(57)【要約】容器内ガラス化のためのライナシステムで、高温に耐えることができ、全体の容器内ガラス化処理に対して絶対的(不可欠)である。処置器は、内及び外の壁を持つ処置器を具え、そこでは、内壁が中の空間を画成する。絶縁物層(16)を空間の内部に堆積し、処置器の内壁及び絶縁物層(16)の間に環状体を創製して、空気又は液体が溶融物のまわりを流れるようにし、全体の溶融処理(プロセス)からの熱の消失を促進する。次に、溶融物(17)からの熱の伝達を抑制するのに最も適する耐熱性(耐火)物質(18)の層を、絶縁物(16)の層内に堆積し、及び溶融物質(17)と熱的に接触させる。より一層詳しくは、商業上の“ロール-オフ箱”で、絶縁性層(16)を用いて裏打ちされ、それが炭素を基とする(系)物質、絶縁物ボード(板)、黒鉛系物質及びその任意の組合せから、砂、れんが、コンクリート及びその組合せのような耐熱性物質との併用において構成され、それが本発明において提供される。
2008528929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内ガラス化用のライナシステムであって:
a. 内部及び外部の壁を持つ処置器;
b. 内部の壁と熱的に連通する熱的絶縁性物質の層;
c. 絶縁性物質と熱的に連通する耐熱性物質の層; 及び
d. そこで、処置器の内部の壁及び熱的絶縁性物質の層が環状体を形成する
を具える、ライナシステム。
【請求項２】
環状体が、少なくとも1種の入口及び少なくとも1種の出口を持つ流動チャネルを形成する、請求項1のライナシステム。
【請求項３】
空気が、入口を第1の温度で入り、及び出口を第2の温度で出る、請求項2のライナシステム。
【請求項４】
第1の温度が第2の温度よりも低い、請求項3のライナシステム。
【請求項５】
液体が、入口を第1の温度で入り、及び出口を第2の温度で出る、請求項2のライナシステム。
【請求項６】
第1の温度が第2の温度よりも低い、請求項5のライナシステム。
【請求項７】
耐熱性物質の層が全体の熱的絶縁性物質の層を備える、請求項1のライナシステム。
【請求項８】
耐熱性物質の層が、キャスト耐熱性物質及び顆粒状耐熱性物質の混合物から構成される、請求項1のライナシステム。
【請求項９】
処置器がロール-オフの箱を備える、請求項1のライナシステム。
【請求項１０】
処置器が、少なくとも1種の取り外し可能な側部の壁を持つ、請求項1のライナシステム。
【請求項１１】
処置器が部分的に開くのが許されように、処置器が、枢動可能にヒンジで動く少なくとも1種の側壁を持つ、請求項1のライナシステム。
【請求項１２】
絶縁性層が、炭素系物質、黒鉛系物質、及び溶融物質の融点よりも高い少なくとも100℃で融点を持つ他の物質からなる群より選ばれる、請求項1のライナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、同時係属のU.S.(米国)仮出願、第60/648,161号(代理人整理番号14664-B)、第60/648,108号(代理人整理番号14665-B)、第60/648,112号(代理人整理番号14666-B)、第60/647,984号(代理人整理番号14667-B)、及び第60/648,166号(代理人整理番号14669-B)についての優先権の利益を請求し、それらの各々を参考として本明細書において組込む。
【０００２】
(発明の分野)
この発明は、処置器及び容器内ガラス化の処理(プロセス)の間の処置器を保護するのに用いるライナ(裏地)システムに関する。より一層詳しくは、この発明は、処置器の壁及び溶融物質の物体(mass)の間に配置される物質又は物質の組合わせを備え、処置器の壁を溶融物質の温度から絶縁し、及び溶融物が処置器の壁  に接触するのを妨げるのに十分な耐熱性物の特性を提供する目的のための機器に関する。
【背景技術】
【０００３】
(背景)
いくつか(5又は6種くらい)のガラス化方法が、汚染土壌又は廃棄物物質(以下処置すべき物質と称する)を安全に処分するために、この分野の技術において既知である。そのような方法の例は、US(米国)特許番号: 第4,376,598; 5,024,556; 5,536,114; 5,443,618号明細書において; 及びRE 35,782に関して提供される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、若干の既知のガラス化方法は、処置すべき物質を、ガラス化の室(チャンバ)又は器(ベッセル)中への設置を伴い、それは、電極及び電極間の、始動路(starter path)として知られる、電気的に伝導性(導電性)の抵抗路を持つ。電流は始動路に対し電極を介して供給される。ジュール加熱を介し、電流は、始動路の温度を、処置すべき隣接物質が溶融し始める点まで高める。加熱が開始され、及び物質の融解が始まると、溶融物質はそれ自体が導電性になり、及び電流伝導及びジュール加熱が続けられる。電極に対する出力の適用は、物質の望ましい量が完全に溶融するまで続けることができる。
【０００５】
融解の過程において、融解器において存在する汚染物質は、高温によって破壊されるか、又は除去されるかのいずれかであり、又はそれらは、溶融物及び冷却の際に得られるガラス化した生成物の1部分になる。典型的には、廃棄物処置の適用のために、有機性成分及び任意の他の種類の気化し得る(vaporizable)物質(例は、水)を、融解の高温によって破壊するか、又は気化させ、及びガス類として除去し、それらは、適切なスクラバ、クエンチャ(失活材)、フィルタ又はそれらが環境への放出にとって清浄で、及び適切なものであることを確かにする目的のための他の既知の装置(類)を介して経由する。無機性の物質(例は、金属酸化物)は、溶融物及び得られるガラス化生成物の1部分になり得、そこでそれらは、物理的及び/又は化学的に物質内で結合(bound within、拘束)され、そのようにしてそれらは、環境的に安全なものとされる。
【０００６】
物質が十分に溶融し、及びすべての汚染物質が処置されると、電力供給が停止され、及び溶融物質が冷却される。冷却の工程は次いでガラス化及び/又は結晶化した固形物質をもたらす。このやり方において、無機性汚染物質は安全に固定化されるか、又は固形の、ガラス化した物体内に含められ、それによってそのものの処分が促進される。
【０００７】
ほとんどの既知方法では、連続的なガラス化が複雑な耐熱性物(refractory、耐火物)のライン化された(lined)融解機器内で実行され、及びバッチガラス化がインサイツ又は地中に埋められる穴(ピット)内でのいずれかで実行される。連続的なガラス化において、若干の溶融物質は連続的又は定期的に回収し得る一方、より一層多くの処置すべき物質が同時又は定期的に添加される。対照的に、バッチガラス化は、処置されるべき物質の十分な量が融解したら終了し、及び停止することができる。
【０００８】
1種の既知のガラス化機器は室を具え、それは永久に適所にある(処置施設におけるように)か、又はそれは、取り壊され、及び望ましい場所(locations)で再組み立てされるかのいずれかである。各場合において、溶融物体を室から除去し、及び更に別々に処理する。そのような更なる処理化(processing)には、埋没(burial)、又は他の種類の処分で、ガラス化及び/又は結晶性の物体のものが伴われる。連続的なガラス化処理を行うためのこの技術において既知の機器は普通、複雑な構造のものであり、それは、耐熱性物のライン化した融解器、種々の電気的な供給システム(系)、廃棄物供与(feed)系、溶融ガラス排出系、冷却系及び排気(off-gas)処置系を包含する。かかる系は、溶融物体の除去を要する一方、それ故に溶融状態において、上述の溶融ガラス排出系を必要とする。これらの場合、溶融物は溶融物質として、受取り容器(コンテナ)中に注がれるか、又は流されるかのいずれかである。
【０００９】
