JP5875721B1 - 放射性セシウム除去方法及び放射性セシウム除去システム - Google Patents

Abstract

【課題】焼却灰に取り込まれた大部分の放射性セシウムを、エネルギ消費量の増加を抑制しながら効率良く揮発除去する方法を提供する。【解決手段】放射性セシウムを含有する焼却灰を粉砕処理３した後、焼却灰にセシウム揮発促進剤を添加する添加処理５と、当該セシウム揮発促進剤が添加された焼却灰を加熱する加熱処理６とを行う。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物の焼却に伴って発生する焼却灰にセシウム揮発促進剤を添加する添加処理と、当該セシウム揮発促進剤が添加された焼却灰を加熱する加熱処理とを実行する放射性セシウム除去方法及び放射性セシウム除去システムに関する。

「福島県内の災害廃棄物の処理の方針」（平成２３年６月２３日、環境省）では、放射性物質を含む災害廃棄物の焼却に伴って発生する焼却灰の取り扱いについて、放射性セシウム濃度（セシウム１３４とセシウム１３７の合計値。以下「放射能濃度」という。）が８，０００Ｂｑ／ｋｇの基準値を超える場合には中間貯蔵施設等での保管が必要であるが、上記基準値以下である場合には一般廃棄物最終処分場（管理型最終処分場）で埋め立て可能という方針が示されている。しかしながら、埋め立て処分を促進させるためには、このような焼却灰から放射性セシウムを除去して、焼却灰の放射能濃度を一層低減させることが求められる。

また、廃棄物の焼却過程において、廃棄物中の放射性セシウムの多くは排ガスへ移行して飛灰に付着するため、主灰の放射能濃度は、飛灰と比べて小さくなり、上記基準値以下となることが多い。しかしながら、今後、除染特別地域などの高線量地域における除染廃棄物の焼却による減容化が進められるにあたり、上記基準値を超える主灰の量が増加する可能性がある。そこで、貯蔵容量に制限がある中間貯蔵施設等への主灰の搬入量を減らすためにも、このような主灰から放射性セシウムを除去して、主灰の放射能濃度を低減させることが求められる。

焼却灰から放射性セシウムを除去する従来の放射性セシウム除去技術として、焼却灰を塩化化合物などのセシウム揮発促進剤を添加した上で高温且つ長時間加熱することで、焼却灰から放射性セシウムを揮発除去するものが知られている（例えば、特許文献１〜３を参照。）。

特開２０１４−１７４０９０号公報 特開２０１３−１２０１４６号公報 特開２０１３−１２２４４０号公報

従来の放射性セシウム除去技術では、主灰を非常に高温（例えば１２００℃超）に加熱する必要があったが、この場合、大量のエネルギが必要となり、更には、焼却灰がスラグ化して元の性状とは大きく変化して取り扱い難いものとなるという問題もあった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、焼却灰に対しセシウム揮発促進剤を添加した上で加熱することで、焼却灰から放射性セシウムを揮発除去する放射性セシウム除去技術において、エネルギ消費量の増加を抑制しながら、焼却灰から効率良く放射性セシウムを揮発除去することができる技術を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、廃棄物の焼却に伴って発生する焼却灰にセシウム揮発促進剤を添加する添加処理と、当該セシウム揮発促進剤が添加された焼却灰を加熱する加熱処理とを実行する放射性セシウム除去方法であって、
前記添加処理の前に、焼却灰を粉砕する粉砕処理を実行し、
前記粉砕処理の前に、焼却灰を結晶構造中に取り込まれた放射性セシウムを多く含む細粒分と非晶質中に取り込まれた放射性セシウムを多く含む粗粒分とに分級する分級処理を実行して、前記粉砕処理において、前記粗粒分の焼却灰を粉砕し、
前記分級処理で分級された細粒分の焼却灰を、前記粉砕処理を施すことなく、前記粉砕処理で粉砕された焼却灰に合流させ、当該合流後の焼却灰に対して前記加熱処理を実行する点にある。

本特徴構成によれば、エネルギ消費量の増加を抑制しながら、焼却灰から効率良く放射性セシウムを揮発除去できることが本発明者らの実験等により確認できた。焼却灰中の放射性セシウムの多くは焼却灰の非晶質中に取り込まれており、粉砕処理によりこの非晶質を粉砕することができ、それによりその内部に取り込まれている放射性セシウムが揮発除去し易い状態となったと考えられる。

