(57)【要約】【課題】亜鉛や鉛の化合物を含有した放射性焼却灰や飛灰を凝結遅延なくセメント固化できるとともに、得られたセメント固化体の強度が高い放射性廃棄物の固化処理方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法は、亜鉛化合物および鉛化合物より選ばれる１種以上の化合物を含む放射性廃棄物を、セメント固化させる放射性廃棄物の固化処理方法であって、放射性廃棄物と、混練水と、セメントと、凝結促進剤とを混練してセメント混練物を作製した後、このセメント混練物を固化させ、凝結促進剤はアルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムを含む。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛化合物および鉛化合物より選ばれる１種以上の化合物を含む放射性廃棄物を、セメント固化させる放射性廃棄物の固化処理方法であって、
前記放射性廃棄物と、混練水と、セメントと、凝結促進剤と、を混練してセメント混練物を作製した後、このセメント混練物を固化させ、
前記凝結促進剤はアルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムを含むことを特徴とする放射性廃棄物の固化処理方法。
【請求項２】
前記セメント混練物は、ｐＨ９以下であることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
【請求項３】
前記セメントは、高炉セメント、ポルトランドセメント、シリカセメントまたはフライアッシュセメントであることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
【請求項４】
前記セメント混練物は、前記放射性廃棄物と前記混練水と前記セメントとを混合して廃棄物−セメントスラリーを作製した後、この廃棄物−セメントスラリーにアルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムを添加し混練して得られたものであることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
【請求項５】
前記セメント混練物は、前記放射性廃棄物と前記混練水とを混合して廃棄物スラリーを作製するとともに、前記セメントと、アルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムとを混合してセメント−凝結促進剤混合物を作製した後、前記廃棄物スラリーと前記セメント−凝結促進剤混合物とを混練して得られたものであることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物の固化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射性廃棄物のセメント固化において、セメントの凝結反応を遅延させる、亜鉛、鉛等の重金属を含有する焼却灰、飛灰等の放射性廃棄物の固化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設などで発生する放射性廃棄物、ゴム手袋、ウエス、紙類の有機性廃棄物は焼却炉で焼却処理される。また、核燃料再処理工場などでは、グローボックスで使用した鉛入りのゴム手袋が放射性廃棄物として発生する。また空調系に使用している高性能フィルターでは、亜鉛メッキをした型枠等が廃棄物として発生し、これらの鉛や亜鉛を含んだ廃棄物を焼却処理した際に発生する焼却灰及び飛灰には、鉛や亜鉛の塩化物や酸化物が多く含有されている。
【０００３】
これらの重金属化合物を含有した焼却灰や飛灰を高炉セメントやポルトランドセメントで固化処理を行うと、亜鉛や鉛の作用により、セメントの凝結反応が遅延し固化体物性値が著しく低下する。
【０００４】
また、一般の廃棄物を焼却炉で焼却し処分した焼却灰にも、金属、電池等の焼却残渣から発生する焼却灰には少量であるが、水銀、カドミウム、銅、亜鉛、鉛等の重金属が含まれている。これらの有害重金属が規定濃度以上含まれる場合には、環境汚染等を引き起こすことが懸念させるためセメントによる固化で処理されている。
【０００５】
亜鉛や鉛の化合物以外による凝結遅延に関する発明としては、特表２００６―５１２２７２号公報（特許文献１）に、ホウ酸、クエン酸による凝結遅延を抑制する技術が開示されている。
