JPH07185513A

JPH07185513A - 粒状物からの金属、放射性汚染要因物等の除去方法

Info

Publication number: JPH07185513A
Application number: JP6278388A
Authority: JP
Inventors: David C Grant; チャールズグラントデビッド; Edward Jean Lehoda; ジーンレホダエドワード; Charles P Keegan; パトリックキーガンチャールズ
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 1995-07-25
Also published as: EP0707900A1; US5436384A; CA2118294A1

Abstract

(57)【要約】【目的】汚染土壌から金属や放射性汚染要因物を除去
する方法を提供する。【構成】汚染土壌をふるい分け、これと液体でスラリ
ーを作り、スラリーを洗浄して大径粒子の表面から微粒
子を洗い落とし、向流状態の液体を利用してスラリー中
の大径粒子から微粒子を分粒し、それにより微粒子を廃
棄流の一部として液体に同伴させ、微粒子からデブリを
除去して汚染微粒子流を生じさせ、密度分離器、常磁性
分離器又はこれらの併用により、汚染微粒子流から金
属、金属化合物及び／又は放射性汚染要因物を分離す
る。洗い落とし段階では、グリズリ、ドラムウオッシ
ャ、分級機、フロス浮選装置、アトリションスクラバ、
或いはこれらの組み合わせを用いる。分粒段階では、
水、溶出剤、分散剤、界面活性剤、又はこれらの組み合
わせを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に汚染状態の粒状
物、例えば土壌の性状回復又は浄化方法に関する。特
に、本発明は、先ず最初に汚染微粒子を土壌の清浄な粗
大粒フラクションから分粒し、土壌の微粒子フラクショ
ンから植物片又は他のデブリ（屑片）を分離し、次に、
密度分離及び／又は常磁性分離技術を用いて土壌の汚染
微粒子フラクションを処理し、金属、金属化合物及び／
又は放射性汚染要因物を除去することにより土壌から金
属、金属化合物及び／又は放射性汚染要因物を除去する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】汚染土
壌はますます深刻な環境問題となっている。土壌は種々
の物質で汚染されている場合がある。たとえば、限定す
るわけではないが、代表的な汚染要因物として、銅、
鉛、水銀のような金属、ウラン、トリウム又はラジウム
のような放射性汚染要因物、そして有機物が挙げられ
る。金属、金属化合物、及び／又は放射性核種は土壌の
シルトフラクション、腐植土フラクション、粘土フラク
ション中で見受けられる場合が多い。さらに、放射性核
種は、核検査、非核装備検査、及び採鉱が行われた場所
で見受けられる場合がある。

【０００３】環境問題の深刻化に伴い、汚染土壌の処分
がますます重要な課題となっている。土壌の除染方法の
概略が、米国特許第５，１２８，０６８号（発明者：ラ
ホダ氏等）に開示されている。土壌洗浄技術、例えば、
この米国特許で説明されている方法は、物理的及び化学
的手段を用いて汚染要因物を土壌から除去する場合には
有効である。

【０００４】放射性があって有毒の金属汚染要因物を土
壌から分離する方法が、米国特許第４，７８３，２５３
号（発明者：アイヤーズ氏等）に開示されている。この
方法では、水中に土壌粒子のサスペンション（懸濁物）
を生じさせる。水を交互に水中に上方へ流して軽い非汚
染状態の粒子を除去し、重い粒子を底部に沈殿させる。
汚染されている重い土壌粒子は集められ、廃棄物貯蔵の
ための処理が行われる。米国特許第４，７８３，２５３
号に記載のこの方法は、サイズが少なくとも１００ミク
ロンの別々の状態の粒子として汚染が存在している場合
に限定される。また、この方法は、土壌フラクションと
結合或いは付着した汚染要因物には役立たず、また、サ
イズが１００ミクロン未満の粒子として存在している汚
染にも役立たない。

【０００５】土壌は、容易な浄化を困難にする或る特性
を有している。特に、土壌が不均一なので、多くの技術
を直接適用するのは困難である。たとえば、土壌中に植
物片及び大きめの物質が存在したり、汚染要因物が土壌
に付着していたりすると、重力及び磁気分離法を利用す
る場合には土壌処理が困難になる。重力及び磁気分離法
を首尾よく実施するためのキーポイントは、これら技術
の土壌取扱い能力である。微粒子の処理は特に問題であ
るが、その理由は、土壌微粒子は大量の植物片、例え
ば、根毛を含む傾向があるからである。根毛は幾つかの
問題を生じさせる。第１の問題として、根毛を除染でき
る有効な技術が現在存在せず、したがって、根毛を土壌
微粒子から分離することが肝要である。根毛の分離後、
根毛を典型的には、汚染形態で埋め、或いは焼却する。
第２の問題として、根毛は非常に軽く、サイズによる分
離法、例えば鉱物ジグを用いても容易には処理できな
い。根毛は、ジグ内の液体の頂部に浮き、その結果、汚
染要因物と根毛を分離する手だてがない。第３の問題と
して、根毛は他の物理的分離技術、例えば、密度分離器
を用いても同様に処理できない。というのは、この場合
も根毛が軽すぎるからである。