即ち、セシウム揮発促進剤を添加する前の焼却灰を粉砕することで、当該焼却灰中の非晶質が好適に粉砕される。すると、その非晶質中に取り込まれている放射性セシウムの多くが露出した状態となり、更には、その放射性セシウムに対し後に添加されるセシウム揮発促進剤が良好に接触することになる。このことから、この焼却灰を比較的低温又は短時間で加熱してエネルギ消費量の増加を抑制した場合であっても、放射性セシウムを効率良く焼却灰から揮発除去することができたと考えられる。
更に、本特徴構成によれば、焼却灰の分級により粉砕対象の焼却灰を粗粒分に限定することで、粉砕処理負荷を軽減しながら、焼却灰から放射性セシウムを効率良く揮発除去することができる。即ち、焼却灰を細粒分と粗粒分とに分級するので、比較的粒子径が小さい焼却灰を細粒分として取り出すと共に、放射性セシウムが取り込まれた非晶質を含む比較的粒子径が大きい焼却灰を粗粒分として細粒分とは別に取り出すことができる。そして、分級された細粒分の焼却灰については、そのままセシウム揮発促進剤を添加し加熱することにより、当該焼却灰の結晶構造中に取り込まれた放射性セシウムを比較的容易に揮発除去することができる。一方、分級された粗粒分の焼却灰については、粉砕により放射性セシウムを露出させた上でセシウム揮発促進剤を添加し加熱することにより、当該焼却灰の非晶質中に取り込まれた放射性セシウムを効率良く揮発除去することができる。
更に、本特徴構成によれば、分級処理で分級された細粒分の焼却灰を粉砕後の粗粒分の焼却灰に合流させることで、細粒分の焼却灰を粉砕後の粗粒分の焼却灰と共に、セシウム揮発促進剤を添加した上で加熱して、放射性セシウムを効率良く揮発除去することができる。

本発明の第２特徴構成は、上述の第１特徴構成を備えた放射性セシウム除去方法において、前記粉砕処理において、粒子径が１２μｍ以下となるように前記粗粒分の焼却灰を粉砕する点にある。

本発明の第３特徴構成は、上述の第１〜２の何れかの特徴構成を備えた放射性セシウム除去方法において、前記加熱処理の前で、前記添加処理の後に、前記粉砕処理で粉砕された焼却灰を造粒する造粒処理を実行する点にある。

焼却灰を粉砕することで、例えば粒子径が１０μｍ以下の微粉の含有割合が増加する。このように微粉の含有割合が増加すると、後の加熱処理時において微粉が揮発した放射性セシウムを含む排ガス中へ飛散してしまうことになる。すると、排ガスをろ過処理するバグフィルタのろ過負荷が増大化する上に、放射性セシウムで汚染された汚染焼却灰の減容化が十分に図れないという問題がある。

そこで、本特徴構成によれば、粉砕され適宜セシウム揮発促進剤が添加された焼却灰を造粒することで、焼却灰中の微粉が凝集して比較的粒子径が大きなものとなるので、加熱対象となる焼却灰における微粉の含有割合が低下する。よって、加熱処理時における排ガス中への微粉の飛散量が減少するので、汚染焼却灰の減容化率を向上することができる。

更に、焼却灰に対しセシウム揮発促進剤を添加した後に造粒処理を施せば、焼却灰に対しセシウム揮発促進剤が均一に分散供給され、焼却灰中の放射性セシウムに対しセシウム揮発促進剤が良好に接触した状態となり、後の加熱処理による放射性セシウムの揮発を一層促進させることができる。

