JP6628282B2 - Method for removing radioactive cesium and method for producing fired product - Google Patents
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Description
本発明は、放射性セシウムで汚染された廃棄物から放射性セシウムを除去するための方法、及び、放射性セシウムで汚染された廃棄物を原料として用いて、無害な焼成物(例えば、セメント混合材、骨材、土工資材)を製造するための方法に関する。 The present invention relates to a method for removing radioactive cesium from radioactive cesium-contaminated waste, and a harmless calcined material (for example, cement mixture, bone) using radioactive cesium-contaminated waste as a raw material. Materials, earthwork materials).
原子力発電所の大きな事故によって外部の環境中に放出された放射性セシウムが廃棄物又は土壌中に含まれている場合があるという問題が起きている。放射性セシウム(セシウム137)は、半減期が30年であり、長期間に亘って人体に悪影響を与えうるため、廃棄物等からの放射性セシウムの除去を求められる場合が多い。
放射性セシウムを除去する方法として、例えば、硝酸塩の形態で存在する放射性廃棄物を、外部に周回する通電コイルを備えたスリットを有する冷却された容器内で電磁誘導加熱により溶解し、硝酸塩が分解して生成した金属酸化物を容器周囲に、還元された白金属元素を電磁ピンチ力によって容器中央部に集積させ、次いで冷却・凝結後に、生成した固化体を回収することからなる、放射性廃棄物の処理方法において、電磁誘導加熱中に放射性廃棄物から揮発したセシウム等の長寿命核種を分離・回収する方法が記載されている(特許文献1)。
しかしながら、特許文献1の方法は、事故によって外部の環境中に放出された放射性セシウムを対象とするものではなく、原子力発電所等の限定された区域内で発生する放射性廃棄物を対象とするものであるため、膨大な量の汚染土壌等の処理に適したものではなく、また、装置が複雑で高価であり、高コストであるという問題があった。
The problem has arisen that radioactive cesium released into the external environment by a major nuclear power plant accident may be contained in waste or soil. Since radioactive cesium (cesium 137) has a half-life of 30 years and can have an adverse effect on the human body over a long period of time, it is often required to remove radioactive cesium from waste and the like.
As a method for removing radioactive cesium, for example, radioactive waste present in the form of nitrate is dissolved by electromagnetic induction heating in a cooled container having a slit with an energizing coil circulating outside, and the nitrate is decomposed. Of the radioactive waste, consisting of accumulating the metal oxide produced around the container and the reduced white metal element in the center of the container by the electromagnetic pinch force, and then collecting the solidified product after cooling and condensing. As a treatment method, there is described a method of separating and recovering long-lived nuclides such as cesium volatilized from radioactive waste during electromagnetic induction heating (Patent Document 1).
However, the method of Patent Document 1 is not intended for radioactive cesium released into the external environment due to an accident, but for radioactive waste generated in a limited area such as a nuclear power plant. Therefore, it is not suitable for treating an enormous amount of contaminated soil and the like, and the apparatus is complicated, expensive, and expensive.
本発明は、放射性セシウムで汚染された廃棄物から、放射性セシウムを、容易にかつ効率的に除去することができる方法を提供することを目的とする。本発明は、また、放射性セシウムで汚染された廃棄物を原料として用いて、無害な焼成物(例えば、セメント混合材、骨材、土工資材)を製造するための方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method capable of easily and efficiently removing radioactive cesium from waste contaminated with radioactive cesium. Another object of the present invention is to provide a method for producing harmless calcined products (eg, cement mixture, aggregate, earthwork material) by using waste contaminated with radioactive cesium as a raw material. I do.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、放射性セシウムで汚染された廃棄物、及び、CaO源及び/又はMgO源を、特定の配合割合で加熱することによって、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[9]を提供するものである。
[1] 放射性セシウムで汚染された廃棄物、及び、CaO源及び/又はMgO源を1200〜1350℃で加熱して、上記廃棄物中の放射性セシウムを揮発させる加熱工程を含む放射性セシウムの除去方法であって、上記加熱工程において、CaO、MgO、及びSiO2の各々の質量が、下記式(1)から導き出される数値が1.9より大きく、かつ、2.5以下となるように、上記廃棄物、CaO源及びMgO源の各々の種類及び配合割合を定めることを特徴とする放射性セシウムの除去方法。
((CaO+1.39×MgO)/SiO2)・・・(1)
(式中、CaO、MgO、SiO2は、各々、カルシウムの酸化物換算の質量、マグネシウムの酸化物換算の質量、珪素の酸化物換算の質量を表す。)
[2] 上記加熱工程において、さらに、塩化物を用いる前記[1]に記載の放射性セシウムの除去方法。
[3] 上記加熱工程において、加熱を還元雰囲気下で行う、前記[1]又は[2]に記載の放射性セシウムの除去方法。
[4] 放射性セシウムで汚染された廃棄物、及び、CaO源及び/又はMgO源を1200〜1350℃で加熱して、上記廃棄物中の放射性セシウムを揮発させ、焼成物を得る加熱工程を含む焼成物の製造方法であって、上記加熱工程において、CaO、MgO、及びSiO2の各々の質量が、下記式(1)から導き出される数値が1.9より大きく、かつ、2.5以下となるように、上記廃棄物、CaO源及びMgO源の各々の種類及び配合割合を定める(ただし、上記焼成物がC2SとC2ASを含み、C2S100質量部当たりのC2ASとC4AFの合計量が10〜100質量部となるように、上記廃棄物、CaO源及びMgO源の各々の種類及び配合割合を定める場合を除く。)ことを特徴とする焼成物の製造方法。
((CaO+1.39×MgO)/SiO2) ・・・(1)
(式中、CaO、MgO、SiO2は、各々、カルシウムの酸化物換算の質量、マグネシウムの酸化物換算の質量、珪素の酸化物換算の質量を表す。)
[5] 上記加熱工程において、加熱を還元雰囲気下で行う、前記[4]に記載の焼成物の製造方法。
[6] 上記加熱工程によって得られた焼成物と、還元剤及び吸着剤からなる群より選ばれる少なくとも1種を混合する混合工程を含む前記[4]又は[5]に記載の焼成物の製造方法。
[7] 前記[4]〜[6]のいずれかに記載の焼成物の製造方法によって焼成物を得た後、該焼成物を粉砕して、セメント混合材を得る、セメント混合材の製造方法。
[8] 前記[4]〜[6]のいずれかに記載の焼成物の製造方法によって焼成物を得た後、該焼成物を粉砕または分級して、骨材を得る、骨材の製造方法。
[9] 前記[4]〜[6]のいずれかに記載の焼成物の製造方法によって焼成物を得た後、該焼成物を粉砕または分級して、土工資材を得る、土工資材の製造方法。
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, heating the waste contaminated with radioactive cesium and the CaO source and / or the MgO source at a specific blending ratio, thereby achieving the above object. Have been achieved, and the present invention has been completed.
That is, the present invention provides the following [1] to [9].
[1] A method for removing radioactive cesium including a heating step of heating a waste contaminated with radioactive cesium and a CaO source and / or a MgO source at 1200 to 1350 ° C. to volatilize radioactive cesium in the waste. In the heating step, the mass of each of CaO, MgO, and SiO 2 is adjusted so that the numerical value derived from the following equation (1) is larger than 1.9 and equal to or smaller than 2.5. A method for removing radioactive cesium, wherein the types and mixing ratios of waste, CaO source and MgO source are determined.
((CaO + 1.39 × MgO) / SiO 2 ) (1)
(In the formula, CaO, MgO, and SiO 2 represent a mass in terms of calcium oxide, a mass in terms of magnesium oxide, and a mass in terms of silicon oxide, respectively.)
[2] The method for removing radioactive cesium according to [1], wherein a chloride is further used in the heating step.
[3] The method for removing radioactive cesium according to [1] or [2], wherein in the heating step, heating is performed in a reducing atmosphere.
[4] Includes a heating step of heating a waste contaminated with radioactive cesium and a CaO source and / or a MgO source at 1200 to 1350 ° C. to volatilize radioactive cesium in the waste and obtain a fired product. A method for producing a fired product, wherein in the heating step, the mass of each of CaO, MgO, and SiO 2 is greater than 1.9 derived from the following formula (1) and is 2.5 or less. so that, the waste, defining the types and blending ratio of each of the CaO source and MgO source (provided that the baked product comprises C 2 S and C 2 aS, and C 2 aS per C 2 S100 parts by A method for producing a fired product, characterized in that the waste, the CaO source, and the MgO source are determined in the respective types and mixing ratios so that the total amount of C 4 AF is 10 to 100 parts by mass.) .
((CaO + 1.39 × MgO) / SiO 2 ) (1)
(In the formula, CaO, MgO, and SiO 2 represent a mass in terms of calcium oxide, a mass in terms of magnesium oxide, and a mass in terms of silicon oxide, respectively.)
[5] The method for producing a fired product according to [4], wherein in the heating step, heating is performed in a reducing atmosphere.
[6] The production of the fired product according to the above [4] or [5], including a mixing step of mixing at least one selected from the group consisting of a reducing agent and an adsorbent with the fired product obtained by the heating step. Method.
[7] A method for producing a cement mixture, comprising obtaining a calcined product by the method for producing a calcined product according to any one of [4] to [6], and then pulverizing the calcined product to obtain a cement mixture. .
[8] A method for manufacturing an aggregate, comprising obtaining a fired product by the method for manufacturing a fired product according to any one of [4] to [6], and then pulverizing or classifying the fired product to obtain an aggregate. .
[9] A method for manufacturing an earthwork material, wherein a fired material is obtained by the method for manufacturing a fired material according to any of [4] to [6], and the fired material is pulverized or classified to obtain an earthwork material. .
本発明の放射性セシウムの除去方法によれば、放射性セシウムで汚染された廃棄物から、放射性セシウムを容易にかつ効率的に除去することができ、放射性廃棄物を減容化することができる。
また、本発明の焼成物の製造方法によれば、放射性セシウムが除去された無害な焼成物を得ることができる。この焼成物は、セメント混合材、骨材として、今後多量に必要とされる復興用コンクリート(堤防、防波堤、及び消波ブロック等)に使用することができ、天然資源の保護を図ることができる。また、土工資材として、土壌除去された土地の埋め戻し材等に利用することができる。
According to the method for removing radioactive cesium of the present invention, radioactive cesium can be easily and efficiently removed from waste contaminated with radioactive cesium, and the volume of radioactive waste can be reduced.
Further, according to the method for producing a fired product of the present invention, a harmless fired product from which radioactive cesium has been removed can be obtained. This calcined product can be used as a cement mixture or aggregate for reconstruction concrete (dikes, breakwaters, breakwater blocks, etc.), which will be required in large quantities in the future, and can protect natural resources. . In addition, as an earthwork material, it can be used as a backfill material for land from which soil has been removed.
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の放射性セシウムの除去方法は、放射性セシウムで汚染された廃棄物、及び、CaO源及び/又はMgO源を1200〜1350℃で加熱して、上記廃棄物中の放射性セシウムを揮発させる加熱工程を含む放射性セシウムの除去方法であって、上記加熱工程において、CaO、MgO、及びSiO2の各々の質量が、下記式(1)から導き出される数値が1.9より大きく、かつ、2.5以下となるように、上記廃棄物、CaO源及びMgO源の各々の種類及び配合割合を定めることを特徴とする。
((CaO+1.39×MgO)/SiO2) ・・・(1)
(式中、CaO、MgO、SiO2は、各々、カルシウムの酸化物換算の質量、マグネシウムの酸化物換算の質量、珪素の酸化物換算の質量を表す。)
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for removing radioactive cesium according to the present invention comprises a heating step of heating a radioactive cesium-contaminated waste and a CaO source and / or a MgO source at 1200 to 1350 ° C. to volatilize radioactive cesium in the waste. In the above heating step, the mass of each of CaO, MgO, and SiO 2 is larger than 1.9 derived from the following equation (1), and 2.5. It is characterized in that the types and the mixing ratios of the waste, the CaO source and the MgO source are determined as follows.
((CaO + 1.39 × MgO) / SiO 2 ) (1)
(In the formula, CaO, MgO, and SiO 2 represent a mass in terms of calcium oxide, a mass in terms of magnesium oxide, and a mass in terms of silicon oxide, respectively.)
