JPS60257398A - 放射性廃液の減容固化処理方法 - Google Patents
放射性廃液の減容固化処理方法Info
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- JPS60257398A JPS60257398A JP11411384A JP11411384A JPS60257398A JP S60257398 A JPS60257398 A JP S60257398A JP 11411384 A JP11411384 A JP 11411384A JP 11411384 A JP11411384 A JP 11411384A JP S60257398 A JPS60257398 A JP S60257398A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
発明の目的
[産業上の利用分野]
本発明は、ホウ素を含有する放射性廃液を減容固化処理
する方法の改良に関する。 原子力設備、とくにPWR型軽水炉発電プラントから排
出されるホウ素を含有する放射性廃液を同化処理しJ:
うとする場合、近年はできるだけ高′度の減容を行なう
ことが要請されるので、廃液を蒸発濃縮して、なるべく
多くの固形分を混入させ、かつ、所定の物性を有し耐久
性に優れた固化体としなければならない。
する方法の改良に関する。 原子力設備、とくにPWR型軽水炉発電プラントから排
出されるホウ素を含有する放射性廃液を同化処理しJ:
うとする場合、近年はできるだけ高′度の減容を行なう
ことが要請されるので、廃液を蒸発濃縮して、なるべく
多くの固形分を混入させ、かつ、所定の物性を有し耐久
性に優れた固化体としなければならない。
【従来の技術1
この目的を達成するために、各種の減容固化処理方法が
提案されている。 その−例として、ホウ素を含む放射
性廃液のセメントあるいは無機材料による減容固化法に
ついCは、以下に挙げるようなさまざまな方法が検討さ
れ、その一部は実施されCいるが、なお固化体の減容性
あるいは耐水性が十分満足できるものではなかった。 ホウ酸含有廃液に石灰等を作用させて廃液中の溶解物を
不溶性とし、蒸発乾燥の後、乾燥粒子をセメント固化す
る方法(特開昭57−4599号)。 ・ ホウ酸含有廃液にカルシウム、マグネシウムまたは
バリウムの化合物を添加して反応さけ、濾過、蒸発等の
手段でスラリーの水分を調整し、そのスラリーを固化す
る方法(特開昭58−186099号)。 これらの方法ではホウ酸を不溶化しており、確 ”実に
不溶化できれば耐水性を有する同化体が得られるが、セ
メントペーストまたは調整スラリーの流動性を維持する
ために所定量の水分が必要であり、従って著しい減容性
の向上は望めない。 ・ ホウ酸含有廃液にアルカリを添加してtlHを調整
し、薄膜乾燥機で粉末にしCがらペレットにする方法(
特公昭55−34397号)。 ・ 上記のベレットを、ケ、イ酸アルカリで固化する方
法(特開昭57−197500号、特開昭58−1’5
5378号)。 これらの方法では、容器に多用のベレッ1〜を充填でき
るので、減容性は高い。 しかし、可溶性ホウ酸塩をペ
レットとするので、同化体の耐水性の面で不安が残る。 ・ ホウ酸廃液を固化容器内に装填し、ついで放剣性廃
棄物の焼」灰微粉を容器内に徐々に装填混合し、この混
合物を加熱して灰粒子を相互融着させ、冷fJ]固形化
する方法(特公昭57−52560号)1゜ この方法は、焼却灰とホウ酸廃液との同時処理なので、
総合的に減容性の高い処理法であるが、焼却灰とホウ酸
廃液の発生比率が変動するので、運用上の問題が残る。 また、融着材となっているガラス質のホウ酸分は可溶
性なので、耐水性に不安がある。 ・ また、」記と同じような考え方によってホウ酸ナト
リウム含有廃液を乾燥しく粉末とし、これに二酸化ケイ
素を添加して加熱溶融したのち急冷し、ガラス固化体と
する方法も容易に考えることができる。 これはN a 20−13203−8 ! OS)、系
ガラスをつくるものであるが、分相を起さずに溶融でき
、高い耐水性のガラス同化体が得られる組成範囲は限定
される。 従って、技術的な困難を伴う上に、減容性に
も限界がある。 本発明者らも、ホウ素を含有づ−る放射性廃液のセメン
ト固化処理におりる減容性および耐水性の向上を目的と
して研究し、すでにいくつかの方法を提案した。 そのひとつは、ホウ素を含有りる放射性廃液のpHを中
性ないしアル7Jり性に調整した廃液に対して、可溶性
のカルシウム化合物を廃液中のホウ素に対するカルシウ
ムのモル比Ca /Bが少なくとも0.2となるように
添加し、40〜70℃の 一温度でa拌してホウ素を含
有する不溶性のカルシウム塩を生成させ、ついでその液
を生成温度以下の温度に保って生成物を熟成させたのち
蒸発濃縮して固形分濃度の高い濃縮液とし、この濃縮液
にセメントを混和し固化処理する方法(特開昭59−1
2399@)である。 この処理15法の実施において、濃縮の進行につれで液
がベース1へ状どなるので、蒸発濃縮器の伝熱係数が次
第に小さくなり、能率が低下づるという問題が生じた。 その打開策とし−C1上記処理方法にJ> 4ブる蒸
発濃縮に先立つC熟成後の周波分離を行ない、分離液だ
けを蒸発濃縮することにJ:す、蒸発濃縮器内の固形分
の存在量を箸しく少なりシlc改良方法を開示したく特
願昭57−228090号)。 いまひど゛つは、上記のホウ素を含有づる不溶性のly
ルシウム1油の生成を行なう方法と同じグループに属り
る技術であって、ホウ素を含有する廃液にカゼイソーダ
を加えてD’ H調整したのちに蒸発濃縮を行ない、濃
縮液に可溶性のカルシウム化合物を加えて不活性のホウ
酸カルシウムを析出させ、熟成して液のpI−1を12
以上に高めるとともに析出物の粒子を成長させ、固液分
離して析出物は濃縮固形分スラリーとして固化処理し、
一方1)H3P以」−の分離液は、酸性の廃液の中和に
循環再利用することを特徴とする特許 792号) 原子力発電所では、廃液の蒸発製縮装1mだけはづでに
設備をイイし(いる場合が多いのて゛、既存の装置に大
幅な回収を加えずに使用したい。 このJ;うな要望に
こたえC、木発明者らは、原子力発電所の既設の設備を
そのまま利用して、以後の処理工程に必要な設備を追加
することによって、さぎの発明の利益を受りつつ実施で
きる処理方法を確立゜して、これも別途提案した。 そ
の処理方法は、ホウ素を含有づる放射性の廃液を011
調節したのちに蒸発濃縮を行ない、濃縮液にカゼイソー
ダおよび可溶性のカルシウム化合物を加えて不溶性のホ
ウ酸オルシウムを析出さけ、熟成した後、固液分離して
、析出物は濃縮スラリーとしでレメント固化処理し、分
離液は濃縮して不溶性ホウ酸カルシウム析出■程に戻し
て循環再処J!1!覆ることを特徴とする。 上記いずれの方法によるにしても、より高い減容性を得
ることは、不変の課題である。 【発明が解決しようとする問題点】 本発明の目的は、この課題に対づる解ン夫策としくここ
に提案づる1つのであって1上記した(1くつかの発明
に従う処1!l! /j法により得られ/j tメント
固化体を、さらに乾燥して焼成づ−ることにより、固化
体の減容性と耐水性をいっそう高める処理方法を提供す
る。 発明の構成 1問題点を解決するための手段] 本発明の第一の放射性廃液の減容同化処理方法7は、ホ
ウ素を含有する放射性廃液を減容固化処理゛づる方法に
おいて、第1図に示すように、まず廃液の全部まは一部
にアルカリを加えそのpl」を中性ないしアルカリ性に
調整し、可溶性のカルシウム化合物を廃液中のホウ素に
対づるカルシウムのモル比Ca/Bが少なくとも0.2
となるように添加し、40〜70℃の温度で攪拌してホ
ウ素を含有する不溶性のカルシウム塩を生成させ、つ0
でその液を生成温度以下の温度に保って生成物を熟成さ
せlこのち固液分離して濃縮固形分と分離液とに分(プ