本発明の第４特徴構成は、廃棄物の焼却に伴って発生する焼却灰にセシウム揮発促進剤を添加する添加処理を実行する添加処理部と、当該セシウム揮発促進剤が添加された焼却灰を加熱する加熱処理を実行する加熱処理部とを備えた放射性セシウム除去システムであって、
前記添加処理部による添加処理の前に、焼却灰を粉砕する粉砕処理を実行する粉砕処理部を備え、
前記粉砕処理の前に、焼却灰を結晶構造中に取り込まれた放射性セシウムを多く含む細粒分と非晶質中に取り込まれた放射性セシウムを多く含む粗粒分とに分級する分級処理を実行する分級処理部を備えて、前記粗粒分の焼却灰を前記粉砕処理部に供給して粉砕し、
前記分級処理で分級された細粒分の焼却灰を、前記粉砕処理を施すことなく、前記粉砕処理で粉砕された焼却灰に合流させる合流部を備え、前記加熱処理部が当該合流後の焼却灰に対して前記加熱処理を実行する点にある。

本特徴構成によれば、前述の第１特徴構成を有する放射性セシウム除去方法が有する各処理を実行するための各処理部を備えているので、当該放射性セシウム除去方法と同様の作用効果を奏し、エネルギ消費量の増加を抑制しながら、主灰の非晶質中に取り込まれた大部分の放射性セシウムであっても、焼却灰から効率良く揮発除去することができる。

第１実施形態の処理システムの概略構成図 主灰１について粒子径分布と放射能濃度の関係を示すグラフ図 主灰２について粒子径分布と放射能濃度の関係を示すグラフ図 主灰１の（ａ）粗粒分及び（ｂ）細粒分について粉砕時間と放射性セシウム除去率の関係を示すグラフ図 主灰２の（ａ）粗粒分及び（ｂ）細粒分について粉砕時間と放射性セシウム除去率の関係を示すグラフ図 主灰１及び主灰２について粉砕後の粒子径と放射性セシウムの除去率の関係を示すグラフ図 第２実施形態の処理システムの概略構成図

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について、図１に基づいて説明する。
図１に示す本実施形態の焼却灰の処理システム１０（放射性セシウム除去システムの一例）は、放射性物質を含む廃棄物の焼却に伴って発生する主灰（焼却灰の一例）が焼却炉１ａや主灰保管場１ｂ等から供給され、当該主灰から放射性セシウムを除去するものとして構成されている。このため、この処理システム１０には、主灰にセシウム揮発促進剤を添加する添加処理を実行する添加処理部５と、当該セシウム揮発促進剤が添加された主灰を加熱する加熱処理を実行する加熱処理部６とが設けられている。

ここで、「焼却灰」とは、都市ごみ、農林業系副産物（例えば、稲藁又は麦藁）、製材廃材、下水汚泥の脱水ケーキ、剪定枝、枯葉、草、紙類、プラスチック類、除染作業に用いられたタイベック又は衣類のような可燃性廃棄物、災害がれき等の災害廃棄物等の各種廃棄物の焼却によって生じる灰を意味する。

セシウム揮発促進剤の種類や加熱条件等については、公知技術を採用できるが、例えば、主灰に無機カルシウム化合物又は有機カルシウム化合物と塩化化合物をセシウム揮発促進剤として添加すれば、加熱処理において比較的低温の９００℃〜１２００℃且つ比較的短時間の１２０分以下、好ましくは１０分以上６０分以下の加熱により、主灰中の放射性セシウムを良好に揮発させることができる。

具体的に、セシウム揮発促進剤として、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、カルシウムシアナミド、硫酸カルシウム及び硝酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも１種類の無機カルシウム化合物、又は５００℃以上の酸化雰囲気下で酸化カルシウムを生成する有機カルシウム化合物と塩化ナトリウムを、焼却灰に添加する。

無機化合物又は有機カルシウム化合物の添加量は、焼却灰と無機化合物又は有機カルシウム化合物との混合物中における無機化合物又は有機カルシウム化合物の割合が３質量％以上５０質量％以下となるように調整される。次に、無機カルシウム化合物又は有機カルシウム化合物を添加した焼却灰に、放射性セシウム含有焼却灰と無機カルシウム化合物又は有機カルシウム化合物との混合物の合計量に対して０．５質量％を超え１０質量％以下となるように塩化ナトリウムを添加する。

塩化ナトリウム由来の塩化水素発生量を低減する観点から、塩化ナトリウムの添加量を放射性セシウム含有焼却灰と無機カルシウム化合物又は有機カルシウム化合物との混合物の合計量に対して１０質量％以下とすることが好ましい。また、確実に放射性セシウムを焼却灰から揮発させる観点から、塩化ナトリウムの添加量を、放射性セシウム含有焼却灰と無機カルシウム化合物又は有機カルシウム化合物との混合物の合計量に対して１質量％以上とすることが好ましく、３質量％以上とすることがより好ましく、５質量％以上とすることがさらにより好ましい。尚、塩化ナトリウムの代わりに、塩化カルシウムや塩化カリウムなども利用することができる。