本発明の処理対象物は、放射性セシウムで汚染された廃棄物である。
ここで、放射性セシウムで汚染された廃棄物とは、例えば、土壌や、下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、ごみ由来の溶融スラグ、貝殻、草木等の一般廃棄物や、下水汚泥、下水スラグ、浄水汚泥、建設汚泥等の産業廃棄物や、がれき等の災害廃棄物であって、放射性セシウムを含むものである。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、放射性セシウムをほとんど含まない部分(例えば、土壌の場合、砂、石)を予め取り除いて得られる、放射性セシウムが濃縮されたもの(中間処理物)も、本発明における「放射性セシウムで汚染された廃棄物」の概念に含まれるものとする。
また、CaO源としては、例えば炭酸カルシウム、石灰石、生石灰、消石灰、石灰石、ドロマイト、高炉スラグ等が挙げられる。MgO源としては、例えば炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、ドロマイト、蛇紋岩、フェロニッケル合金スラグ等が挙げられる。これらの例示物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明において、CaO源及びMgO源は、これら両方を用いてもよいし、いずれか一方のみを用いてもよいが、放射性セシウムの揮発性の観点からCaO源のみを混合することが好ましい。
また、CaO源及びMgO源は、粉砕された粉状物を使用することが好ましい。
The object to be treated according to the present invention is waste contaminated with radioactive cesium.
Here, the waste contaminated with radioactive cesium is, for example, soil and general waste such as sewage sludge dry powder, municipal waste incineration ash, refuse-derived molten slag, shells and plants, sewage sludge, sewage slag, Industrial waste such as purified water sludge and construction sludge, and disaster waste such as debris, which contain radioactive cesium. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, the radioactive cesium-enriched (intermediately treated product) obtained by previously removing a portion containing almost no radioactive cesium (for example, in the case of soil, sand and stone) is also referred to as “contaminated with radioactive cesium” in the present invention. Waste ”.
Examples of the CaO source include calcium carbonate, limestone, quicklime, slaked lime, limestone, dolomite, blast furnace slag, and the like. Examples of the MgO source include magnesium carbonate, magnesium hydroxide, dolomite, serpentine, ferronickel alloy slag, and the like. One of these examples may be used alone, or two or more may be used in combination.
In the present invention, both the CaO source and the MgO source may be used, or only one of them may be used. However, it is preferable to mix only the CaO source from the viewpoint of the volatility of radioactive cesium.
Further, it is preferable to use a pulverized powder as the CaO source and the MgO source.
本発明において、放射性セシウムとは、セシウムの放射性同位体であるセシウム134及びセシウム137を意味する。これらの放射性セシウムは、原子力発電所の事故によって外部の環境中に放出される放射性物質であり、半減期がそれぞれ約2年と約30年のものである。
本発明において、除去対象物である放射性セシウムは、事故を起こした原子力発電所から、ヨウ化セシウム等の形態で放射性ヨウ素と共に外部の環境中に放出され、上空から地表面に降下したものである。ヨウ化セシウムは、沸点が1200℃以上であり、沸点が700℃程度であるセシウム単体に比べて、揮発し難い性質を有する。そのうえ、地表面に降下した放射性セシウムは、土壌に含まれる粘土鉱物中に閉じ込められて、土壌から離れにくい状態となり、また、形態が変化する場合もある。また、がれき等の災害廃棄物に付着したり、地表面に降下した放射性セシウムが雨によって流され、下水処理の過程で濃縮されることで高濃度に放射性セシウムを含む下水汚泥等が生じる。さらに、土壌に含まれる放射性セシウムを吸収することで草木が放射能汚染され、これら放射能に汚染された草木を含むものを焼却して生じた焼却灰においては、ガラスなどに放射性セシウムが閉じ込められていることもある。本発明では、これらの処理し難い状態になっている放射性セシウム化合物を分離し回収しようとするものである。
In the present invention, radioactive cesium means cesium-134 and cesium-137, which are radioisotopes of cesium. These radioactive cesiums are radioactive substances that are released into the external environment due to a nuclear power plant accident, and have a half-life of about 2 years and about 30 years, respectively.
In the present invention, the radioactive cesium to be removed is released from the nuclear power plant where the accident occurred into the external environment together with radioactive iodine in the form of cesium iodide and the like, and falls from the sky to the ground surface. . Cesium iodide has a boiling point of 1200 ° C. or higher, and has a property of being less likely to volatilize than cesium alone having a boiling point of about 700 ° C. In addition, the radioactive cesium that has fallen to the ground surface is trapped in the clay minerals contained in the soil, making it difficult for the radioactive cesium to separate from the soil, and may change its form. In addition, radioactive cesium that has adhered to disaster waste such as debris or has fallen on the ground surface is washed away by rain and is concentrated in the course of sewage treatment, thereby producing sewage sludge containing radioactive cesium at a high concentration. Furthermore, plants absorb radioactive cesium contained in the soil, causing the plants to become radioactively contaminated.Incinerated ash produced by incineration of plants containing these radioactively contaminated plants, the radioactive cesium is confined in glass, etc. Sometimes. In the present invention, these radioactive cesium compounds in a state that is difficult to treat are separated and recovered.
上記放射性セシウムで汚染された廃棄物とCaO源及び/又はMgO源は、得られる混合物中の酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、及び二酸化珪素(SiO2)の各々の質量が、下記式(1)から導き出される数値が1.9より大きく、かつ、2.5以下となるように、前記廃棄物、CaO源及びMgO源の各々の種類及び配合割合を定めたうえで混合される。
((CaO+1.39×MgO)/SiO2) ・・・(1)
(式中、CaO、MgO、SiO2は、各々、カルシウムの酸化物換算の質量、マグネシウムの酸化物換算の質量、珪素の酸化物換算の質量を表す。)
上記CaO、MgO、及びSiO2の各々の質量と上記式(1)から導き出される数値の下限値は、放射性セシウムの揮発量を多くする観点から、1.9より大きい値である。
また、上記式(1)から導き出される数値の上限値は、混合物中の放射性セシウムを揮発させて、かつ、混合物中のカリウムやナトリウムの揮発量を少なくする観点から、好ましくは2.4以下、より好ましくは2.3以下、さらに好ましくは2.2以下である。
なお、CaOの1モルの質量は、MgOの1.39モルの質量に相当することから、上記式(1)において、MgOの質量に1.39を乗じている。
該質量比が1.0未満であると、焼成温度が高温になるにつれて液相が生じやすくなり、放射性セシウムの揮発量が少なくなる。該質量比が2.5を超えると、放射性セシウムで汚染された廃棄物とCaO源及び/又はMgO源との混合物中のカリウムやナトリウムの合計の揮発量が多くなり、排ガスが冷却されて得られる固体分である放射性物質含有廃棄物の量が多くなる。
The radioactive cesium-contaminated waste and the CaO source and / or the MgO source have the following masses: calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and silicon dioxide (SiO 2 ). The waste, the CaO source and the MgO source are mixed and determined in such a manner that the value derived from the equation (1) is larger than 1.9 and 2.5 or less. .
((CaO + 1.39 × MgO) / SiO 2 ) (1)
(In the formula, CaO, MgO, and SiO 2 represent a mass in terms of calcium oxide, a mass in terms of magnesium oxide, and a mass in terms of silicon oxide, respectively.)
The lower limit of the mass of each of the above CaO, MgO and SiO 2 and the numerical value derived from the above formula (1) is a value larger than 1.9 from the viewpoint of increasing the volatilization amount of radioactive cesium.
The upper limit of the numerical value derived from the above formula (1) is preferably 2.4 or less, from the viewpoint of volatilizing radioactive cesium in the mixture and reducing the volatilization amount of potassium and sodium in the mixture. It is more preferably not more than 2.3, and further preferably not more than 2.2.
In addition, since the mass of 1 mol of CaO corresponds to the mass of 1.39 mol of MgO, in the above formula (1), the mass of MgO is multiplied by 1.39.
When the mass ratio is less than 1.0, a liquid phase is likely to be generated as the firing temperature increases, and the volatilization amount of radioactive cesium decreases. If the mass ratio exceeds 2.5, the total volatilization of potassium and sodium in the mixture of the radioactive cesium-contaminated waste and the CaO source and / or MgO source increases, and the exhaust gas is cooled. The amount of radioactive waste containing solids is increased.
放射性セシウムの塩化揮発を促進し、かつ揮発回収物を減容化する目的で上記混合物の材料として、さらに、塩化カルシウム(CaCl2)、塩化カリウム(KCl)、塩化ナトリウム(NaCl)等の塩化物を用いてもよい。中でも塩化揮発の促進の観点から塩化カルシウムが好ましい。
塩化物の量は、塩素と、セシウム及びカリウムとのモル比(Cl/(Cs+K))が好ましくは1.00以下、より好ましくは0.010〜0.60、さらに好ましくは0.015〜0.40、特に好ましくは0.03〜0.30になる量である。該モル比が1.0以下であると、カリウムやナトリウムが揮発せずに放射性セシウムが多く揮発するため、放射性物質含有廃棄物の減容化を図ることができる。
また、上記混合物中の塩素量は1500mg/kg以下であることが好ましい。塩素量が1500mg/kg以下であると、高温でも液相が生じにくくなり、放射性セシウムが多く揮発する。
好ましくは、上記モル比(Cl/(Cs+K))が1.0以下であり、かつ、上記混合物中の塩素量が1500mg/kg以下、さらに好ましくは、上記モル比が0.5以下であり、かつ、上記混合物中の塩素量が1250mg/kg以下であれば、揮発するセシウムは塩化セシウムの形態として、揮発しやすくなることに加えて、後述する回収物の減容化を図ることができる。
上記の廃棄物とCaO源及び/又はMgO源との混合に際し、必要に応じて、混合を兼ねて解砕、粉砕等を行ったり、あるいは、解砕機もしくは粉砕機と、混合機を組み合わせて、2段階の処理を行ってもよい。後述するロータリーキルンを用いて焼成する場合は、ロータリーキルン内で各材料が回転混合されるので、上述のCaO源、MgO源、及び廃棄物等の一部をそのままキルン窯尻に投入してもよい。また、上記混合物は5mm程度の粒状物より小さいことが好ましい。また、予めセシウムが多くは含まれない5mm以上の石などを、水洗を行いながら取り除いてもよい。
For the purpose of accelerating the chloride volatilization of radioactive cesium and reducing the volume of the volatilized recovered material, chlorides such as calcium chloride (CaCl 2 ), potassium chloride (KCl), sodium chloride (NaCl), etc. May be used. Among them, calcium chloride is preferred from the viewpoint of promoting volatilization of chloride.
As for the amount of chloride, the molar ratio of chlorine to cesium and potassium (Cl / (Cs + K)) is preferably 1.00 or less, more preferably 0.010 to 0.60, and still more preferably 0.015 to 0. .40, particularly preferably 0.03 to 0.30. When the molar ratio is 1.0 or less, the radioactive cesium volatilizes in a large amount without volatilizing potassium or sodium, so that the volume of radioactive substance-containing waste can be reduced.
Further, the amount of chlorine in the mixture is preferably 1500 mg / kg or less. When the amount of chlorine is 1500 mg / kg or less, a liquid phase hardly occurs even at a high temperature, and a large amount of radioactive cesium is volatilized.
Preferably, the molar ratio (Cl / (Cs + K)) is 1.0 or less, and the amount of chlorine in the mixture is 1500 mg / kg or less, more preferably, the molar ratio is 0.5 or less; If the amount of chlorine in the mixture is 1250 mg / kg or less, the volatilized cesium can be easily volatilized in the form of cesium chloride, and the volume of the collected material described below can be reduced.
When mixing the above-mentioned waste with the CaO source and / or the MgO source, if necessary, crushing and pulverizing also serving as mixing, or combining a crusher or crusher with a mixer, Two-stage processing may be performed. In the case of firing using a rotary kiln described later, since each material is rotationally mixed in the rotary kiln, a part of the above-described CaO source, MgO source, waste, and the like may be directly introduced into the kiln kiln butt. The mixture is preferably smaller than a granular material of about 5 mm. Alternatively, stones of 5 mm or more that do not contain much cesium may be removed while washing with water.