【０００６】
特開２００１−２８９９９３号公報（特許文献２）や特開平６−１０２３９７号公報（特許文献３）には、両性金属の固化に際しアルミン酸カルシウムを硬化促進剤として添加することにより、水素発生を抑制し、反応物質である水分量を減らす方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００６−５１２２７２号公報
【特許文献２】特開２００１−２８９９９３号公報
【特許文献３】特開平６−１０２３９７号公報
【特許文献４】特開平２−６２２００号公報
【特許文献５】特開平４−２８７０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
亜鉛や鉛を含有した焼却灰や飛灰をセメント固化すると、亜鉛や鉛の作用によりセメントの凝結反応が遅延し、セメント固化体の物性低下を起こすおそれがあり、セメント固化体に必要な強度が所定強度以下になる可能性があった。
【０００９】
特許文献１に開示された発明は、ホウ酸、クエン酸等の酸によるセメントの凝結遅延を解消する技術であり、亜鉛、鉛等の重金属の化合物による凝結遅延を解消するものではない。
【００１０】
特許文献２、３に開示された発明は両性金属の形態が金属そのものであり、鉛、亜鉛等の重金属の化合物による凝結遅延を解消するものではない。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、亜鉛や鉛の化合物を含有した放射性焼却灰や飛灰を凝結遅延なくセメント固化できるとともに、得られたセメント固化体の強度が高い放射性廃棄物の固化処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、セメント混練物中に、アルミナセメント、アルミン酸カルシウム等の凝結促進剤が含まれると、亜鉛や鉛の化合物を含有した放射性焼却灰や飛灰が、凝結遅延なくセメント固化するとともに、得られたセメント固化体の強度が高いことを見出して完成されたものである。
【００１３】
本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法は、上記問題点を解決するものであり、亜鉛化合物および鉛化合物より選ばれる１種以上の化合物を含む放射性廃棄物を、セメント固化させる放射性廃棄物の固化処理方法であって、前記放射性廃棄物と、混練水と、セメントと、凝結促進剤と、を混練してセメント混練物を作製した後、このセメント混練物を固化させ、前記凝結促進剤はアルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法によれば、亜鉛や鉛の化合物を含有した放射性焼却灰や飛灰を凝結遅延なくセメント固化できるとともに、得られたセメント固化体は強度が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る第１の方法の処理フローを示す図。
【図２】アルミナセメントの混入率とセメント固化体の強度との関係を示すグラフ。
【図３】セメント混練物のｐＨと粘度との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法は、亜鉛化合物および鉛化合物より選ばれる１種以上の化合物を含む放射性廃棄物を、セメント固化させる放射性廃棄物の固化処理方法であり、放射性廃棄物と、混練水と、セメントと、凝結促進剤とを、混練してセメント混練物を作製した後、このセメント混練物を固化させるものである。
【００１７】
（放射性廃棄物）
本発明で用いられる放射性廃棄物は、亜鉛化合物および鉛化合物より選ばれる１種以上の化合物を含む。
【００１８】
亜鉛化合物としては、たとえば塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が挙げられる。鉛化合物としては、たとえば塩化鉛（ＰｂＣｌ２）、酸化鉛（ＰｂＯ）等が挙げられる。
【００１９】
亜鉛化合物や鉛化合物は、通常、原子力施設で発生する鉛入りのゴム手袋等の放射性廃棄物に由来するものである。
【００２０】
本発明で用いられる放射性廃棄物は、通常粉末状である。粉末状の放射性廃棄物としては、たとえば鉛入りのゴム手袋等の放射性廃棄物を焼却炉等で焼却して得られた焼却灰、飛灰、またはこれらの混合物が挙げられる。
【００２１】
（混練水）