主灰に対しセシウム揮発促進剤を添加する添加処理部５は、特に限定されないが公知のブレンダーやスクリューフィーダ等で構成されている。そして、この添加処理部５は、主灰を加熱処理部６側へ搬送しながら、その主灰に対してセシウム揮発促進剤を散布する形態で、主灰に対してセシウム揮発促進剤を添加する。尚、主灰とセシウム揮発促進剤を混合機等で事前に混合することも可能である。また、セシウム揮発促進剤については、固体状（粉体）で添加してもよいが、液体状（溶液）で供給することもでき、液体状で供給した場合には、主灰中の微粉の飛散を抑制する効果を得ることができる。

主灰を加熱する加熱処理部６は、特に限定されないがロータリーキルンなどの公知の加熱炉で構成されている。そして、この加熱処理部６は、加熱処理により放射性セシウムが揮発除去された主灰を処理済主灰として排出すると共に、揮発した放射性セシウムを含む燃焼排ガスを排出する。

このように加熱処理部６から排出された処理済主灰は、放射線濃度が十分に低減されたものとなるため、放射性セシウムで汚染された汚染主灰の大幅な減容化が可能となると考えられる。

一方、加熱処理部６から排出された燃焼排ガスには、主灰から飛散した微粉が飛灰として含まれており、揮発した放射性セシウムがその飛灰に付着する。このように放射性セシウムが付着して放射性濃度が高い飛灰はバグフィルタ７により回収され、中間貯蔵施設などで保管されることになる。

以上が焼却灰の処理システム１０の基本構成であるが、本実施形態の焼却灰の処理システム１０及びそれにより実行される放射性セシウム除去方法は、エネルギ消費量の増加を抑制しながら、主灰の非晶質中に取り込まれた大部分の放射性セシウムであっても、焼却灰から効率良く揮発除去することができるものとして構成されており、その詳細構成について以下に説明を加える。

添加処理部５による添加処理の前に、主灰を粉砕する粉砕処理を実行する粉砕処理部３が設けられている。この粉砕処理部３は、特に限定されないが転動ボールミル粉砕装置、竪型ローラミル粉砕装置、ジェットミル粉砕装置、グライディング粉砕装置などの公知の乾式粉砕装置で構成されている。尚、この粉砕処理部３の運転条件等については、粉砕後の主灰の粒子径が所望の粒子径となるように適宜設定することができる。

更に、粉砕処理部３による粉砕処理の前に、主灰を細粒分と粗粒分とに分級する分級処理を実行する分級処理部２が設けられている。この分級処理部２は、特に限定されないが振動ふるい装置やサイクロン分級装置などの公知の乾式分級装置で構成されている。

このように分級処理部２及び粉砕処理部３が設けられていることで、分級後の粗粒分の主灰については粉砕処理部３に供給されて粉砕され、一方、分級後の細粒分の主灰については粉砕処理部３をバイパスして粉砕処理部３と添加処理部５との間に設けられた合流部４において粉砕後の粗粒分の主灰に合流される。

粉砕処理部３による粉砕処理が実行されることで、主灰中の非晶質が好適に粉砕され、その非晶質中に取り込まれている放射性セシウムの多くが露出した状態となる。更に、その粉砕後の主灰は添加処理部５に供給されてセシウム揮発促進剤が添加される。すると、添加されたセシウム揮発促進剤が露出した放射性セシウムに対し良好に接触した状態となる。そして、このように放射性セシウムに対しセシウム揮発促進剤が良好に接触した状態の主灰が加熱処理部６に供給されて加熱処理が施されるので、主灰を比較的低温又は短時間で加熱してエネルギ消費量の増加を抑制した場合であっても、放射性セシウムが効率良く主灰から揮発し除去されることになる。