放射性セシウムで汚染された廃棄物とCaO源及び/又はMgO源との混合物の加熱温度は1200〜1350℃、好ましくは1200〜1300℃である。
上記温度範囲内で加熱することで、廃棄物に含まれる放射性セシウムを効率的に揮発させることができる。加熱温度が1200℃未満では放射性セシウムの揮発量が少なくなる。1350℃を超えると、液相が形成されることで放射性セシウムが取り込まれて揮発しにくくなるので好ましくない。
混合物の加熱時間は、放射性セシウムの十分な揮発量を得る観点から、好ましくは15分間以上、より好ましくは30分間以上である。加熱時間の上限は特に限定されないが、好ましくは180分間以下、より好ましくは120分間以下である。加熱時間が180分間を超えると混合物中の放射性セシウムと共に、カリウムやナトリウムの揮発量が多くなる。
ロータリーキルン等、原料が転動する場合には、ガスと放射性セシウムとの接触率が大きくなり、熱伝導率も良くなるため、静置した条件よりも短い焼成時間で、高い揮発率を得ることができる。
加熱手段としては、連続式とバッチ式のいずれも用いることができる。
連続式の加熱手段の例としては、ロータリーキルン等が挙げられる。
バッチ式の加熱手段の例としては、焼却炉、電気炉、マイクロ波加熱装置等が挙げられる。
中でも、連続式の加熱手段は、処理の効率を高める観点から、本発明で好ましく用いられる。特に、ロータリーキルンは、放射性セシウムの揮発に適する加熱温度及び廃棄物の滞留時間を容易に与えることができるので、好ましい。
The heating temperature of the mixture of the radioactive cesium-contaminated waste and the CaO source and / or MgO source is from 1200 to 1350C, preferably from 1200 to 1300C.
By heating within the above temperature range, radioactive cesium contained in waste can be efficiently volatilized. If the heating temperature is lower than 1200 ° C., the volatilization amount of radioactive cesium decreases. When the temperature exceeds 1350 ° C., a radioactive cesium is taken in due to the formation of a liquid phase, which makes it difficult to volatilize, which is not preferable.
The heating time of the mixture is preferably 15 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, from the viewpoint of obtaining a sufficient volatilization amount of radioactive cesium. The upper limit of the heating time is not particularly limited, but is preferably 180 minutes or less, more preferably 120 minutes or less. If the heating time exceeds 180 minutes, the volatilization amount of potassium and sodium increases together with the radioactive cesium in the mixture.
When the raw material rolls, such as in a rotary kiln, the contact ratio between the gas and the radioactive cesium increases, and the thermal conductivity also increases. it can.
As the heating means, either a continuous type or a batch type can be used.
Examples of the continuous heating means include a rotary kiln.
Examples of the batch-type heating means include an incinerator, an electric furnace, and a microwave heating device.
Above all, a continuous heating means is preferably used in the present invention from the viewpoint of increasing the efficiency of the treatment. In particular, a rotary kiln is preferable because it can easily provide a heating temperature and a waste residence time suitable for volatilizing radioactive cesium.
加熱時の雰囲気としては、水蒸気を含む空気下で加熱すれば、アルカリ金属(カリウム及びナトリウム)の揮発量を少なくし、かつ、放射性セシウムの揮発量を多くすることができるため好ましい。
一方、水蒸気を含まない空気(純空気)下で加熱した場合、アルカリ金属(カリウム及びナトリウム)の揮発量も多くなるが、より多くの放射性セシウムを揮発させることができる。
上述した塩化物の量、加熱温度、時間、及び加熱時の水蒸気量を調整することで、アルカリ金属(カリウム及びナトリウム)の揮発量を少なくすると共に、放射性セシウムの揮発量を多くすることができる。
As an atmosphere at the time of heating, it is preferable to perform heating under air containing water vapor because the amount of volatilization of alkali metals (potassium and sodium) can be reduced and the amount of volatilization of radioactive cesium can be increased.
On the other hand, when heating is performed under air (pure air) that does not contain water vapor, the amount of volatilization of alkali metals (potassium and sodium) increases, but more radioactive cesium can be volatilized.
By adjusting the amount of chloride, the heating temperature, the time, and the amount of water vapor during heating, it is possible to reduce the volatilization amount of alkali metals (potassium and sodium) and increase the volatilization amount of radioactive cesium. .
また、放射性セシウムで汚染された廃棄物にクロムが含まれていた場合、得られる焼成物に6価クロム(Cr6+)が含まれる可能性がある。
このような焼成物を、セメント混合材、骨材、土工資材等として使用した場合(特に土工資材として用いる場合)、焼成物中に含まれる6価クロムが溶出して、水質汚染、土壌汚染等を引き起こす可能性がある。
そこで、上記加熱工程において、加熱を還元雰囲気下で行ってもよい。還元雰囲気下で加熱することで、上記廃棄物中にクロムが含まれていても、酸化雰囲気下で生じ易い6価クロムの生成を防止することができ、かつ、廃棄物を加熱する工程において、廃棄物が一時的に酸化雰囲気下で加熱されることで6価クロムが生成しても、3価クロム(Cr3+)に還元されることから、得られた焼成物を土工資材等として安全に使用することができる。なお、上述した水蒸気を含む空気下で加熱する方法と、還元雰囲気下で加熱する方法は組み合わせて行ってもよい。以下、還元雰囲気下で加熱を行う方法について、内部燃焼型の装置(内燃式ロータリーキルン等)であって、向流タイプ(原料出口側で燃焼するもの)の装置を用いた場合を例に解説するが、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。
When chromium is contained in waste contaminated with radioactive cesium, hexavalent chromium (Cr 6+ ) may be contained in the obtained fired product.
When such a calcined product is used as a cement mixture, an aggregate, an earthwork material, etc. (particularly when used as an earthwork material), hexavalent chromium contained in the calcined material elutes, and water pollution, soil contamination, etc. Can cause
Therefore, in the heating step, heating may be performed in a reducing atmosphere. By heating in a reducing atmosphere, even if the waste contains chromium, it is possible to prevent the generation of hexavalent chromium, which is likely to occur in an oxidizing atmosphere, and in the step of heating the waste, Even if the waste is temporarily heated in an oxidizing atmosphere to generate hexavalent chromium, it is reduced to trivalent chromium (Cr 3+ ), so the obtained fired material can be safely used as earthwork material, etc. Can be used. Note that the above-described method of heating under steam-containing air and the method of heating under a reducing atmosphere may be performed in combination. Hereinafter, a method of heating under a reducing atmosphere will be described by taking as an example a case where an internal combustion type device (such as an internal combustion rotary kiln) and a countercurrent type device (combustion at the raw material outlet side) is used. However, the present invention is not limited to these modes.
還元雰囲気下で、放射性セシウムで汚染された廃棄物を加熱する方法の一例として、上記廃棄物を加熱する際に、可燃性物質を燃焼する方法が挙げられる。可燃性物質を燃焼することで、廃棄物の周辺を還元雰囲気に保つことができる。また、上記廃棄物中にクロムが含まれていても、6価クロムの生成を防止することができ、かつ、廃棄物を加熱する工程において、6価クロムが生成していても、6価クロムが3価クロムに還元される。
ここで、可燃性物質とは、例えば、石炭、コークス、活性炭、廃木材、廃プラスチック、重油スラッジ、都市ゴミ等の廃棄物を圧縮及び/または固形化した廃棄物固形塊等が挙げられる。
可燃性物質を供給する方法としては、放射性セシウムで汚染された廃棄物にあらかじめ混合してもよく、加熱に使用する装置として、ロータリーキルンを使用する場合、可燃性物質を、廃棄物の入口側、出口側、または、ロータリーキルンの途中から供給してもよい。
可燃性物質を原料にあらかじめ混合する場合、加熱によって得られる焼成物中に可燃性物質が未燃焼状態で残存しない範囲であれば、可燃性物質の混合量は多い方が好ましく、可燃性物質の粒径も大きい方が好ましい。
As an example of a method of heating waste contaminated with radioactive cesium under a reducing atmosphere, a method of burning a combustible substance when heating the waste is mentioned. By burning the combustible material, the surroundings of the waste can be kept in a reducing atmosphere. Further, even if the waste contains chromium, the generation of hexavalent chromium can be prevented, and even if hexavalent chromium is generated in the step of heating the waste, hexavalent chromium can be prevented. Is reduced to trivalent chromium.
Here, examples of the flammable substance include a solid waste such as coal, coke, activated carbon, waste wood, waste plastic, heavy oil sludge, and compressed and / or solidified waste such as municipal waste.
As a method of supplying a combustible substance, it may be mixed in advance with waste contaminated with radioactive cesium, and when a rotary kiln is used as a device used for heating, the combustible substance is supplied to a waste inlet side, It may be supplied from the outlet side or from the middle of the rotary kiln.
When the flammable substance is preliminarily mixed with the raw material, as long as the flammable substance does not remain in an unburned state in the fired product obtained by heating, the mixing amount of the flammable substance is preferably larger, and The larger the particle size, the better.
ここで、可燃性物質を、ロータリーキルンの廃棄物の入口側、またはロータリーキルンの途中で供給する場合について説明する。
この場合、可燃性物質は還元雰囲気を長時間維持することができるものが好ましい。具体的には、例えば、ロータリーキルンの主燃料に比べて、燃焼速度の遅いもの、または、主燃料と同様の燃焼速度を有し、主燃料よりも粗い粒である可燃性物質が挙げられる。具体的には、石油コークス、石炭コークス、無煙炭等が挙げられる。燃焼速度が遅いほど、可燃性物質を細かくできるので好ましい。
可燃性物質の平均粒径は、好ましくは0.5〜20mm、より好ましくは1〜5mmである。該平均粒径が0.5mm未満であると、燃焼中のごく初期で燃えきってしまうため、還元雰囲気を長時間維持できなくなる場合がある。該平均粒径が20mmを超えると、得られた焼成物に未燃焼状態の可燃性物質が多量に残存するため、供給した可燃性物質が無駄となり、また、該焼成物を、セメント混合材またはコンクリート骨材として用いる場合において、残存する未燃炭素がAE剤を吸着することで、モルタルコンクリートの空気連行性が悪化する、あるいは、締め固めした場合に未燃炭素が表面に現れ、モルタルコンクリートの外観が悪化する等の問題が生じる場合がある。
可燃性物質の量は、加熱によって得られる焼成物1000kgあたり、好ましくは5〜40kg、より好ましくは10〜40kg、特に好ましくは12〜40kgである。該量が5kg未満であると、還元雰囲気とすることによる効果が小さい場合がある。該量が40kgを超えると、得られる焼成物に未燃焼状態の可燃性物質が多量に残存し、該焼成物をセメント混合材またはコンクリート骨材として用いる場合において、モルタルコンクリートの空気連行性や外観が悪化する場合がある。
なお、可燃性物質は、ロータリーキルンの途中で供給する場合には、ロータリーキルン内で最も高温となる位置から、廃棄物の入口側までの途中で供給することが好ましい。
可燃性物質を燃焼する際の、炉内の酸素(O2)濃度は、可燃性物質をすぐに消失させないという観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。
上述した条件と、滞留時間等を調整することで、6価クロムの生成を防止し、かつ、可燃性物質が残存しないようにすることができる。また、得られた焼成物をセメント混合材またはコンクリート骨材として使用する場合には、モルタルコンクリートの空気連行性や外観に悪影響を与えないように、上述した条件と、滞留時間等を調整する。
Here, a case where the combustible material is supplied on the inlet side of the waste of the rotary kiln or in the middle of the rotary kiln will be described.
In this case, it is preferable that the flammable substance can maintain the reducing atmosphere for a long time. Specifically, for example, a fuel having a lower combustion rate than the main fuel of the rotary kiln, or a combustible substance having a combustion rate similar to that of the main fuel and having coarser particles than the main fuel may be used. Specific examples include petroleum coke, coal coke, and anthracite. The lower the burning rate, the more preferable the combustible substance can be.
The average particle size of the combustible material is preferably 0.5 to 20 mm, more preferably 1 to 5 mm. If the average particle size is less than 0.5 mm, the burning will occur at the very beginning of the combustion, so that the reducing atmosphere may not be maintained for a long time. When the average particle size exceeds 20 mm, a large amount of unburned combustible material remains in the obtained fired material, so that the supplied combustible material is wasted. When used as a concrete aggregate, the remaining unburned carbon adsorbs the AE agent, thereby deteriorating the air entrainment of the mortar concrete, or when compacted, unburned carbon appears on the surface and the mortar concrete Problems such as deterioration of appearance may occur.
The amount of the combustible substance is preferably 5 to 40 kg, more preferably 10 to 40 kg, particularly preferably 12 to 40 kg per 1000 kg of the fired product obtained by heating. If the amount is less than 5 kg, the effect of the reducing atmosphere may be small. If the amount exceeds 40 kg, a large amount of unburned combustible material remains in the obtained fired material, and when the fired material is used as a cement mixture or concrete aggregate, the air entrainment and appearance of mortar concrete are reduced. May worsen.