インサイツのガラス化(ISV)及び段階的な地球融解(staged earth melting)のようなオンサイトでの処理はまた、以前に記述されている。段階的な地球融解において、処置すべき物質は、地中において、穴又は溝(トレンチ)中に配置され、及び土壌又は他の種類の蓋(キャップ)が覆い(カバー)として配置される。次いで、電極が導入され、ガラス化処理が上述のものに似たやり方において行われる。代わりに、ISVにおいて、処置すべき物質は、それが典型的に汚染された土壌であり、電極の据付けを要する以外は乱されないままである。処理が終了すると、ガラス化及び/又は結晶性の物体は、地中において処置の部位で埋められて残るか、又は所望の場合、土地利用の関心のために、それを除去することができる。認められるように、放射性廃棄物のような一定の汚染物質は、例えば、このやり方においては、処置が規制された埋設場所において実行されるのでない限り、処分することができない。
【００１０】
概して、既知の方法は、オンサイトの適用にか、又は複雑で、高価な溶融装置(melters)についての条件によって制限される。したがって、そこには、これらの及び他の制限が克服されるガラス化機器及び方法についての必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
(発明の概要)
容器内ガラス化(In-container vitrification)(ICV)は、処置すべき物質を融解するためのバッチ処理であり、及び概して、以下の模範的な工程:
処置すべき物質を使い捨て可能な容器中に配置する工程;
処置すべき物質を、容器においてそれが溶融物質を創製するように溶融するまで加熱する工程; 及び
溶融物質を、容器において凝固した物質を創製するように冷却させる工程
を備える。
【００１２】
処置すべき物質は、(a)放射性又は非-放射性の汚染物質を含有する土のような、汚染された土壌、(b)ほとんどの種類の有害物質、(c)熱又はガラス化の処置を必要とする任意の廃棄物物質、又は(d)かかる物質の混合物又は組合せでよい。処置すべき物質は、処置すべき物質において位置付けされる少なくとも2種の電極を用いること、及び電極間で、及びそれ故に、処置すべき物質を介して、電流を通過させること(又は加熱素子からの熱を通過させること)を用いて加熱することができる。電流及び/又は加熱素子は、処置すべき物質を加熱し、及びそれに、それが冷却された後、溶融物質にとって、凝固したガラス質の及び/又は結晶性の物体を形成するのに十分に溶融するのを起こさせる。凝固した物質は処分され得る一方、それは容器内にある(即ち、物質及び容器が双方とも処分される)か、又はそれが冷却された後、それを容器から除去し、及び凝固した物質の適した処分によって処分され得、そのようにして容器を再使用可能にする。
【００１３】
本発明は、陶製物質を備える(から構成される)溶融障壁(メルトバリア)を、廃棄物-含有溶融物の形状及び成長を制御することについて、包含する。溶融障壁は、物理的に、溶融した廃棄物/土壌が容器の壁に接触するのを妨げ、それが容器に不全(to fail)を起こさせ得るからである。
【００１４】
本発明はまた、陶製物質及び結合剤の混合物を備え、陶製物質を取り扱いの容易さについて安定化させる溶融障壁を包含する。
【００１５】
本発明は更に、陶製物質及び絶縁性物質の混合物を備える、溶融障壁を包含する。
【００１６】
まだ更に、本発明は、熱損失及び溶融物-表面の混乱事象(melt-surface disruption event)を、溶融物の露出表面の少なくとも1部分を覆うことによって軽減する重荷物質(overburden material、かぶり物質)を包含する。
【００１７】
本発明はまた、追加の物質を容器中に融解の間に供与するための方法を包含する。
【００１８】
本発明は更に、迅速な溶融-起動(startup)をICV間に提供し、複数の始動路を備える機器を包含する。
【００１９】
本発明はまだ更に、廃棄物生成物を処置するための方法を包含し、それは、廃棄物生成物を陶製物質と混合する工程、及び混合物をガラス化する工程を備える。
【００２０】
本発明の目的は、ガラス化、及び特にICVに対し、増強(強化)を提供することであり、それによって、ガラス化を介する廃棄物処置の効率及び費用-有効性が高まる。
【００２１】
本発明の別の目的は、容器内ガラス化のための処置器(トリートメント・ベッセル)を提供することであり、これは概して、処置器の内部と熱的に連通する熱的絶縁性(断熱性)の層、及び絶縁性物質に熱的に接触する耐熱性物質の層を備え、それが絶縁性層及び溶融すべき物質の間に介入し、そこで、処置器の内壁及び熱的絶縁性物質の層が環状体(annulus)を形成する。
【００２２】
追加の目的は、“ロール-オフの箱(ボックス)”又は他の単純な囲い(enclosure)を、融解処置器又は処置器として提供することである。別の目的は、標準的な廃棄物箱を用いて、物質を融解のために保持することである。まだ別の目的は、処置器が少なくとも1種の取り外し可能な壁を持つことであり、それは容器内ガラス化処理の後、処置器からのガラス化生成物の除去について助ける目的のためである。
【００２３】
まだ別の目的は、処置器が少なくとも1種の小部分の壁を持つことであり、それは、溶融物質の流出を許すように除去され、及び次いで取り替えることができる。
【００２４】
この発明の別の目的は、炭素-を基とする(-based、-系)物質を絶縁性及び耐熱性物の層として用いることであり、その層はまた、導電性電極の表面として採用され得る。
【００２５】
更にまだ、別の目的は、デュラボード(Duraboard)及び同様な絶縁性物質を絶縁性層として用いることである。
【００２６】
また別の目的は空隙(air gap)を絶縁性層として採用することである。
【００２７】
また別の目的は、高シリカ-含量の砂、砂利(グラブル)及び/又は玉石岩(cobble rock)のような自然の陶製物質を対象の層のための絶縁性及び/又は耐熱性の物質として採用することである。
【００２８】
またもっと別のこの発明の目的は、炭素系物質を、絶縁性層又は他の絶縁性物質、例えば、黒鉛系物質のようなものとして用いることである。
【００２９】
また別の目的は、Thermotect Board Insulation(サーモテクト・ボード・インスレーション)を絶縁性層として用いることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
(図面の簡単な記載)
これらの、及び他の本発明の好適例の特長は、以下の詳細な記載においてより一層明らかになり、ここで、次の添付の図面を参照する:それらは(図面の簡単な説明)の項において移して示すようなものである。
【００３１】
(詳細な記載)
上に議論するように、伝統的なガラス化処理は、典型的にはインサイツで、ピットにおいて、又は複雑な工学設計された(engineered)融解室において行なわれる。しかし、本発明は、ある容器を提供し、その中に、処置すべき物質を配置し、及びそこで、融解処理を行う。さらに、容器は、低コストであるようなやり方で製造され、及び融解処理が終了すればに容易に使い捨て可能である。これは、ガラス化及び/又は結晶性の物体を除去し、及び取り扱う必要を避け、それによって、廃棄物処分の安全、及び容易な手段を提供する。
【００３２】
本発明に従う容器は、ほとんどの種類のガラス化処理に関連して用い得る。例によるものであり、及び制限されないが、本発明に従う容器は、溶融され得る任意の物質、及び溶融した無機性物質への曝露によって処置され得る任意の物質と共に用いることができる。容器及び処理は、重金属、放射性核種、及び有機性及び無機性の化合物のような種々の汚染物質の種類について用い得る。汚染物質の濃度は、ガラス化にとって適切な任意の範囲でよい。さらに、本発明は、自然に発生する(naturally-occurring)陶製物質、又は土壌と共に用いることができる。土壌の種類には、例えば、砂、沈泥(シルト)、粘土(クレイ)、堆積物、砂利、玉石、岩、丸石(boulders)、及びその組合せが包含され得る。物質の種類は、湿潤でよく、又は泥、堆積物、又は灰を包含する。
【００３３】
(始動路及び電極の立体配置(Configuration))