【０００６】さらに、これら分離技術を実施しやすくす
るためのクリーンアッププロセス（例えば、研削及び粉
砕）に土壌を全て送ることは経済的観点からは妥当では
ない。というのは、これにより、非常に多量の微粒子を
含有する土壌生成物が生じ、取扱いを困難にし、陸上で
の再利用にとって最終的な液体含有量が多すぎることに
なるからである。

【０００７】土壌の全サイズフラクションから汚染要因
物及び植物片を有効除去し、かくして少量の廃棄物流及
び清浄な土壌の一層大きなフラクションを生じさせるこ
とができる方法が依然として要望されている。同時に、
かかる方法は、経済的に効率が良く、より大きな非汚染
土壌フラクションを容易に取り出すことができる土壌洗
浄法を妨害しないものであることが要求される。

【０００８】本発明の目的は、これら問題を解決する方
法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明の要
旨は、金属、金属化合物、及び／又は放射性汚染要因物
を、デブリ、微粒子フラクション及び大径粒子フラクシ
ョンを含む粒状物から除去する方法において、粒状物を
供給する段階（ａ）と、粒状物をふるい分ける段階
（ｂ）と、段階（ｂ）からの粒状物と液体を結合させて
スラリーを形成し、該スラリーを洗い落として大径粒子
の表面から微粒子を脱落させる段階（ｃ）と、スラリー
中の段階（ｃ）の大径粒子から段階（ｃ）の微粒子を向
流状態の液体によって分粒し、それにより微粒子を廃棄
スラリーの一部として前記向流状態の液体で運ぶ段階
（ｄ）と、段階（ｄ）で得た微粒子から植物片又はデブ
リを除去して汚染微粒子流を生じさせる段階（ｅ）と、
密度分離器、常磁性分離器又はこれらの組み合わせを用
いて、段階（ｅ）の微粒子と金属、金属化合物、及び／
又は放射性汚染要因物とを分離する段階（ｆ）とを有す
ることを特徴とする方法にある。

【００１０】本発明の方法は、重力分離法及び／又は磁
気分離法のいずれかで容易に処理できる汚染微粒子フラ
クションを生じさせ、この微粒子フラクションは、プロ
セスに供給された土壌の少量に過ぎず、かくして、費用
効果が優れている。この原因は、これら密度分離装置及
び常磁性分離装置が、比較的少量の汚染金属、金属化合
物、及び／又は放射性物質と清浄な土壌から除去するよ
う働くが、この方法の実施費用は主として清浄な土壌で
ある全物質流量に基づくことにある。さらに、費用のか
かる化学的処理段階を不要にできる。

【００１１】本発明の内容の一層容易な理解のために、
今、添付の図面を参照して以下の説明を行う。

【００１２】

【実施例】一般に、本発明は、金属、金属化合物及び／
又は放射性汚染要因物を粒状物から除去するための方法
を提供する。本発明の方法に従って土壌から除去できる
金属、金属化合物及び放射性物質としては、鉛、ウラ
ン、プルトニウム、トリウム、ラジウム、クロム、銅、
亜鉛、これら金属及び他の金属を含む化合物が挙げられ
るが、これらに限定されない。

【００１３】本発明の方法は図１に概略的に示されてい
る。しかしながら、この図は、各種植物片のための除去
段階を示しているのではなく、最も大きな土壌フラクシ
ョンの洗い落し及びふるい分け段階を示しているのでも
ない。これら最も大きな土壌フラクションの粒径は約１
／２インチ（1.27cm）以上である。この大径粒子のフラ
クションを洗い落し、プロセスからふるい分けする。汚
染要因物流動化（mobilizing）溶液による粒状物のこの
フラクションの洗い落しにより、より大きな粒径の粒子
に付着する鉱物スライム及び／又は微粒子を除去する。

【００１４】洗い落し及びふるい分けに適切な装置とし
ては、グリズリ、ドラムウオッシャ、分級機、回転スク
リーン、振動スクリーン、固定状態のふるい及びフロス
浮選装置が挙げられるが、これらに限定されない。他の
適当な装置は、当業者には周知であり、本発明の精神か
ら逸脱しなければ使用可能である。