更に、上記非晶質中に取り込まれた放射性セシウムは、主灰のうちの比較的粒子径が大きいものに多く含まれている。そこで、焼却炉１ａや主灰保管場１ｂ等から供給された主灰に対し、分級処理部２による分級処理が施されて、非晶質中に取り込まれた放射性セシウムを多く含む粗粒分の主灰と、結晶構造中に取り込まれた放射性セシウムを多く含む細粒分の主灰とに分級される。そして、粗粒分の主灰のみを粉砕処理部３に供給する形態で、粉砕対象の主灰が、当該粉砕により放射性セシウムの揮発を促すことができる非晶質中に取り込まれた放射性セシウムを多く含んだ粗粒分の主灰に限定されている。このことで、全ての主灰を粉砕対象とする場合と比較して、放射性セシウムの除去率を同等としながら、粉砕処理部３の粉砕処理負荷が軽減されることになる。

尚、分級処理部２の分級粒度（ふるいの目開き）は適宜設定可能であるが、本実施形態では２ｍｍに設定されている。これは、粒子径が２ｍｍ以下の細粒分の主灰については、その多くが結晶構造中に取り込まれた放射性セシウムを含んでおり、加熱により比較的容易に放射性セシウムを揮発除去可能であるのに対し、２ｍｍ超の粗粒分の主灰については、その多くが非晶質であり、粉砕による放射性セシウムの揮発促進効果が十分に期待できるからである。

〔実施例〕
以下、２種類の主灰１，２を用いて、これまで説明してきた本実施形態の焼却灰の処理システム１０及びそれにより実行される放射性セシウム除去方法における粉砕処理による放射性セシウムの除去率（以下「Ｃｓ除去率」という。）の向上効果の検証実験結果について説明を加える。

尚、図２のグラフ図は、主灰１について粒子径分布と放射能濃度の関係を示し、図３のグラフ図は、主灰２について粒子径分布と放射能濃度の関係を示し、図４のグラフ図は、主灰１の（ａ）粗粒分及び（ｂ）細粒分について粉砕時間と放射性セシウム除去率の関係を示し、図５のグラフ図は、主灰２の（ａ）粗粒分及び（ｂ）細粒分について粉砕時間と放射性セシウム除去率の関係を示し、更に、図６のグラフ図は、主灰１及び主灰２について粉砕後の粒子径と放射性セシウムの除去率の関係を示す。

図２及び図３のグラフ図に示す関係から、何れの主灰１，２についても、粒子径が小さいものほど放射能濃度は高いものの、粒子径が大きいものでも無視できないレベルの放射能濃度を示すことが確認できる。そして、本検証実験では、これら主灰１，２の夫々について、２ｍｍの分級粒度で分級処理が施され、粒子径が２ｍｍ超の粗粒分と粒子径が２ｍｍ以下の細粒分との夫々について、粉砕処理及び加熱処理によるＣｓ除去率の向上効果について検証した。

先ず、主灰１の粗粒分（粒子径２ｍｍ超）については、図４（ａ）のグラフ図に示すように、粉砕無しの場合と比較して、転動ボールミル粉砕装置（粉砕処理部の一例）による粉砕処理時間（運転時間）が長くなるほど、加熱処理後の放射能濃度が低下し、Ｃｓ除去率が向上していることが確認できた。特に、粉砕処理時間を１２時間以上とすれば、良好なＣｓ除去率の向上効果を得ることができた。尚、本実施例において、粉砕無しの粗粒分については、粗く砕いて２ｍｍ以下にした場合でも同様の結果が得られる。

一方、主灰１の細粒分（粒子径２ｍｍ以下）については、図４（ｂ）のグラフ図に示すように、粉砕無しの場合と比較して、転動ボールミル粉砕装置で粉砕した場合でも、加熱処理後の放射能濃度の低下幅は僅かであり、粉砕によるＣｓ除去率の向上効果が見込めないことが確認できた。

主灰２についても同様に、粗粒分については、図５（ａ）のグラフ図に示すように、粉砕処理時間（運転時間）が長くなるほどＣｓ除去率が向上することが確認でき、特に、粉砕処理時間を９時間以上とすれば、良好なＣｓ除去率の向上効果を得ることができた。一方、細粒分については、図５（ｂ）のグラフ図に示すように、粉砕によるＣｓ除去率の向上効果は見込めないことが確認できた。