When the flammable substance is supplied in the middle of the rotary kiln, it is preferable to supply the flammable substance in the middle from the hottest position in the rotary kiln to the waste inlet side.
The oxygen (O 2 ) concentration in the furnace when the combustible material is burned is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, from the viewpoint of not immediately eliminating the combustible material.
By adjusting the above-mentioned conditions, the residence time, and the like, it is possible to prevent hexavalent chromium from being generated and prevent the combustible substance from remaining. When the obtained fired product is used as a cement mixture or a concrete aggregate, the above-mentioned conditions, residence time, and the like are adjusted so as not to adversely affect the air entrainment and appearance of the mortar concrete.
次に、可燃性物質を、廃棄物の出口側から供給する場合について説明する。
可燃性物質は空気を用いて廃棄物の出口側から炉内に向かって容易に圧送することができる。また、ロータリーキルンの出口側に専用の投入口を設けても良い。さらに、粗い可燃性物質(平均粒径が1〜10mm程度のもの)を主バーナーの燃料の一部として落下させても良い。
可燃性物質は、廃棄物の入口側、またはロータリーキルンの途中で供給する場合よりも強い還元状態にできるものが好ましい。具体的には、例えば、ロータリーキルンの主燃料に比べて、燃焼速度が速い可燃性物質が挙げられる。燃焼速度が速い可燃性物質としては、例えば、廃木材、廃プラスチック、重油スラッジ、及び都市ゴミ等の廃棄物を圧縮及び/または固形化した廃棄物固形塊等が挙げられる。
可燃性物質の平均粒径は、好ましくは0.1〜10mm、より好ましくは1〜5mmである。該平均粒径が0.1mm未満であると、焼成中のごく初期で燃えきってしまうため還元雰囲気を維持できなくなる場合がある。該平均粒径が10mmを超えると、得られた焼成物に未燃焼状態の可燃性物質が多量に残存して供給した可燃性物質が無駄となり、また、該焼成物をセメント混合材またはコンクリート骨材として用いる場合において、モルタルコンクリートの空気連行性や外観が悪化する場合がある。なお、還元雰囲気を維持できる時間は、可燃性物質の平均粒径により調整することができる。例えば、燃焼速度が速い可燃性物質は、平均粒径を大きく(粗く)することで還元雰囲気を維持できる時間を長くすることができる。
可燃性物質の熱量は、主バーナーに用いられる燃料全体の熱量に対して、通常、2〜40%となるように使用することができる。可燃性物質の熱量が2%未満であると、還元雰囲気とすることによる効果が小さい場合がある。可燃性物質の熱量が40%を超えると、得られた焼成物中に未燃焼状態の可燃性物質が多量に残存して供給した可燃性物質が無駄となり、該焼成物をセメント混合材またはコンクリート骨材として用いる場合において、モルタルコンクリートの空気連行性や外観が悪化する場合がある。
上述した可燃性物質を廃棄物の入口側またはロータリーキルンの途中で供給する場合と比べて、廃棄物の出口側から供給する場合は、ロータリーキルン内で還元雰囲気となるのは炉内の一部分であるため、還元雰囲気を長時間維持するとともに、還元速度が速い高温度帯で還元雰囲気となるように、可燃性物質の供給位置(落下位置)をロータリーキルン内で最高温度となる位置よりも廃棄物の入口側に調整することが好ましい。供給位置は好ましくは、通常、キルンの内径をDとして、キルンの出口から4Dの地点より、奥が好ましい。また、主バーナー等の設定条件により、キルン内の最高温度となる位置がより出口側になった場合には、キルンの出口から3Dの地点より、奥が好ましい。供給位置(落下位置)は、可燃性物質の投入口の角度、投入口の位置、可燃性物質を投入する速度、可燃性物質の粒度、及び、可燃性物質の密度で調整することが好ましい。
可燃性物質を添加する場合における、炉内の酸素(O2)濃度は、可燃性物質をすぐに消失させないという観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。
上述した条件を調整することで、6価クロムの生成を防止し、かつ、可燃性物質が残存しないようにすることが好ましい。
Next, a case where the combustible material is supplied from the waste outlet will be described.
The combustible material can be easily pumped into the furnace from the waste outlet using air. Further, a dedicated inlet may be provided on the outlet side of the rotary kiln. Further, a coarse combustible substance (having an average particle size of about 1 to 10 mm) may be dropped as a part of the fuel of the main burner.
The flammable substance is preferably one that can be brought into a stronger reduced state than when supplied at the inlet side of waste or in the middle of a rotary kiln. Specifically, for example, a combustible substance whose combustion speed is higher than that of the main fuel of the rotary kiln is exemplified. Examples of the combustible substance having a high burning rate include a solid waste mass obtained by compressing and / or solidifying waste such as waste wood, waste plastic, heavy oil sludge, and municipal waste.
The average particle size of the combustible material is preferably 0.1 to 10 mm, more preferably 1 to 5 mm. If the average particle size is less than 0.1 mm, the burning may occur at the very beginning during the firing, so that the reducing atmosphere may not be maintained. If the average particle size exceeds 10 mm, a large amount of unburned combustible material remains in the obtained fired material, so that the supplied combustible material is wasted. When used as a material, the air entrainment and appearance of mortar concrete may deteriorate. The time during which the reducing atmosphere can be maintained can be adjusted by the average particle size of the combustible substance. For example, for a combustible substance having a fast burning rate, the time during which the reducing atmosphere can be maintained can be lengthened by increasing (roughly) the average particle size.
The calorific value of the combustible substance can be used so that it is usually 2 to 40% based on the total calorific value of the fuel used for the main burner. If the calorific value of the combustible substance is less than 2%, the effect of the reducing atmosphere may be small. If the calorific value of the combustible substance exceeds 40%, a large amount of the unburned combustible substance remains in the obtained fired material, and the supplied combustible material becomes useless. When used as an aggregate, the mortar concrete may have poor air entrainment and appearance.
Compared with the case where the combustible material is supplied from the waste inlet side or the middle of the rotary kiln as described above, when the waste is supplied from the outlet side, the reducing atmosphere in the rotary kiln is a part of the furnace. In order to maintain the reducing atmosphere for a long time and reduce the atmosphere in a high temperature zone where the reduction rate is high, the supply position (drop position) of the combustible material is set at the entrance of waste more than the position where the maximum temperature is reached in the rotary kiln. It is preferable to adjust to the side. Preferably, the supply position is usually deeper than a point 4D from the kiln outlet, where D is the inner diameter of the kiln. Further, when the position of the highest temperature in the kiln is closer to the outlet side due to the setting conditions of the main burner or the like, the depth is more preferable than the point 3D from the outlet of the kiln. The supply position (fall position) is preferably adjusted by the angle of the flammable substance inlet, the position of the flammable substance, the speed of charging the flammable substance, the particle size of the flammable substance, and the density of the flammable substance.
When adding a combustible substance, the oxygen (O 2 ) concentration in the furnace is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, from the viewpoint that the combustible substance is not immediately lost.
By adjusting the above-described conditions, it is preferable to prevent the generation of hexavalent chromium and prevent the combustible substance from remaining.
還元雰囲気下で、放射性セシウムで汚染された廃棄物を加熱する他の方法としては、上記廃棄物に炎を直接接触させる方法が挙げられる。
具体的には、内部燃焼型の装置(内熱式ロータリーキルン等)において、加熱中(焼成中)の放射性セシウムで汚染された廃棄物等と、バーナーの炎が直接接するように焼成する(以下、「炎膜焼成」ともいう。)。内熱式ロータリーキルンを用いて炎膜焼成を行う方法としては、(a)加熱用主バーナーを下部に設置して、炎が廃棄物等をなめるように加熱(焼成)する、(b)燃料量や空気速度を調整することで炎を発散させて、炎が廃棄物等をなめるように加熱(焼成)する、(c)主バーナーの角度を下に向けることで炎を長くして、炎が廃棄物等をなめるように加熱(焼成)する、等の方法が挙げられる。また、加熱用主バーナー以外に炎膜焼成用の補助バーナーを設置してもよい。各条件の調整によって、廃棄物等と炎の接触時間が長くなるほど、還元効果が向上する。また、上記廃棄物中にクロムが含まれていても、6価クロムの生成を防止することができ、かつ、廃棄物を加熱する工程において、6価クロムが生成していても、6価クロムが3価クロムに還元される。
炎膜焼成を行う際の酸素濃度は、より多くの炎膜を発生させる観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。
上述した条件を調整することで、6価クロム溶出防止効果をより大きくすることができる。なお、上述した可燃性物質の燃焼と、炎膜焼成を併用してもよい。
Another method of heating the waste contaminated with radioactive cesium under a reducing atmosphere includes a method in which a flame is brought into direct contact with the waste.
Specifically, in an internal combustion type device (internally heated rotary kiln, etc.), baking is performed so that the waste of the radioactive cesium contaminated with radioactive cesium being heated (during firing) is directly in contact with the burner flame (hereinafter, referred to as Also called "flame film firing.") As a method of performing flame film baking using an internal heating rotary kiln, (a) a main heating burner is installed at a lower portion, and heating (firing) is performed so that the flame licks wastes, etc., (b) fuel amount Or by adjusting the air velocity to radiate the flame and heat (fire) so that the flame licks the waste, etc. (c) The flame is lengthened by lowering the angle of the main burner, A method of heating (firing) so as to lick waste and the like can be given. In addition, an auxiliary burner for firing the flame film may be provided in addition to the main burner for heating. By adjusting each condition, the longer the contact time between the waste and the like and the flame is, the more the reduction effect is improved. Further, even if the waste contains chromium, the generation of hexavalent chromium can be prevented, and even if hexavalent chromium is generated in the step of heating the waste, hexavalent chromium can be prevented. Is reduced to trivalent chromium.
The oxygen concentration at the time of performing the flame film firing is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, from the viewpoint of generating more flame films.
By adjusting the above conditions, the effect of preventing hexavalent chromium elution can be further increased. In addition, you may use together the combustion of the above-mentioned combustible substance, and the flame film baking.
また、加熱する際の雰囲気を調整することで、還元雰囲気下とすることもできる。
例えば、還元雰囲気下で、放射性セシウムで汚染された廃棄物を加熱する他の方法として、加熱に用いる燃料を理論空気量よりも少ない空気量で燃焼する方法が挙げられる。
具体的には、内部燃焼型の装置(内熱式ロータリーキルン等)において、炉内の空気比(理論空気量に対する供給空気量の割合)を0.8〜1.0、若しくは炉内の酸素濃度を1質量%以下にして上記燃料を燃焼する、又は、炉内の一酸化炭素濃度を0.1〜1.0質量%に保ちながら燃料を燃焼する方法等が挙げられる。
炉内の空気比が0.8未満、または一酸化炭素濃度が1.0質量%を超える場合、加熱に必要な燃焼が困難となる場合がある。炉内の空気比が1.0を超える場合、酸素濃度が1質量%を超える場合、又は、炉内の一酸化炭素濃度を0.1質量%未満に保ちながら燃料を燃焼する場合、還元効果が小さくなる。
加熱に用いる燃料とは、主燃料(バーナーの燃料)として、重油、微粉炭、再生油、LPG、NPG、及び可燃性廃棄物等が挙げられ、空間中で燃焼するように粒度を調整したものが用いられる。
さらに、上述した可燃性物質の燃焼及び/または炎膜焼成と併用することもできる。
また、加熱に使用する装置(外熱式ロータリーキルン、電気炉等)内を、窒素ガス等の不活性ガスで置換、または流通させる方法が挙げられる。さらに、前記不活性ガスに、一酸化炭素ガス等の還元性ガスを混合したものを置換、または流通させても良い。
Further, by adjusting the atmosphere at the time of heating, the atmosphere can be reduced.
For example, as another method of heating waste contaminated with radioactive cesium under a reducing atmosphere, a method of burning a fuel used for heating with an air amount smaller than a stoichiometric air amount may be mentioned.
Specifically, in an internal combustion type device (internally heated rotary kiln, etc.), the air ratio in the furnace (the ratio of the supply air amount to the theoretical air amount) is 0.8 to 1.0, or the oxygen concentration in the furnace is And burning the fuel while keeping the concentration of carbon monoxide in the furnace at 0.1 to 1.0% by mass.