【００１５】本発明の方法には示していないが、微粒子
に対して親和力の高い汚染要因物を、洗い落し段階中、
適当な化学物質を用いて土壌から流動化させることがで
きる。本発明の説明上、「汚染要因物流動化溶液」、
「溶出液」、「溶出剤」、「洗浄溶液」という用語は互
換性がある。

【００１６】一般に、汚染要因物流動化溶液は、可溶性
及び分散性がある汚染要因物を汚染要因物流動化溶液の
液相中で流動化させるための溶出溶液、分散剤、界面活
性剤、及びこれらの混合物を含む。特定の洗浄流体は、
除去しようとする汚染要因物の種類で決まる。一般に溶
出溶液は公知であり、本発明の実施に適切な溶出溶液は
当該技術分野でよく知られたものであることは明らかで
あろう。可溶性放射性化合物を除去するための適当な洗
浄流体は、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、酢酸、次亜
塩素酸ナトリウム、及びその他の物質を含むが、これら
に限定されない。分散性の汚染要因物に関しては、洗浄
溶液は一般に、界面活性剤及び／又は分散剤を含む。界
面活性剤及び／又は沈殿防止剤は一般に当業者に知られ
ており、本発明の精神から逸脱することなく、任意適当
な界面活性剤及び／又は沈殿防止剤を使用できる。適当
な表面活性剤は石鹸、洗剤、六メタリン酸ナトリウム及
びその他の物質を含むが、これらに限定されない。除去
すべき特定の汚染要因物に応じて、界面活性剤及び溶出
溶液を組み合わせて用いてもよい。本発明の実施に適す
る分散剤は、苛性六メタリン酸又は六メタリン酸ナトリ
ウム（caustic or sodium hexametaphosphate)及びスル
ホン酸塩を含むがこれらに限定されない。好ましくは、
苛性六メタリン酸又は六メタリン酸ナトリウムを用いる
土壌の大粒フラクションを洗い落として可溶性汚染要因
物を流動化した後、この初期の洗い落とし後に残ってい
る土壌の流れをさらに処理する。上述の初期の洗い落し
後に残っている微粒子の流れは、粒径が約１ミクロン以
下〜約１００ミクロンまでの粒子を含んでいる。この微
粒子フラクションを以下の段階で分離する。

【００１７】汚染土壌１をホッパー２内に保持し、５段
変速駆動装置４又はベルト式秤量供給装置と共に作動す
る制御供給装置、例えばスクリューフィーダ３を用いて
プロセスライン６に導入する。土壌の微粒子フラクショ
ンはライン６を通り、洗浄され、次にふるい分け又は分
離され（５）、粒径が約０．６３ｃｍ(1/4インチ）〜約
１．２７ｃｍ(1/2インチ）の大径の固形物及びデブリが
除去される。非汚染状態の小石をライン７によりリザー
バ内へ排出して清浄な小石を得る（８）。次に、ふるい
分けされた固形物をアトリションスクラバ１０内へ送り
込む。水又は分散剤もライン９を通してスクラバ１０内
へ送り込む。土壌を強く洗い落とす（１０）。

【００１８】粒子間相互作用により、微粒子はアトリシ
ョンスクラバ１０内における活発な洗い落し中、大径粒
子の表面から除去される。洗い落し後に生じたスラリー
をライン１１を介して鉱物ジグ１２内へ送り込む。鉱物
ジグは従来方法においては用いられず、即ち密度分離器
としては使用されない。しかしながら、鉱物ジグを、向
流モードで、非常に有効な粒子用分粒装置として用い
る。鉱物ジグをこのように用いると、微粒子及び植物を
スラリーから分離できると共にそれと同時に土壌を洗浄
できる。

【００１９】ジグの動作条件、例えば床材、逆流の流
量、及びストーク長(stoke length)は、除去すべき微粒
子及び植物片の寸法大きさ及び土壌の物理的及び化学的
性状に応じて調節するのがよい。調節は、汚染微粒子フ
ラクションを選択的に除去し、回収した土壌粒子の割合
と残留汚染許容レベルをバランスさせる。