これらの結果から細粒分については、薬剤添加と加熱処理を施すことによって放射性セシウムが揮発しやすい形態、つまり結晶質中に放射性セシウムが取り込まれた構造になっていると考えられる。一方で粗粒分については、薬剤添加と加熱処理を施すことによっても放射性セシウムが揮発しにくい形態、つまり非結晶質中に放射性セシウムが取り込まれた構造になっていると考えられる。尚、主灰に対するセシウム揮発促進剤の添加は、主灰：カルシウム化合物：塩化ナトリウムの質量割合が７０：３０：５となるように行った。

以上のことから、上述した焼却灰の処理システム１０及びそれにより実行される放射性セシウム除去方法において、分級処理により得られる粗粒分については、粉砕処理を施してＣｓ除去率の向上を図ると共に、分級処理により得られる細粒分については、粉砕処理によるＣｓ除去率の向上効果が見込めないことから、粉砕処理を省略して粉砕処理負荷の軽減を図ることが好ましいといえる。

次に、粉砕処理後の粒子径について説明すると、図６のグラフ図に示すように、粗粒分の主灰１及び主灰２については、何れの場合も、粉砕処理後の粒子径（５０％粒子径）が大きい場合には、粉砕無しの場合と比較して、Ｃｓ除去率の向上効果が殆ど確認できない。しかしながら、粉砕処理後の粒子径が約３０μｍ以下となると、Ｃｓ除去率が上昇し、約１２μｍ以下であれば、Ｃｓ除去率が粉砕無しの場合よりも高い値を示すことが確認でき、更に、粉砕処理後の粒子径が小さくなるほど、Ｃｓ除去率が向上していることが確認できる。このことから、粉砕処理の条件（粉砕処理部３の運転条件）については、粉砕後の主灰の粒子径が１２μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下、更に好ましくは５μｍ以下）になるように設定することが好適であるといえる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態について、図７に基づいて説明する。
尚、この第２実施形態の放射性セシウム除去方法は、加熱処理の前に粉砕処理で粉砕された焼却灰を造粒する造粒処理を実行する点で上記第１実施形態と異なるが、他の点で上記第１実施形態と同様の構成を採用している。よって、以下では、その造粒処理に関連する構成について説明を加えるものとし、上記第１実施形態と同様の構成については説明を省略する場合がある。

図７に示す本実施形態の焼却灰の処理システム２０（放射性セシウム除去システムの一例）には、主灰にセシウム揮発促進剤を添加する添加処理を実行する添加処理部１５と、当該セシウム揮発促進剤が添加された主灰を加熱する加熱処理を実行する加熱処理部１７とが設けられており、これにより、主灰から放射性セシウムを除去することができる。そして、加熱処理部１７からは、放射線濃度が十分に低減された処理済主灰と放射性濃度が高い飛灰を含む燃焼排ガスが排出され、この飛灰はバグフィルタ１８により回収される。

更に、添加処理部１５による添加処理の前に、主灰を粉砕する粉砕処理を実行する粉砕処理部１３が設けられ、更に、粉砕処理部１３による粉砕処理の前に、主灰を細粒分と粗粒分とに分級する分級処理を実行する分級処理部１２が設けられている。そして、分級後の粗粒分の主灰が粉砕処理部１３に供給されて粉砕され、一方、分級後の細粒分の主灰が合流部１４において、粉砕後の粗粒分の主灰に合流される。これにより、エネルギ消費量の増加を抑制しながら、主灰の非晶質中に取り込まれた大部分の放射性セシウムであっても、焼却灰から効率良く揮発除去することができる。

このように、粉砕処理部１３で主灰を粉砕すると、当該主灰における粒子径１０μｍ以下の微粉の含有割合が増加する。このように微粉を多く含む主灰を、そのままロータリーキルンなどの加熱処理部１７に供給して加熱すると、主灰中の微粉が燃焼排ガスの噴流により飛散し、当該燃焼排ガスと共にバグフィルタ１８側に排出される。すると、バグフィルタ１８のろ過負荷が増大化する上に、放射性セシウムで汚染された汚染主灰の減容化が十分に図れないという問題がある。