、廃液の全部を−り記のように処理した場合は分離液を
蒸発濃縮し、廃液の一部を上記のように処理した場合は
分離液と残りの廃液とを蒸発濃縮し、濃縮液を濃縮固形
分とともにセメントに混和し同化処理し、得られたセメ
ン1へ固化体を乾燥後、700℃以上の温度で焼成する
ことにより体積の減少した焼結固化体を得、冷却してこ
れをとり出すことを特徴とする。 上記した分離液の蒸発濃縮液に廃液の一部を加える態様
は、とくに高度の減容を意図して前記発明を実施する場
合に有用である。 本発明の第二の放射性廃液の減容固化処理方法は、ホウ
素を含有する/i5(耐性廃液を減容固化処理する方法
において、第2図に示すように、廃液にアルカリを加え
てそのpHを中性ないしアルカリ性に調整し蒸発濃縮を
行ない、濃縮液に可溶性のカルシウム化合物をIIOえ
て不溶性のホウ酸化ルシウムを析出させ、その液を生成
温度以下の温度に保って生成物を熟成させたのち固液分
離して凝縮固形分と分離液とに分け、分離液は廃液のp
H調整に循環再利用し、濃縮固形分はセメントを混線し
て同化処理し、得られセメントを固化体を乾燥後、80
0℃以上温度で焼成することにより体積の減少した焼結
固化体を得、冷却してこれをとり出りことを特徴とする
。 本発明の第三の放射性廃液の減容固化処理方法は、ホウ
素を含有する放射性廃液を減容固化処理リ−る方法にお
いて、第3図に示すように、廃液にアルカリを加えてそ
のl)Hを中性ないしアルカリ性に調整し、蒸発濃縮を
行ない、濃縮液に可溶性のカルシウム化合物を加えて不
溶性のホウ酸カルシウムを析出させ、その液を生成温度
以下の湿度に保って生成物を熟成させたのち固液分離し
て凝縮固形分と分離液とに分り、分1III液はさらに
蒸発濃縮して不溶性のホウ酸カルシウム析出工程に戻し
て循環再処理し、濃縮固形分はセメントを混線しく固化
処理し、得られたセメント同化体を乾燥後、800℃以
上の温度で焼成することにより体積の減少した焼結固化
体を得、冷却してこれをとり出づ”ことを特徴とする。 本発明で、廃液のpH調整からセメント固化体を得るま
での過程は、第一ないし第三の発明のいずれにおいCも
、さきに開示したところに従って実施すればよいが、以
下に要点を説明する。 不溶性のホウ酸カルシウム塩は、系のl)Hが酸性領域
にあると、生成速度はきわめて遅く実用的でないから、
その場合はカルシウム化合物の添加に先立って、液のp
Hを7以上の中性ないしアルカリ性にJへきである。
この目的には、適堡の水酸化ナトリウムを加えるとよい
。 +)H調整後の廃液に加えるカルシウム化合物は、ホウ
酸イオンと反応して不溶性の塩をつくるに足りる溶解度
をもつものなら何でもよく、水酸化カルシウム、酸化カ
ルシウム、硝酸カルシウム、ボルトランドセメントタリ
ン力−などがその代表的な−bのであるが、添加による
廃液中の固形分の増加をできるだ(プ少なくしたいから
、水酸化物や酸化物の使用が好ましい。 これらカルシ
ウム化合物は1種だけでなく、2種以−し併用できるこ
とはいうまでもない。 カルシウム化合物の添加量は、廃液中に含有されている
ホウ素成分に対して、Ca /Bのモル比にして、少な
くとも0.2となるようにえらぶ。 これを下回るカルシウム量では、ホウ酸の不溶化が十分
に行なわれない。 また、Ca /Bの比が高いほど、
不溶性塩の生成速度は高まる。 上限はとくにないが、
効果はCa /B=0.6〜0゜7あたりで飽和し、多
量の添加は意味がないし、処理すべき廃液中の固形分含
有量を増加させることは好ましくないから、Ca/13
=0.5ないし0.7までに止めるのが1q策である。 不溶性塩の生成反応は、a3およそ70℃までは温度
が高い方が速やかに進み、40℃またはそれ以−トが実
用的である。 70℃以上の温度では、かえつ−で反応
が次第に遅くなる。 一方、反応の結果化じるベースト
状物は、温度が高いと硬くなっ−C1操作」二不利にな
る。 通常の装量′C豹容できる限度は70℃程度てあ
り、好ましいのは60て〕以下である。 この工程は、
攪拌下でおこなう必要がある。 熟成は、F記のようにして得たベースト状物を、冷71
1 L ’l数時間保持りることにより実施づる。 湿度は、上記不溶tgJ8の析出のための反応温度より
低くなければならない。 この工程にa3いては、ゆる
やかな攪拌を行なうことが好ましいが、不可欠ぐはない
。 熟成により、ペースト状物はスラリー状に変化し、
不溶性塩は沈降性となって、水を分離しやすくなる。
熟成過程をへて得たスラリーは、ペースト状物とちがっ
て易送性であり、固液分離が容易である。 固液分離は、種々の濾過機、遠心力tal1機など、任
意の装置を用いて実施できる。 固形分の水分含mを低
くJる必要はなく、また分離水中に゛多少の固形分が入
っていても差支えないから、デカンタ−のようなHtW
で濃厚スラリーと」−澄み液とに分りる程度でよい。 はぼ全部の固形分を除いた分離液は、蒸発濃縮により減
容する。 蒸発濃縮は任意の装置を用いて実施でき、連
続式、回分式のいずれによってもよいが、分離液の供給
は連続的、濃縮液の排出は回分式の、半回分方式で外部
加熱による強制循環蒸発濃縮方式が好都合である。 濃
縮度のコント1−1−ル(よ、魚介水を凝縮しく1gら
れる凝縮水量を検知しく行4Tうとよい。 濃縮の度合は、所望づ゛る減容度と、濃縮ペース1への
取扱いやすさ、後続のセメント固化処理過程にお(〕る
混練竹や硬化体の物性などとの調和にもとづいて決定す
ることになる。 処理すべき廃液の体積に対する同化体
の体積を1/2以下とし、混練性を確保して良好な固化
体を得る/Cめには、濃縮固形分と蒸発濃縮した分離液
濃縮ペーストとを合体したスラリーの中の固形分濃酸を
、30 ”□80中61%の範囲内とするのが適当であ
る。 七メン1へ同化処理の上程、1′なわち上記のスラリー
どセメン]〜<13よび必要ならば補充の水)との混線
おJ、び貯蔵容器への充填は、既知の技術に従って実施
−りることができる。 セメントとして(二1、ポル1
〜ランドセメンl=、渥合ポルトランドセメン1へをは
じめどりる無機質水硬性セメントが一般に使用できるが
、ポルトランドセメントなどケイ酸石灰質セメントが好
ましい。 さぎの発明の減容型セメント同化法によるとき(ま、セ
メン1−固化4木の強度は水/セメン1〜比に依存りる
ので、通常3OW+%程度のセメントを混練J−る必要
があるが、本発明の方法によるどきは焼成により強度が
高まるので、15W[%程度のセメン1へ添加量で足り
る。 このことは、月利の節減ばかりひなく、処理方法
全体を−・通しての減容性の向上にも、さらに寄与する
。 このようにして、得たセメント固化体を、本発明では、
まず加熱乾燥りる。 セメント固化体中に1よ、混線の
きいに加えられた水のうち、セメン1−と結合していな
い遊離水が含まれており、これは加熱により容易に蒸発
づる。 ただし、急激に加熱づるとこの分が急激に蒸発
して、同化体が破壊することがあり、乾燥工程は、この
ような破壊を防ぐための焼成予備■稈である。 加熱温
度は、水の沸点かまたはそれ以上、100−・約120
℃程度の加熱で充分である。 この乾燥工程は、加熱速
度を調整することにより次の焼成1程と連続して実7m
lることができる。 焼成は、第一の発明では700℃以上、第二および第三
の発明では800°0以」−の加熱を行ない、セメント
固化体を焼R1させる。 焼成温痘700℃以上または
800℃以トは、ホウ酸二石灰の生成の1こめ必要であ
り、良好な同化体を得るためには、第一の発明では90
0℃以上、第二および第三の発明では950℃以上にh
1熱することが好ましい。 第一の発明と第二および第
三の発明どの間で、焼成に適する温度に若干の差がある
のは、けメント固化休のアルカリ分の含有量の差による
ものであつ“U、Na OHなどの含有量の少ない後者
の同化体の方が、より高い湿度を必要とするものと解さ