【００２０】ジグ内における汚染要因物含有溶液の逆流
速度は、２００ミクロン未満〜約３２５ミクロン未満の
微粒子及び任意の植物片を分離するよう設定される。一
般に、逆流の流量は、約１ｇｈｍ／平方フィート〜約４
０ｇｐｍ／平方フィート、好ましくは約２ｇｐｍ／平方
フィート〜約３０ｇｐｍ／平方フィート、より好ましく
は約７ｇｐｍ／平方フィート〜約２５ｇｐｍ／平方フィ
ートである。なお、１ｇｐｍ／平方フィートは４０．７
リットル／分／平方メートルである。これらの設定は、
除染中の土壌の質によって定まる。実験例は幾つかの最
適技術を記載している。

【００２１】向流操作に関しては、ジグは、約１／１６
〜約２インチ（約0.16〜約5.08cm）、好ましくは約１／
８〜１．５インチ（約0.32〜約3.81cm）、より好ましく
は約３／８インチ〜約１インチ（約0.95〜約2.54cm）の
ストローク長で動作するのがよい。これらの設定は除染
中の土壌の性状によって定まる。実験例は幾つかの最適
な技術を記載している。

【００２２】ジグの床材は、砂利や、直径が約１／４〜
約１インチ（約0.64〜約2.54cm）の種々の材料、例えば
アルミナ、銀、ジルコンの丸い又は楕円形のビーズであ
るのがよく（これらに限定されない）、好ましくは砂利
の直径は、約３／８〜約１／２インチ（約0.95〜約1.27
cm）である。これらの設定値は除染中の土壌の性状によ
って定まる。実験例は幾つかの最適な技術を記載してい
る。分粒は液体の向流によって達成される。適当な液体
は、供給ライン１３を介してジグに供給される化学的溶
出溶液又は水であるが、これらに限定されない。

【００２３】向流による分粒を行うには、第１の向流２
４と一緒に微粒子及び大径の粒子１１をジグ１２内に導
入し、もし必要ならば、追加の液体である第２の向流２
５を導入し、それにより微粒子を廃棄スラリーの一部と
して前記向流と共にジグ１５の頂部をキャリーオーバす
る。

【００２４】代表的には、約６０ミクロンよりも小さな
微粒子を廃棄物スラリーで除去する。除去された粒子の
実際の最大粒径は、粒径の関数としての汚染分布状態で
決まり、粒径の範囲は約１〜約２００ミクロンである。

【００２５】大径粒子１４は、ジグ１４の床を通過し、
これら大径粒子の粒径範囲は約１０〜２０ミクロンから
約１／４インチ(0.64cm)である。これら大径の粒子を、
ジグ１２の床の通過中にもう１度洗い落し、最終的には
ジグ１４の底部から排出する。

【００２６】ジグ１４の頂部をキャリーオーバーした汚
染微粒子フラクションを、振動スクリーン１６又はかか
る分離に適した任意他の型式のスクリーンにもう１度通
してさらにデブリ又は植物片、特に根毛を除去し、この
植物片又はデブリをライン１７により排出する。ジグ処
理後に残っている微粒子は一般に粒径が約１００ミクロ
ン未満である。

【００２７】土壌の再度の処理前に根毛又は他の有機物
を除去することが肝要である。根毛の分離は、物理的分
離法、即ち磁気分離、常磁性分離、又は密度分離を利用
する操作にとって肝要である。根毛及び他の有機物は、
ジグ１５では分離されない。というのは根毛は非常に軽
くて一般に頂部まで浮くからである。しかしながら、根
毛は非常に軽いので根毛は常時微粒子と一緒に動くが、
一般に長さが長いので微粒子から分離できる場合があ
る。一般に、ジグ内で分離できる固形物の範囲は約２０
ミクロン〜約１／４インチ（約0.64cm）までである。微
粒子からの根毛の有効な分離にとって適当なスクリーン
サイズは、分離しようとする根毛よりも小さいが、粒状
物の所望サイズがスクリーン上に残って排出でき（１
７）、次の処理を受けることができるのに充分なもので
ある。これら正確なパラメータは、分離操作を受ける土
壌に基づいて定められる。実験例は幾つかの最適な技術
を記載している。ある特定の好ましい実施例では、スク
リーンサイズは、ジグ１２の底部から排出される粒子よ
りも大きい。

【００２８】微粒子は次に供給タンク内に流れ、後で分
離装置２０又は２６或いはこれらの組み合わせの中に送
り込まれる。

【００２９】上述の方法に従って生じた汚染微粒子フラ
クションをさらに処理して汚染金属、金属化合物及び／
又は放射性汚染要因物を除去する。この再度の除染段階
は、以下の実施例で述べる方法を含む（これらに限定さ
れない）種々の技術を用いて実施できる。

