程、及びスラリー処理工程について、夫々の処理で使用される、円筒回転炉、及び流動層炉と共に更に詳しく説明する。
シアン化鉄が投入され、プルシアンブルー型錯体を熱分解するスラリー処理工程が行われる。以下、固形処理工程、及びスラリー処理工程について、夫々の処理で使用される、円筒回転炉、及び流動層炉と共に更に詳しく説明する。
＜＜円筒回転炉＞＞
図２は、実施形態に係る円筒回転炉を示す。円筒回転炉１（ロータリーキルン）は、本発明の固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置に相当し、円筒回転炉の投入口１１、円筒体１２、バーナ１３、円筒回転炉の排出口１４、円筒回転炉の排気口１５を備える。
図２は、実施形態に係る円筒回転炉を示す。円筒回転炉１（ロータリーキルン）は、本発明の固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置に相当し、円筒回転炉の投入口１１、円筒体１２、バーナ１３、円筒回転炉の排出口１４、円筒回転炉の排気口１５を備える。
円筒回転炉の投入口１１は、脱水処理後、粉砕された固形状のフェロシアン化鉄が連続的に受け入れる（投入される）。円筒体１２は、本発明の容器本体に相当し、円筒回転炉の投入口１１と連通している。円筒体１２は、筒状であり、内部の火床が円筒の中心軸回りに回動する。中心軸は、円筒回転炉の投入口１１側が円筒回転炉の排出口１４側や円筒回転炉の排気口１５側よりもやや高くなるように傾いている。円筒体１２は、円筒回転炉の投入口１１側と円筒回転炉の排出口１４側の外周面の下部に設けられた駆動装置（図示せず）によって回動させることができる。駆動装置は、例えば、モータ、プーリー、ベルトを備える構成とすることができる。
バーナ１３は、本発明の加熱部に相当し、円筒体１２のうち、円筒回転炉の投入口１１側に設けられ、フェロシアン化鉄を燃焼すべく、円筒回転炉の排出口１４側や円筒回転炉の排気口１５側に向けて火炎噴射する。バーナ１３による加熱は運転開始時のみでよい。一旦３００℃迄温度が上昇してフェロシアン化鉄の熱分解が開始されると、熱分解の反応熱により円筒回転炉１内の温度が維持することができる。円筒回転炉の排出口１４は、円筒回転炉の投入口１１の反対側に位置し、円筒体１２と連通し、熱分解されたフェロシアン化鉄を下方に向けて排出する。円筒回転炉の排気口１５は、円筒回転炉の投入口１１の反対側に位置し、円筒体１２と連通し、円筒体１２の空気を上方に向けて排気する。
円筒回転炉１は、円筒体１２内の温度、円筒体１２の回転速度、フェロシアン化鉄の供給量等を図示しない制御装置によって制御することができる。このような制御装置は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）及びメモリを有する情報処理装置、キーボード等の入力装置、ディスプレイからなる表示装置を備える構成とすることができる。例えば、円筒回転炉１は、円筒体１２内の温度が、制御装置によって３００〜３５０℃に制御される。
＜＜固形処理工程＞＞
図３は、実施形態に係る固形処理工程（方法）の流れを示す。ステップＳ１１では、前処理として、固形状のフェロシアン化鉄が粉砕され、粉体状にされる。固形状のフェロシアン化鉄は、脱水処理が行われることで固形化したものである。次に、ステップＳ１２では、粉体状のフェロシアン化鉄が円筒回転炉の投入口１１から連続的に投入される。実施形態では、円筒体１２の容積に対して、フェロシアン化鉄の体積が１０％以下となるように、フェロシアン化鉄が投入される。
図３は、実施形態に係る固形処理工程（方法）の流れを示す。ステップＳ１１では、前処理として、固形状のフェロシアン化鉄が粉砕され、粉体状にされる。固形状のフェロシアン化鉄は、脱水処理が行われることで固形化したものである。次に、ステップＳ１２では、粉体状のフェロシアン化鉄が円筒回転炉の投入口１１から連続的に投入される。実施形態では、円筒体１２の容積に対して、フェロシアン化鉄の体積が１０％以下となるように、フェロシアン化鉄が投入される。
次に、ステップＳ１３では、投入された粉体状のフェロシアン化鉄が熱分解される。ここで、図４は、フェロシアン化鉄が熱分解される状態を示す。円筒体１２が回転することで、粉体状のフェロシアン化鉄は、円筒体１２の内面に沿って上昇し、ある高さまでくると落下し、再度上昇するといった渦巻運動を繰り返す。図４の矢印は、渦巻運動を示す。そして、粉体状のフェロシアン化鉄は、渦巻運動を繰り返しながら、円筒回転炉の投入口１１側から円筒回転炉の排出口１４側に徐々に進行する（図２参照）。