れる。 いずれの場合も、焼成収縮は1000℃を超え
るとそれほど大きくならず、1100℃近辺で飽和する
。 従って、あまり高い温度での焼成は消費エネルギー
の観点から得策ではなく、900ないし950〜100
0℃の範囲が右利である。 1000℃以下の比較的低
温での焼成なので、溶融、ガラス同化法等にくらべ装置
材料の選択が容易であり、焼成中のBり03、Na2O
等の揮発の問題もない。 焼成時間は、通常は焼成温度
に達した後、3時間以上あれば充分である。 ただし、
被焼成物が大型のときは、内部まで所定の温度になるに
は時間がかかるので、被焼成物の大きさに合わせて焼成
時間をえらぶ必要がある。 また、焼成を荷重を加えながら行なうこと(載荷焼成)
が、焼結体をち密化するのに効果的である。 さらにこ
の場合、載荷方向にのみ収縮が起るので、載荷装置を適
当に選ぶことにより、任意の形状の固化体を得ることが
でき、好都合である。 所定時間焼成後、冷却して固化体をとり出す。 冷却の速度は任意であり、強制冷却でも自然放冷でもよ
い。 ガラス同化法のように急冷する必要はない。 徐
冷すると、ホウ酸二石灰の結晶転移が起るが、比重変化
がないので固化体が崩壊したりすることはない。
提案されている。 その−例として、ホウ素を含む放射
性廃液のセメントあるいは無機材料による減容固化法に
ついCは、以下に挙げるようなさまざまな方法が検討さ
れ、その一部は実施されCいるが、なお固化体の減容性
あるいは耐水性が十分満足できるものではなかった。 ホウ酸含有廃液に石灰等を作用させて廃液中の溶解物を
不溶性とし、蒸発乾燥の後、乾燥粒子をセメント固化す
る方法(特開昭57−4599号)。 ・ ホウ酸含有廃液にカルシウム、マグネシウムまたは
バリウムの化合物を添加して反応さけ、濾過、蒸発等の
手段でスラリーの水分を調整し、そのスラリーを固化す
る方法(特開昭58−186099号)。 これらの方法ではホウ酸を不溶化しており、確 ”実に
不溶化できれば耐水性を有する同化体が得られるが、セ
メントペーストまたは調整スラリーの流動性を維持する
ために所定量の水分が必要であり、従って著しい減容性
の向上は望めない。 ・ ホウ酸含有廃液にアルカリを添加してtlHを調整
し、薄膜乾燥機で粉末にしCがらペレットにする方法(
特公昭55−34397号)。 ・ 上記のベレットを、ケ、イ酸アルカリで固化する方
法(特開昭57−197500号、特開昭58−1’5
5378号)。 これらの方法では、容器に多用のベレッ1〜を充填でき
るので、減容性は高い。 しかし、可溶性ホウ酸塩をペ
レットとするので、同化体の耐水性の面で不安が残る。 ・ ホウ酸廃液を固化容器内に装填し、ついで放剣性廃
棄物の焼」灰微粉を容器内に徐々に装填混合し、この混
合物を加熱して灰粒子を相互融着させ、冷fJ]固形化
する方法(特公昭57−52560号)1゜ この方法は、焼却灰とホウ酸廃液との同時処理なので、
総合的に減容性の高い処理法であるが、焼却灰とホウ酸
廃液の発生比率が変動するので、運用上の問題が残る。 また、融着材となっているガラス質のホウ酸分は可溶
性なので、耐水性に不安がある。 ・ また、」記と同じような考え方によってホウ酸ナト
リウム含有廃液を乾燥しく粉末とし、これに二酸化ケイ
素を添加して加熱溶融したのち急冷し、ガラス固化体と
する方法も容易に考えることができる。 これはN a 20−13203−8 ! OS)、系
ガラスをつくるものであるが、分相を起さずに溶融でき
、高い耐水性のガラス同化体が得られる組成範囲は限定
される。 従って、技術的な困難を伴う上に、減容性に
も限界がある。 本発明者らも、ホウ素を含有づ−る放射性廃液のセメン
ト固化処理におりる減容性および耐水性の向上を目的と
して研究し、すでにいくつかの方法を提案した。 そのひとつは、ホウ素を含有りる放射性廃液のpHを中
性ないしアル7Jり性に調整した廃液に対して、可溶性
のカルシウム化合物を廃液中のホウ素に対するカルシウ
ムのモル比Ca /Bが少なくとも0.2となるように
添加し、40〜70℃の 一温度でa拌してホウ素を含
有する不溶性のカルシウム塩を生成させ、ついでその液
を生成温度以下の温度に保って生成物を熟成させたのち
蒸発濃縮して固形分濃度の高い濃縮液とし、この濃縮液
にセメントを混和し固化処理する方法(特開昭59−1
2399@)である。 この処理15法の実施において、濃縮の進行につれで液
がベース1へ状どなるので、蒸発濃縮器の伝熱係数が次
第に小さくなり、能率が低下づるという問題が生じた。 その打開策とし−C1上記処理方法にJ> 4ブる蒸
発濃縮に先立つC熟成後の周波分離を行ない、分離液だ
けを蒸発濃縮することにJ:す、蒸発濃縮器内の固形分
の存在量を箸しく少なりシlc改良方法を開示したく特
願昭57−228090号)。 いまひど゛つは、上記のホウ素を含有づる不溶性のly
ルシウム1油の生成を行なう方法と同じグループに属り
る技術であって、ホウ素を含有する廃液にカゼイソーダ
を加えてD’ H調整したのちに蒸発濃縮を行ない、濃
縮液に可溶性のカルシウム化合物を加えて不活性のホウ
酸カルシウムを析出させ、熟成して液のpI−1を12
以上に高めるとともに析出物の粒子を成長させ、固液分
離して析出物は濃縮固形分スラリーとして固化処理し、
一方1)H3P以」−の分離液は、酸性の廃液の中和に
循環再利用することを特徴とする特許 792号) 原子力発電所では、廃液の蒸発製縮装1mだけはづでに
設備をイイし(いる場合が多いのて゛、既存の装置に大
幅な回収を加えずに使用したい。 このJ;うな要望に
こたえC、木発明者らは、原子力発電所の既設の設備を
そのまま利用して、以後の処理工程に必要な設備を追加
することによって、さぎの発明の利益を受りつつ実施で
きる処理方法を確立゜して、これも別途提案した。 そ
の処理方法は、ホウ素を含有づる放射性の廃液を011
調節したのちに蒸発濃縮を行ない、濃縮液にカゼイソー
ダおよび可溶性のカルシウム化合物を加えて不溶性のホ
ウ酸オルシウムを析出さけ、熟成した後、固液分離して
、析出物は濃縮スラリーとしでレメント固化処理し、分
離液は濃縮して不溶性ホウ酸カルシウム析出■程に戻し
て循環再処J!1!覆ることを特徴とする。 上記いずれの方法によるにしても、より高い減容性を得
ることは、不変の課題である。 【発明が解決しようとする問題点】 本発明の目的は、この課題に対づる解ン夫策としくここ
に提案づる1つのであって1上記した(1くつかの発明
に従う処1!l! /j法により得られ/j tメント
固化体を、さらに乾燥して焼成づ−ることにより、固化
体の減容性と耐水性をいっそう高める処理方法を提供す
る。 発明の構成 1問題点を解決するための手段] 本発明の第一の放射性廃液の減容同化処理方法7は、ホ
ウ素を含有する放射性廃液を減容固化処理゛づる方法に
おいて、第1図に示すように、まず廃液の全部まは一部
にアルカリを加えそのpl」を中性ないしアルカリ性に
調整し、可溶性のカルシウム化合物を廃液中のホウ素に
対づるカルシウムのモル比Ca/Bが少なくとも0.2
となるように添加し、40〜70℃の温度で攪拌してホ
ウ素を含有する不溶性のカルシウム塩を生成させ、つ0
でその液を生成温度以下の温度に保って生成物を熟成さ
せlこのち固液分離して濃縮固形分と分離液とに分(プ
、廃液の全部を−り記のように処理した場合は分離液を
蒸発濃縮し、廃液の一部を上記のように処理した場合は
分離液と残りの廃液とを蒸発濃縮し、濃縮液を濃縮固形
分とともにセメントに混和し同化処理し、得られたセメ
ン1へ固化体を乾燥後、700℃以上の温度で焼成する
ことにより体積の減少した焼結固化体を得、冷却してこ
れをとり出すことを特徴とする。 上記した分離液の蒸発濃縮液に廃液の一部を加える態様
は、とくに高度の減容を意図して前記発明を実施する場
合に有用である。 本発明の第二の放射性廃液の減容固化処理方法は、ホウ