【００３０】一実施例では、非汚染状態の細粒土壌は、
微粒子の流れ１９を密度分離装置２０に導入することに
より、金属、金属化合物及び／又は放射性汚染要因物か
ら分離される。除染された微粒子は、ライン２１を通っ
て出るが、汚染状態の微粒子はライン２３を通る。密度
分離装置は、鉱石からの金属の分離に用いられる従来型
採鉱技術の用途を微粒子の処理に拡張するために遠心
力、摩擦力又は慣性力を利用するのがよい。適当な密度
分離装置としては、遠心分離機、振動テーブル(shaking
tables)、振動台(vibrating tables)、例えば多重力分
離器（muliti-gravity separator) 、又は遠心分離ジグ
が挙げられるが、これらに限定されない。密度分離装
置、例えばＭＧＳ（多重力分離器）は、水平の振動表面
を管の状態に巻き、毎分数百回転（ＲＰＭ）で回転させ
ることにより従来型の振動台の性能を高める。かくし
て、通常の引力の何倍もの力を表面を横切って流れるフ
ィルム内の粒子に及ぼすことができ、かくして密度分離
プロセスを高める。この機器は、従来型のテーブルより
も小型であって汎用性があり、１ミクロンという小さな
粒径に使える。類似の方法では、従来型鉱物ジグの性能
は、ジグ床に高い回転速度を与えることにより、遠心分
離ジグ内で高められる。更に、従来型振動台型重力分離
器を、本発明の精神から逸脱することなく使用できる。
他の適当な重力分離装置又は方法は、当業者には明らか
であり、本発明の精神から逸脱することなく使用でき
る。

【００３１】別の実施例では、微粒子土壌流を、常磁性
分離装置２６に導入することにより、汚染金属、金属化
合物及び／又は放射性汚染要因物から分離し、除染され
た微粒子はライン２１を通って出て、そして汚染状態の
微粒子はライン２３を通って出る。汚染要因物を微粒子
土壌フラクションから分離するための常磁性分離技術及
び機器としては、従来型急勾配磁気分離器又は超伝導分
離器が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の
説明上、「磁気」は、強磁性を示す物質を意味し、この
強磁性は、内部磁気モーメントが共通の方向で自発的に
生じる物質、例えば金属、合金及び遷移（鉄族）元素、
稀土類元素及びアクチニド元素の化合物によって示され
る。磁気分離器は、強磁場を用いて磁性の弱い、或いは
非磁性の物質から磁性体を分離するための機械である。
本明細書で用いる「常磁性」は、印加された磁場が電子
軌道のアラインメントにより増大する物質を意味し、即
ち、電子軌道中に不対電子を有する物質を意味する。か
かる例としてウラン及びプルトニウムが挙げられる。

【００３２】常磁性分離では、強い磁力を必要とする。
かくして、より好ましい実施例では、磁場の勾配を増大
させることにより従来型高強度磁気分離器内の磁力を増
強させることができる。これを行うには、常磁性分離器
の作動容量を、二次極のマトリックスで満たすのがよ
く、この場合において、二次極はボールワイヤ(ball wi
re）及びワイヤウール(wire wool）からなる群から選択
される。汚染状態の微粒子スラリーをこのマトリックス
１９中に送り込み、常磁性体はマトリックス上への捕捉
により除去される。除染された土壌はライン２１を通っ
て出て、汚染状態の微粒子はライン２３を通って出る。
定期的に磁場を除いて、常磁性体をマトリックスから洗
い落す。超伝導磁石は、これら分離器中により高い磁力
を与える能力を有する。常磁性分離を達成するための他
の方法は当業者には明らかであり、本発明の精神から逸
脱することなく使用できる。

【００３３】汚染要因物を土壌から除去するのに必要な
強い磁力により全ての磁気成分を土壌から除去する。さ
らに別の実施例では、分離プロセスは、一連の常磁性分
離装置を有するのがよく、この場合、第１の常磁性分離
装置は、粒状物の非汚染フラクションを、汚染フラクシ
ョンが強い磁場の第２の常磁性分離器を通過する前に、
汚染フラクションから分離できる弱い磁力を有する。こ
れにより、土壌の非汚染磁気フラクションを常磁性汚染
フラクションから分離でき、かくしてより濃度の高い少
量の汚染流が得られることになる。