If the air ratio in the furnace is less than 0.8 or the concentration of carbon monoxide exceeds 1.0% by mass, the combustion required for heating may be difficult. When the air ratio in the furnace exceeds 1.0, when the oxygen concentration exceeds 1% by mass, or when burning fuel while keeping the carbon monoxide concentration in the furnace below 0.1% by mass, the reduction effect is obtained. Becomes smaller.
The fuel used for heating includes heavy oil, pulverized coal, regenerated oil, LPG, NPG, and combustible waste as main fuel (burner fuel), and the particle size is adjusted to burn in space. Is used.
Further, it can be used in combination with the above-described burning of combustible substances and / or sintering.
In addition, there is a method in which the inside of a device used for heating (externally heated rotary kiln, electric furnace, etc.) is replaced or circulated with an inert gas such as nitrogen gas. Further, a mixture of the inert gas and a reducing gas such as a carbon monoxide gas may be replaced or distributed.
上述した加熱方法によって生じた排ガス中の揮発した放射性セシウムは、冷却されて固体になった後、集塵機またはスクラバー等で回収することができる。また、キルンにプレヒーターが取り付けられている場合は、揮発した放射性セシウムを高濃度で含む排ガスの一部を抽気して、冷却することによって、固体となった放射性セシウムを回収することもできる。回収した放射性セシウムは、必要に応じて水洗、吸着などにより、さらなる減容化処置をした後、コンクリート製の容器などに密閉して保管することができる。これにより、放射性物質を含む廃棄物を外部に漏洩することなく、減容化し、保管することができる。
廃棄物と、CaO源及び/又はMgO源との混合物に塩化物を加えた場合、放射性セシウムを放射性塩化セシウムの状態で回収することができる。該放射性塩化セシウムは、容易に水に溶かすことができ、水溶液としても回収することができる。
加熱後に得られる焼成物は、必要に応じて粉砕し、セメント混合材、骨材(コンクリート用骨材、アスファルト用骨材)、土工資材(埋め戻し材、盛り土材、路盤材等)等として利用することができる。
Volatile radioactive cesium in the exhaust gas generated by the above-described heating method can be collected by a dust collector or a scrubber after being cooled to a solid. When a preheater is attached to the kiln, a part of the exhaust gas containing a high concentration of volatile radioactive cesium may be extracted and cooled to recover solid radioactive cesium. The recovered radioactive cesium can be further sealed and stored in a concrete container or the like after being subjected to further volume reduction treatment by washing or adsorption as necessary. Thereby, the volume of the waste containing the radioactive material can be reduced and stored without leaking to the outside.
When chloride is added to a mixture of waste and a CaO source and / or MgO source, radioactive cesium can be recovered in the form of radioactive cesium chloride. The radioactive cesium chloride can be easily dissolved in water and can be recovered as an aqueous solution.
The fired material obtained after heating is pulverized as necessary and used as cement mixture, aggregate (aggregate for concrete, aggregate for asphalt), earthwork material (backfill material, embankment material, roadbed material, etc.) can do.
加熱後に得られる焼成物は、絶乾密度が、好ましくは1.5〜3.0g/cm3、より好ましくは2.0〜3.0g/cm3の焼成物である。
また、該焼成物のフリーライム(遊離石灰)量は、好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下、さらに好ましくは0.2質量%以下である。フリーライム量が1.0質量%を超えると、焼成物をコンクリート用骨材や土工資材として使用した場合、コンクリートが膨張破壊したり、焼成物自体が崩壊する可能性がある。
該焼成物の粒度は、必要とされる粒度、締め固め性等を考慮して、ふるい分け等により調整してセメント混合材等に使用すればよい。
また、廃棄物にクロムが含まれる場合、上述した加熱工程において加熱を還元雰囲気下で行う方法の他に、得られた焼成物に対して以下の処理を行うことで、焼成物から6価クロムが溶出することを防ぐことができる。特に焼成物を土工資材として用いる場合には、水質汚染及び土壌汚染を防ぐ観点から、6価クロムの溶出対策を行うことが好ましい。以下、6価クロムの溶出対策の具体的な方法について説明する。
The fired product obtained after the heating is a fired material having an absolute dry density of preferably 1.5 to 3.0 g / cm 3 , more preferably 2.0 to 3.0 g / cm 3 .
Further, the amount of free lime (free lime) of the fired product is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, further preferably 0.2% by mass or less. If the amount of free lime exceeds 1.0% by mass, when the fired product is used as an aggregate for concrete or an earthwork material, the concrete may be expanded and destroyed, or the fired product itself may collapse.
The particle size of the fired product may be adjusted by sieving or the like in consideration of the required particle size, compaction property, and the like, and used as a cement mixture or the like.
In the case where chromium is contained in the waste, in addition to the method of performing heating in a reducing atmosphere in the above-described heating step, by performing the following treatment on the obtained fired product, hexavalent chromium can be removed from the fired material. Can be prevented from being eluted. In particular, when the fired material is used as an earthwork material, it is preferable to take measures to dissolve hexavalent chromium from the viewpoint of preventing water pollution and soil pollution. Hereinafter, a specific method for preventing the elution of hexavalent chromium will be described.
得られた焼成物に6価クロムが含まれる場合、6価クロムの溶出対策として、加熱工程によって得られた高温の焼成物と可燃性物質を混合する方法が挙げられる。加熱工程後の高温の焼成物と可燃性物質を混合して冷却することで、焼成物中の6価クロムが3価クロムに還元されて、焼成物中の6価クロムを低減することができる。
具体的には、加熱工程後の焼成物を、熱風炉において焼成物の温度を高温に保ちながら可燃性物質と混合する方法や、容器内に加熱工程後の高温の焼成物と可燃性物質を入れて充填させ、焼成物と可燃性物質との混合物の温度を高温に保ちながら静置する方法が挙げられる。
When hexavalent chromium is contained in the obtained calcined product, a method of mixing a combustible substance with the high-temperature calcined product obtained in the heating step may be used as a measure for elution of hexavalent chromium. By mixing and cooling the high-temperature fired material and the combustible substance after the heating step, hexavalent chromium in the fired material is reduced to trivalent chromium, and hexavalent chromium in the fired material can be reduced. .
Specifically, a method of mixing the fired material after the heating step with a combustible substance while maintaining the temperature of the fired substance at a high temperature in a hot blast stove, or a method of mixing the high temperature fired substance and the combustible substance after the heating step in a container A method in which the mixture is put and filled, and the mixture of the fired material and the combustible substance is allowed to stand while maintaining the temperature of the mixture at a high temperature.
また、加熱工程後に行われるエアークエンチングクーラー、ロータリークーラー等を用いた冷却工程において高温の焼成物と可燃性物質を混合してもよい。中でも、酸素に接することが少なく、かつ、可燃性物質の混合度合いが高いロータリークーラーを用いることが好ましい。
冷却工程において可燃性物質を混合する場合、可燃性物質の混合方法は特に限定されないが、高温条件および還元雰囲気を長時間維持する観点から、加熱工程直後に混合することが好ましい。例えば、ロータリーキルンを用いて加熱を行う場合、ロータリーキルンの落ち口に可燃性物質を落下させて混合する方法が好ましい。
可燃性物質を混合する際の焼成物の温度は、高温であるほど6価クロムの低減効果が大きく、好ましくは800℃以上、より好ましくは1000℃以上である。なお、ロータリーキルンを用いて加熱を行う場合、ロータリーキルン内の焼成温度が最大となる位置を落ち口側に近づけることで、ロータリークーラー内で混合する際の焼成物の温度を高くすることができる。
可燃性物質を混合後、焼成物が冷却するまでの時間は長いほど6価クロムの低減効果が大きいが、混合してから焼成物の温度が600℃以下になるまでの時間は、好ましくは1分間以上、より好ましくは3分間以上である。
可燃性物質は、焼成物と可燃性物質の混合物全体の熱量に対して、好ましくは2〜20%の熱量に相当する量を混合する。該量が2%未満の熱量に相当する場合、6価クロムの低減効果が小さくなる。該量が20%を超える熱量に相当する場合、冷却後の焼成物に未燃焼状態の可燃性物質が多量に残存してしまう。
可燃性物質としては、例えば、石炭、コークス、活性炭、廃木材、廃プラスチック、重油スラッジ、都市ゴミ等の廃棄物を圧縮及び/または固形化した廃棄物固形塊等が挙げられる。中でも、より強い還元状態にできるものが好ましい。具体的には、燃焼速度が速い可燃性物質が挙げられる。燃焼速度が速い可燃性物質としては、例えば、廃木材、廃プラスチック、重油スラッジ、及び都市ゴミ等の廃棄物を圧縮及び/または固形化した廃棄物固形塊等が挙げられる。
可燃性物質の平均粒径は、好ましくは0.1〜10mm、より好ましくは1〜5mmである。10mmを超えると冷却後の焼成物中に可燃性物質が大量に残存してしまう。0.1mm未満であると、6価クロムの低減効果が小さくなると共に、投入する際に冷却空気の風速等によって飛散してしまい、焼成物と混合する量が少なくなる。
上述した燃焼速度が速い可燃性物質は、平均粒径を大きく(粗く)することできる。平均粒径を大きくすることで、還元雰囲気を維持できる時間を長くすると共に、投入する際に冷却空気の風速等によって可燃性物質が飛散することを防ぐことができる。
可燃性物質を混合する際の酸素濃度は特に限定されない。また、可能であれば、酸素との接触を少なくする、または可燃性物質の添加量を少なくする観点から排ガスを利用してもよい。
上述した条件を、6価クロムの低減効果が大きく、かつ、可燃物が残存しないように調整することが好ましい。また、焼成物をセメント混合材として使用する場合には、還元雰囲気を強くしすぎることで、該焼成物を用いたセメントの色が変わらないように調整することが好ましい。
In the cooling step using an air quenching cooler, a rotary cooler, or the like, which is performed after the heating step, a high-temperature fired material and a combustible substance may be mixed. Above all, it is preferable to use a rotary cooler that is less in contact with oxygen and has a high degree of mixing of combustible substances.
When the combustible substance is mixed in the cooling step, the method of mixing the combustible substance is not particularly limited, but it is preferable to mix the combustible substance immediately after the heating step from the viewpoint of maintaining the high-temperature condition and the reducing atmosphere for a long time. For example, when heating is performed using a rotary kiln, a method in which a combustible substance is dropped at the outlet of the rotary kiln and mixed is preferable.
As for the temperature of the calcined product at the time of mixing the combustible substance, the higher the temperature, the greater the effect of reducing hexavalent chromium. In addition, when heating is performed using a rotary kiln, the temperature of the fired product when mixing in the rotary cooler can be increased by bringing the position where the firing temperature in the rotary kiln becomes maximum closer to the outlet side.
After mixing the combustible substance, the longer the time until the fired material is cooled, the greater the effect of reducing hexavalent chromium. However, the time from mixing to the temperature of the fired material being 600 ° C. or lower is preferably 1 hour. Minutes or more, more preferably 3 minutes or more.
The combustible substance is preferably mixed in an amount corresponding to 2 to 20% of the calorific value of the entire mixture of the fired material and the combustible substance. When the amount corresponds to a calorific value of less than 2%, the effect of reducing hexavalent chromium is reduced. If the amount corresponds to a heat amount exceeding 20%, a large amount of unburned combustible material remains in the fired product after cooling.
Examples of the flammable substance include solid wastes obtained by compressing and / or solidifying waste such as coal, coke, activated carbon, waste wood, waste plastic, heavy oil sludge, and municipal waste. Among them, those which can be brought into a stronger reduced state are preferable. Specifically, a combustible substance having a high burning rate is used. Examples of the combustible substance having a high burning rate include a solid waste mass obtained by compressing and / or solidifying waste such as waste wood, waste plastic, heavy oil sludge, and municipal waste.
The average particle size of the combustible material is preferably 0.1 to 10 mm, more preferably 1 to 5 mm. If it exceeds 10 mm, a large amount of combustible substances will remain in the fired product after cooling. If it is less than 0.1 mm, the effect of reducing hexavalent chromium is reduced, and at the time of introduction, the hexavalent chromium is scattered by the wind speed of cooling air and the like, and the amount mixed with the fired material is reduced.
The above-described combustible material having a high burning rate can have a large (coarse) average particle size. By increasing the average particle size, the time during which the reducing atmosphere can be maintained can be prolonged, and the flammable substance can be prevented from being scattered due to the wind speed of the cooling air at the time of introduction.