素を含有する/i5(耐性廃液を減容固化処理する方法
において、第2図に示すように、廃液にアルカリを加え
てそのpHを中性ないしアルカリ性に調整し蒸発濃縮を
行ない、濃縮液に可溶性のカルシウム化合物をIIOえ
て不溶性のホウ酸化ルシウムを析出させ、その液を生成
温度以下の温度に保って生成物を熟成させたのち固液分
離して凝縮固形分と分離液とに分け、分離液は廃液のp
H調整に循環再利用し、濃縮固形分はセメントを混線し
て同化処理し、得られセメントを固化体を乾燥後、80
0℃以上温度で焼成することにより体積の減少した焼結
固化体を得、冷却してこれをとり出りことを特徴とする
。 本発明の第三の放射性廃液の減容固化処理方法は、ホウ
素を含有する放射性廃液を減容固化処理リ−る方法にお
いて、第3図に示すように、廃液にアルカリを加えてそ
のl)Hを中性ないしアルカリ性に調整し、蒸発濃縮を
行ない、濃縮液に可溶性のカルシウム化合物を加えて不
溶性のホウ酸カルシウムを析出させ、その液を生成温度
以下の湿度に保って生成物を熟成させたのち固液分離し
て凝縮固形分と分離液とに分り、分1III液はさらに
蒸発濃縮して不溶性のホウ酸カルシウム析出工程に戻し
て循環再処理し、濃縮固形分はセメントを混線しく固化
処理し、得られたセメント同化体を乾燥後、800℃以
上の温度で焼成することにより体積の減少した焼結固化
体を得、冷却してこれをとり出づ”ことを特徴とする。 本発明で、廃液のpH調整からセメント固化体を得るま
での過程は、第一ないし第三の発明のいずれにおいCも
、さきに開示したところに従って実施すればよいが、以
下に要点を説明する。 不溶性のホウ酸カルシウム塩は、系のl)Hが酸性領域
にあると、生成速度はきわめて遅く実用的でないから、
その場合はカルシウム化合物の添加に先立って、液のp
Hを7以上の中性ないしアルカリ性にJへきである。
この目的には、適堡の水酸化ナトリウムを加えるとよい
。 +)H調整後の廃液に加えるカルシウム化合物は、ホウ
酸イオンと反応して不溶性の塩をつくるに足りる溶解度
をもつものなら何でもよく、水酸化カルシウム、酸化カ
ルシウム、硝酸カルシウム、ボルトランドセメントタリ
ン力−などがその代表的な−bのであるが、添加による
廃液中の固形分の増加をできるだ(プ少なくしたいから
、水酸化物や酸化物の使用が好ましい。 これらカルシ
ウム化合物は1種だけでなく、2種以−し併用できるこ
とはいうまでもない。 カルシウム化合物の添加量は、廃液中に含有されている
ホウ素成分に対して、Ca /Bのモル比にして、少な
くとも0.2となるようにえらぶ。 これを下回るカルシウム量では、ホウ酸の不溶化が十分
に行なわれない。 また、Ca /Bの比が高いほど、
不溶性塩の生成速度は高まる。 上限はとくにないが、
効果はCa /B=0.6〜0゜7あたりで飽和し、多
量の添加は意味がないし、処理すべき廃液中の固形分含
有量を増加させることは好ましくないから、Ca/13
=0.5ないし0.7までに止めるのが1q策である。 不溶性塩の生成反応は、a3およそ70℃までは温度
が高い方が速やかに進み、40℃またはそれ以−トが実
用的である。 70℃以上の温度では、かえつ−で反応
が次第に遅くなる。 一方、反応の結果化じるベースト
状物は、温度が高いと硬くなっ−C1操作」二不利にな
る。 通常の装量′C豹容できる限度は70℃程度てあ
り、好ましいのは60て〕以下である。 この工程は、
攪拌下でおこなう必要がある。 熟成は、F記のようにして得たベースト状物を、冷71
1 L ’l数時間保持りることにより実施づる。 湿度は、上記不溶tgJ8の析出のための反応温度より
低くなければならない。 この工程にa3いては、ゆる
やかな攪拌を行なうことが好ましいが、不可欠ぐはない
。 熟成により、ペースト状物はスラリー状に変化し、
不溶性塩は沈降性となって、水を分離しやすくなる。
熟成過程をへて得たスラリーは、ペースト状物とちがっ
て易送性であり、固液分離が容易である。 固液分離は、種々の濾過機、遠心力tal1機など、任
意の装置を用いて実施できる。 固形分の水分含mを低
くJる必要はなく、また分離水中に゛多少の固形分が入
っていても差支えないから、デカンタ−のようなHtW
で濃厚スラリーと」−澄み液とに分りる程度でよい。 はぼ全部の固形分を除いた分離液は、蒸発濃縮により減
容する。 蒸発濃縮は任意の装置を用いて実施でき、連
続式、回分式のいずれによってもよいが、分離液の供給
は連続的、濃縮液の排出は回分式の、半回分方式で外部
加熱による強制循環蒸発濃縮方式が好都合である。 濃
縮度のコント1−1−ル(よ、魚介水を凝縮しく1gら
れる凝縮水量を検知しく行4Tうとよい。 濃縮の度合は、所望づ゛る減容度と、濃縮ペース1への
取扱いやすさ、後続のセメント固化処理過程にお(〕る
混練竹や硬化体の物性などとの調和にもとづいて決定す
ることになる。 処理すべき廃液の体積に対する同化体
の体積を1/2以下とし、混練性を確保して良好な固化
体を得る/Cめには、濃縮固形分と蒸発濃縮した分離液
濃縮ペーストとを合体したスラリーの中の固形分濃酸を
、30 ”□80中61%の範囲内とするのが適当であ
る。 七メン1へ同化処理の上程、1′なわち上記のスラリー
どセメン]〜<13よび必要ならば補充の水)との混線
おJ、び貯蔵容器への充填は、既知の技術に従って実施
−りることができる。 セメントとして(二1、ポル1
〜ランドセメンl=、渥合ポルトランドセメン1へをは
じめどりる無機質水硬性セメントが一般に使用できるが
、ポルトランドセメントなどケイ酸石灰質セメントが好
ましい。 さぎの発明の減容型セメント同化法によるとき(ま、セ
メン1−固化4木の強度は水/セメン1〜比に依存りる
ので、通常3OW+%程度のセメントを混練J−る必要
があるが、本発明の方法によるどきは焼成により強度が
高まるので、15W[%程度のセメン1へ添加量で足り
る。 このことは、月利の節減ばかりひなく、処理方法
全体を−・通しての減容性の向上にも、さらに寄与する
。 このようにして、得たセメント固化体を、本発明では、
まず加熱乾燥りる。 セメント固化体中に1よ、混線の
きいに加えられた水のうち、セメン1−と結合していな
い遊離水が含まれており、これは加熱により容易に蒸発
づる。 ただし、急激に加熱づるとこの分が急激に蒸発
して、同化体が破壊することがあり、乾燥工程は、この
ような破壊を防ぐための焼成予備■稈である。 加熱温
度は、水の沸点かまたはそれ以上、100−・約120
℃程度の加熱で充分である。 この乾燥工程は、加熱速
度を調整することにより次の焼成1程と連続して実7m
lることができる。 焼成は、第一の発明では700℃以上、第二および第三
の発明では800°0以」−の加熱を行ない、セメント
固化体を焼R1させる。 焼成温痘700℃以上または
800℃以トは、ホウ酸二石灰の生成の1こめ必要であ
り、良好な同化体を得るためには、第一の発明では90
0℃以上、第二および第三の発明では950℃以上にh
1熱することが好ましい。 第一の発明と第二および第
三の発明どの間で、焼成に適する温度に若干の差がある
のは、けメント固化休のアルカリ分の含有量の差による
ものであつ“U、Na OHなどの含有量の少ない後者
の同化体の方が、より高い湿度を必要とするものと解さ
れる。 いずれの場合も、焼成収縮は1000℃を超え
るとそれほど大きくならず、1100℃近辺で飽和する
。 従って、あまり高い温度での焼成は消費エネルギー
の観点から得策ではなく、900ないし950〜100
0℃の範囲が右利である。 1000℃以下の比較的低
温での焼成なので、溶融、ガラス同化法等にくらべ装置
材料の選択が容易であり、焼成中のBり03、Na2O
等の揮発の問題もない。 焼成時間は、通常は焼成温度
に達した後、3時間以上あれば充分である。 ただし、
被焼成物が大型のときは、内部まで所定の温度になるに
は時間がかかるので、被焼成物の大きさに合わせて焼成