本発明で用いられる混練水としては、たとえば、純水、工業用水、水道水、放射性廃液が挙げられる。これらのうち放射性廃液は、処理コストが低下するため好ましい。
【００２２】
（セメント）
本発明で用いられるセメントとしては、たとえば、高炉セメント、ポルトランドセメント、シリカセメントまたはフライアッシュセメントが挙げられる。
【００２３】
（凝結促進剤）
本発明で用いられる凝結促進剤は、セメント混練物の凝結を促進するものである。
【００２４】
セメント混練物に含まれる放射性廃棄物は、凝結遅延作用を有する亜鉛化合物、鉛化合物等を含む。このため、セメント混練物が凝結促進剤を含まないものであると、すなわちセメント混練物が放射性廃棄物と混練水とセメントとからなるものであると、セメント混練物の凝結や固化が、行われなくなるまたは速やかに行われなくなるという問題が生じる。これに対し、本発明では、混練水と放射性廃棄物とセメントとを含むセメント混練物にさらに凝結促進剤を配合するため、セメント固化が促進される。
【００２５】
本発明で用いられる凝結促進剤としては、アルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムが挙げられる。アルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムは、少量で凝結促進効果を発現するため、減容性が高くかつ低コスト化が可能になるため、好ましい。
【００２６】
これに対し、凝結促進剤として公知の水酸化ナトリウムを水酸化ナトリウム単独で用いた場合、凝結促進効果を発現するものの、通常、多量に必要であり、減容性が悪くかつコストが高くなるおそれがある。
【００２７】
凝結促進剤は、アルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムと、水酸化ナトリウム等の水酸化アルカリ化合物とを併用する。すなわち、凝結促進剤が、アルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムを少なくとも含むとともに、水酸化アルカリ化合物を含むようにしてもよい。アルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムと、水酸化アルカリ化合物とを併用する場合は、アルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムを用いる上記利点に加え、水酸化アルカリ化合物の安価であるとともにｐＨ調節が容易であるという利点がある。
【００２８】
本発明に係る放射性廃棄物の固化処理方法は、放射性廃棄物と、混練水と、セメントと、凝結促進剤と、を混練してセメント混練物を作製した後、このセメント混練物を固化させるものである。
【００２９】
（セメント混練物）
セメント混練物は、上記の放射性廃棄物と、混練水と、セメントと、凝結促進剤と、を混練することにより作製される。本発明においてセメント混練物とは、少なくとも、放射性廃棄物と混練水とセメントと凝結促進剤とを含むものを意味する。
【００３０】
セメント混練物を作製するための、放射性廃棄物と、混練水と、セメントと、凝結促進剤と、の混合の順番は特に限定されない。
【００３１】
セメント混練物を作製するための方法としては、たとえば、廃棄物スラリー作製工程、廃棄物−セメントスラリー作製工程、および第１のセメント混練物作製工程、を経てセメント混練物を作製する第１の方法や、廃棄物スラリー作製工程、セメント−凝結促進剤混合物作製工程、および第２のセメント混練物作製工程、を経てセメント混練物を作製する第２の方法、が挙げられる。
【００３２】
図１に、第１の方法の処理フローを示す。
【００３３】
［第１の方法］
（廃棄物スラリー作製工程）
廃棄物スラリー作製工程は、上記混練水と上記放射性廃棄物とを混合して廃棄物スラリーを作製する工程である。本発明において廃棄物スラリーとは、少なくとも放射性廃棄物と混練水とを含み、かつセメントや凝結促進剤を含まないものを意味する。
【００３４】
混練水と放射性廃棄物との混合を行う混合機としては、特に限定されず公知の混合機を用いることができる。混合機としては、たとえば、混合操作のみを行う混合機や、混合操作に加えて混練操作および容器内のセメント混練物の固化処理が可能な混練固化容器を用いることができる。
【００３５】
ここで、容器内のセメント混練物の固化とは、混練固化容器内にセメント混練物の固化体を生成することが可能であることを意味する。セメント混練物の固化体が生成された混練固化容器は、通常、容器ごと廃棄処分される。