一般的な融解処理には、処置すべき物質のジュール-加熱した電気融解が伴い得、処置すべき物質は、有機性汚染物質を破壊し、及び高-信頼性の、ガラス化及び/又は結晶性の生成物内での有害な無機性及び放射性の物質を固定化する目的のための、汚染された土壌又は他の陶製物質のようなものである。電気融解は、異なる種類のジュール加熱及びプラズマ加熱のような加熱処理を用いて起こすことができる。処理は、少なくとも2種の電極又は少なくとも1種の加熱素子を、処置すべき物質内に配置することにより、次いで随意に、少なくとも2種の電極間での伝導性の始動路の物質の設置により開始(惹起)される。電力が適用されるとき、電流は始動路を介して流れ、それが隣接する土を溶融するのに十分に足りるように加熱される。土壌は、廃棄物と共に汚染され得、溶融物になるとき、それは導電性になり、及びその時点から、処理のための加熱素子として役立つことができる。熱は溶融物体から隣接する未-溶融物質中に伝導し、それを融点にまで加熱し、その時間の後、それもまた伝導性になる。処理は、溶融した物質の量を増加させることによって、電力の供給が停止されるまで続く。融解処理の間に、任意の排気類を捕捉し、及び必要に応じ、既知の、適切なやり方で処置する。凝固した物体はガラス化及び/又は結晶性の生成物を備える。ガラス化処理は、汚染物質を、固定化し、破壊し、及び/又は気化させ、それには、制限されないが有機性物類(organics)、重金属及び放射性核種が包含される。融解処理は、残骸(デブリ)について高い許容性(耐性)を持ち、例えば、それは、鋼鉄、木、コンクリート、丸石、プラスチック、瀝青、及びタイヤのようなものである。
【実施例】
【００３４】
融解手法の起動に要する時間は、多重の始動路(multiple starter paths)の利用によって減少させることができる。初期の溶融帯域(ゾーン)の創製が合計の加熱時間のかなりの部分を必要とし得るので、始動時間の最小化は、ガラス化のために要する合計時間を、隣接する未溶融物質を加熱するのに利用できる溶融物表面の面積の量を最大化することによって、著しく減少させることができる。例えば、図1を参照することで、複数の始動路111は、容器内ガラス化の処理の迅速な起動を、容器のいたるところの多重の場所において溶融帯域を開始することによって提供することができる。本発明の1具体例では、始動路は、少なくとも1種の出力供給機(power supply)に接続される電極100に電気的に接触する。電極100は1又はそれよりも多くの出力供給機に対し接続され得る。単一の出力供給機を用いる場合、出力は、少なくとも2つの電極を介して1時期に(at one time、1回につき)交互に適用することができる。代わりに、複数の出力供給機を用いて、出力を専用の(dedicated)電極のサブセット(部分集合、亜群)に供給することができる。例えば、3種の出力供給機を6種の電極と共に用いることができ、そこで、各出力供給機が1対の電極に無関係に接続される。代わりに、電気的手段を用いて、出力を、任意の数の電極に、任意の数の出力供給機から迂回(divert、方向転換)させることができる。
【００３５】
始動路が、容器におけるどこにでも据え付けられ得る一方、1具体例において、少なくとも1種の始動路は、容器の比較的より一層深い領域においてあり、それは、初期の溶融帯域が容器の底部の部分で発生し、及び溶融物の成長の一次方向が処置すべき物質の上側表面の方にあるようにされる。図2を参照することで、処置すべき物質122の1部分は、容器125の底部において配置することができる。容器のより一層深い領域における一次(A primary)始動路121は、1対の電極100に接触することができ、及び容器125の底部の表面の外形(contour、輪郭)に従う。例えば、始動路は容器の底部の表面に実質的に平行でよい。追加の始動路123及び処置すべき物質122は、容器の残りの容量において配置することができる。電流を一次始動路121を介して適用するとき、初期の融解が容器の底部において均一に起こり得、及び概して上向きに進む(progress)(即ち、下から上への加熱(bottom-up heating))。
【００３６】
図3を参照すれば、始動路の形状は、本質的に線形(曲げられるか、又はまっすぐ)又は平坦(planar)でよい。縦の平坦路はUSP(米国特許)#第6,120,430号明細書において記述され、及びそのような路を記述する内容を、参考として本明細書中に組込む。複数の始動路は、少なくとも2種の線形路、少なくとも2種の平坦路、及び少なくとも1種の平坦路を有する少なくとも1種の線形路からなる群より選ぶことができる。各々の始動路は、導電性の黒鉛薄片(グラファイトフレーク)、水酸化ナトリウム、犠牲抵抗要素(sacrificial resistance elements)、化学的試薬、及びその組合せからなる群より選ばれる物質を備えることができる。
【００３７】
本発明の別の具体例では、電極は選択的に帯電可能な(selectively chargeable)領域を具えることができる。例えば、図2を参照し、電極は更に電極鞘(electrode sheath)(外装)124を具えることができ、それが立体配置され、電極100の1部分を電気的にシールド(遮蔽)し、それによって、少なくとも1種の多重の始動路と電気的に接触するのが妨げられる。鞘は、絶縁性物質を備えることができ、非-伝導性セラミックのようなものであり、及び例として、電極が多重の始動路に操作可能に(operably)接続され、鞘は電極及びほとんどの(all but)選定した電極路(群)の間の電気的な接触を防止するのに役立ち得るものである。さらに、鞘124は利用可能な始動路の間で切り替えられるように電極の方向において移動可能であってよい。例えば、3種の無関係な始動路が、2種の電極間に操作可能に接続され得、それらは出力供給機に対して電気的に接続される。導電性の接触(接点)を持つセラミック製鞘を、1種の電極のまわりに配置することができる。
【００３８】
導電性の接点は、1種の始動路の断面に対する形状及び寸法において類似すべきであり、及び金属、無機性物類(inorganics)及びセラミックスのような任意の伝導性物質から構成することができる。代わりに、接点は単に鞘物質を欠いていてよく、それは電極が始動路と直接接触するようなものである。鞘は2種の始動路を絶縁させることができる一方、電流が第3のものを介して流れるようにする。各々の無関係な始動路は、鞘、及び従って導電性の接点を、1種の始動路から別のものにまで動かすことによって選定することができる。別の鞘の具体例において、導電性の接点はない。その代わり、鞘は、増分として(incrementally)除去し得、電極を種々の始動路に対し曝し、それによって、電流の伝導を許す。
【００３９】
(工学設計した重荷の使用)
典型的な、自然発生する土壌物質について、融解処理を、約1200℃から2000℃までの温度範囲において、主として、溶融される物質の組成に依存させて実行してよい。化学的添加剤を用いて、溶融温度を望ましい範囲内にまで制御することができる。典型的な溶融装置において、より一層高い溶融温度が、より一層高価な融解処理及び設備をもたらし、それはある程度が、溶融物-容器の寿命での減少及び迅速な熱損失を相殺するのに要する増加した出力が原因する。しかし、容器の熱-サイクルの寿命はICVにおける重要な問題ではなく、容器を、単一の-又は制限された-使用について設計することができ、及び最小の費用で構築することができるからである。さらに、連続処理は、典型的に、数千もの時間作動し、一方、1具体例では、ICV容器は10だけの時間についての使用におけるものである。
【００４０】
しかし、露出した、溶融物の上側の表面を介した熱損失は、重要な非効率性の源であり得る。さらに、ガラス化処理の間に生じるガスは、それらが溶融物を介して通るときに、表面の混乱を引き起こし得る。したがって、本発明の1具体例において、工学設計した重荷物質は、溶融物の露出した表面の少なくとも1部分を覆い、それによって、熱損失を軽減する。さらに、重荷の十分な量を溶融物の頂部上に配置することによって、溶融物-表面の混乱を重荷の層の重量によって弱めることができる。
【００４１】