時間をえらぶ必要がある。 また、焼成を荷重を加えながら行なうこと(載荷焼成)
が、焼結体をち密化するのに効果的である。 さらにこ
の場合、載荷方向にのみ収縮が起るので、載荷装置を適
当に選ぶことにより、任意の形状の固化体を得ることが
でき、好都合である。 所定時間焼成後、冷却して固化体をとり出す。 冷却の速度は任意であり、強制冷却でも自然放冷でもよ
い。 ガラス同化法のように急冷する必要はない。 徐
冷すると、ホウ酸二石灰の結晶転移が起るが、比重変化
がないので固化体が崩壊したりすることはない。
【作用]
本発明の特徴をなすセメント固化体の乾燥および焼成の
意義を次に説明する。 焼成温度までの昇温加熱過程で、セメント同化体中の結
合水(ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カルシウムの結合水J
5よび水和セメントの結合水)は、徐々に分解脱水され
、同様に、セメントの水和によつC生成だ水酸化カルシ
ウムも分解され、セメン1へ固化体はより多孔質となる
。 これにより、乾燥、昇温加熱で発生したセメント固化体
内の空隙が小さくなり収縮するので、より高い減容性が
得られるわけである。 好ましい温度で焼成すると、セ
メント固化体の体積を1/2以下に減容できる。 この固化体は、極めて、ち密な組織を有する強固なセラ
ミック固化体である。 焼成過程で起る焼結現象について、本発明者らも未だ充
分に解明してはいないが、次のように推測している。
すなわら、セメント固化体中に含まれるホウ酸化合物(
ホウ酸カルシウムおよびホウ酸ナトリウム)とカルシウ
ム化合物(ケイ酸石灰、アルミン酸石灰、鉄アルミン酸
石灰等のポルトランドセメントクリンカ−鉱物およびこ
れらの水和生成物の脱水化合物)とが反応し、カルシウ
ム成分の多いホウ酸カルシウムJM cあるホウ酸二石
灰(2Ca 0−8203>が生成し焼結する。 同時に、Na 2O−8i 02 B203−CaO系
の不定形化合物が生成する。 この不定形成分はFe
203.Δ1203も含み、焼成過程で一部融液生成す
るので、ホウ酸二石灰の生成を容易に覆るだけでなく、
焼結を助(プる。 セメン1〜固化体中のアルカリ含有
量が多い場合は、この不定形化合物の生成量が多くなる
。 焼成によって生成したホウ酸二石灰a5よび不定形化合
物は、水と接触しても水和づることがないので、焼結同
化体は耐水性が良好で、きわめて安定である。 一方、
GOlSr、O3等の各種も不定形化合物の成分とし℃
とり込まれ、これらの水中への侵出も防ぐことができる
。 焼成における反応は、ゆっくり進行するので焼成収縮は
一様に起り、焼成後置化体は焼成前のそれと相似の形状
を有している。 第二の発明が第一の発明に対してもつ有利さは、廃液の
r+H調整に加えたアルカリが、第2図に示すJ:うに
不溶性ホウ酸カルシウム析出■稈から固液分離工程の間
で循環再処理されるので、セメンl−と混練Jるものの
中にアルカリがわずかしか入らず、処理の対象物の量を
減らすことができセメント固化の段階でより高い減容が
できることである。 セメン1−固化体中に)フルノj
りが実質上混入しないということはセメント固化体の耐
水性、ひいては焼結体の耐水性も向上させる。 」:記の利益は、第五の発明においても享受できる。 次に本発明の効果を、実施例を示して説明する。 【実施例11 ホウm (H2SO4)の水溶液に、水酸化ナトリウム
を加え、ホウ素濃度2.1車量%、ナトリウム温度1.
2重量%で20℃でのp Hを7.5としたホウ素含有
模擬廃液(以下「廃液」とり′る。 )を用意した。 この廃液に水酸化カルシウム粉末をCa/B=0.5(
モル比)となるように加え、不溶性のホウ酸カルシウム
を析出させ、熟成し、スラリーを得た。 このスラリー
を遠心分離機で脱水し、固液分離した。 分111を液100重重部に廃液10重量部を加えて、
常圧、100℃で水分を蒸発させ、固形分60%まで濃
縮した。 この濃縮液に、先に固液分離された濃縮固形
分を加え、さらにポル1−ランドロメン1)を固形分/
セメン1〜/水分−50/30/20く重量部)の割合
で配合し、混練しl〔後、直径40m箱×高さ40n+
mの型に注入し、3力月間養生した。 このセメン1〜
同化体を、種々の温度で5時間焼成し、焼結固化体の焼
結性および耐水性をしらべた。 焼結性は、固化体の収縮、硬さ、ち密さから判定した。 焼成温度と体積収縮率との関係は、第4図に示すとお
りである。体積収縮率は、次式で定義される。 一体積収縮率 一(1−焼成後体積/乾燥前体積>xio。 耐水性は、同化体を3ケ月間水中に浸漬したときの浸漬
水のpH1同化体の外観形状を浸漬1日後のものと比較
し、次の基準で判定した。 ◎・・・同化体の形状、浸漬水のpHにほとんど変化が
認められない Q・・・同化体形状に変化はないが浸漬水のo Hがや
や増加した ×・・・同化体形状に変化が認められた以上の結果は、
つぎのとおりである。 温度(℃) 焼結性 耐水性 600 x x 70.0 0 0 800 ◎ 0 900 ◎ ◎ 1000 ◎ ◎ 1100 ◎ ◎ 第4図にみる600°0以]ζでの収縮は111;本乾
燥によるしので、70 (’l ’Cへ、1000℃の
温度範囲一(直線的に増加1Jる収縮′4<は、焼結の
進行によるものと思われる。 第一の方法で高減容を目
的とりる41)は、c、> 00 r〕〜1000”C
の温度範囲がJ当4家ことがわかる。 【実施例2】 実施例1で得た(分l4IliIll縮液十濶縮固形分
)の100重量部にポルトランドセメント43重量分を
加え、ミキυ−で10分間混練しICo 混線モルタル
を直径40n+mx高さ/lQmmの容器に注入し、2
0 v−r:養生した。 養生1日で硬化し、硬化体の
比重は1,8であった。 養生90日で、圧縮強度25
0Ko/−となった。 これを離型し、110′C′c
乾燥後、電気炉で900’C,5時間の加熱焼成を行な
った、。 焼成後、固化体をとり出して放冷し、硬く焼きしまった
焼結固化体を得lCQ この固化体の比重は、2.00
であった。 乾燥前の固化体と比較し、46%の体積収
縮を示した。 重量は、40%減少した。 この焼結同化体を水中に3ケ月間浸漬後、外観を目視し
たが、形状変化は全く認められなかった。 また浸漬水の3ケ月後のl) Hは1日少の値とほとん
ど変らなかった。 従って、セメント固化体をさらに約
1/2に減容した、耐水性を有する固化体が得られるこ
とが確認できた。 [実施例3] 実施例1の方法に従って、セメン1〜同化体をつくり、
1000℃、5時間の焼成を行なった結果、体積収縮率
57.4%、重量減少率40.0%で比重2.60の堅
牢な焼結固化体を得た。 焼結固化体の一軸IF縮を測
定したところ、1800ka/−を示した。 この固化
体を同様に3ケ月間水中に放置したか、形状および浸漬
水のpl−1の変化4;U <’t <、良好な耐水性
を示しIL 0[実施例4] 実施例1ど同様の方法で、濃縮固形物と濃縮液を冑だ。 この100重量分にポルトランドセメン1へ18重量
部を加え、ミキリーーで10分間混線後、混練モルタル
を前記と同じ容器に注入して20℃で養生した。 固化
体の比重は1.75であった。 養生90日後の圧縮強
度は、60K(1/−であった。 以後、実施例2に従
って、1000℃、5時間の焼成を行なって、固化体の
比重2゜45、体積収縮率63.0%、重量減少率49
゜0%の硬い焼結同化体を得た。 この例は、セメント添加bNが少なくても良好な同化体
が得られ、減容性向上の上で、さらに効果的であること
を示す。 実施例2〜4t’実現した減容比を、さきの発明の減容
型セメント固化法、および従来型セメント同化法と比較
した結果を次に示づ。 固 化 法 混合比 相対減容化 実施例2 49151 15 本方法 実施例3 49151 19 実施例4 70/30 26 減容型セメント固化 50 / 50 8従来型ヒメン