【００３４】さらにもう１つの実施例では、土壌微粒子
を、まず最初に密度分離器２０を通し、次に密度処理さ
れた微粒子の流れ２２を常磁性分離器２６に通すことに
より金属、金属化合物及び／又は放射性汚染要因物から
除去する。除染された微粒子は、ライン２１を通って出
て、汚染状態の微粒子はライン２３を通って出る。この
組み合わせにより、相乗的な分離効果が得られる。特
に、より処理量の大きな密度分離装置を用いると、大き
な汚染フラクションを分離でき、常磁性装置を仕上げ段
階として使用できる。好ましい分離法は、常磁性／磁気
分離プロセスである。密度分離段階の使用がより好まし
い。というのはこれは一般に最も費用のかからない技術
だからである。

【００３５】本発明を以下の実験例を用いてさらに説明
する。以下の実験例は例示目的にすぎず、本発明を限定
するものとして解釈すべきではない。実験例１代用物質としてプルトニウム汚染要因物を用いる除染システムの作業条件の決定土壌を土壌洗浄及び重力分離機器及び磁気分離装置の使
用により検査する。この検査は、機器の設定を最適化す
るために用いられると共に実際の汚染物質に対する検査
の開始前に、潜在的な安全上の問題を確認するために用
いられる。使用される機器の主要な部分についての作業
変数は、表１では土壌洗浄システムにつき、表３では重
力分離システムにつき、表２では磁気分離システムにつ
き列記されている。これら条件を微調整するために実際
の検査はが必要である。

【００３６】キーポイントは、土壌及び代用汚染要因物
が実際の汚染土壌とどれほど良好に比較されるか、であ
る。非汚染土壌は実際の汚染土壌と化学的及び物理的に
同一であることが期待される。特に、特定の比重測定及
び粒径分析はこれらが事実上物理的に同一であることを
確かめるよう両方の物質について行われる。粒径の分布
状態により種々のプロセス粒についての補集要件及び機
器の作業条件が影響を受ける。

【００３７】また、選択された代用物質（例えば銅金
属）の特性も、この例では除去されるべき所望の汚染要
因物である酸化プルトニウムを代表する必要がある。特
に、粒径、比重及び磁気特性が類似していなければなら
ない。代用汚染要因物を用いると、実際の土壌について
何が起こるかという見通しが得られる。シュミレートさ
れた土壌は、どのような条件が実際の土壌について必要
であるかという見通しを提供し、また、システムが安全
にこの物質を取り扱うことができることが確認できるよ
うになる。

【００３８】物質をよく配合して−１／２インチに寸法
決めする。検査中、表４に列記したサンプルを採取す
る。加うるに、表５に記載の処理情報をモニタして実行
のたびごとに収集する。これは、固形物及び液体の供給
速度並びに収集されたプロセス流の重量または体積を含
む。密度及び重量％の固形物を各流れについて決定す
る。この情報は、機器の各部分についての完全な物質の
バランスを決定するために用いられる。加うるに、粒径
の分析を流れについて行ってプロセスが土壌の細粒フラ
クションを選択的に分離する能力を決定する。

【００３９】この代用物質による検査により、プロセス
を実際の汚染土壌について安全に行うことができるよう
になる。システムはスピル、スピルまたは漏れの汚染の
恐れを最小限に抑え、オペレータが汚染要因物と接触す
る恐れを極力なくし、所要のサンプリングを容易にする
よう設計されると共に操作される。研究の特定の結果に
基づいて修正が必要な場合がある。実験例２プルトニウムで汚染された微粒子の分離実験例１において、そして表４に掲げられた代用物質に
ついて議論されたようなサンプリング、モニタ及び分析
を実際の物質について実施する。各土壌サンプルの放射
能の強さを分析し、放射能分析を、粒径分析で生じた各
サイズフラクションについて実施し、それにより粒径に
よる所望の汚染要因物分離が行われていることを確認す
る。粒径分析で用いられるべき実際のスクリーンを実際
の土壌サンプルについてデータから決定する。

【００４０】各操作の長さは約３０〜６０分であり、定
常状態がシステム内に達成されるのに充分である。これ
を確かめるために各流れのサンプルを５〜１０分の時間
間隔ごとに採取する。各流れの分析は、もし定常状態が
得られていれば、時間の経過により著しく変わってはな
らない。

【００４１】所与の操作の結果に基づいて、プロセスの
作業条件を変えてシステムの性能を最適化する。特に、
システムは、達成された除染の度合い、生じた濃縮廃棄
物の量、二次廃棄物の生成量及び処理速度を決定するよ
う評価される。