【００３６】
（廃棄物−セメントスラリー作製工程）
廃棄物−セメントスラリー作製工程は、上記廃棄物スラリーと上記セメントとを混合して廃棄物−セメントスラリーを作製する工程である。本発明において廃棄物−セメントスラリーとは、少なくとも放射性廃棄物と混練水とセメントとを含み、かつ凝結促進剤を含まないものを意味する。
【００３７】
廃棄物スラリーとセメントとの混合を行う混合機としては、特に限定されず公知の混合機を用いることができる。たとえば、混合操作のみを行う混合機や、混合操作に加えて容器内のセメント混練物の固化処理が可能な混練固化容器を用いることができる。
【００３８】
（第１のセメント混練物作製工程）
第１のセメント混練物作製工程は、上記廃棄物−セメントスラリーに凝結促進剤を添加し混練してセメント混練物を作製する工程である。
【００３９】
セメント混練物の作製は、通常、廃棄物−セメントスラリーに、凝結促進剤としてのアルミナセメントまたはアルミン酸カルシウムを添加し、混練することにより得られる。
【００４０】
廃棄物−セメントスラリーを混練する混練機としては、特に限定されず公知の混練機を用いることができる。混練機としては、たとえば、混練操作のみを行う混練機や、混練操作以外に混合操作や容器内のセメント混練物の固化処理が可能な混練固化容器を用いることができる。
【００４１】
セメント混練物は、アルミナセメント以外のセメントとアルミナセメントとの合計量を全セメント量としたとき、全セメント量中のアルミナセメントの配合量が、通常９質量％以上、好ましくは９質量％〜１５質量％、さらに好ましくは１０質量％〜１２質量％である。
【００４２】
全セメント量中のアルミナセメントの配合量が、９質量％以上であると、セメント混練物を固化させて得られるセメント固化体の一軸圧縮強度が高いため好ましい。
【００４３】
一方、全セメント量中のアルミナセメントの配合量が、９質量％未満であると、セメント固化体の一軸圧縮強度が低くなるおそれがある。
【００４４】
セメント混練物は、ｐＨ９以下、またはｐＨ１０．５以上であると、セメント混練物の粘度が適度で混練が容易であるため好ましい。
【００４５】
セメント混練物は、ｐＨ９を超え１０．５未満であると、セメント混練物の粘度が高くなり混練が困難になるおそれがある。
【００４６】
セメント混練物は、温度が、通常１５℃〜６５℃、好ましくは３０℃〜５５℃であると、セメント混練物の粘度が適度で混練が容易であるため好ましい。
【００４７】
［第２の方法］
第２の方法は第１の方法に比較して、第１の方法の廃棄物−セメントスラリー作製工程、および第１のセメント混練物作製工程、に代えてセメント−凝結促進剤混合物作製工程、および第２のセメント混練物作製工程、を行うものである。
【００４８】
第２の方法と第１の方法とは、廃棄物スラリー作製工程は同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
（セメント−凝結促進剤混合物作製工程）
セメント−凝結促進剤混合物作製工程は、上記セメントと上記凝結促進剤とを混合してセメント−凝結促進剤混合物を作製する工程である。本発明においてセメント−凝結促進剤混合物とは、少なくともセメントと凝結促進剤とを含み、かつ放射性廃棄物を含まないものを意味する。
【００５０】
セメントと凝結促進剤との混合を行う混合機としては、特に限定されず公知の混合機を用いることができる。
【００５１】
（第２のセメント混練物作製工程）
第２のセメント混練物作製工程は、上記廃棄物スラリーと上記セメント−凝結促進剤混合物とを混合し、混練してセメント混練物を作製する工程である。
【００５２】
廃棄物スラリーと上記セメント−凝結促進剤混合物とを混合し、混練する混練機としては、特に限定されず公知の混練機を用いることができる。混練機としては、たとえば、混練操作のみを行う混練機や、混練操作以外に混合操作や容器内のセメント混練物の固化処理が可能な混練固化容器を用いることができる。
【００５３】
第１の方法、第２の方法等で作製された上記セメント混練物は、セメント固化工程によりセメント固化される。
【００５４】
（セメント固化工程）
セメント固化工程は、上記セメント混練物を固化させる工程である。
【００５５】
セメント混練物を固化する固化容器としては、特に限定されず公知の固化容器を用いることができる。固化容器としては、たとえば、セメント混練物の固化のみを行う固化容器や、容器内のセメント混練物を混練してからそのまま固化処理することが可能な混練固化容器を用いることができる。