ト固化 3/97 1 従来型セメント同化法は廃液にセメントを混練する方法
[天沼、販出、「放射性廃棄物処理処分に関する研究開
発」、67〜68頁、産業技術出版、テクノ・プロジェ
クト刊]によるものである。 相対減容比は、実施例に示した廃液組成体積にス・1す
る固化体体積を重環としてめた従来型セメン[・固化法
の減容比を1としたときの各、同化法−の減容比を示し
ている。。 混合比は廃液固形分/結合材(手量比)で
示し、結合材にはセメント同化法ではけメン1〜および
混純水を含む。 減容型セメント固化は実施例1においてつくっ6だ固化
体どまりであって、焼成を行なっていないものである。 【実施例5] ホウM (t−13803)をホウ酸濃度にして0゜2
1」量%含有する模擬廃液(以下「廃液」とする)にカ
セイソーダを加えながら容積が1/10になるまで蒸発
濃縮した。 その濃縮液のホウ素濃度は2.1重石%、
ナトリウム濃度は1.2重量%で、25℃に6けるpH
は7.5であった。 この濃縮液に水酸化カルシウム粉末をCa/B=0.5
(モル比)となるように加え、攪拌しながら不溶性のホ
ウ酸カルシウムを析出させ、熟成してスラリー状の液を
得た。 このスラリーを遠心分11tll!で脱水し、固液分離
して分離液と固形分温度75%の濃縮固形分とを得た。 分離液のナトリウム濃度は1,3重量%であった。 こ
の分離液を廃液に加えながら廃液を蒸発濃縮し、ホウ素
m度2.1重市%すl・リウム濃度1.2重量%、25
°CにおけるpHが7.5の濃縮液を得た。 この濃縮液を前述の方法で処理して固液分離し、得た濃
縮固形分と前述の濃縮固形分とを合わせて100重量部
にポルトランドセメント50重量部、水17重量部を加
え、ミキサーで10分間混練した。、 得られたモルタ
ルを直径40mmx高さ40+nmの容器に注入し、2
0℃で養成した。 モルタルは一日で硬化し、硬化体の比重は1゜75であ
った。 モルタルの一部から試験片を作成し、強度試験
を行なったところ、養成90日後で圧縮強度は270
kq/−であった。 90日間養成させたセメント固化体を110℃で乾燥し
、種々の温度で12時間焼成して、焼結固化体の焼結性
および耐水性をしらへた。 焼成温度と体積収縮率との関係は、第5図に示づとおり
である。 実施例1と同様の判定基準で焼結性および耐水性を判定
するとつぎのとおりであった。 温度(℃) 焼結性 耐水性 600 x X 700 X X 800 0 0 900 ◎ ◎ 1000 ◎ ◎ 1100 ◎ 0 900℃で12時間焼成した焼結固化体の比重は1.4
5、圧縮強度1,0OOko/−で、焼結性、耐水f1
は良好Cあった。 したがって900℃〜1109℃での焼成が適当(゛あ
るが、第二および第三の方法で高減容を目的とする4r
らば、焼成を1000〜1100℃の温度範囲ぐ行なう
のが適当なことがわかる。 [実施例6] ホウ酸(113BO3)をホウ酸濃度にして2゜5重量
%含有する60℃の水に25重量%のカセイソーダ水溶
液を加え中和し、ホウ素2.1重母%、ナトリウム1.
2重量%、20℃におけるpl」が7.5である模擬濃
縮廃液(以下1−濃縮液」とする)を調製した。 この
濃縮液に水酸化カルシウム粉末をCa /B=0.5
(モル比)となるように加え、攪拌しながら反応さ1↓
、不溶性のホウ酸カルシウムを析出させ、熟成し、スラ
リー状の液を得た。 このスラリーを遠心分離機で脱水し、固液分離して分離
液と固形分濃度75%の濃縮固形分とを得た。 分離液
を11倍濃縮してナトリウム濃度14.4重量%の濃縮
液とし、この濃縮液を前述の模擬濃縮液に加え、中和し
てホウ素濃度2.1重量%とじ、前述の方法に従って水
酸化カルシウム粉末を加えて不溶性ホウ酸カルシウムを
析出させ、この不溶性塩を含むスラリーを熟成し、固液
分離して、同様に濃縮固形分を得た。 前記の濃縮固形分と合わせ、その100重量部に、ポル
]〜ランドセメント50重量部、水17重量部を加え、
ミキサーで10分間混練した。 得られIこモルタルを
直径4.0mmx高さ4Quunの容器にif人し、2
0 ’0で養成した。 90日後、硬化したゼメント同
化体を離型し、110′C′c乾燥してh日ら電気炉に
入れて臂渇し、i ooo℃で12時間焼成しl;:
後、室温よ(゛冷加して焼結固゛化体を+”−J /ζ
。 この焼結同化イホの比重は2.2、圧縮強度は1500
kg/−で水中に33ケ月間浸漬し℃も変化は認められ
なかった。 乾燥前のけメン1ル固化体と比較すると、焼結固化体の
体積は53%減少した。 発明の効果 本発明によるどきは、ホウ素を含有する放射性廃液の処
理にあたっ(、セメン1へ固化体を焼成することによる
い−)イうの滅容竹と耐水性とが得られ、長1!IIに
ねたっC安定な貯蔵ができる。 第 おJ、ひ第一の発明は、−]二記した第一の発明の
利益に加え−(、フルカリの投入井を節減でき、かつセ
メント固化体自体の体積を小さくできることである。 また、焼成温度は高くなるが、得られた焼結体の耐水性
はより高い。
意義を次に説明する。 焼成温度までの昇温加熱過程で、セメント同化体中の結
合水(ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カルシウムの結合水J
5よび水和セメントの結合水)は、徐々に分解脱水され
、同様に、セメントの水和によつC生成だ水酸化カルシ
ウムも分解され、セメン1へ固化体はより多孔質となる
。 これにより、乾燥、昇温加熱で発生したセメント固化体
内の空隙が小さくなり収縮するので、より高い減容性が
得られるわけである。 好ましい温度で焼成すると、セ
メント固化体の体積を1/2以下に減容できる。 この固化体は、極めて、ち密な組織を有する強固なセラ
ミック固化体である。 焼成過程で起る焼結現象について、本発明者らも未だ充
分に解明してはいないが、次のように推測している。
すなわら、セメント固化体中に含まれるホウ酸化合物(
ホウ酸カルシウムおよびホウ酸ナトリウム)とカルシウ
ム化合物(ケイ酸石灰、アルミン酸石灰、鉄アルミン酸
石灰等のポルトランドセメントクリンカ−鉱物およびこ
れらの水和生成物の脱水化合物)とが反応し、カルシウ
ム成分の多いホウ酸カルシウムJM cあるホウ酸二石
灰(2Ca 0−8203>が生成し焼結する。 同時に、Na 2O−8i 02 B203−CaO系
の不定形化合物が生成する。 この不定形成分はFe
203.Δ1203も含み、焼成過程で一部融液生成す
るので、ホウ酸二石灰の生成を容易に覆るだけでなく、
焼結を助(プる。 セメン1〜固化体中のアルカリ含有
量が多い場合は、この不定形化合物の生成量が多くなる
。 焼成によって生成したホウ酸二石灰a5よび不定形化合
物は、水と接触しても水和づることがないので、焼結同
化体は耐水性が良好で、きわめて安定である。 一方、
GOlSr、O3等の各種も不定形化合物の成分とし℃
とり込まれ、これらの水中への侵出も防ぐことができる
。 焼成における反応は、ゆっくり進行するので焼成収縮は
一様に起り、焼成後置化体は焼成前のそれと相似の形状
を有している。 第二の発明が第一の発明に対してもつ有利さは、廃液の
r+H調整に加えたアルカリが、第2図に示すJ:うに
不溶性ホウ酸カルシウム析出■稈から固液分離工程の間
で循環再処理されるので、セメンl−と混練Jるものの
中にアルカリがわずかしか入らず、処理の対象物の量を
減らすことができセメント固化の段階でより高い減容が
できることである。 セメン1−固化体中に)フルノj
りが実質上混入しないということはセメント固化体の耐
水性、ひいては焼結体の耐水性も向上させる。 」:記の利益は、第五の発明においても享受できる。 次に本発明の効果を、実施例を示して説明する。 【実施例11 ホウm (H2SO4)の水溶液に、水酸化ナトリウム
を加え、ホウ素濃度2.1車量%、ナトリウム温度1.