The oxygen concentration when mixing the combustible substance is not particularly limited. If possible, the exhaust gas may be used from the viewpoint of reducing the contact with oxygen or the amount of the combustible substance added.
It is preferable to adjust the above conditions so that the effect of reducing hexavalent chromium is large and no combustible material remains. When the fired product is used as a cement mixture, it is preferable that the color of the cement using the fired product does not change by setting the reducing atmosphere too strong.
また、6価クロムの溶出対策として、加熱工程によって得られた焼成物をさらに加熱して、溶融する方法が挙げられる。
焼成物を溶融することで、焼成物に含まれる6価クロムがガラス中に封じ込まれ、土工資材等に使用した場合に、6価クロムの溶出量が環境基準値以下となる。
焼成物をさらに加熱して溶融させた後、該溶融物は冷却されて粒状物となる。得られた粒状の溶融物は、吸水率が低く、高強度であることから、コンクリート用骨材として用いることができる。なお、溶融物の冷却は、急冷でも徐冷でもよい。
また、加熱工程によって得られた高温の状態の焼成物(例えば、キルンから出てきた直後の焼成物)を、直接溶融することがエネルギーコストの観点から好ましい。
Further, as a countermeasure for elution of hexavalent chromium, there is a method of further heating and melting the fired product obtained in the heating step.
By melting the fired product, hexavalent chromium contained in the fired product is sealed in the glass, and when used as an earthwork material, the elution amount of hexavalent chromium becomes equal to or less than the environmental standard value.
After further heating and melting the fired product, the melt is cooled to be granular. The obtained granular melt has a low water absorption and a high strength, so that it can be used as an aggregate for concrete. The cooling of the melt may be rapid cooling or slow cooling.
In addition, it is preferable from the viewpoint of energy cost to directly melt a high-temperature fired product obtained in the heating step (for example, a fired product immediately after coming out of the kiln).
また、6価クロムの溶出対策として、加熱工程によって得られた焼成物と、還元剤及び吸着剤からなる群より選ばれる少なくとも1種以上を混合する混合工程を行ってもよい。
例えば、焼成物と還元剤を混合することで、焼成物に含まれる6価クロム、または焼成物から溶出した6価クロムを3価クロムに還元することができる。
還元剤としては、例えば、亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩、硫酸鉄(II)、塩化鉄(II)等の鉄(II)塩、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉等が挙げられる。
また、焼成物と吸着剤を混合することで、焼成物から溶出した6価クロムを吸着させ、6価クロムの不溶化、又は溶出の抑制をすることができる。
吸着剤としては、例えば、ゼオライト、粘土鉱物、Mg−Al系やMg−Fe系等のハイドロタルサイト化合物のような層状複水酸化物、Ca−Al系水酸化物やエトリンガイトやモノサルフェート等のCa−Al系化合物、酸化鉄(ヘマタイト)や酸化ビスマス等の含水酸化物、水酸化マグネシウムや軽焼マグネシウムや焼成ドロマイトや酸化マグネシウム等のマグネシウム化合物、硫化鉄や鉄粉やシュベルマナイトやFeOOH等の鉄化合物、酸化ケイ素や酸化アルミニウムや酸化鉄などの1種または2種以上の混合物または焼成物、セリウム、及び希土類元素を含む化合物等が挙げられる。
還元剤及び吸着剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
焼成物と薬剤(還元剤及び/または吸着剤)を混合する方法としては、焼成物と粉末状の薬剤を混合してもよく、薬剤を予め水と混合して、スラリー又は水溶液(以下、「スラリー等」ともいう。)にして、焼成物とスラリー等を混合する、焼成物にスラリー等を噴霧する、又は、焼成物をスラリー等に浸漬する等の方法が挙げられる。
上記薬剤の使用量は、焼成物100kgあたりの金属塩の量が、好ましくは0.01〜10kg、より好ましくは0.1〜7kg、特に好ましくは0.2〜5kgとなるように、粉末状の薬剤の量、スラリー等の濃度、スラリー等の噴霧量、及び、スラリー等への焼成物の投入量を調整する。焼成物100kgあたりの金属塩の量が0.01kg未満であると、6価クロムの溶出量を低減する効果が小さくなる。該量が10kgを超えると、6価クロムの溶出量を低減する効果が飽和するため経済的ではない。
混合する際の焼成物の温度は、好ましくは100〜800℃、より好ましくは125〜600℃、特に好ましくは150〜400℃である。焼成物の温度が800℃を超えると、焼成物にクラック等が生じる、又は、焼成物が微粒化することで、強度の低下が起こるため好ましくない。100℃未満であると薬剤が焼成物の表面に付着しにくくなるため好ましくない。
高温の焼成物に、薬剤を含むスラリー等を噴霧する方法は、薬剤が焼成物の表面に付着して、はがれにくくなり好適である。また、焼成物に気孔がある場合、焼成物をスラリー等に浸漬する方法は、薬剤が内部にまで良く浸透し、また、表面にも付着するので好適である。
Further, as a measure against elution of hexavalent chromium, a mixing step of mixing at least one or more selected from the group consisting of a reducing agent and an adsorbent with the fired product obtained in the heating step may be performed.
For example, hexavalent chromium contained in the fired product or hexavalent chromium eluted from the fired product can be reduced to trivalent chromium by mixing the fired product and the reducing agent.
Examples of the reducing agent include sulfites such as sodium sulfite, iron (II) salts such as iron (II) sulfate and iron (II) chloride, sodium thiosulfate, and iron powder.
Further, by mixing the calcined product and the adsorbent, hexavalent chromium eluted from the calcined product can be adsorbed, and the insolubilization of hexavalent chromium or the elution can be suppressed.
Examples of the adsorbent include zeolites, clay minerals, layered double hydroxides such as hydrotalcite compounds such as Mg-Al and Mg-Fe, Ca-Al-based hydroxides, ettringite and monosulfate. Ca-Al based compounds, hydrated oxides such as iron oxide (hematite) and bismuth oxide, magnesium compounds such as magnesium hydroxide, lightly burned magnesium, calcined dolomite and magnesium oxide, iron sulfide, iron powder, schwermanite, FeOOH, etc. Or a mixture or a baked product of one or more of silicon oxide, aluminum oxide, iron oxide, and the like, and a compound containing cerium and a rare earth element.
The reducing agent and the adsorbent may be used alone or in a combination of two or more.
As a method of mixing the calcined product and the drug (reducing agent and / or adsorbent), the calcined product and a powdered drug may be mixed, and the drug is mixed with water in advance to form a slurry or an aqueous solution (hereinafter, referred to as “ Also referred to as "slurry etc."), a method of mixing the fired product with the slurry, spraying the slurry or the like on the fired product, or immersing the fired product in the slurry or the like can be used.
The amount of the above agent used is such that the amount of the metal salt per 100 kg of the fired product is preferably 0.01 to 10 kg, more preferably 0.1 to 7 kg, and particularly preferably 0.2 to 5 kg. The amount of the chemical, the concentration of the slurry and the like, the spray amount of the slurry and the like, and the amount of the burned material to the slurry and the like are adjusted. When the amount of the metal salt per 100 kg of the fired product is less than 0.01 kg, the effect of reducing the elution amount of hexavalent chromium is reduced. If the amount exceeds 10 kg, the effect of reducing the elution amount of hexavalent chromium saturates, which is not economical.
The temperature of the calcined product at the time of mixing is preferably 100 to 800C, more preferably 125 to 600C, and particularly preferably 150 to 400C. If the temperature of the fired product exceeds 800 ° C., cracks or the like are generated in the fired material, or the fired product is atomized, whereby the strength is reduced, which is not preferable. If the temperature is lower than 100 ° C., it is not preferable because the drug hardly adheres to the surface of the fired product.
A method of spraying a slurry or the like containing a drug onto a high-temperature fired product is preferable because the drug adheres to the surface of the fired product and hardly comes off. When the fired product has pores, a method of immersing the fired product in a slurry or the like is preferable because the drug penetrates well into the inside and adheres to the surface.
さらに、6価クロムの溶出対策として、加熱工程によって得られた焼成物を水洗する方法が挙げられる。
水洗方法としては、(i)容器内、又はベルトコンベア上の焼成物にスプリンクラー等により洗浄液を散布して洗浄する方法、(ii)容器に焼成物と洗浄液を入れて、一定時間焼成物を洗浄液に浸漬した後、浸漬後の洗浄液を排出して、新しい洗浄液を供給することを繰り返して洗浄する方法、(iii)トロンメル等を用いて、焼成物を洗浄液に浸漬しながら、焼成物を順次入れ替える洗浄方法等が挙げられる。
洗浄液は、通常の水道水でも良く、上述した薬剤(還元剤又は吸着剤)の水溶液を用いてもよい。水洗後の洗浄液は、洗浄液として再利用してもよいし、処理した上で廃棄してもよい。
水洗時間、水洗回数、水洗に用いる洗浄液の使用量は特に限定されず、6価クロムの溶出量が環境基準値(環境庁告示第46号)を満たすまで水洗を行えばよい。
これらの方法は、上述した加熱工程において還元雰囲気下で加熱を行う方法と組み合わせて行ってもよい。
Furthermore, as a measure against elution of hexavalent chromium, there is a method of washing the fired product obtained in the heating step with water.
As the water washing method, (i) a method in which a cleaning liquid is sprayed on a fired material in a container or on a belt conveyor by using a sprinkler or the like to wash the fired material, and (ii) the fired material and the cleaning liquid are put into a container, and the fired material is washed for a predetermined time. After washing, the washing liquid after draining is discharged and a new washing liquid is supplied repeatedly to perform washing. (Iii) Using a trommel or the like, the fired articles are sequentially replaced while the fired articles are immersed in the washing liquid. A washing method and the like can be mentioned.
The washing liquid may be ordinary tap water, or an aqueous solution of the above-described drug (reducing agent or adsorbent) may be used. The washing liquid after the water washing may be reused as the washing liquid, or may be treated and then discarded.
The washing time, the number of washings, and the amount of the washing solution used for washing are not particularly limited, and washing may be performed until the elution amount of hexavalent chromium satisfies the environmental standard value (notified by the Environment Agency No. 46).
These methods may be performed in combination with the above-described heating step in which heating is performed in a reducing atmosphere.
なお、本発明の加熱工程によって得られる焼成物は、6価クロム以外の重金属(鉛、砒素等)を内部に固定する能力に優れていることから、上述した6価クロムの溶出を防ぐ処理を行えば、土工資材(埋め戻し材、盛り土材、路盤材等)として好適に用いることができる。 Since the fired product obtained by the heating step of the present invention has an excellent ability to fix heavy metals (lead, arsenic, etc.) other than hexavalent chromium inside, the above-described treatment for preventing elution of hexavalent chromium is performed. If performed, it can be suitably used as an earthwork material (backfill material, embankment material, roadbed material, etc.).
加熱工程によって得られた焼成物は、粉砕してセメント混合材として使用することができる。また、焼成物の粉砕物100質量部に対して、石膏をSO3換算で1〜6質量部含有させることもできる。
粉砕方法は特に制限されず、例えばボールミル等を用い、通常の方法で粉砕すれば良い。
焼成物の粉砕物は、ブレーン比表面積が2500〜5000cm2/gであることが、モルタルやコンクリートのブリーディングの低減や、流動性、強度発現性の観点から好ましい。
粉砕は、焼成物、セメントクリンカと石膏を同時に行ってもよい。同時に粉砕を行った場合のセメントのブレーン比表面積は、2500〜4500cm2/gであることが、モルタルやコンクリートのブリーディングの低減や、流動性、強度発現性の観点から好ましい。
該セメント混合材はセメントと混合してセメント組成物を得たときに、セメント組成物の水和熱を低く、かつ流動性を良好にすることができる。
The fired product obtained by the heating step can be pulverized and used as a cement mixture. In addition, gypsum can be contained in an amount of 1 to 6 parts by mass in terms of SO 3 with respect to 100 parts by mass of the pulverized product of the calcined product.
The pulverization method is not particularly limited, and may be, for example, pulverization by a normal method using a ball mill or the like.
It is preferable that the ground material of the fired product has a Blaine specific surface area of 2500 to 5000 cm 2 / g from the viewpoint of reducing bleeding of mortar or concrete, fluidity and strength.