【００５６】
セメント混練物は、セメント混練物を混練固化容器等の固化容器内で、適宜、養生を行うことにより固化される。
【実施例】
【００５７】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されて解釈されるものではない。
【００５８】
［実施例１］（廃棄物として焼却灰を用い、凝結促進剤としてアルミナセメントを用いた例）
（廃棄物スラリーの作製）
混合容器内に混練水として所定量の水を充填し、次いで表１に示す組成の焼却灰（焼却灰Ａ）を所定量投入した後、混合容器内の攪拌器を４００ｒｐｍで５分間作動させて混合攪拌処理を行ったところ、廃棄物スラリーが得られた。
【表１】
2010261827.tif 000002
【００５９】
なお、焼却灰Ａの組成は、財団法人産業創造研究所編の「平成７年度再処理技術高度化調査  II廃棄物発生量低減化技術の調査」に核燃料再処理施設等の放射性焼却灰の標準組成として記載されているものである。
【００６０】
（廃棄物−セメントスラリーの作製）
廃棄物スラリーを攪拌器の撹拌速度を６００ｒｐｍにして撹拌し、この廃棄物スラリーに所定量の上記高炉セメントを２５分間かけて少量ずつ加えたところ、廃棄物−セメントスラリーが得られた。
【００６１】
（セメント混練物の作製）
廃棄物−セメントスラリーを攪拌器の撹拌速度を６００ｒｐｍにしたまま撹拌し、この廃棄物−セメントスラリーに所定量のアルミナセメント（フランス国のＫＥＲＮＥＯＳ  ＡＬＵＭＩＮＡＴＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ社製、商品名アルミナセメントセカール７１、Ａｌ２Ｏ３６８．７〜７０．５％含有）を少量ずつ加えた。
【００６２】
アルミナセメントを添加した廃棄物−セメントスラリーについて、攪拌器の撹拌速度を１３４０ｒｐｍにして５分間混練を行ったところ、セメント混練物が得られた。
【００６３】
表２および表３にセメント混練物の配合および物性を示す。
【表２】
2010261827.tif 000003
【００６４】
【表３】
2010261827.tif 000004
【００６５】
（セメント混練物の評価試験）
得られたセメント混練物の一部をブリージング測定容器に充填して、固化状態の観察およびブリージング試験を行った。また、得られたセメント混練物の一部を強度試験容器に充填して固化させ、固化体について一軸強度試験を行った。
【００６６】
＜固化状態の観察＞
得られたセメント混練物をブリージング測定容器に充填して、凝結開始（始発）時間および凝結終了時間を測定した。凝結開始時間および凝結終了時間は、セメント混練物のブリージング測定容器への充填時から起算した時間とした。また、セメント混練物のブリージング測定容器への充填時から２４時間後の凝結状態を観察した。なお、２４時間後にセメント混練物が固化していない場合には、セメント混練物のブリージング測定容器への充填時から７日後の凝結状態も観察した。
【００６７】
＜ブリージング試験＞
固化状態の観察に用いた、ブリージング測定容器に充填したセメント混練物について、ＪＩＳ Ａ １１２３に準拠してブリージング試験を行い、セメント混練物のブリージング測定容器への充填時から２４時間後のブリージング率を測定した。
【００６８】
＜一軸強度試験＞
得られたセメント混練物を強度試験容器に充填し、１５〜２０℃で所定日数を普通養生して、固化体を得た。得られた固化体について、ＪＩＳ Ａ１１０８のコンクリートの圧縮強度の試験方法に準拠して、一軸圧縮強度を測定した。
【００６９】
表２および表３にセメント混練物の評価試験の結果を示す。
【００７０】
なお、以下に示す実施例および比較例についても、実施例１と同様にしてセメント混練物の評価試験を行った。以下に示す実施例および比較例のセメント混練物の配合、物性および評価試験の結果も表２および表３に示す。
【００７１】
［実施例２］（廃棄物として飛灰を用い、凝結促進剤としてアルミナセメントを用いた例）
表２および表３に示すように、焼却灰Ａに代えて表１に示す組成の飛灰（飛灰Ａ）を用いた以外は、実施例１と同様にしてセメント混練物を作製した。
【００７２】
なお、飛灰Ａの組成は、財団法人産業創造研究所編の「平成７年度再処理技術高度化調査  II廃棄物発生量低減化技術の調査」に核燃料再処理施設等の放射性飛灰の標準組成として記載されているものである。