重荷物質は陶製物質を備え得る。それはまた、平坦なパネル、コンクリート、又は耐熱性物に似た工学設計された物質を含み得る。1具体例では、重荷物質は、処置すべき物質の融点よりも高いか、又はそれと等しい融点を持つ。陶製物質を、他の物質、例えば、シリカ-含有土と混合し得るが、それにより、混合物は陶製物質単独の融点よりも高い融点を持つ。代わりに、重荷物質は非-自然の(non-natural)添加剤を備え得、それには、制限されないが、中空球体、絶縁性物質、及び他の工学設計された物質が含まれる。別の具体例では、重荷物質は処置すべき廃棄物物質を備える。また別の具体例では、コンクリートの重いパネル(heavy panel)又は錘(weight)を土壌の重荷の頂部上に配置する。
【００４２】
熱損失の軽減によって、重荷物質は、溶融物をより一層早く最大温度にまで所定の出力入力レベルについて到達可能にすることができる。好ましくは、重荷物質はガス透過性(gas permeable)であることができ、それによって、選択的経路を表面へのガスの流れについて提供する。重荷物質は更に排気において混入する物質を除去するためのフィルタ媒体を備えることができ、排気は重荷物質を介して通る。フィルタ媒体は、物理的-及び化学的-ろ過媒体からなる群より選び得る。
【００４３】
融解処理の間に、容量減少が、概して処置すべき物質の緻密化(densification)によって起こる。このように、本発明の1具体例において、追加の物質を、容器に対し、能動的又は受動的な供与方法を用いて添加してよく、それによって、各容器において処置される物質の量が最大にされる。図4aを参照すれば、受動的な供与が、処置すべき追加の物質440を、容器の頂部上に、融解処理の始まり先立って貯えるときに起こる。一時的な延長壁(extension walls)420を用い、予め-負荷された追加の処置すべき物質を、容量の減少に先立って含むことができる。融解処理の間に、処置すべき物質430の融解は、追加の処置すべき物質440の容器中への低下、及び次いで、追加の処置すべき物質440の処置をもたらす。受動的な供与は、容量減少の量を予測し、又は測定することを伴い、利用可能な容量を初期の負荷物(loading)が溶融した後に定めることができる。追加の処置すべき物質の相殺量を次いで、受動的な供与について、溶融を始めるのに先立ち予め-負荷することができる。能動的な供与の間、図4bを参照すれば、追加の処置すべき物質440が、定期的に又は連続的に容器に対して供与口450を介してフードにおいて融解処理の間に添加され得る。能動的な供与は、容器が本質的に十分であるときに止まる。双方の場合、追加の物質は処置されるべき物質を備え得、及び重荷物質として役立つことができる。代わりに、追加の物質は、清浄な陶製物質、絶縁性物質、工学設計性物質類(engineering materials)及びその組合せから構成され得る。能動的-又は受動的-供与性の追加の物質は、重荷物として、特に有利であることができ、重荷物質が、溶融物-重荷物の界面で、ガラス化が進行すると消費される傾向を示すからである。このように、能動的な供与は、重荷物層を、供与される物質によって補充する追加の目的に機能することができる。
【００４４】
重荷物質を高められたICVについて用いるための1種の方法は、溶融障壁を用いてライン化(裏打ち)された容器を提供する工程を備え、及びそれは、前記容器の比較的より一層深い部分における伝導性の始動路、並びに伝導性の始動路に電気的に接触する複数の電極を持つ。次いで、この方法は、容器の少なくとも1部分を、処置すべき物質の第1の分量(first quantity)を用いて満たす工程、処置すべき前記物質の露出表面を、重荷物質の第1の層を用いて覆う工程、及び次いで出力を電極に適用し、それによってガラス化処理を始める工程を伴うことができる。処理が進むと、若干の重荷物が溶融し得、及び消費され得る。追加の量の処置すべき物質を、能動的に又は受動的に供与することができ、それは次に、重荷物質として、溶融物を成長させるために働き、それは、溶融物の表面の混乱を最小にする。容器が溶融物質で本質的に十分なとき、電極への出力は非活動化され(deactivated)、及び容器を冷却させる。溶融した内容物は、固形のモノリス中に凝固され、それによってそこに含まれる廃棄物が処置される。
【００４５】
(ICV容器ライナ-耐熱性物質)
本発明の別の具体例において、融解処理には、商業上-入手可能な“ロール-オフの箱”のような鋼鉄製容器の使用を伴う。容器の内部の側(inner sides)は、絶縁物を用いて裏打ちされ(lined)得、熱の伝達が抑制され、及び耐熱性物質で融解処理の間の箱が保護される。容器又は処置器及び熱的絶縁性物質の層の内の壁又は側部は環状体を形成することができる。
【００４６】
耐熱性物質は、溶融障壁として役立ち、及び陶製物質を備えることができ、それは、岩、玉石、砂利、砂、及びその組合せのようなものである。耐熱性物質は、溶融物の境界の少なくとも1部分を画成することができ、及びそれを含む廃棄物-含有溶融物の融解温度よりも高い融解温度を持つべきである。1具体例では、耐熱性物質は溶融物よりも少なくともおよそ100℃の高い融解温度を持つ。容器の壁をライニングするのに加え、溶融障壁を用い、溶融物の寸法及び形状を制御することができる。例えば、溶融障壁を用いて、容器を、適切に-配置する形態を用いる複数の領域中に分けることができる。別の例において、耐熱性物質を用いて、溶融物の底部の隅(コーナーズ)が曲げられる(丸くする)。
【００４７】
典型的に、自然-発生する陶製物質は、複合的な金属酸化物(鉱物)、例えば、ジルコニア(酸化ジルコニウム)、マグネシア(酸化マグネシウム)、アルミナ(酸化アルミニウム)、及び鉄酸化物の混合物から構成される。溶融障壁の融解温度は陶製物質の組成、及びとりわけ、存在する耐熱性物の成分の量に依存する。例えば、シリカは2876゜F(1580℃)の非常に高い温度で溶融するので、高いシリカ含量を持つ砂は、より一層少ないシリカの量を持つ砂よりも著しい高温で溶融する。例えば、純粋なケイ砂は2876゜Fで溶融するが、その融解温度は、15%のソーダ灰(Na2CO3)及び10%のライム(石灰)(CaO)を容量で添加することによって1292゜Fにまで減少させることができる。したがって、陶製物質は適切に-選定され、溶融に対しての有効な物理的障壁になり、それによって、溶融物がICV容器の壁に接触するのが防止されなければならない。意外にも、耐熱性の砂を用いるとき、溶融物及び溶融障壁の間の粘性転移帯域(viscous transition zone)は砂の“面”を支持すのに役立ち、及び砂が溶融物中へ処理化の間に流れるのを防止した。さらに、耐熱性物の厚さを設計し、最低の温度が透過性の耐熱性物内で達せられるのを確かにすることができる。それが厚すぎれば、裏側(backside)上の温度は有機物を破壊するのに足りるほど大きくないかもしれない。
【００４８】
自然-発生する、高-シリカ-含有陶製物質が不存在では、耐熱性物の成分を入手可能な陶製物質に対して添加し、溶融障壁の融解温度を増加させることができる。例えば、溶融障壁は更に、少なくとも1種の製造された耐熱性物質を備え得、それは、制限されないが、断熱ボード(板)、耐火れんが、キャスタブル(キャスティング可能、不定形)耐火コンクリート(例は、KAOCRETE(R)(カオクリート(商標)))、及びその組合せを含む。不定形耐火コンクリートはキャストパネルとして利用することができる。若干の例では、溶融障壁はICV処理の間に生じるガスに対し透過性でよい。ガス-透過性の溶融障壁の非-制限的な例は、玉石及びキャストKAOCRETEの混合物であり、そこで、溶融障壁が、玉石間の隙間(void spaces)を介するガスの通過を許すように見出された。処置すべき廃棄物に依存して、透過性は、特に溶融物の混乱を、ICVの間に生じるガスが脱出するのを許すことによって防止する手段として、望ましいことがある。別の具体例では、ガスの放出が、溶融物の側面に沿って構築される透過性チャネルによって促進されてよい。
【００４９】