The pulverization may be performed simultaneously on the calcined product, cement clinker and gypsum. When the pulverization is performed at the same time, the cement preferably has a Blaine specific surface area of 2500 to 4500 cm 2 / g from the viewpoint of reducing bleeding of mortar and concrete, fluidity, and strength.
When the cement mixture is mixed with cement to obtain a cement composition, the cement composition can have low heat of hydration and good fluidity.
加熱工程によって得られた焼成物は必要に応じて粉砕または分級して、骨材(コンクリート用骨材、アスファルト用の骨材)、土工資材として使用することができる。
6価クロムを含む焼成物を骨材として用いる場合、セメント硬化物に6価クロムが取り込まれるため、骨材の輸送時や保管時の雨水防止を行うことで、6価クロムの溶出を防ぐことができる。また、前述した6価クロムの溶出を防ぐ処理を行ってもよい。
得られた焼成物は、細骨材及び粗骨材のいずれにも利用することができる。粗骨材として使用する場合には、ふるい分け等により、粒度を5mm以上に調整して使用する。
また、土工資材として用いる場合は、締め固め性等を考慮して、0.1〜100mmに調整して使用する。
骨材として用いる場合、焼成物の絶乾密度は、好ましくは2.0〜3.0g/cm3である。該絶乾密度が2.0g/cm3未満の場合、コンクリートの強度低下のおそれがある。また、焼成物の吸水率は、好ましくは15%以下である。該吸水率が15%より大きい場合、コンクリートの強度低下のおそれがある。
特に、コンクリート用骨材として用いる場合、焼成物の絶乾密度が2.5〜3.0g/cm3であり、かつ、吸水率が3%以下であることが好ましい。
フリーライム量は、好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下である。該量が1.0質量%を超えると、コンクリートが膨張破壊する可能性がある。
The fired product obtained by the heating step can be pulverized or classified as necessary, and used as an aggregate (aggregate for concrete or aggregate for asphalt) or an earthwork material.
When a fired product containing hexavalent chromium is used as aggregate, hexavalent chromium is taken into the cement hardened material. Therefore, prevent elution of hexavalent chromium by preventing rainwater during transportation and storage of the aggregate. Can be. Further, the above-described treatment for preventing the elution of hexavalent chromium may be performed.
The obtained fired product can be used for both fine aggregate and coarse aggregate. When used as coarse aggregate, the particle size is adjusted to 5 mm or more by sieving or the like.
When used as an earthwork material, the thickness is adjusted to 0.1 to 100 mm in consideration of compaction properties and the like.
When used as an aggregate, the calcined product preferably has an absolute dry density of 2.0 to 3.0 g / cm 3 . When the absolute dry density is less than 2.0 g / cm 3 , there is a possibility that the strength of the concrete is reduced. Further, the water absorption of the fired product is preferably 15% or less. If the water absorption is more than 15%, the strength of concrete may be reduced.
In particular, when used as an aggregate for concrete, it is preferable that the calcined product has an absolute dry density of 2.5 to 3.0 g / cm 3 and a water absorption of 3% or less.
The amount of free lime is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less. If the amount exceeds 1.0% by mass, the concrete may expand and break.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[合成例1;セシウム吸着粘土Aの作製]
ベントナイト500gを、セシウムを250mg/リットルの濃度で含む水溶液2リットルに1日間浸漬した後、遠心分離によって固形分を回収し、さらに該固形分を水洗して、再度遠心分離を行った。これによりセシウムを1060mg/kgの濃度で含むセシウム吸着粘土Aを得た。
[合成例2;セシウム吸着粘土Bの作製]
ベントナイト500gを、セシウムを500mg/リットルの濃度で含む水溶液2リットルに1日間浸漬した後、遠心分離によって固形分を回収し、さらに該固形分を水洗して、再度遠心分離を行った。これによりセシウムを2200mg/kgの濃度で含むセシウム吸着粘土Bを得た。
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[Synthesis Example 1: Preparation of Cesium-Adsorbed Clay A]
After 500 g of bentonite was immersed in 2 liters of an aqueous solution containing cesium at a concentration of 250 mg / liter for 1 day, the solid content was recovered by centrifugation, the solid content was washed with water, and centrifuged again. As a result, cesium-adsorbed clay A containing cesium at a concentration of 1060 mg / kg was obtained.
[Synthesis Example 2: Preparation of Cesium-Adsorbed Clay B]
After 500 g of bentonite was immersed in 2 liters of an aqueous solution containing cesium at a concentration of 500 mg / liter for 1 day, the solid content was collected by centrifugation, the solid content was washed with water, and centrifuged again. As a result, cesium-adsorbed clay B containing cesium at a concentration of 2200 mg / kg was obtained.
[参考例1]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A6.6gと、石灰石粉末13.2gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、および塩素(Cl)の含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表1に示す。
[参考例2]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A6.6gと、石灰石粉末13.2gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて、60℃の水中に通過させてバブリングして得られた空気(水分量7%)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表1に示す。
なお、水分量7%の空気下で加熱を行ったのは、実際の内熱キルンでの加熱を模擬する目的からである。
[参考例3]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A8gと、石灰石粉末12gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用い60℃の水中に通過させてバブリングして得られた空気(水分量7%)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表1に示す。
[参考例4]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A9gと、石灰石粉末11gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用い60℃の水中に通過させてバブリングして得られた空気(水分量7%)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表1に示す。
[参考例5]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A10gと、石灰石粉末10gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用い60℃の水中に通過させてバブリングして得られた空気(水分量7%)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表1に示す。
[参考例6]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A6.6gと、石灰石粉末13.2gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて純空気下で、1200℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表1に示す。
[参考例7]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A11gと、石灰石粉末9gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて60℃の水でバブリングした空気(水分量7%)下で、1200℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表1に示す。
[Reference Example 1]
6.6 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 13.2 g of limestone powder were mixed. The obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes in a tube-free electric furnace under steam-free air (pure air) to obtain a fired product. The cesium (Cs) and chlorine (Cl) contents of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (mass%) of Cs. Was. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 1 shows the results.
[Reference Example 2]
6.6 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 13.2 g of limestone powder were mixed. Using a tubular electric furnace, the obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes under air (7% moisture) obtained by bubbling through water at 60 ° C. using a tubular electric furnace to obtain a fired product. . The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 1 shows the results.
The heating in the air having a moisture content of 7% is performed for the purpose of simulating heating in an actual internal heat kiln.
[Reference Example 3]
8 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 12 g of limestone powder were mixed. The resulting mixture was passed through water at 60 ° C. using a tubular electric furnace and heated at 1300 ° C. for 60 minutes under air (water content 7%) obtained by bubbling to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 1 shows the results.
[Reference Example 4]
9 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 11 g of limestone powder were mixed. The resulting mixture was passed through water at 60 ° C. using a tubular electric furnace and heated at 1300 ° C. for 60 minutes under air (water content 7%) obtained by bubbling to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 1 shows the results.
[Reference Example 5]
10 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 10 g of limestone powder were mixed. The resulting mixture was passed through water at 60 ° C. using a tubular electric furnace and heated at 1300 ° C. for 60 minutes under air (water content 7%) obtained by bubbling to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 1 shows the results.
[Reference Example 6]
6.6 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 13.2 g of limestone powder were mixed. The obtained mixture was heated at 1200 ° C. for 60 minutes under pure air using a tubular electric furnace to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 1 shows the results.
[Reference Example 7]
11 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 9 g of limestone powder were mixed. The obtained mixture was heated at 1200 ° C for 60 minutes under air (water content 7%) bubbled with water at 60 ° C using a tubular electric furnace to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 1 shows the results.
[比較例1]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土Aを、管状電気炉を用いて純空気下で、1000℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表1に示す。なお、セシウム吸着粘土を1200℃で焼成したところ、試料が溶融し、容器にはりついたため、回収できなかった。
[比較例2]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A6.6gと、石灰石粉末13.2gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて純空気下で、1000℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 was heated at 1000 ° C. for 60 minutes in a tubular electric furnace under pure air to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 1 shows the results. When the cesium-adsorbed clay was calcined at 1200 ° C., the sample was melted and stuck to the container, so that it could not be recovered.
[Comparative Example 2]
6.6 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 13.2 g of limestone powder were mixed. The obtained mixture was heated at 1000 ° C. for 60 minutes under pure air using a tubular electric furnace to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 1 shows the results.
表1の参考例1〜7から、混合物中の酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、及び二酸化珪素(SiO2)の各々の質量と、((CaO+1.39×MgO)/SiO2)の式から導き出される数値が1.0〜1.8程度であり、かつ、1200〜1300℃程度で加熱することで、セシウムを揮発させることができることがわかる。
また、参考例1と、参考例2〜5を比較(特に参考例1と参考例2)すると、水蒸気を含む空気下で加熱する事でカリウムやナトリウムの揮発率を低くし、セシウムの揮発率を上げることができることがわかる。
From Reference Examples 1 to 7 in Table 1, the mass of each of calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and silicon dioxide (SiO 2 ) in the mixture, and ((CaO + 1.39 × MgO) / SiO 2 ) It is understood that the numerical value derived from the equation is about 1.0 to 1.8, and that cesium can be volatilized by heating at about 1200 to 1300 ° C.
Further, when the reference example 1 is compared with the reference examples 2 to 5 (particularly, the reference example 1 and the reference example 2), the volatility of potassium and sodium is reduced by heating under air containing steam, and the volatility of cesium is reduced. It can be seen that can be raised.
[参考例8]
合成例2で得られたセシウム吸着粘土B30gと、石灰石粉末60gと、塩化カルシウム0.0246gを粉砕混合した。得られた混合物20gを、管状電気炉を用いて60℃の水でバブリングした空気(水分量7%)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表2に示す。
[参考例9]
合成例2で得られたセシウム吸着粘土B30gと、石灰石粉末60gと、塩化カルシウム0.0492gを粉砕混合した。得られた混合物20gを、管状電気炉を用いて60℃の水でバブリングした空気(水分量7%)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表2に示す。
[参考例10]
合成例2で得られたセシウム吸着粘土B30gと、石灰石粉末60gと、塩化カルシウム0.0492gを粉砕混合した。得られた混合物20gを、管状電気炉を用いて60℃の水でバブリングした空気(水分量7%)下で、1300℃で120分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表2に示す。
[参考例11]
合成例2で得られたセシウム吸着粘土B30gと、石灰石粉末60gと、塩化カルシウム0.0984gを粉砕混合した。得られた混合物20gを、管状電気炉を用いて60℃の水でバブリングした空気(水分量7%)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表2に示す。
[参考例12]
合成例2で得られたセシウム吸着粘土B30gと、石灰石粉末60gと、塩化カルシウム0.246gを混合した。得られた混合物20gを、管状電気炉を用いて、60℃の水でバブリングした空気(水分量7%)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表2に示す。
[参考例13]
合成例2で得られたセシウム吸着粘土B10gと、石灰石粉末10gと、塩化カルシウム0.49gを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて、純空気下で、1200℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のCs、およびClの含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表2に示す。
[Reference Example 8]
30 g of the cesium-adsorbed clay B obtained in Synthesis Example 2, 60 g of limestone powder, and 0.0246 g of calcium chloride were pulverized and mixed. 20 g of the obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes under air (water content 7%) bubbled with water at 60 ° C. using a tubular electric furnace to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 2 shows the results.
[Reference Example 9]
30 g of the cesium-adsorbed clay B obtained in Synthesis Example 2, 60 g of limestone powder, and 0.0492 g of calcium chloride were pulverized and mixed. 20 g of the obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes under air (water content 7%) bubbled with water at 60 ° C. using a tubular electric furnace to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 2 shows the results.
[Reference Example 10]
30 g of the cesium-adsorbed clay B obtained in Synthesis Example 2, 60 g of limestone powder, and 0.0492 g of calcium chloride were pulverized and mixed. 20 g of the obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 120 minutes under air (water content 7%) bubbling with water at 60 ° C. using a tubular electric furnace to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 2 shows the results.
[Reference Example 11]
30 g of the cesium-adsorbed clay B obtained in Synthesis Example 2, 60 g of limestone powder, and 0.0984 g of calcium chloride were pulverized and mixed. 20 g of the obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes under air (water content 7%) bubbled with water at 60 ° C. using a tubular electric furnace to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 2 shows the results.
[Reference Example 12]
30 g of the cesium-adsorbed clay B obtained in Synthesis Example 2, 60 g of limestone powder, and 0.246 g of calcium chloride were mixed. Using a tubular electric furnace, 20 g of the obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes under air (water content 7%) bubbled with water at 60 ° C. to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 2 shows the results.