2重量%で20℃でのp Hを7.5としたホウ素含有
模擬廃液(以下「廃液」とり′る。 )を用意した。 この廃液に水酸化カルシウム粉末をCa/B=0.5(
モル比)となるように加え、不溶性のホウ酸カルシウム
を析出させ、熟成し、スラリーを得た。 このスラリー
を遠心分離機で脱水し、固液分離した。 分111を液100重重部に廃液10重量部を加えて、
常圧、100℃で水分を蒸発させ、固形分60%まで濃
縮した。 この濃縮液に、先に固液分離された濃縮固形
分を加え、さらにポル1−ランドロメン1)を固形分/
セメン1〜/水分−50/30/20く重量部)の割合
で配合し、混練しl〔後、直径40m箱×高さ40n+
mの型に注入し、3力月間養生した。 このセメン1〜
同化体を、種々の温度で5時間焼成し、焼結固化体の焼
結性および耐水性をしらべた。 焼結性は、固化体の収縮、硬さ、ち密さから判定した。 焼成温度と体積収縮率との関係は、第4図に示すとお
りである。体積収縮率は、次式で定義される。 一体積収縮率 一(1−焼成後体積/乾燥前体積>xio。 耐水性は、同化体を3ケ月間水中に浸漬したときの浸漬
水のpH1同化体の外観形状を浸漬1日後のものと比較
し、次の基準で判定した。 ◎・・・同化体の形状、浸漬水のpHにほとんど変化が
認められない Q・・・同化体形状に変化はないが浸漬水のo Hがや
や増加した ×・・・同化体形状に変化が認められた以上の結果は、
つぎのとおりである。 温度(℃) 焼結性 耐水性 600 x x 70.0 0 0 800 ◎ 0 900 ◎ ◎ 1000 ◎ ◎ 1100 ◎ ◎ 第4図にみる600°0以]ζでの収縮は111;本乾
燥によるしので、70 (’l ’Cへ、1000℃の
温度範囲一(直線的に増加1Jる収縮′4<は、焼結の
進行によるものと思われる。 第一の方法で高減容を目
的とりる41)は、c、> 00 r〕〜1000”C
の温度範囲がJ当4家ことがわかる。 【実施例2】 実施例1で得た(分l4IliIll縮液十濶縮固形分
)の100重量部にポルトランドセメント43重量分を
加え、ミキυ−で10分間混練しICo 混線モルタル
を直径40n+mx高さ/lQmmの容器に注入し、2
0 v−r:養生した。 養生1日で硬化し、硬化体の
比重は1,8であった。 養生90日で、圧縮強度25
0Ko/−となった。 これを離型し、110′C′c
乾燥後、電気炉で900’C,5時間の加熱焼成を行な
った、。 焼成後、固化体をとり出して放冷し、硬く焼きしまった
焼結固化体を得lCQ この固化体の比重は、2.00
であった。 乾燥前の固化体と比較し、46%の体積収
縮を示した。 重量は、40%減少した。 この焼結同化体を水中に3ケ月間浸漬後、外観を目視し
たが、形状変化は全く認められなかった。 また浸漬水の3ケ月後のl) Hは1日少の値とほとん
ど変らなかった。 従って、セメント固化体をさらに約
1/2に減容した、耐水性を有する固化体が得られるこ
とが確認できた。 [実施例3] 実施例1の方法に従って、セメン1〜同化体をつくり、
1000℃、5時間の焼成を行なった結果、体積収縮率
57.4%、重量減少率40.0%で比重2.60の堅
牢な焼結固化体を得た。 焼結固化体の一軸IF縮を測
定したところ、1800ka/−を示した。 この固化
体を同様に3ケ月間水中に放置したか、形状および浸漬
水のpl−1の変化4;U <’t <、良好な耐水性
を示しIL 0[実施例4] 実施例1ど同様の方法で、濃縮固形物と濃縮液を冑だ。 この100重量分にポルトランドセメン1へ18重量
部を加え、ミキリーーで10分間混線後、混練モルタル
を前記と同じ容器に注入して20℃で養生した。 固化
体の比重は1.75であった。 養生90日後の圧縮強
度は、60K(1/−であった。 以後、実施例2に従
って、1000℃、5時間の焼成を行なって、固化体の
比重2゜45、体積収縮率63.0%、重量減少率49
゜0%の硬い焼結同化体を得た。 この例は、セメント添加bNが少なくても良好な同化体
が得られ、減容性向上の上で、さらに効果的であること
を示す。 実施例2〜4t’実現した減容比を、さきの発明の減容
型セメント固化法、および従来型セメント同化法と比較
した結果を次に示づ。 固 化 法 混合比 相対減容化 実施例2 49151 15 本方法 実施例3 49151 19 実施例4 70/30 26 減容型セメント固化 50 / 50 8従来型ヒメン
ト固化 3/97 1 従来型セメント同化法は廃液にセメントを混練する方法
[天沼、販出、「放射性廃棄物処理処分に関する研究開
発」、67〜68頁、産業技術出版、テクノ・プロジェ
クト刊]によるものである。 相対減容比は、実施例に示した廃液組成体積にス・1す
る固化体体積を重環としてめた従来型セメン[・固化法
の減容比を1としたときの各、同化法−の減容比を示し
ている。。 混合比は廃液固形分/結合材(手量比)で
示し、結合材にはセメント同化法ではけメン1〜および
混純水を含む。 減容型セメント固化は実施例1においてつくっ6だ固化
体どまりであって、焼成を行なっていないものである。 【実施例5] ホウM (t−13803)をホウ酸濃度にして0゜2
1」量%含有する模擬廃液(以下「廃液」とする)にカ
セイソーダを加えながら容積が1/10になるまで蒸発
濃縮した。 その濃縮液のホウ素濃度は2.1重石%、
ナトリウム濃度は1.2重量%で、25℃に6けるpH
は7.5であった。 この濃縮液に水酸化カルシウム粉末をCa/B=0.5
(モル比)となるように加え、攪拌しながら不溶性のホ
ウ酸カルシウムを析出させ、熟成してスラリー状の液を
得た。 このスラリーを遠心分11tll!で脱水し、固液分離
して分離液と固形分温度75%の濃縮固形分とを得た。 分離液のナトリウム濃度は1,3重量%であった。 こ
の分離液を廃液に加えながら廃液を蒸発濃縮し、ホウ素
m度2.1重市%すl・リウム濃度1.2重量%、25
°CにおけるpHが7.5の濃縮液を得た。 この濃縮液を前述の方法で処理して固液分離し、得た濃
縮固形分と前述の濃縮固形分とを合わせて100重量部
にポルトランドセメント50重量部、水17重量部を加
え、ミキサーで10分間混練した。、 得られたモルタ
ルを直径40mmx高さ40+nmの容器に注入し、2
0℃で養成した。 モルタルは一日で硬化し、硬化体の比重は1゜75であ
った。 モルタルの一部から試験片を作成し、強度試験
を行なったところ、養成90日後で圧縮強度は270
kq/−であった。 90日間養成させたセメント固化体を110℃で乾燥し
、種々の温度で12時間焼成して、焼結固化体の焼結性
および耐水性をしらへた。 焼成温度と体積収縮率との関係は、第5図に示づとおり
である。 実施例1と同様の判定基準で焼結性および耐水性を判定
するとつぎのとおりであった。 温度(℃) 焼結性 耐水性 600 x X 700 X X 800 0 0 900 ◎ ◎ 1000 ◎ ◎ 1100 ◎ 0 900℃で12時間焼成した焼結固化体の比重は1.4
5、圧縮強度1,0OOko/−で、焼結性、耐水f1
は良好Cあった。 したがって900℃〜1109℃での焼成が適当(゛あ
るが、第二および第三の方法で高減容を目的とする4r
らば、焼成を1000〜1100℃の温度範囲ぐ行なう
のが適当なことがわかる。 [実施例6] ホウ酸(113BO3)をホウ酸濃度にして2゜5重量
%含有する60℃の水に25重量%のカセイソーダ水溶
液を加え中和し、ホウ素2.1重母%、ナトリウム1.