別の具体例では、耐熱性物のライニング及び絶縁性物質を単一の層中に組み合わせることができる。多くの耐熱性物質は熱的に-伝導性である一方、多くの絶縁性物質は十分に高い融点を持たない。したがって、高い熱伝導性を有する耐熱性物質は、絶縁性及び/又は多孔性の物質の添加によって、より一層絶縁性にすることができる。耐熱性物質は、不定形でよく、その場合に、絶縁性物質を添加し得る一方、耐熱性物質は流体の形態である。多孔性物質の例は、耐熱性物質の絶縁性の特徴を増加させるのに用いることができ、軽石(パミス)である。別の例は、中空のセラミック製ビーズである。組合せられた耐熱性物/絶縁性物の溶融障壁の使用は、ICVのための単純化されたライナシステムをもたらすことができる。さらに、耐熱性物の絶縁性の特徴は、設定に先立つ混合において、例えば、通気された耐熱性物においてのように、空気を取り込むこと(entraining air)によって改善させることができる。
【００５０】
また別の具体例では、耐熱性層は熱的絶縁性物質の全体の層から構成することができる。耐熱性物質の層は、キャストの耐熱性物質及び顆粒状の耐熱性物質の混合物、又はその混合物から構成されてよい。耐熱性物質は双方とも固形又は多孔性でよく、及びそれら自身を介してガス又は液体の流れを防止するか、又は許すかのいずれかの透過性のレベルを持つことができる。
【００５１】
ライナシステムに加え、少なくとも2種の電極又は少なくとも1種の加熱素子が箱内に配置される。次いで処置すべき物質を、箱内に配置することができ、及び融解処理を本明細書に記載するように行う。融解が終了したら、箱の内容物を冷却させ、及び凝固させる。次いで、箱を次に、ガラス化及び/又は結晶化した内容物と一緒に処分する。代わりの具体例では、ガラス化及び/又は結晶化した内容物を箱から除去し、及び別々に処分し、それによって箱の再-使用をさせることができる。
【００５２】
図5は本発明の1具体例に従う処置容器を例証する。例証するように、容器10は側壁(サイドウォールズ)12及び基部14を持つ箱を具える。容器10は、いずれかの空隙(空気ギャップ)及び/又は絶縁物16の層を、各々の側壁12及び基部14上に具える。絶縁物16は、断熱板、自然な陶製物質、又は熱の流れを妨げることが可能な任意の他の物質のような物質から構成し得る。絶縁物の設置後、容器を、耐熱性物質18を用いて裏打ちする。耐熱性物質を、容器の側部並びに基部がすべての面積において裏打ちされ、それが溶融物に曝され得るように設ける。好適例では、自由な液体を本発明に関連して用いるとき、耐熱性物質が更に、プラスチック製ライナ19のような、液体不浸透性(liquid impermeable)のライナ19を用いて裏打ちされ得る。代わりに、耐熱性物質は、バーミキュライト、吸収性陶土(absorbent clays)及び他の吸収性の鉱物のような吸収性物質を用いて裏打ちすることができる。
【００５３】
図6は本発明の1具体例を例証する。示すように、図5の容器が蓋又はカバー22を具える。蓋又はカバー22は容器10上に位置され、及びその頂部をシール(密封)する。蓋又はカバーは開口部24を設けられ、それを介して電極又は加熱素子26が延びる。
【００５４】
蓋又はカバー22及び容器10の間に、コネクタ28を配置し得、それは蓋又はカバー22を容器10に対し接続する。
【００５５】
図6において示す例で指示するように、絶縁物16及び耐熱性物質18を容器10において配置した後、処置すべき物質30を次いで、容器内に配置する。例えば、ドラムを本発明に関連して用いる場合、ドラムは標準的な55又は30ガロン(1ガロンは約3.785又は4.546リットル)のドラムから構成され得る。しかしながら、本発明と共に用いられるドラム又は容器の寸法に制限がないことは理解されるべきである。ドラム30間の隙間は土32を用いて満たされる。そのような土、32はまた、ドラムを覆うために提供される。さらに、カバー土34の層が、覆われたドラム上に配置され、及びコネクタ28中に延びる。電極又は加熱素子の設置管36はカバー土34を介して延びる。処置処理のための電極又は加熱素子24は設置管36を介して延びる。
【００５６】
図7は本発明の別の模範的な具体例を例証し、そこでは、コンパクト化(密集)させたドラム30又は任意の他の処置すべき物質を、容器10において図6において示すように筒状(円柱状)ドラムの代わりに提供する。
【００５７】
(ICV容器-熱ライナデザイン)
別の具体例において、容器内のガラス化のためのライナシステムは、処置器、又は容器を具え、それは、内及び外の壁で、そこで、内壁がその中の空間(ボイド)を画成するもの、DynaGuardTMBoard(ダイナガード(商品名)ボード)のような熱的絶縁性物質の層で処置器の内壁に接触するもの、FIREFLY(R) REFRACTORY PRODUCTS(ファイアフライ(商標)リフラクトリ・プロダクツ)物質のような耐熱性物の層で熱的絶縁性物質の層によって区切られる(bounded by)もの; 及び溶融物質の層で、耐熱性物質の層と熱的に接触し、そこで、耐熱性物質の層が熱的絶縁性物質の層及び溶融物質の層の間に介入されるものを持つ。本発明はまた、処置器の内壁及び絶縁物の層の間に環状体を持つように考慮され、全体の融解処理からの熱の消失を促進する。この具体例では、環状体は少なくとも1種の入口及び少なくとも1種の出口を持つ流動チャネルを形成することができる。空気、液体及び他の冷却ガス又は液体は、入口を第1の温度で入る、及び出口を第2の温度で出ることができる。概して入口での温度は出口での温度よりも低い。
【００５８】
まだ更なる具体例では、処置器は典型的な産業上のロール-オフの箱でよく、それは、Dewalt Northwest(デワルト・ノースウェスト)及びCRW Group(CRWグループ)のような業者から購入され得る。また、処置器が少なくとも1種の取り外し可能な側部の壁(side wall)を持ち、処理化の終了後、凝固した溶融生成物の容易な除去を可能にすることは、有利である。この目的は、処置器を持ち、それが、少なくとも1種の側部の壁を持ち、それは、処置器が、部分的に開き、溶融物のより一層遅い流出が促進されるのを許すように、それが枢動可能にヒンジで動く(pivotally hinged)ことによって達成し得る。まだ別の具体例において、処置器は取り外し可能な部分を有する少なくとも1種の側部の壁を持ち、それは、溶融物の処置器からの流出を許すように除去することができる。そのような取り外し可能な部分は、寸法において変動させ、異なる溶融物の流出速度を達成することができる。取り外し可能な部分は、処置器の再使用を可能にするように取り替えることができる。
【００５９】
図8は本発明の1具体例に従う処置器を例証する。例証するように、処置器は典型的な25立方ヤード(1ヤードは約91.44センチ)の“ロール-オフ”箱を具え、それは側壁12及び基部14を持つ。絶縁物16の層は、炭素系物質、黒鉛系物質、砂、れんが、コンクリート、又は断熱板、その混合物又は高融点を持つ任意の他の物質から構成され得る。絶縁物の設置後、処置器を、耐熱性物質18を用いて裏打ちする。耐熱性物質を、絶縁物層の側部及び基部を裏打ちするように設ける。耐熱性物質の層はまた、適した厚さにおいて堆積するとき、絶縁物の層で置き換え得る。次いで処置すべき溶融物質17を、耐熱性物質と熱接触にて配置する。別の具体例では、自由な液体を本発明に関連して用いるとき、耐熱性物質を更に、プラスチック製ライナ19のような液体不浸透性のライナ19を用いて裏打ちし得る。そのような処置器は、本明細書において記載するように、長さ、幅及び高さの任意の様々の次元を持ってよい。しかし、この技術において熟練した者(当業者)によって認められるように、箱の容量及び次元は、任意の機器でそれがそこに付着しなければならないものの条件によってだけ制限される。当業者は、カバーが処置器上に位置され得ることを認識する。そのようなカバーは、開口部と適合してよく、それを介し、電極を延ばし、処理化の間に生じるガスを回収し、及び処理化の間及びその後の処置器/処置器(treatment vessel/treatment vessel)中に物質を供与する。
【００６０】