【００７３】
［比較例１］（廃棄物として焼却灰を用い、凝結促進剤を添加しない例）
表２および表３に示すように、混練水の量を変えるとともにアルミナセメントを添加しない以外は、実施例１と同様にしてセメント混練物を作製した。
【００７４】
セメント混練物は、作製から２４時間後、７日後で固化しなかった。このため、一軸圧縮強度を測定できなかった。
【００７５】
また、ブリージングが発生し浮き水は８％であった。
【００７６】
［比較例２］（廃棄物として飛灰を用い、凝結促進剤を添加しない例）
表２および表３に示すように、混練水の量を変えるとともにアルミナセメントを添加しない以外は、実施例２と同様にしてセメント混練物を作製した。
【００７７】
セメント混練物は、作製から２４時間後、７日後で固化しなかった。このため、一軸圧縮強度を測定できなかった。
【００７８】
また、ブリージングが発生し浮き水は１２％であった。
【００７９】
［比較例３］（廃棄物として焼却灰を用い、凝結促進剤として２５質量％水酸化ナトリウムのみを用いた例）
（廃棄物スラリーの作製）
混合容器内に混練水として所定量の水を充填し、上記焼却灰Ａを所定量投入した後、混合容器内の攪拌器を４００ｒｐｍで５分間作動させて混合攪拌処理を行ったところ、廃棄物スラリーが得られた。
【００８０】
（廃棄物−セメントスラリーの作製）
廃棄物スラリーを攪拌器の撹拌速度を４００ｒｐｍにして撹拌し、この廃棄物スラリーに２５質量％水酸化ナトリウム水溶液（２５ｗｔ％ＮａＯＨ）２１１ｇを除々に添加し、混合した。
【００８１】
水酸化ナトリウム水溶液を添加した廃棄物スラリーを攪拌器の撹拌速度を６００ｒｐｍにして撹拌し、この廃棄物スラリーに所定量の高炉セメント（Ｂ種、太平洋セメント株式会社製）を２５分間かけて少量ずつ加えたところ、廃棄物−セメントスラリーが得られた。
【００８２】
（セメント混練物の作製）
廃棄物−セメントスラリーを攪拌器の撹拌速度を１３４０ｒｐｍにして５分間混練を行ったところ、セメント混練物が得られた。得られたセメント混練物について、粘度を測定した。
【００８３】
［比較例４］（廃棄物として飛灰を用い、凝結促進剤として２５質量％水酸化ナトリウムのみを用いた例）
表２および表３に示すように、焼却灰Ａに代えて上記飛灰Ａを用いた以外は、比較例３と同様にしてセメント混練物を作製した。
【００８４】
［実施例３］（廃棄物としてＺｎＣｌ２粉末を用い、凝結促進剤としてアルミナセメントを用いた例）
（廃棄物スラリーの作製）
混合容器内に混練水として所定量の水を充填し、次いでＺｎＣｌ２粉末試薬を所定量投入した後、混合容器内の攪拌器を４００ｒｐｍで５分間作動させて混合攪拌処理を行ったところ、廃棄物スラリーが得られた。
【００８５】
ＺｎＣｌ２粉末は、ＺｎＣｌ２からなる焼却灰を想定したものである。
【００８６】
（廃棄物−セメントスラリーの作製）
廃棄物スラリーを攪拌器の撹拌速度を６００ｒｐｍにして撹拌し、この廃棄物スラリーに所定量の上記高炉セメントを２５分間かけて少量ずつ加えたところ、廃棄物−セメントスラリーが得られた。
【００８７】
（セメント混練物の作製）
廃棄物−セメントスラリーを攪拌器の撹拌速度を６００ｒｐｍにしたまま撹拌し、この廃棄物−セメントスラリーに所定量の上記アルミナセメントを少量ずつ加えた。
【００８８】
アルミナセメントを添加した廃棄物−セメントスラリーについて、攪拌器の撹拌速度を１３４０ｒｐｍにして５分間混練を行ったところ、セメント混練物が得られた。
【００８９】
表２および表３にセメント混練物の配合および物性を示す。
【００９０】
［実施例４］（廃棄物としてＰｂＣｌ２粉末を用い、凝結促進剤としてアルミナセメントを用いた例）
表２および表３に示すように、ＺｎＣｌ２粉末に代えてＰｂＣｌ２粉末試薬を用いた以外は、実施例３と同様にしてセメント混練物を作製した。
【００９１】
ＰｂＣｌ２粉末は、ＰｂＣｌ２からなる焼却灰を想定したものである。
【００９２】
［実施例５、６］（アルミナセメントの添加量を変えた例）
表２および表３に示すように、アルミナセメントと高炉セメントとの配合量を変えた以外は、実施例３と同様にしてセメント混練物を作製した。
【００９３】
［実施例７、８］（セメント混練物の温度を変えた例）
６５℃（実施例７）または１５℃（実施例８）のＺｎＣｌ２粉末を用いることにより、表２および表３に示すように、セメント混練物の温度を変えた以外は、実施例３と同様にしてセメント混練物を作製した。