【００４２】ある特定の化学物質（例えば、苛性六メタ
リン酸又は六メタリン酸ナトリウム等）は、物理的な分
離プロセスを助長できる。しかしながら、化学物質をシ
ステム内に慎重に計量分配し、そのレベルを注意深くモ
ニタすべきである。二次廃棄物の生成量を最小限に抑え
ると共に資源を有効利用するために、プロセスで用いた
水を再循環させる。もし化学物質を追加する場合、化学
物質はシステム内で最終的には蓄積し、その濃度及び添
加量を注意深く制御しなければならない。正常な土壌は
プロセス水を含有し、かくして使用した化学物質を含
む。かくして、土壌を排出前にリンスする必要があり、
それにより水の使用量が増すと共に所要のプロセスが増
える。もし化学物質を用いて滞留の分散を助け、又は、
汚染要因物粒子を流動化させる場合、これら汚染要因物
の脱水を次々と行うことがより困難な場合がある。実験例３土壌微粒子からのプルトニウム汚染要因物の重量分離実験例２で土壌洗浄システムから生じた汚染状態の細粒
スラリーを重力分離器を用いて検査する。この検査によ
り、清浄な土壌微粒子からの汚染の分離するのに必要な
作業条件が決定される。重力分離器について表２に記載
されたサンプル及び分析を用いて分離の達成度を決定す
る。分離は、表２に記載の作業パラメータを選択的に変
化することにより最適化される。

【００４３】かかる検査によりシステム性能に対する固
形物供給速度の影響を吟味する。行った検査により、こ
の所与の土壌について達成可能な最大処理速度及びユニ
ットの性能に対する供給速度の影響が定まる。この情報
を得ることは、プロセスをスケールアップする上で不可
欠である。

【００４４】汚染要因物の分離を向上させるための力の
増大の影響を吟味する。力は、装置に応じて遠心力、摩
擦力、又は慣性力を含む。実験例４土壌細粒からのプルトニウム汚染要因物の磁気分離実験例２において土壌洗浄システムから得られた汚染微
粒子スラリー、実験例３において重力分離装置から得ら
れた清浄な土壌生成物、及び重力分離装置からの汚染濃
縮物、急勾配磁気分離器（ＨＧＮＳ）を用いて検査す
る。実験例４に記載のサンプリング及び分析を、上述の
性能測定値を決定するのに実施する。

【００４５】この検査によりシステム性能に対する固形
物の供給速度及び粒径の影響を吟味する。磁気分離ユニ
ット内の固形物処理量は、磁場の強さ、磁場の印加され
た分離物の物理学的寸法により、そして流れ特性及び磁
気特性によって決定される。行った検査により、性能に
対する供給速度、固形物の性状及びシステムパラメータ
の影響が定まる。この情報を、システムのスケーリン
グ、分離効率の決定、廃棄物の流れの量の決定及びコス
トの評価のために使用できる。

【００４６】上述の実験例はプルトニウム汚染要因物の
分離に関するが、この方法は任意の金属又は放射性汚染
要因物に適用できる。

【００４７】

【表１】表１土壌洗浄システムの最適化に利用できる作業パラメータ機器作業変数 1)アトリションスクラバ a)残留時間 b)液体に対する固体の重量比 2)鉱物ジグ a)固形物供給速度 b)逆流の流量 c)パルス長及び周波数 d)床材

【表２】表２ＭＧＳ最適化に利用できる作業パラメータパラメータ固形物供給速度回転速度振動の周波数（Shake Frequency) 振動の振幅（Shake Amplitude)

【表３】表３高強度磁気分離の最適化に利用できる作業パラメータ作業パラメータ固形物供給速度磁場の強さマトリックス充填密度マトリックス充填材

【表４】表４サンプリング及び分析プラン流れ分析 1)固形物供給 a)汚染要因物の分析 b)含水量 c)ふるい分析 2)アトリションスクラバの生成土壌 a)汚染要因物の分析 b)含水量 c)ふるい分析 3)アトリションスクラバの生成水 a)汚染要因物の分析 4)鉱物ジグの底部 a)汚染要因物の分析 b)含水量 c)ふるい分析 5)鉱物ジグのオーバフロー a)汚染要因物の分析 b)含水量 c)ふるい分析 6)重力装置の濃縮物 a)汚染要因物の分析 b)含水量 c)ふるい分析 7)重力装置の屑片 a)汚染要因物の分析 b)含水量 c)ふるい分析 8)ＨＧＭＳ供給 a)汚染要因物の分析 b)回収重量 c)含水量 d)粒径 e)磁化率 9)ＨＧＭＳ磁気学 a)汚染要因物の分析 b)回収重量 c)含水量 d)粒径 e)磁化率 10）ＨＧＭＳ非磁気学 a)汚染要因物の分析 b)回収重量 c)含水量 d)粒径 e)磁化率