また、処置器が少なくとも1種の取り外し可能な側部の壁を持ち、処理化の終了後、凝固した溶融生成物の容易な除去を可能にするのは有利である。側部の壁はまた、部分的な又は完全な開口を許すように、枢動可能にヒンジで動くようにされ得る。図9は少なくとも1種の側壁を持つ処置器を例証し、それは、処置器が部分的に開き、溶融物のより一層遅くより一層遅い(a slower a slower)流出が促進されるのを許すように、それが枢動可能にヒンジで動くようにされる。処置器は典型的に“ロール-オフの箱”であり、側壁12及び基部14を持つ。先細(テーパード)の車輪止め(スキッド)52は、築き上げられた残骸の加えられた強度及び最小化を提供する。車輪54は容易な操縦を許す。この具体例で、2種の区分(セクション)から構成される側部の壁53は、典型的なT-ラッチ(掛け金)58によって互いに保持される。ヒンジ56は、双方の区分の縁部に沿って、側部の壁12への付着された側部の壁53の確保に対し縦に配置され、及び側部の壁53の各区分が他の区分とは無関係に開くようにされる。3種の縦の隅のヒンジ56は、処置器の側部の壁53が溶融物質の処分のために枢動可能に開くようにされる。T-ラッチ58のドアの解放は、側部の壁53の区分が安全に閉まり、及び固定されるようにする。
【００６１】
図10は本発明の別の具体例を例証し、そこでは、側壁53が完全に開き得、溶融物質の容易な処分が許される。当業者には、いずれかの又は双方の側部の壁53の区分がヒンジ56の除去によって取除き得ることは認識される。そのような除去可能な部分は寸法において変動させることができ、異なる溶融物の流出速度が達成された。除去可能な部分は取り替えることができ、処置器の再使用を可能にした。
【００６２】
(容器内ガラス化の方法)
本発明をここで、実行する工程に関して記載する。最初に、容器は、本明細書において記載するように、断熱板、次いでスリップ成形(slip form)の設置によって裏打ちし、耐熱性物質の層の取付けを促進することができる。代わりに、耐熱性物の品質を持つ陶製物質は単独で溶融障壁として役立つことができる。液体-不浸透性のライナを、処置すべき物質及び土壌が液体不浸透性のライナ内で段階化(staged)され得るように、容器において配置することができる。処置すべき物質がかなりの液体を含んでいるとき、液体不浸透性のライナを用いて、処置に先立ち液体を含むことができる。スリップ成形は、処置すべき物質が据え付けられれば、除去してよい。
【００６３】
下記の例におけるように、処置すべき物質は、ドラムにおいて容器内に配置することができる。ドラム内では、処置すべき物質は密集させ、処置すべき物質の量を最大にし得る。代わりに、別の具体例では、処置すべき物質は、ドラムについての必要性を伴わず、容器中に直接配置することができる。別の具体例では、処置すべき物質は、袋又は箱において容器内に配置することができる。まだ別の具体例では、液体の廃棄物を、土又は他の吸収剤と共に混合し、及び容器において配置することができる。
【００６４】
当業者によって認められるように、種々の添加剤を処置すべき物質に添加し、本発明の処理を改善し、又は高めてよい。例えば、ガラス-修飾性(modifying)薬剤は、処置すべき物質の伝導性を増加させ(例は、Na+)、又は処置すべき物質において含有される金属の酸化において助けになり得る(例は、ショ糖又はKMnO4)。他の薬剤で、処理-修飾性薬剤のようなものは、用いることができ、ガラス化及び/又は結晶性の物体の耐久性を改善するような添加剤(即ち、凝固した物質)又はPCBsのような塩素化した有機性物の破壊を高めるように添加される化学薬品を含む。加えて、添加剤は、溶融温度を上昇させ、又は低下することによって溶融温度に影響を及ぼすことができる。
【００６５】
添加剤は、精製した物質として導入してよく、又はそれらは既に特定の陶製物質において存在し得、それは、処置すべき物質に添加することができる。ガラス-修飾性薬剤の例は、フラックス薬剤(fluxing agents)、カラライザ(colorizers、着色剤類)、乳白剤、安定化剤、及びその組合せを備えることができる。フラックス薬剤には、制限されないが、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硫酸ナトリウム、くずガラス(glass cullet)、及びその組合せが包含され得る。着色剤類の例には、金属酸化物、及び特に、銅、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、バナジウム、チタン、ネオジム、プラセオジム及びその組合せの酸化物が含まれ得る。追加の着色剤類は、貴金属のコロイド及び、セレン、硫化カドミウム、及びセレン化カドミウムの沈殿物類を備えることができる。乳白剤は、フッ素-含有物質、リン酸塩、又はその組合せから構成されることができる。安定化剤は、化学的な抵抗性及び/又は機械的な強さのようなガラスの物理的及び化学的な特性を与えることができ、それらはその有用性のために重要である。安定化剤の例には、CaO、Al2O3、CaCO3、アルカリ-含有長石、鉛酸化物、BaO、BaCO3、B2O3、H3BO3、ZrO2、Li2O、K2O、MgO、TiO2、及びその組合せが含まれ得る。
【００６６】
好適例では、本発明に従う容器は、10から40までの立方ヤードの容量において変動する標準的な“ロール・オフ”箱類でよい。そのような容器又は箱は、長さ、幅及び高さの任意の様々なの次元を持つことができる。しかし、当業者によって認められるように、箱の容量及び次元は、任意の機器で、それがそれに付着されなければならないものの条件によってだけ制限される。別の具体例では、本発明に従う容器は、標準の55ガロンの鋼鉄製ドラムのような金属製ドラム類を具えることができる。そのようなドラムは、本明細書において議論されるように、必要な絶縁物及び/又は耐熱性物質の層を設けることができる。本発明に従う容器の壁厚はまた、変動させることができる。典型的に、標準的な箱は、10から12までのゲージ(1ゲージは約0.254μm)の範囲にある壁厚を持ち; しかし、他の次元も可能である。
【００６７】
一般的な意味において、絶縁物及び耐熱性物質は、容器の内部において溶融障壁を形成することができる。ライナは、溶融物を含み、及び容器内で熱を維持するのに役立ち、融解処理の効率を増加させる。それはまた、溶融物を容器に接触しないで保つのに役立ち、それが容器に不全を生じさせるからである。耐熱性物質の十分に厚い層は、絶縁性層についての必要を排除することができる。代わりに、耐熱性物質を省略してよく、及び絶縁性層だけを容器において設けるだけでよく、それは、そのような絶縁性物質が処理化の間に溶融しないのに足りる耐熱性物の場合である。双方の耐熱性層及び別々の絶縁性層を用いる場合、耐熱性物質はまた絶縁性層への熱の伝達を減速するのに役立つ。そのような場合、絶縁性層を容器から融解処理及びそれらの再-使用の後に抽出することが可能である。別の具体例では、絶縁性及び/又は耐熱性物のライナ類の多重の層を用いることができる。理解されるように、絶縁性及び/又は耐熱性の物質の量は、他の規準の中で、処置される土壌及び物質の性質に左右される。例えば、処置すべきそのような土壌及び物質が高い融解温度を持つ場合、そのとき、余分な絶縁性及び/又は耐熱性の物質が要求されることがある。代わりに、上述のように、絶縁性及び耐熱性の物質は、単一の溶融障壁において組み合わせることができる。
【００６８】
若干の例では、ばら物質(loose-material)の溶融障壁を剛性の一体化した(rigid monolithic)形態にまで安定化させることが有利であることがある。これは特に、縦の壁にあてはまることがある。溶融障壁の予備-成形の区分は、各ICV容器の内部のスリップ成形を構築するのに関連して効率を高めることができる。したがって、本発明は、陶製物質と共に結合剤として働くことができる物質の添加を包含する。そのような物質の例には、制限されないが、水ガラス(waterglass)又はカーボンペーストが包含され得る。水ガラスは流体の形態で入荷し、及び空気中のCO2と接触して堅くされた形態に硬化することができる。それは典型的にケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムとして入荷し、ケイ酸カリウムがより一層耐熱性を有する。双方のケイ酸塩は高温で軟化し得るが、その物質はライナシステムの取り扱い及び構築の間に剛性を提供するその目的に役立った。1具体例では、水ガラスは望ましい形状及び次元を持つ形態において配置された耐熱性の砂を浸潤することができる。砂/水ガラスの混合物が堅くなれば、凝固した溶融障壁を取り扱い得、及びICV容器において配置し得る。代わりの適用技術には、流体の結合剤/陶製物質の混合物を適切な表面上へこて塗りすること(trowelling)が包含される。カーボンペーストは同様の様式において利用することができる。カーボンペースト(黒鉛)は有利であることがあり、それは、非常に高い融解温度を持ち、及び典型的に土壌の溶融物によって濡れないからである。このように、それは優れた耐熱性物質を廃棄物-含有溶融物と直接接触させるようにする。加えて、炭素系物質の使用は、物質の層の使用が処理化を高められる電極として役立つのを可能にする。