ステップＳ１４では、熱分解された粉体状のフェロシアン化鉄が円筒回転炉の排出口１４から排出される。一方、円筒体１２内の気体は、円筒回転炉の排気口１５から排出され
る（ステップＳ１５）。なお、円筒回転炉の排気口１５から排気される気体には、シアン化水素（ＨＣＮ）や、窒素酸化物（ＮＯＸ）が含まれることも想定される。そこで、粉体状のフェロシアン化鉄を円筒回転炉の投入口１１から投入する際、二酸化マンガン等の触媒を添加してもよい。これにより、シアン化水素（シアンガス）を酸化することができ、シアンガスの発生を抑制することができる。円筒回転炉の排気口１５と連通するシアンガスの熱分解処理装置を設けてもよい。
る（ステップＳ１５）。なお、円筒回転炉の排気口１５から排気される気体には、シアン化水素（ＨＣＮ）や、窒素酸化物（ＮＯＸ）が含まれることも想定される。そこで、粉体状のフェロシアン化鉄を円筒回転炉の投入口１１から投入する際、二酸化マンガン等の触媒を添加してもよい。これにより、シアン化水素（シアンガス）を酸化することができ、シアンガスの発生を抑制することができる。円筒回転炉の排気口１５と連通するシアンガスの熱分解処理装置を設けてもよい。
ステップＳ１６では、円筒回転炉の排出口１４から排出された無害化されたフェロシアン化鉄がセメントによる固化処理が行われる。次に、ステップＳ１７では、固化処理されたフェロシアン化鉄が埋設され、最終処分される。
＜＜流動層炉＞＞
図５は、実施形態に係る流動層炉を示す。流動層炉２は、本発明のスラリー状のプルシアンブルー型錯体の処理装置に相当し、流動層炉の投入口２１、炉本体２２、整流板２３、熱風供給部２４、固気分離部２５、流動層炉の排出口２６、流動層炉の排気口２７を備える。
図５は、実施形態に係る流動層炉を示す。流動層炉２は、本発明のスラリー状のプルシアンブルー型錯体の処理装置に相当し、流動層炉の投入口２１、炉本体２２、整流板２３、熱風供給部２４、固気分離部２５、流動層炉の排出口２６、流動層炉の排気口２７を備える。
流動層炉の投入口２１は、スラリー状のフェロシアン化鉄が投入される。炉本体２２は、本発明の容器本体に相当し、流動層炉の投入口２１と連通している。流動層炉の投入口２１と炉本体２２とは、連通路２８を介して接続されている。連通路２８は、炉本体２２の内部に設置された整流板２３よりも高い位置で、炉本体２２の側面に接続されている。整流板２３は、炉本体２２の内部において、連通路２８よりも低い位置に設置されている。整流板２３は、複数の微細孔を有する。熱風供給部２４は、炉本体２２の下部に連通し、熱せられた空気を炉本体２２、すなわち上方に向けて供給する。炉本体２２内の整流板２３よりも高い位置には、流動媒体２９が存在する。流動媒体２９には、珪砂、石灰石が例示される。整流板２３の微細孔を通じて熱風供給部２４から供給される熱せられた空気が炉本体２２内に上向きに送り込まれることで、流動媒体２９が炉本体２２内を浮遊（流動）する。流動媒体２９は、運転開始前に流動層炉２内に予め配置されている。なお、循環通路を更に設け、排出口から排出される流動媒体を炉本体２２に循環させるようにしてもよい。
固気分離部２５は、炉本体２２の上部に連通し、フェロシアン化鉄を熱分解されたフェロシアン化鉄と気体を分離する。固気分離部２５は、サイクロン、バグフィルタ等によって構成することができる。流動層炉の排出口２６は、固気分離部２５の下部に連通し、分離された熱分解されたフェロシアン化鉄を下方に向けて排出する。流動層炉の排気口２７は、固気分離部２５の上部に連通し、分離された気体を排気する。
流動層炉２は、熱風供給部２４で供給する熱風の温度を図示しない制御装置によって制御することができる。このような制御装置は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）及びメモリを有する情報処理装置、キーボード等の入力装置、ディスプレイからなる表示装置を備える構成とすることができる。例えば、流動層炉２は、炉本体２２内の温度が、制御装置によって３００〜３５０℃に制御される。
＜＜スラリー処理工程＞＞