そこで、本実施形態の処理システム２０では、加熱処理部１７による加熱処理の前に、粉砕処理部１３による粉砕処理が施された主灰を造粒する造粒処理を実行する造粒処理部１６が設けられている。この造粒処理部１６は、特に限定されないが、回転ドラム式造粒装置や、パドル翼を内部に備えたパドルミキサー等の公知の造粒装置で構成されている。そして、造粒処理部１６により、粉砕処理部１３で粉砕された後に添加処理部１５でセシウム揮発促進剤が添加された主灰が造粒されることで、主灰中の微粉が凝集して粒子径が拡大し、主灰における微粉の含有割合が低下する。よって、加熱処理部１７における加熱処理時の燃焼排ガス中への微粉の飛散量が減少し、汚染主灰の減容化率が向上する。

更に、造粒処理部１６が添加処理部１５の後側（主灰の搬送方向に沿って下流側）に配置され、主灰に対しセシウム揮発促進剤が添加された後に造粒処理が施される。このことで、主灰に対しセシウム揮発促進剤が均一に分散供給され、主灰中の放射性セシウムに対しセシウム揮発促進剤が良好に接触した状態となる。よって、放射性セシウムに対しセシウム揮発促進剤が良好に接触した状態の主灰が加熱処理部１７に供給され加熱されるので、主灰を比較的低温又は短時間で加熱してエネルギ消費量の増加を抑制した場合であっても、放射性セシウムが一層効率良く主灰から揮発し除去されることになる。尚、本実施形態では、上記添加処理を行った後に上記造粒処理を行うが、これら処理を同時に行っても構わない。

また、造粒処理部１６の運転条件等については、造粒処理後の主灰の粒子径が所望の粒子径となるように適宜設定することができる。また、この造粒処理後の主灰の粒子径については、加熱処理部１７での飛散を抑制する観点から、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内、より好ましくは１〜２ｍｍの範囲内とすることが好適である。即ち、造粒処理後の粒子径が小さすぎると、微粉の飛散防止効果を見込めなくなり、逆に、造粒処理後の粒子径が大きすぎると、加熱処理時による放射性セシウムの昇温及び揮発を阻害する要因となる虞がある。

更に、本実施形態の処理システム２０では、主灰中の微粉の飛散を一層抑制する必要がある場合には、添加処理部１５において、主灰に対し、セシウム揮発促進剤に加えて、水やポリビニルアルコールなどの水溶性バインダーなどの飛散防止剤を添加することができる。すると、造粒処理部１６による微粉の造粒が促進されるので、加熱処理部１７における加熱処理時の燃焼排ガス中への微粉の飛散量が一層減少する。

このように飛散防止剤を主灰に添加する場合には、加熱処理部１７において当該飛散防止剤を蒸発させて主灰を乾燥させるために要する熱エネルギが余分に必要となる。そこで、図示は省略するが、加熱処理部１７から排出された燃焼排ガスから回収した熱エネルギを、加熱処理部１７の前段部に供給するなどして、当該回収した熱エネルギを主灰の乾燥に利用すれば、エネルギ消費量の増加を抑制することができる。また、加熱処理前に主灰を乾燥させるにあたり、乾燥後の水分率は１５％以下、好ましくは１０％以下とすることで、後の加熱処理を効率良く行うことができる。尚、燃焼排ガスから熱エネルギを回収する場合には、冷却による放射性セシウムの析出を抑制するために、放射性セシウムが付着した飛灰がバグフィルタ１８により分離除去された後の燃焼排ガスとの熱交換により熱エネルギを回収することが望ましい。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、放射性セシウムの揮発除去処理の対象となる焼却灰を主灰（燃え殻）とした例を説明したが、主灰以外の飛灰（煤塵）などの焼却灰を処理対象としても構わない。また、本願において、焼却灰の元となる廃棄物の種類（都市ごみ、農林業系副産物等）や当該焼却炉の種類（ストーカ炉、流動床炉、キルン炉等）については、特に限定されるものではない。

（２）上記実施形態では、分級処理で分級された細粒分の主灰を、粉砕処理で粉砕された粗粒分の主灰に合流させて、粗粒分の主灰と共にセシウム揮発促進剤の添加と加熱処理とを施すように構成したが、その細粒分の主灰の合流位置については適宜変更可能であり、また、粗粒分の主灰に合流させることなく、別途処理を実行するように構成しても構わない。また、細粒分の主灰については、粉砕しないことから、造粒処理を施さずに加熱処理を行うことができる。そこで、細粒分の主灰については、粗粒分とは別にセシウム揮発促進剤を添加した上で、造粒後の粗粒分の主灰に合流させることができ、このことにより、造粒処理の負荷を軽減することができる。