【００６９】
本発明は、既に-汚染された物質又は土壌の復旧(remediation)に制限されず、また廃棄物生成物の処置を包含する。例えば、廃棄物生成物は、制限されないが、産業上の処理からの廃棄物の流れ又は樽(バレル)又はタンクにおいて貯えられる廃棄物であることができる。廃棄物生成物は、液体、固体、又は双方の混合物でよい。そのような廃棄物生成物をICVによって処置するための方法には、陶製物質、ガラスフリット(原料)及び/又はくずガラスを廃棄物生成物と共に混合し、それによって処置すべき物質を形成する工程; ICV容器に、処置すべき物質を用いて負荷する工程、処置すべき物質を融解する工程、及び処置すべき溶融した物質を持つ容器を、冷却する工程を備え得る。陶製物質及び廃棄物生成物を、例えば、熱又は乾燥ガスを用いて、乾燥することができる。処置すべき物質を持つ容器はまた、電極で、それらが少なくとも1種の出力供給機に電気的に接続されるもの、及び少なくとも1種の始動路を含むべきであり、それぞれが電気的に少なくとも2種の電極に接続する。
【００７０】
1具体例では、陶製物質で、それが土壌から構成され得るもの、及び液体-含有廃棄物生成物を、器中に移し、そこで、2種の物質を混合し、及び乾燥することができる。乾燥は、物質を加熱することによって、及び/又はそれらを介した乾燥ガスを、標準的な産業上の乾燥処理(drying processes)及び設備を採用して吹き込むこと(blowing)によって達成し得る。次いで処置すべき物質を、本明細書に記載し、及び請求するように、ガラス化用のICV容器に移すことができる。陶製物質には、砂、沈泥、粘土、堆積物、砂利、玉石、岩、丸石、又はその組合せが包含され得、及び典型的には、酸化物物質及び/又はケイ酸塩が含まれる。本明細書に記載するように、陶製物質の組成及び、従って処置すべき物質は、溶融物及び最終的なガラス化生成物の特性に影響を及ぼす。廃棄物-処置の必要条件は、特定の適用に依存して変動するが、1具体例において、本発明は、少なくとも約30wt(重量)%の非-陶製の廃棄物物質を持つ清浄な陶製物質を包含する。
【００７１】
廃棄物生成物は、Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act (CERCLA)(米国の包括的環境対処補償責任法)(CERCLA)の廃棄物、Resource Conservation and Recovery Act(資源保全再生法)(RCRA)の廃棄物、放射性廃棄物、超ウラン(TRU)の廃棄物、高-レベル廃棄物、低-レベル廃棄物、混合廃棄物、有機性廃棄物、無機性廃棄物、高-ナトリウム関連廃棄物(bearing wastes)、金属、重金属、汚染物質類、又はその組合せから構成され得る。有機性廃棄物は、制限されないが、揮発性有機性物、半-揮発性有機性物、多環芳香族(polyaromatic)炭化水素、塩素化有機性物、及びその組合せを含み得る。有機性廃棄物の例には、制限されないが、ベンゼン、アセトン、トルエン、フェノール、ナフタレン、ピレン、フルオランテン、アントラセン、フェナントレン、クリセン、アニリン、アルコール、及びその組合せが含まれ得る。塩素化有機性物の例には、制限されないが、PCBs、ダイオキシン、塩化フラン、塩化フェノール、ペンタクロロフェノール、ヘキサクロロベンゼン(HCB)、ヘキサクロロエタン、ヘキサクロロブタジエン、塩化ピロール、塩化チオフェン、又はその組合せが含まれ得る。放射性廃棄物は、制限されないが、テクネチウム、Tc-99、Cs-137、Am-241、Co-60、I-129、I-131、Sr-90、ラドン、ラドン-220、H-3、ラジウム-238、Th-232、Th-230、Th-228、U-234、U-235、U-238、減損ウラン、Pu-238、Pu-239、Pu-240、Pu-241、及びその組合せからなる群より選ばれる放射性核種を含み得る。金属の例には、制限されないが、ベリリウム、ヒ素、クロム、カドミウム、銀、ニッケル、及びセレン、及びその組合せが含まれ得る一方、重金属の例には、制限されないが、鉛、バリウム、水銀、ラジウム、及びその組合せが含まれ得る。代わりに、重金属は、約200の原子質量単位よりも大きいか、又はそれに等しい原子量を持つ金属を備えることができる。無機性化合物は、シアン化物、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、炭酸塩、塩化物、フッ化物、他のハロゲン化物、及びその組合せからなる群より選ばれる物質から構成され得る。
【００７２】
廃棄物生成物は、約70wt%よりも少ないか、又はそれに等しい高-ナトリウム関連廃棄物、例えば、Na2Oから構成されることができる。高-ナトリウム関連廃棄物の最大量は、処置すべき物質の伝導性によって定めることができる。ほとんどの伝導性の廃棄物生成物にあてはまるように、大量のナトリウム-関連廃棄物は、処置すべき物質の伝導性を増加させ得る。1具体例では、処置すべき物質の伝導性は始動路の伝導性よりも低いべきである。より一層高いナトリウム濃度を持つ廃棄物生成物は、ICV機器における負荷に先立ち、配合(blended down、ブレンド)することができる。
【００７３】
本発明はまた、農薬(pesticides)、殺虫剤、除草剤、防かび剤(fungicides)、及びその組合せの処置を包含する。殺虫剤は、制限されないが、DDT、DDD、DDE、Chlordane(R)(クロルデン(商標))、Methoxychlor(メトキシクロル)(R)、Heptachlor(ヘプタクロル)(R)、Heptachlorのエポキシド、Dieldrin(ディルドリン)(R)、Endrin(エンドリン)(R)、Aldrin(アルドリン)(R)、Lindane(リンデン)(R)、BHC、エンドスルファン、又はその組合せを含み得る。殺虫剤の例には、抗生物質、大環状ラクトン、エバーメクチン、ミルベマイシン(milbemycin)、ヒ素剤、ボタニカル(botanical、植物性)、カルバミン酸塩、メチルカルバミン酸ベンゾフラニル(benzofuranyl methylcarbamate)、ジメチルカルバメート、カルバミン酸オキシム、メチルカルバミン酸フェニル、ジニトロフェノール、フッ素、ホルムアミジン、燻蒸剤、無機性物、昆虫成長調整剤、キチン合成抑制剤、幼若ホルモンの模倣体類(ミミックス)、幼若ホルモン、脱皮ホルモン作動薬(アゴニスト)、脱皮ホルモン、脱皮抑制剤、プレコセン類、未分類の昆虫成長調整剤、ネライストキシンの類似体、ニコチノイド(nicotinoid)、ニトログアニジン、ニトロメチレン、ピリジルメチルアミン、有機塩素、シクロジエン、有機水銀、(有機塩素)、有機リン性物(organophosphorus)、有機チオリン酸塩(organothiophosphate)、脂肪性の有機チオリン酸塩、脂肪性のアミド有機チオリン酸塩、有機チオリン酸オキシム、複素環式の有機チオリン酸塩、有機チオリン酸ベンゾチオピラン、有機チオリン酸ベンゾトリアジン、有機チオリン酸イソインドール、有機チオリン酸イソキサゾール、有機チオリン酸ピラゾロピリミジン、有機チオリン酸ピリジン、有機チオリン酸ピリミジン、有機チオリン酸キノキサリン、有機チオリン酸チアジアゾール 、有機チオリン酸トリアゾール、有機チオリン酸フェニル、ホスホン酸塩、ホスホノチオエート(phosphonothioate、phosphorothioate(ホスホロチオエート))、フェニルエチルホスホノチオエート、フェニルフェニルホスホノチオエート、ホスホルアミデート、ホスホルアミドチオエート(phosphoramidothioate)、ホスホロジアミド(phosphorodiamide)、オキサジアジン(oxadiazine)、フタルイミド、ピラゾール、ピレスロイド、ピレスロイドエステル、ピレスロイドエーテル、ピリミジンアミン、ピロール、テトロン酸、チオ尿素、尿素、未分類物(unclassified)、及びその組合せが含まれ得る。