図６は、実施形態に係るスラリー処理工程（方法）の流れを示す。ステップＳ２１では、スラリー状のフェロシアン化鉄が流動層炉の投入口２１から投入される。次に、ステップＳ２２では、投入されたスラリー状のフェロシアン化鉄が熱分解される。具体的には、熱風供給部２４から熱風が炉本体２２内に上向きに供給され、流動媒体２９が炉本体２２内を浮遊（流動）する。流動媒体２９が流動した状態でスラリー状のフェロシアン化鉄が流動層炉の投入口２１から投入され、熱分解される。熱分解されたフェロシアン化鉄は、
上昇して固気分離部２５に到達する。そして、固気分離部２５において、熱分解されたフェロシアン化鉄と気体に分離される。
図６は、実施形態に係るスラリー処理工程（方法）の流れを示す。ステップＳ２１では、スラリー状のフェロシアン化鉄が流動層炉の投入口２１から投入される。次に、ステップＳ２２では、投入されたスラリー状のフェロシアン化鉄が熱分解される。具体的には、熱風供給部２４から熱風が炉本体２２内に上向きに供給され、流動媒体２９が炉本体２２内を浮遊（流動）する。流動媒体２９が流動した状態でスラリー状のフェロシアン化鉄が流動層炉の投入口２１から投入され、熱分解される。熱分解されたフェロシアン化鉄は、
上昇して固気分離部２５に到達する。そして、固気分離部２５において、熱分解されたフェロシアン化鉄と気体に分離される。
ステップＳ２３では、熱分解された粉体状のフェロシアン化鉄が流動層炉の排出口２６から排出される。一方、分離された気体は、流動層炉の排気口２７から排出される（ステップＳ２４）。なお、流動層炉の排気口２７から排気される気体には、シアン化水素（ＨＣＮ）や、窒素酸化物（ＮＯＸ）が含まれることも想定される。そこで、粉体状のフェロシアン化鉄を流動層炉の投入口２１から投入する際、二酸化マンガン等の触媒を添加してもよい。また、二酸化マンガン等の触媒は、流動媒体２９の一部として添加してもよい。二酸化マンガン等の触媒を用いることで、シアン化水素（シアンガス）を酸化することができ、シアンガスの発生を抑制することができる。流動層炉の排気口２７と連通するシアンガスの熱分解処理装置を設けてもよい。
ステップＳ２５では、流動層炉の排出口２６から排出された無害化されたフェロシアン化鉄がセメントによる固化処理が行われる。次に、ステップＳ２６では、固化処理されたフェロシアン化鉄が埋設され、最終処分される。
＜＜効果＞＞
実施形態に係るフェロシアン化鉄の処理方法によれば、フェロシアン化鉄の状態に応じて、処理方法を選択してフェロシアン化鉄を処理することができる。具体的には、固形状のフェロシアン化鉄は、円筒回転炉１を用いて固形処理工程を行うことで、熱分解することができる。また、スラリー状のフェロシアン化鉄は、流動層炉２を用いてスラリー処理工程を行うことで、熱分解することができる。何れの処理工程によっても、シアンガスの発生を抑制し、かつ、フェロシアン化鉄を無害化することができる。また、例えば、特許文献１に記載の技術では、金属水酸化物を混入することから減容化は困難であるが、実施形態に係るフェロシアン化鉄の処理方法によれば、フェロシアン化鉄を無害化するとともに減容化することができる。また、例えば、特許文献１に記載の技術では、加熱時間として１０分を要するが、実施形態に係るフェロシアン化鉄の処理方法によれば、数十秒から数分で熱分解することができる。
実施形態に係るフェロシアン化鉄の処理方法によれば、フェロシアン化鉄の状態に応じて、処理方法を選択してフェロシアン化鉄を処理することができる。具体的には、固形状のフェロシアン化鉄は、円筒回転炉１を用いて固形処理工程を行うことで、熱分解することができる。また、スラリー状のフェロシアン化鉄は、流動層炉２を用いてスラリー処理工程を行うことで、熱分解することができる。何れの処理工程によっても、シアンガスの発生を抑制し、かつ、フェロシアン化鉄を無害化することができる。また、例えば、特許文献１に記載の技術では、金属水酸化物を混入することから減容化は困難であるが、実施形態に係るフェロシアン化鉄の処理方法によれば、フェロシアン化鉄を無害化するとともに減容化することができる。また、例えば、特許文献１に記載の技術では、加熱時間として１０分を要するが、実施形態に係るフェロシアン化鉄の処理方法によれば、数十秒から数分で熱分解することができる。