【００９４】
［実施例９］（廃棄物−セメントスラリーおよびセメント混練物について、ｐＨおよび粘度を変えた例）
（廃棄物スラリーの作製）
実施例３と同様にして廃棄物スラリーを作製した。
【００９５】
（廃棄物−セメントスラリーの作製）
廃棄物スラリーを攪拌器の撹拌速度を４００ｒｐｍで撹拌し、この廃棄物スラリーに上記高炉セメントを１００グラムずつ加えてゆき、高炉セメントの添加毎に高炉セメントの配合量が異なる廃棄物−セメントスラリーを作製した。なお、高炉セメント１００グラムの添加毎に、廃棄物−セメントスラリーのｐＨと粘度を測定した。
【００９６】
（セメント混練物の作製）
攪拌を継続したまま、高炉セメントの全量添加後、廃棄物−セメントスラリーに、上記アルミナセメントを所定量添加して混合攪拌を行い、混合攪拌終了後にｐＨと粘度を測定した。
【００９７】
さらに、攪拌を継続したまま、粒状のＮａＯＨを３回に分けて添加してセメント混練物を作製した。セメント混練物は、ＮａＯＨの添加毎にｐＨと粘度を測定した。
【００９８】
（廃棄物−セメントスラリーのｐＨと粘度の測定結果）
高炉セメント１００グラムずつの添加毎に、廃棄物−セメントスラリーのｐＨは８．４〜８．８の間で変化し、粘度は１５〜３８ｄＰａＳの間で変化した。
【００９９】
（セメント混練物のｐＨと粘度の測定結果）
アルミナセメント添加終了後のセメント混練物の粘度は３６ｄＰａＳで、充分に混合攪拌できた。
【０１００】
粒子のＮａＯＨを０．５グラムずつ３回添加して、混合攪拌すると、セメント混練物のｐＨは９．２に上昇し、粘度は１６０ｄＰａＳに急上昇して混合攪拌が困難な状態になった。
【０１０１】
図３に、廃棄物−セメントスラリーおよびセメント混練物についての、ｐＨおよび粘度の測定結果を示す。
【０１０２】
図３において、ｐＨ９未満のデータは廃棄物−セメントスラリーのデータを示し、ｐＨ９．２以上のデータはセメント混練物のデータを示す。また、図３中のセメント混練物の３個のデータは、ＮａＯＨを３回添加することにより、ＮａＯＨのｐＨが徐々に高くなったことを示すデータである。
【０１０３】
［実施例１０］（セメント混練物のｐＨを変えた例）
（廃棄物スラリーの作製）
実施例３と同様にして廃棄物スラリーを作製した。
【０１０４】
（廃棄物−セメントスラリーの作製）
廃棄物スラリーを攪拌器の撹拌速度を６００ｒｐｍにして撹拌し、この廃棄物スラリーに所定量の上記高炉セメントを２５分間かけて少量ずつ加えたところ、廃棄物−セメントスラリーが得られた。
【０１０５】
この廃棄物−セメントスラリーにＮａＯＨ粒を添加し、廃棄物−セメントスラリーのｐＨを１１．０にした。
【０１０６】
（セメント混練物の作製）
廃棄物−セメントスラリーを攪拌器の撹拌速度を６００ｒｐｍにしたまま撹拌し、この廃棄物−セメントスラリーに所定量の上記アルミナセメントを少量ずつ加えた。
【０１０７】
アルミナセメントを添加した廃棄物−セメントスラリーについて、攪拌器の撹拌速度を１３４０ｒｐｍにして５分間混練を行ったところ、セメント混練物が得られた。
【０１０８】
表２および表３にセメント混練物の配合および物性を示す。
【０１０９】
［実施例１１］（アルミナセメントを高炉セメント混練物よりも先に添加した例）
（廃棄物スラリーの作製）
混合容器内に混練水として所定量の水を充填し、次いで上記ＺｎＣｌ２粉末を所定量投入した後、混合容器内の攪拌器を４００ｒｐｍで５分間作動させて混合攪拌処理を行ったところ、廃棄物スラリーが得られた。
【０１１０】
（廃棄物−セメントスラリーの作製）
廃棄物スラリーを攪拌器の撹拌速度を６００ｒｐｍにして撹拌し、この廃棄物スラリーに所定量の上記アルミナセメントを少量ずつ加えたところ、廃棄物−セメントスラリーが得られた。
【０１１１】
（セメント混練物の作製）
廃棄物−セメントスラリーを攪拌器の撹拌速度を６００ｒｐｍにしたまま撹拌し、この廃棄物−セメントスラリーに所定量の上記高炉セメントを２５分間かけて少量ずつ加えた。
【０１１２】
高炉セメントを添加した廃棄物−セメントスラリーについて、攪拌器の撹拌速度を１３４０ｒｐｍにして５分間混練を行ったところ、セメント混練物が得られた。
【０１１３】
表２および表３にセメント混練物の配合および物性を示す。
【０１１４】
［実施例１２］（アルミナセメントと高炉セメント混練物とを予め混合してから添加した例）
（混合セメントの作製）