【表５】表５検査中にモニターされるプロセスパラメータ土壌の供給速度ｌｂ／ｈｒ（ｋｇ／ｈ
ｒ）水の供給速度ＧＰＭ鉱物ジグの底部ｌｂ（ｋｇ）鉱物ジグのオーバフローＧａｌ（リットル）重力装置の供給速度ＧＰＭ重力装置の濃縮物ｌｂ（ｋｇ）ＭＧＳの屑片Ｇａｌ（リットル）ＨＧＭＳ磁気学ｌｂ（ｋｇ）ＨＧＭＳ非磁気学ｌｂ（ｋｇ）

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の土壌浄化方法の略図である。

【符号の説明】

２供給ホッパ３スクリューフィーダ１０アトリションスクラバ１２鉱物ジグ２０密度分離装置２６常磁性分離装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者エドワードジーンレホダアメリカ合衆国ペンシルベニア州ピッツバーグワシントン・ストリート 116 (72)発明者チャールズパトリックキーガンアメリカ合衆国ペンシルベニア州ウエスト・ニュートンジョイス・アベニュー 19，ロード・ナンバー２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属、金属化合物、及び／又は放射性汚
染要因物を、デブリ、微粒子フラクション及び大径粒子
フラクションを含む粒状物から除去する方法において、
粒状物を供給する段階（ａ）と、粒状物をふるい分ける
段階（ｂ）と、段階（ｂ）からの粒状物と液体を結合さ
せてスラリーを形成し、該スラリーを洗い落として大径
粒子の表面から微粒子を脱落させる段階（ｃ）と、スラ
リー中の段階（ｃ）の大径粒子から段階（ｃ）の微粒子
を向流状態の液体によって分粒し、それにより微粒子を
廃棄スラリーの一部として前記向流状態の液体で運ぶ段
階（ｄ）と、段階（ｄ）で得た微粒子から植物片又はデ
ブリを除去して汚染微粒子流を生じさせる段階（ｅ）
と、密度分離器、常磁性分離器又はこれらの組み合わせ
を用いて、段階（ｅ）の微粒子と金属、金属化合物、及
び／又は放射性汚染要因物とを分離する段階（ｆ）とを
有することを特徴とする方法。
【請求項２】前記洗い落とし段階（ｃ）では、グリズ
リ、ドラムウオッシャ、分級機、フロス浮選装置、アト
リションスクラバ、又はこれらの組み合わせを用いるこ
とを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】段階（ｄ）は更に、水、溶出剤、分散
剤、界面活性剤、又はこれらの組み合わせを用いて段階
（ｃ）の粒子を分粒する段階を含むことを特徴とする請
求項１の方法。
【請求項４】段階（ｅ）は更に、段階（ｄ）で得た微
粒子から根毛を除去する段階を含み、段階（ｆ）は更
に、段階（ｅ）の微粒子流を密度分離器に導入する段階
を含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項５】段階（ｆ）は更に、段階（ｅ）の微粒子
流を常磁性分離器に導入する段階を含むことを特徴とす
る請求項１の方法。
【請求項６】段階（ｆ）は更に、段階（ｅ）の微粒子
流を、磁場を増強させた常磁性分離器に導入する段階を
含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項７】段階（ｆ）は、段階（ｅ）の微粒子流を
一連の常磁性分離器から成る直列体中に導入する段階を
含み、第１の常磁性分離器は、直列体抽気他の常磁性分
離器よりも磁力が弱く、それにより、汚染フラクション
が磁場の強い第２の常磁性分離器を通過する前に、粒状
物の非汚染磁性又は常磁性フラクションを汚染フラクシ
ョンから分離できるようにすることを特徴とする請求項
１の方法。
【請求項８】段階（ｆ）は、段階（ｅ）の微粒子流を
密度分離器に導入し、次いで、微粒子流を常磁性分離器
に通す段階を含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項９】段階（ｅ）は、ふるい分け装置を用いて
植物片又はデブリを除去する段階を含み、前記ふるい分
け装置は、分離されるべき粒状物の粒径よりも小さい
が、除去しようとする植物片又はデブリよりも大きなメ
ッシュサイズを有することを特徴とする請求項１の方
法。
【請求項１０】段階（ｅ）は、或る特定サイズの微粒
子を除去するよう液体の向流をセットする段階を含み、
段階（ｃ）は更に、段階（ｂ）の粒状物と水、溶出剤、
分散剤、界面活性剤、又はこれらの組み合わせとを結合
させる段階を含み、段階（ｄ）は、鉱物ジグで粒状物の
分粒を行う段階を含むことを特徴とする請求項１の方
法。