また、円筒回転炉１を用いた固形処理工程では、フェロシアン化鉄を脱水処理後に粉砕し、粉砕したフェロシアン化鉄を円筒回転炉１に連続的に投入し、フェロシアン化鉄を３００〜３５０℃で熱分解する。プルシアンブルー型錯体を粉砕した上で、連続的に投入して加熱することで、フェロシアン化鉄に熱が伝わり易くなる。また、フェロシアン化鉄の内部と外側の温度勾配が小さくなり、フェロシアン化鉄の内部の温度が外側に比べて極端に高くなることを回避することができる。その結果、従来よりも短い時間で、フェロシアン化鉄を無害化するとともに減容化することができる。また、炉本体２２の容積に対するフェロシアン化鉄の占める割合を１０％以下とすることで、より短時間でプルシアンブルー型錯体を熱分解することができる。なお、円筒回転炉１による場合、脱水処理後に、前処理として粉砕処理が必要とされ、また、流動層炉２よりもシステムが大型化することが考えられるが、一度に多くのフェロシアン化鉄を処理することができる。
また、流動層炉２を用いたスラリー処理工程では、流動媒体２９が存在する炉本体２２に、熱せられた空気が送り込まれ、スラリー状のフェロシアン化鉄が投入され、プルシアンブルー型錯体が３００〜３５０℃で熱分解される。炉本体２２内では、フェロシアン化鉄が分散し、フェロシアン化鉄と、熱せられた空気及び流動媒体が効率よく接するため、スラリー状のフェロシアン化鉄を脱水処理等を行わずに熱分解することができる。その結果、従来よりも短い時間で、フェロシアン化鉄を無害化するとともに減容化することができる。なお、流動層炉２による場合、前処理として、脱水処理、粉砕処理が不要となる。また、円筒回転炉１よりもシステムの小型化が容易であるため、流動層炉２を用いたスラ
リー処理工程は、比較的少量のフェロシアン化鉄を処理する場合に適している。
リー処理工程は、比較的少量のフェロシアン化鉄を処理する場合に適している。
なお、触媒として例えば二酸化マンガンを添加してもよく、二酸化マンガン等の触媒を添加することで、シアンガスの発生を抑制することができる。また、シアンガスを熱分解処理する熱分解処理装置を更に設置してもよく、熱分解処理装置を設置することで、仮にシアンガスが発生した場合でも発生したシアンガスを熱分解処理することができる。
＜＜実証例＞＞
実施形態で説明した円筒回転炉１に対応する実験用小型ロータリーキルン炉を用いて、空気供給下（約０．５Ｌ／ｍｉｎ）、大日精化工業（株）製の紺青（プルシアンブルー）約０．５ｇを燃焼させた。炉回転速度は約１０ｒｐｍ、昇温速度は、室温から２００℃まで３０分。ＨＣＮガス（シアンガス）濃度を、ＢＷ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製 ＧＡＸＴ−Ｚ−ＤＬ（＜３０ｐｐｍまで測定可能）を用いて測定した。
実施形態で説明した円筒回転炉１に対応する実験用小型ロータリーキルン炉を用いて、空気供給下（約０．５Ｌ／ｍｉｎ）、大日精化工業（株）製の紺青（プルシアンブルー）約０．５ｇを燃焼させた。炉回転速度は約１０ｒｐｍ、昇温速度は、室温から２００℃まで３０分。ＨＣＮガス（シアンガス）濃度を、ＢＷ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製 ＧＡＸＴ−Ｚ−ＤＬ（＜３０ｐｐｍまで測定可能）を用いて測定した。
図７は、ＨＣＮガス濃度の測定結果を示す。その結果、二酸化マンガンを添加しない場合は、５００ｐｐｍ前後のＨＣＮが発生していると推測された。一方、二酸化マンガンを０．４３ｇ添加した場合は、ＨＣＮの最大発生量が１５ｐｐｍ以下と大幅に減少することが確認された。また、セシウムイオンを吸着させた紺青をロータリーキルン炉を用いて３００℃でか焼を行い、か焼前後の固体試料の蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）を行った。図８は、実証例における、ＸＲＦの定性分析結果を示す。その結果、ＸＲＦの定性分析においてか焼前後でのセシウム量の変化は見られず、セシウムは揮発せずにか焼後の固体に概ね残留していることが確認された。以上より、セシウムを大気中に再拡散することなく、シアン化水素ガスの発生を抑制しつつシアン基を分解することが確認された。熱分解後の固体の主成分は酸化鉄であり、セシウムは、この酸化鉄中に残留することが確認された。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明に係るプルシアンブルー型錯体の処理方法、固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置、及びスラリー状のプルシアンブルー型錯体の処理装置はこれらに限らず、可能な限りこれらの組合せを含むことができる。