[Reference Example 13]
10 g of the cesium-adsorbed clay B obtained in Synthesis Example 2, 10 g of limestone powder, and 0.49 g of calcium chloride were mixed. The obtained mixture was heated at 1200 ° C. for 60 minutes under pure air using a tubular electric furnace to obtain a fired product. The Cs and Cl contents of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (% by mass) of Cs. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 2 shows the results.
表2の参考例8〜13より、塩化物を添加してもセシウムが揮発する事がわかる。特に参考例8、9及び11より、塩素と、セシウム及びカリウムとのモル比(Cl/(Cs+K))が0.09〜0.26程度であり、塩素の量が410〜1210mg/kg程度であり、かつ、加熱時間が60分程度の場合、ナトリウムおよびカリウムの揮発率が低いままセシウムの揮発率が高いことがわかる。 From Reference Examples 8 to 13 in Table 2, it can be seen that cesium is volatilized even when chloride is added. In particular, from Reference Examples 8, 9 and 11, the molar ratio of chlorine to cesium and potassium (Cl / (Cs + K)) is about 0.09 to 0.26, and the amount of chlorine is about 410 to 1210 mg / kg. When the heating time is about 60 minutes, the volatility of cesium is high while the volatility of sodium and potassium is low.
[参考例14]
水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1300℃で120分間加熱する以外は、参考例1と同様にして焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、塩素(Cl)、Na2O、及びK2Oの各含有量を、参考例1と同様に測定して、Cs、Na、及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表3に示す。
[参考例15]
水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1300℃で30分間加熱する以外は、参考例1と同様にして焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、塩素(Cl)、Na2O、及びK2Oの各含有量を、参考例1と同様に測定して、Cs、Na、及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表3に示す。
[参考例16]
水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1250℃で60分間加熱する以外は、参考例1と同様にして焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、塩素(Cl)、Na2O、及びK2Oの各含有量を、参考例1と同様に測定して、Cs、Na、及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表3に示す。
[参考例17]
水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1250℃で120分間加熱する以外は、参考例1と同様にして焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、塩素(Cl)、Na2O、及びK2Oの各含有量を、参考例1と同様に測定して、Cs、Na、及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表3に示す。
[参考例18]
水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1350℃で30分間加熱する以外は、参考例1と同様にして焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、塩素(Cl)、Na2O、及びK2Oの各含有量を、参考例1と同様に測定して、Cs、Na、及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表3に示す。
[Reference Example 14]
A fired product was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that heating was performed at 1300 ° C. for 120 minutes under air (pure air) containing no steam. Each content of cesium (Cs), chlorine (Cl), Na 2 O, and K 2 O of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating was measured in the same manner as in Reference Example 1. , Cs, Na, and K were determined for volatility (% by mass). Table 3 shows the results.
[Reference Example 15]
A fired product was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that heating was performed at 1300 ° C. for 30 minutes under air (pure air) containing no steam. Each content of cesium (Cs), chlorine (Cl), Na 2 O, and K 2 O of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating was measured in the same manner as in Reference Example 1. , Cs, Na, and K were determined for volatility (% by mass). Table 3 shows the results.
[Reference Example 16]
A fired product was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that heating was performed at 1250 ° C. for 60 minutes under air (pure air) containing no steam. Each content of cesium (Cs), chlorine (Cl), Na 2 O, and K 2 O of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating was measured in the same manner as in Reference Example 1. , Cs, Na, and K were determined for volatility (% by mass). Table 3 shows the results.
[Reference Example 17]
A fired product was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that heating was performed at 1250 ° C. for 120 minutes under air (pure air) containing no steam. Each content of cesium (Cs), chlorine (Cl), Na 2 O, and K 2 O of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating was measured in the same manner as in Reference Example 1. , Cs, Na, and K were determined for volatility (% by mass). Table 3 shows the results.
[Reference Example 18]
A fired product was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that heating was performed at 1350 ° C. for 30 minutes under air (pure air) containing no steam. Each content of cesium (Cs), chlorine (Cl), Na 2 O, and K 2 O of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating was measured in the same manner as in Reference Example 1. , Cs, Na, and K were determined for volatility (% by mass). Table 3 shows the results.
[実施例1]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A30gと、石灰石粉末68gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて、水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、および塩素(Cl)の含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表4に示す。
[実施例2]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A30gと、石灰石粉末77gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて、水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、および塩素(Cl)の含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表4に示す。
[実施例3]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A30gと、石灰石粉末77gと、塩化カルシウム0.122gを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて、水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、および塩素(Cl)の含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表4に示す。
[実施例4]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A30gと、石灰石粉末77gと、塩化カルシウム0.122gを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて、水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1250℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、および塩素(Cl)の含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表4に示す。
[実施例5]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A30gと、石灰石粉末90gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて、水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、および塩素(Cl)の含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表4に示す。
[実施例6]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A30gと、石灰石粉末90gとを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて、水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1250℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、および塩素(Cl)の含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表4に示す。
[実施例7]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A30gと、石灰石粉末90gと、塩化カルシウム0.039gを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて、水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1300℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、および塩素(Cl)の含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表4に示す。
[実施例8]
合成例1で得られたセシウム吸着粘土A30gと、石灰石粉末90gと、塩化カルシウム0.039gを混合した。得られた混合物を、管状電気炉を用いて、水蒸気を含まない空気(純空気)下で、1250℃で60分間加熱し、焼成物を得た。加熱前の混合物、及び加熱して得られた焼成物の各々のセシウム(Cs)、および塩素(Cl)の含有量を、湿式法を用いて測定し、Csの揮発率(質量%)を求めた。また、Na2O及びK2Oの各量を、蛍光X線分析法(XRF)で測定し、Na及びKの揮発率(質量%)を求めた。結果を表4に示す。
[Example 1]
30 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 68 g of limestone powder were mixed. The obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes using a tubular electric furnace under air (pure air) containing no water vapor to obtain a fired product. The cesium (Cs) and chlorine (Cl) contents of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (mass%) of Cs. Was. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 4 shows the results.
[Example 2]
30 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 77 g of limestone powder were mixed. The obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes using a tubular electric furnace under air (pure air) containing no water vapor to obtain a fired product. The cesium (Cs) and chlorine (Cl) contents of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (mass%) of Cs. Was. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 4 shows the results.
[Example 3]
30 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1, 77 g of limestone powder, and 0.122 g of calcium chloride were mixed. The obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes using a tubular electric furnace under air (pure air) containing no water vapor to obtain a fired product. The cesium (Cs) and chlorine (Cl) contents of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (mass%) of Cs. Was. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 4 shows the results.
[Example 4]
30 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1, 77 g of limestone powder, and 0.122 g of calcium chloride were mixed. The obtained mixture was heated at 1250 ° C. for 60 minutes in a tube-free electric furnace under steam-free air (pure air) to obtain a fired product. The cesium (Cs) and chlorine (Cl) contents of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (mass%) of Cs. Was. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 4 shows the results.
[Example 5]
30 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 90 g of limestone powder were mixed. The obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes using a tubular electric furnace under air (pure air) containing no water vapor to obtain a fired product. The cesium (Cs) and chlorine (Cl) contents of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (mass%) of Cs. Was. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 4 shows the results.
[Example 6]
30 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1 and 90 g of limestone powder were mixed. The obtained mixture was heated at 1250 ° C. for 60 minutes in a tube-free electric furnace under steam-free air (pure air) to obtain a fired product. The cesium (Cs) and chlorine (Cl) contents of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (mass%) of Cs. Was. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 4 shows the results.
[Example 7]
30 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1, 90 g of limestone powder, and 0.039 g of calcium chloride were mixed. The obtained mixture was heated at 1300 ° C. for 60 minutes using a tubular electric furnace under air (pure air) containing no water vapor to obtain a fired product. The cesium (Cs) and chlorine (Cl) contents of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (mass%) of Cs. Was. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 4 shows the results.
Example 8
30 g of the cesium-adsorbed clay A obtained in Synthesis Example 1, 90 g of limestone powder, and 0.039 g of calcium chloride were mixed. The obtained mixture was heated at 1250 ° C. for 60 minutes in a tube-free electric furnace under steam-free air (pure air) to obtain a fired product. The cesium (Cs) and chlorine (Cl) contents of each of the mixture before heating and the fired product obtained by heating were measured by a wet method to determine the volatility (mass%) of Cs. Was. In addition, the respective amounts of Na 2 O and K 2 O were measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) to determine the volatility (% by mass) of Na and K. Table 4 shows the results.
Claims (7)
上記廃棄物は、SiO2源として、土壌、下水汚泥乾粉、または都市ごみ焼却灰を含むものであり、
上記CaO源及び/又はMgO源は、石灰石粉末のみを含むものであり、
上記加熱工程において、下記式(1)から導き出される数値が1.9より大きく、かつ、2.5以下となるように、上記廃棄物、及び、CaO源及び/又はMgO源の各々の種類及び配合割合を定めることを特徴とする放射性セシウムの除去方法。
((CaO+1.39×MgO)/SiO2) ・・・(1)
(式中、CaO、MgO、SiO2は、各々、カルシウムの酸化物換算の質量、マグネシウムの酸化物換算の質量、珪素の酸化物換算の質量を表す。) The radioactive cesium-contaminated waste and the mixture of the CaO and / or MgO sources are mixed with each other in a heated atmosphere consisting of air containing water vapor or air containing no water vapor without adding chloride at 1250 to 1350. A method for removing radioactive cesium comprising a heating step of heating at ℃ and evaporating radioactive cesium in the waste,
The waste contains, as a SiO 2 source, soil, sewage sludge dry powder, or municipal waste incineration ash,
The CaO source and / or MgO source, which contains only limestone powder,
In the heating step, the types and types of the waste and the CaO source and / or the MgO source are set so that the value derived from the following equation (1) is larger than 1.9 and equal to or smaller than 2.5. A method for removing radioactive cesium, comprising determining a mixing ratio.
((CaO + 1.39 × MgO) / SiO 2 ) (1)
(In the formula, CaO, MgO, and SiO 2 represent a mass in terms of calcium oxide, a mass in terms of magnesium oxide, and a mass in terms of silicon oxide, respectively.)
上記廃棄物は、SiO2源として、土壌、下水汚泥乾粉、または都市ごみ焼却灰を含むものであり、
上記CaO源及び/又はMgO源は、石灰石粉末のみを含むものであり、
上記加熱工程において、下記式(1)から導き出される数値が1.9より大きく、かつ、2.5以下となるように、上記廃棄物、及び、CaO源及び/又はMgO源の各々の種類及び配合割合を定める(ただし、上記焼成物がC2SとC2ASを含み、C2S100質量部当たりのC2ASとC4AFの合計量が10〜100質量部となるように、上記廃棄物、及び、CaO源及び/又はMgO源の各々の種類及び配合割合を定める場合を除く。)ことを特徴とする焼成物の製造方法。
((CaO+1.39×MgO)/SiO2) ・・・(1)
(式中、CaO、MgO、SiO2は、各々、カルシウムの酸化物換算の質量、マグネシウムの酸化物換算の質量、珪素の酸化物換算の質量を表す。) The radioactive cesium-contaminated waste and the mixture of the CaO and / or MgO sources are mixed with each other in a heated atmosphere consisting of air containing water vapor or air containing no water vapor without adding chloride at 1250 to 1350. Heating at ℃, volatilizing radioactive cesium in the waste, a method for producing a fired product including a heating step of obtaining a fired product,
The waste contains, as a SiO 2 source, soil, sewage sludge dry powder, or municipal waste incineration ash,
The CaO source and / or MgO source, which contains only limestone powder,
In the heating step, the types and types of the waste and the CaO source and / or the MgO source are set so that the value derived from the following equation (1) is larger than 1.9 and equal to or smaller than 2.5. The mixing ratio is determined (however, the above-mentioned fired product contains C 2 S and C 2 AS, and the above-mentioned composition is so set that the total amount of C 2 AS and C 4 AF per 100 parts by mass of C 2 S is 10 to 100 parts by mass. Excluding the case where the types and the mixing ratios of the waste and the CaO source and / or the MgO source are determined.)
((CaO + 1.39 × MgO) / SiO 2 ) (1)
(In the formula, CaO, MgO, and SiO 2 represent a mass in terms of calcium oxide, a mass in terms of magnesium oxide, and a mass in terms of silicon oxide, respectively.)
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