（３）上記実施形態では、主灰を分級した後に、分級された粗粒分の主灰に対してのみ粉砕処理を施すように構成したが、主灰を分級することなく、そのまま全主灰に対して粉砕処理を施すように構成しても構わない。

（４）上記実施形態では、主灰中の微粉の飛散を抑制するために、粉砕処理部１３による粉砕処理で粉砕された主灰を造粒する造粒処理を施したが、飛散防止剤の添加やその他別の方法で微粉の飛散を防止できる場合や該微粉の飛散が問題にならない場合には、この造粒処理を省略しても構わない。

（５）上記実施形態では、主灰を湿潤させることなく乾式で処理した例を説明したが、例えば、焼却炉１ａや主灰保管場１ｂ等から供給された主灰に水を供給して湿潤状態とし、分級処理や粉砕処理などを湿式で行い、フィルタプレス又はベルトプレスのような公知の脱水装置で脱水処理を施した主灰に対し加熱処理を施すように構成しても構わない。この場合には、脱水後の主灰は、それに含まれている微粉と共にケーキ状となり、そのケーキ状の主灰に対し加熱処理が施されるので、加熱処理時の微粉の飛散は抑制されることになる。よって、微粉の飛散を抑制するための造粒処理や飛散防止剤の添加は省略することができる。

２，１２ 分級処理部
３，１３ 粉砕処理部
４，１４ 合流部
５，１５ 添加処理部
１６ 造粒処理部
６，１７ 加熱処理部
１０，２０ 焼却灰の処理システム（放射性セシウム除去システム）

Claims (4)

1. 廃棄物の焼却に伴って発生する焼却灰にセシウム揮発促進剤を添加する添加処理と、当該セシウム揮発促進剤が添加された焼却灰を加熱する加熱処理とを実行する放射性セシウム除去方法であって、
   前記添加処理の前に、焼却灰を粉砕する粉砕処理を実行し、
   前記粉砕処理の前に、焼却灰を結晶構造中に取り込まれた放射性セシウムを多く含む細粒分と非晶質中に取り込まれた放射性セシウムを多く含む粗粒分とに分級する分級処理を実行して、前記粉砕処理において、前記粗粒分の焼却灰を粉砕し、
   前記分級処理で分級された細粒分の焼却灰を、前記粉砕処理を施すことなく、前記粉砕処理で粉砕された焼却灰に合流させ、当該合流後の焼却灰に対して前記加熱処理を実行する放射性セシウム除去方法。
2. 前記粉砕処理において、粒子径が１２μｍ以下となるように前記粗粒分の焼却灰を粉砕する請求項１に記載の放射性セシウム除去方法。
3. 前記加熱処理の前で、前記添加処理の後に、前記粉砕処理で粉砕された焼却灰を造粒する造粒処理を実行する請求項１又は２に記載の放射性セシウム除去方法。
4. 廃棄物の焼却に伴って発生する焼却灰にセシウム揮発促進剤を添加する添加処理を実行する添加処理部と、当該セシウム揮発促進剤が添加された焼却灰を加熱する加熱処理を実行する加熱処理部とを備えた放射性セシウム除去システムであって、
   前記添加処理部による添加処理の前に、焼却灰を粉砕する粉砕処理を実行する粉砕処理部を備え、
   前記粉砕処理の前に、焼却灰を結晶構造中に取り込まれた放射性セシウムを多く含む細粒分と非晶質中に取り込まれた放射性セシウムを多く含む粗粒分とに分級する分級処理を実行する分級処理部を備えて、前記粗粒分の焼却灰を前記粉砕処理部に供給して粉砕し、
   前記分級処理で分級された細粒分の焼却灰を、前記粉砕処理を施すことなく、前記粉砕処理で粉砕された焼却灰に合流させる合流部を備え、前記加熱処理部が当該合流後の焼却灰に対して前記加熱処理を実行する放射性セシウム除去システム。

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