なお、例えば、円筒回転炉１は、円筒体１２の周囲を覆って加熱するものでもよい。また、プルシアンブルー型錯体の一例として、フェロシアン化鉄について説明したが、本発明はこれに限定されない。プルシアンブルー型錯体の基本的な組成式は、AxM[Fe(CN)6]y
・zH2Oであり、式中のAは陽イオンに由来する原子であり、Aが含まれない場合もある。x
、y、zは様々な実数を取り、Mは、マンガン，鉄，ニッケル，銅，亜鉛等からなる群より
選ばれる一種または二種以上の金属原子を取り得る。
・zH2Oであり、式中のAは陽イオンに由来する原子であり、Aが含まれない場合もある。x
、y、zは様々な実数を取り、Mは、マンガン，鉄，ニッケル，銅，亜鉛等からなる群より
選ばれる一種または二種以上の金属原子を取り得る。
１・・・円筒回転炉
１１・・・円筒回転炉の投入口
１２・・・円筒体
１３・・・バーナ
１４・・・円筒回転炉の排出口
１５・・・円筒回転炉の排気口
２・・・流動層炉
２１・・・流動層炉の投入口
２２・・・炉本体
２３・・・整流板
２４・・・熱風供給部
２５・・・固気分離部
２６・・・流動層炉の排出口
２７・・・流動層炉の排気口
２８・・・連通路
２９・・・流動媒体
１１・・・円筒回転炉の投入口
１２・・・円筒体
１３・・・バーナ
１４・・・円筒回転炉の排出口
１５・・・円筒回転炉の排気口
２・・・流動層炉
２１・・・流動層炉の投入口
２２・・・炉本体
２３・・・整流板
２４・・・熱風供給部
２５・・・固気分離部
２６・・・流動層炉の排出口
２７・・・流動層炉の排気口
２８・・・連通路
２９・・・流動媒体
Claims (5)
- 放射性セシウムを吸着したプルシアンブルー型錯体の処理方法であって、
前記プルシアンブルー型錯体の含水率を判定する含水率の判定工程と、
前記含水率の判定結果に応じて、前記プルシアンブルー型錯体を処理するプルシアンブルー型錯体の処理工程とを備え、
前記プルシアンブルー型錯体の処理工程は、
前記プルシアンブルー型錯体の含水率が低く、当該プルシアンブルー型錯体が固形状の場合、当該プルシアンブルー型錯体を粉砕し、粉砕したプルシアンブルー型錯体を第１加熱容器に連続的に投入し、当該プルシアンブルー型錯体を熱分解する固形処理工程と、
前記プルシアンブルー型錯体の含水率が高く、当該プルシアンブルー型錯体がスラリー状の場合、流動媒体が存在する第２加熱容器に熱せられた空気を供給し、当該スラリー状のプルシアンブルー型錯体を投入し、当該プルシアンブルー型錯体を熱分解するスラリー処理工程とを含む、プルシアンブルー型錯体の処理方法。 - 前記固形処理工程において、前記第１の加熱容器の容積に対するプルシアンブルー型錯体の占める割合は、１０％以下とし、かつ、シアンガスの発生を抑制する触媒を添加する、請求項１に記載のプルシアンブルー型錯体の処理方法。
- 前記スラリー処理工程において、前記流動媒体の一部として、シアンガスの発生を抑制する触媒を添加する、請求項１に記載のプルシアンブルー型錯体の処理方法。
- 粉砕された固形状のプルシアンブルー型錯体が連続的に投入される投入口と、
前記投入口と連通し、自身が回転しながら投入されたプルシアンブルー型錯体を熱分解する筒状の容器本体と、
前記容器本体に設けられ、プルシアンブルー型錯体を加熱する加熱部と、
前記容器本体と連通し、熱分解されたプルシアンブルー型錯体を排出する排出口と、
前記容器本体と連通し、前記容器本体内の空気を排気する排気口と、
を備える、固形状のプルシアンブルー型錯体の処理装置。 - スラリー状のプルシアンブルー型錯体が投入される投入口と、
前記投入口と連通し、投入されたスラリー状のプルシアンブルー型錯体、及び流動媒体の落下を抑制する整流板を有し、当該整流板を介して熱せられた空気が供給され、投入されたプルシアンブルー型錯体を熱分解する容器本体と、
前記容器本体と連通し、前記熱せられた空気を供給する熱風供給部と、
前記容器本体と連通し、熱分解されたプルシアンブルー型錯体を排出する排出口と、
前記容器本体と連通し、前記容器本体内の空気を排気する排気口と、
を備える、スラリー状のプルシアンブルー型錯体の処理装置。
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