2重量%、20℃におけるpl」が7.5である模擬濃
縮廃液(以下1−濃縮液」とする)を調製した。 この
濃縮液に水酸化カルシウム粉末をCa /B=0.5
(モル比)となるように加え、攪拌しながら反応さ1↓
、不溶性のホウ酸カルシウムを析出させ、熟成し、スラ
リー状の液を得た。 このスラリーを遠心分離機で脱水し、固液分離して分離
液と固形分濃度75%の濃縮固形分とを得た。 分離液
を11倍濃縮してナトリウム濃度14.4重量%の濃縮
液とし、この濃縮液を前述の模擬濃縮液に加え、中和し
てホウ素濃度2.1重量%とじ、前述の方法に従って水
酸化カルシウム粉末を加えて不溶性ホウ酸カルシウムを
析出させ、この不溶性塩を含むスラリーを熟成し、固液
分離して、同様に濃縮固形分を得た。 前記の濃縮固形分と合わせ、その100重量部に、ポル
]〜ランドセメント50重量部、水17重量部を加え、
ミキサーで10分間混練した。 得られIこモルタルを
直径4.0mmx高さ4Quunの容器にif人し、2
0 ’0で養成した。 90日後、硬化したゼメント同
化体を離型し、110′C′c乾燥してh日ら電気炉に
入れて臂渇し、i ooo℃で12時間焼成しl;:
後、室温よ(゛冷加して焼結固゛化体を+”−J /ζ
。 この焼結同化イホの比重は2.2、圧縮強度は1500
kg/−で水中に33ケ月間浸漬し℃も変化は認められ
なかった。 乾燥前のけメン1ル固化体と比較すると、焼結固化体の
体積は53%減少した。 発明の効果 本発明によるどきは、ホウ素を含有する放射性廃液の処
理にあたっ(、セメン1へ固化体を焼成することによる
い−)イうの滅容竹と耐水性とが得られ、長1!IIに
ねたっC安定な貯蔵ができる。 第 おJ、ひ第一の発明は、−]二記した第一の発明の
利益に加え−(、フルカリの投入井を節減でき、かつセ
メント固化体自体の体積を小さくできることである。 また、焼成温度は高くなるが、得られた焼結体の耐水性
はより高い。
第1図、第2図J3よび第3図は、本発明の放射性廃液
の減容固化のための第一、第二J3’at:び第三の始
期方法をそれぞれ示す、ブ[1ツクダイアグラムである
。 第4図および第5図は本発明の効果を示ずものであつ(
、セメン]−固化体の焼成温度と体積収縮率との関係を
あられしたグラフである。 特許出願人 九州電力株式会社 同 日揮株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫 第1図 第2図
の減容固化のための第一、第二J3’at:び第三の始
期方法をそれぞれ示す、ブ[1ツクダイアグラムである
。 第4図および第5図は本発明の効果を示ずものであつ(
、セメン]−固化体の焼成温度と体積収縮率との関係を
あられしたグラフである。 特許出願人 九州電力株式会社 同 日揮株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫 第1図 第2図
Claims (12)
- (1) ホウ素を含有する放射性廃液を減容固化処理づ
る方法におい(、廃液の全部または一部にアルカリを加
えてそのp l−1を中性ないしアルカリ性に調整j)
、可溶性のカルシウム化合物を廃液中のホウ素に対りる
カルシウムのモル比Ca/Bが少なくどfjo、2とな
るように添加し、40・〜70 ’C(D温度でIl!
拝してホウ素を含有−りる不溶性のカルシウム塩を生成
さけ、ついでその液を生成温度以下の温度に保って生成
物を熟成さVたのち固液分離して濃縮固形物と分離液と
に分け、廃液の全部を上記のように処理した場合は分離
液を蒸発濃縮し、廃液の一部を上記のように処理した場
合は分離液と残りの廃液とを蒸発濃縮し、濃縮液を濃縮
固形分とともにレメン1〜に混和して同化処理し、得ら
れたセメンI・固化体を乾燥後、700℃以上の温度で
焼成Jることにより体積の減少した焼結固化体を得るこ
とを特徴とする処理方法。 - (2) セメントとしてポル1〜ランドセメントを使用
づる特許請求の範囲第1項に記載の処理方法。 - (3) 焼成を900℃以上の温度で行なう特許請求の
範囲第1項に記載の処理方法。 - (4) 固化体の焼成を伺重を加えながら行なう特許請
求の範囲第1項に記載の処理方法。 - (5) ホウ素を含有する放射性廃液を減容固化処理す
る方法においで、廃液にアルカリを加えてそのpト1を
中性ないしアルカリ性に調整し蒸発濃縮を行ない、濃縮
液に可溶性のノコルシウム化合物を加えて不溶性のホウ
酸カルシウムを析出させ、その液を生成温度以下の温度
に保って生成物を熟成させたのら固液分離して凝縮固形
分と分離液とに分け、分離液は廃液のl) l−1調整
に循環再利用し、濃縮固形分はセメントを混練して固化
処理し、得られたセメント固化体を乾燥後、800℃以
上の温度で焼成することにより体積の減少した焼結同化
体を得ることを特徴とする処理方法。 - (6) セメントとしてケイ酸石炭系セメント(ポルト
ランドセメント、フライアッシュセメン1〜および高炉
はメント等)を使用する特許請求の範囲第5項に記載の
処理り法。 - (7) 焼成を900℃以上の温度で行なう特許請求の
範囲第5項に記載の処理方法。 - (8) 同化体の焼成を荷重を加えながら行なう特許請
求の範囲第5項に記載の処理方法。 - (9) ホウ素を含有する放射性廃液を減容固化処理づ
る方法において、廃液にアルカリを加えてそのpト1を
中性ないしアルカリ性に調整し、蒸発濃縮を行ない、濃
縮液に可溶性のカルシウム化合物を加えて不溶性のホウ
酸カルシウムを析出させ、その液を生成温度以下の温度
に保って生成物を熟成させたのち固液分離して濃縮同形
弁と分離液とに分(プ、分離液はさらに蒸発濃縮して不
溶液のホウ酸hルシウム析出工程に戻しC循環処理し、
濃縮固形分はセメントを混練して同化処理し、得られた
セメント同化体を乾燥後、800℃以上の温度で焼成す
ることにより体積の減少した焼結同化体を得ることを特
徴とする処理方法。 - (10) セメントとしてケイ酸石炭系セメント(ポル
トランドセメント、フライアッシュセメントおよび高炉
セメント等)を使用する特許請求の範囲第9項に記載の
処理方法。 - (11) 焼成を900℃以上の温度で行なう特許請求
の範囲第9項に記載の処理方法。 - (12) 固化体の焼成を荷重を加えながら行なう特許
請求の範囲第9項に記載の処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11411384A JPS60257398A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 放射性廃液の減容固化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11411384A JPS60257398A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 放射性廃液の減容固化処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60257398A true JPS60257398A (ja) | 1985-12-19 |
JPH031638B2 JPH031638B2 (ja) | 1991-01-11 |
Family
ID=14629450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11411384A Granted JPS60257398A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 放射性廃液の減容固化処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60257398A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002079267A (ja) * | 2000-09-07 | 2002-03-19 | Japan Organo Co Ltd | ホウ素含有排水の処理方法 |
JP2007132787A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Toshiba Corp | 放射性廃棄物の固化処理方法 |
-
1984
- 1984-06-04 JP JP11411384A patent/JPS60257398A/ja active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002079267A (ja) * | 2000-09-07 | 2002-03-19 | Japan Organo Co Ltd | ホウ素含有排水の処理方法 |
JP2007132787A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Toshiba Corp | 放射性廃棄物の固化処理方法 |
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JPH031638B2 (ja) | 1991-01-11 |
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