上記高炉セメントと上記アルミナセメントとを混合して、混合セメントを作製した。混合セメントは、混合セメント全量中、すなわち高炉セメントとアルミナセメントとの合計量中に、アルミナセメントが１０質量％含まれるように調製した。
【０１１５】
（廃棄物スラリーの作製）
混合容器内に混練水として所定量の水を充填し、次いで上記ＺｎＣｌ２粉末を所定量投入した後、混合容器内の攪拌器を４００ｒｐｍで５分間作動させて混合攪拌処理を行ったところ、廃棄物スラリーが得られた。
【０１１６】
（廃棄物−セメントスラリーの作製）
廃棄物スラリーを攪拌器の撹拌速度を４００ｒｐｍにしたまま撹拌し、この廃棄物スラリーに所定量の上記混合セメントを３０分間かけて少量ずつ加え、廃棄物−セメントスラリーを作製した。
【０１１７】
（セメント混練物の作製）
混合セメントを添加した廃棄物−セメントスラリーについて、攪拌器の撹拌速度を１３４０ｒｐｍにして５分間混練を行ったところ、セメント混練物が得られた。
【０１１８】
表２および表３にセメント混練物の配合および物性を示す。
【０１１９】
（凝結促進剤を添加しない影響）
比較例１より、酸化亜鉛を含有する焼却灰を高炉セメント（Ｂ種）でセメント固化を行っても、セメントの凝結遅延が著しく、７日間経過しても固化しないことが判明した。
【０１２０】
比較例２より、塩化鉛、酸化亜鉛を含有する飛灰を高炉セメント（Ｂ種）でセメント固化を行っても、セメントの凝結遅延が著しく、７日間経過しても固化しないことが判明した。
【０１２１】
（凝結促進剤として水酸化ナトリウムを添加した影響）
比較例３、４より、水酸化ナトリウムを添加すると、セメントの凝結反応が促進され、２４時間後には固化する。しかし添加するＮａＯＨ量は、セメント混練物を２００Ｌドラム缶中で混練する場合、２００Ｌドラム缶あたり、固化する焼却灰、飛灰量２０ｋｇに対して１６ｋｇ(ｄｒｙ)で多量に必要であり、減容性が悪くコストが高くなる欠点がある。
【０１２２】
（凝結促進剤としてアルミナセメントを添加した効果）
実施例１、２による焼却灰、飛灰のセメント固化時に、焼却灰、飛灰スラリーに高炉セメント（Ｂ種）を充填、混合後にアルミナセメントを添加混合すると、比較例１、２に見られる様なセメント凝結遅延が発生せず、２４時間後には完全に固化することが明確に分かった。７日養生強度は３〜３．５ＭＰａあり、放射性廃棄物セメント固化体に必要な強度１．５ＭＰａ以上であった。
【０１２３】
（焼却灰、飛灰の組成変動の影響）
焼却灰、飛灰の組成は表１に示されているが、焼却処理対象物の種類の偏りや、鉛入りのグローブ単独の場合もある。従って焼却灰や飛灰が全てＰｂＣｌ２やＺｎＣｌ２になることもある。
【０１２４】
実施例４、５はこのような事態を想定したものであり、強度は低下するが２４時間後には完全に固化し、射性廃棄物セメント固化体に必要な強度１．５ＭＰａを上回る３〜３．５ ＭＰａで充分に対応できることが分かった。
【０１２５】
（アルミナセメント添加量の影響）
添加するアルミナセメントの適正量を求める為に、実施例５、６および実施例３でアルミナセメント添加量を高炉セメント（Ｂ種）に対して８％、１０％、１２％にしてセメント固化を行った。この結果、実施例５のアルミナセメント８％では２８日養生強度は１．４３ＭＰａで放射性廃棄物セメント固化体に必要な強度１．５ＭＰａに至らなかった。アルミナセメント１０％ではセメント固化体の強度は１．７１ＭＰａ、アルミナセメント１２％では１．９１ＭＰａで基準値を満たした。アルミナセメント添加量に比例して、セメント固化体の強度は増加することが分かった。結果を表２および表３と図２に示す。
【０１２６】
図２は、横軸左から比較例１、実施例５、実施例３、実施例６の結果を示す。
【０１２７】
（焼却灰、飛灰の温度の影響）
焼却灰、飛灰の温度は必ずしも常温ではなく、常温より高い場合や低いケースがある。実施例７、８より、本発明は焼却灰の温度が６５℃〜１５℃の範囲で適応できることが分かった。
【０１２８】
（ｐＨの影響）
実施例９より、ｐＨの範囲により焼却灰スラリーの粘度が急激に変化し、セメントの混練に著しい影響を与え、混練不能となることが分かった。結果を図３に示す。
【０１２９】
また、実施例１０より、セメント混練物のｐＨの範囲を１０．５以上にするとよいことが分かった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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