除草剤は、抗生剤の除草剤、芳香族酸の除草剤、安息香酸の除草剤から構成され得、アミド、アニリド、アリールアラニン、クロルアセトアニリド、スルホンアニリド、ピリミジニルオキシ安息香酸、フタル酸、ピコリン酸、キノリンカルボン酸、ヒ素剤、ベンゾイルシクロヘキサンジオン、アルキルスルホン酸ベンゾフラニル、カルバミン酸塩、カルバニリド酸塩(carbanilate)、シクロヘキセンオキシム、シクロプロピルイソキサゾール、ジカルボキシイミド、ジニトロアニリン、ジニトロフェノール、ジフェニルエーテル、ニトロフェニルエーテル、ジチオカルバミン酸塩、ハロゲン化脂肪性物(aliphatic)、イミダゾリノン、無機性物、ニトリル、有機リン性物、フェノキシ、フェノキシ酢酸物(phenoxyacetic)、フェノキシ酪酸物(phenoxybutyric)、フェノキシプロピオン酸物(phenoxypropionic)、アリールオキシフェノキシプロピオン酸物、フェニレンジアミン、ピラゾリルオキシアセトフ��ノン、ピラゾリルフェニル、ピリダジン、ピリダジノン、ピリジン、ピリミジンジアミン、四級アンモニウム、チオカルバメート、チオ炭酸、チオ尿素、トリアジン、クロロトリアジン、メトキシトリアジン、メチルチオトリアジン、トリアジノン(triazinone)、トリアゾール、トリアゾロン(triazolone)、トリアゾロピリミジン(triazolopyrimidine)、ウラシル、尿素、フェニル尿素、スルホニル尿素、ピリミジニルスルホニル尿素、トリアジニルスルホニル尿素、トリアジアゾリル尿素、未分類物、又はその組合せから構成され得る。
【００７４】
廃棄物生成物はまた、硝酸塩、亜硝酸塩、及び高い-又は低い-レベルの廃棄物で、それらの重金属、アクチニド、放射性廃棄物及びその組合せのようなものから構成され得る。
【００７５】
本発明の1具体例では、廃棄物生成物は産業上の処理からの廃棄物の流れから直接採取することができる。そのような例では、廃棄物生成物は、液体でよく、樽等、タンク等において移すか、又は本発明によって記載するように、陶製物質と共に混合するための処置施設に直接圧送する(ポンプで送る)ことができる。
【００７６】
(例: 油の存在下のウランチップ(片))
ここで、本発明を、特定の例を参照して説明するが、そこでは、油の存在下のウランチップのような放射性物を伴う。この例は何らも本発明の範囲を制限することを意図しないことが理解される。
【００７７】
最初に、処置すべき物質を30ガロンのドラム内に配置する。ドラムで、処置すべき物質を含むものを、次いで加圧し、又は密集させ、及び50ガロンのドラム内に配置し、及び土壌を用いて詰め、及び密封する。次いで、これらの後のドラムを処置容器10中に導入する。より一層小さなドラム群の加圧の間に、処置すべき物質における任意の油を除去し、及び更に次に記載するように、別に処置する必要があるかもしれない。
【００７８】
処置すべき物質(例えば、ウラン及び油)の密集させたドラムの容器10中への設置は2種のやり方において実行することができる。第1の方法は、密集させたより一層小さなドラムを保持する55-ガロンのドラム及び土壌を、容器10中に空ける工程を伴う。密集させたドラムを、直ちに土を用いて覆い、空気に対する自由な曝露を防止する。この方法で、密集させたドラムが、処理化のために一緒により一層密接に段階化されてよく、及びウランのより一層高い負荷が達成され得る。加えて、密集したドラムを55-ガロンのドラムから除去することで、55-ガロンのドラムが破れるか、又は別の方法で開封され、融解相の間の蒸気が放出されることを確かにする必要条件は存在しない。
【００７９】
代わりに、密集させたドラムを含む55-ガロンのドラムは、処置用の廃棄物処置容器中に直接配置することができた。この場合において、出口孔を、ドラム中に取付け、処理化の間の蒸気の放出を促進する。
【００８０】
より一層小さい(30ガロンの)ドラムの加圧相の間に除去される汚染した油の若干を、土壌に対し、ウランのドラムを用いる処理化のための容器において処置の容量で添加することができる。液体不浸透性のライナ19は、処置すべき物質からの遊離の油が耐熱性物の砂物質18へ移動するのを防ぐ。スリップ成形は、廃棄物、土壌、及び耐熱性物の砂のレベルが同時に高まると、容器が望ましいレベルに満ちるまで、上昇する。その時、スリップ成形は貯蔵場所にまで除去される。
【００８１】
清浄な土壌の層を段階化された廃棄物及び耐熱性物の砂上に配置する。次いで電極を土の層中に取付ける。電極の取付は、予め-配置した管の使用を伴うことができ、電極26のより一層遅い設置のための隙間を確保する。代わりに、対の電極を、段階化した廃棄物及び耐熱性物の砂において、段階化した廃棄物及び耐熱性物の砂の上に配置される清浄な土の層に先立って取付ける。次いで、始動路を電極の間の土において配置する。最後に、追加の清浄なカバー土34を、始動路31の上に配置する。これで廃棄物の処置容器内での段階化が完了する。廃棄物段階化後の廃棄物処置容器の立体配置を図6及び7において示す。
【００８２】
廃棄物処置容器10を、上記のように廃棄物を用いて段階化し、それを、排気の収集フード22を用いて覆い、それは排気処置系に接続される。次に、電極の供与機(フィーダ)の支持枠(フレーム)27を、電極の供与機29を支持するように、容器-フード組立体(アセンブリ)22上に、それらがフード22のデザインの不可欠の部分でない限りで位置させ、そのような場合、それらは既に適所にある。次いで、少なくとも2種の電極26を、供与機29を介して、フード22中に、及び始動路31の端部で配置される管36中に配置する。追加の始動路の物質を管36内に配置し、始動路31との良好な関係を確かにする。最終的に、管の残りを、清浄なカバー土34を用いて満たす。これは融解のための物質の調製を終了させる。上記の議論は少なくとも2種の電極に指向するが、当業者には、少なくとも1種の加熱素子がまた、このシステムと共に用いられ得ることは明白であることが理解される。
【００８３】
排気の流れ及び準備(readiness)の試験の始め(commencement)は、融解処理の開始に先立って実行される。溶融処理化は、時間のある期間にわたって増加する割合(起動の傾斜)で、及び所定の力出力値で、電力の適用を伴う。例えば、電力はおよそ500kWの全出力レベルにまで約15時間適用し得る。ウランを含む廃棄物、ドラム類及び油の処理化は、処置される廃棄物の種類、採用される出力レベル及び容器の寸法に依存して終了するように、二(2)から五(5)までの日のサイクル時間の合計が採られ得ると予想される。好ましくは、処理化は終わるまで24-時間/日の基礎で実行される。
【００８４】
図11aから11dまでは、容器10内の物質の融解の進行的な段階を例証する。
【００８５】
本発明を、一定の特定例を参照して説明したが、それらの種々の修飾は当業者にとって本明細書に添付した請求の範囲において概説されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく明白である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】多重の始動路を持つICV容器の線図である。
【図２】多重の始動路及び電極鞘を持つICV容器の線図である。
【図３】始動路の立体配置の線図である。
【図４】図4a及び4bは処置すべき追加の物質の受動的及び能動的な供与をそれぞれに示す線図である。
【図５】本発明の具体例に従う容器の端部の断面の正面図である。
【図６】本発明の具体例に従う使用における場合の図1の容器を含む機器の端部の断面の正面図である。
【図７】本発明の別の具体例に従う使用における場合の図1の容器を含む機器の端部の断面の正面図である。
【図８】処置器の断面図を例証する;
【図９】処置器の遠近法の図(透視図)を例証し、そこでは、処置器は少なくとも1種の側壁を持ち、それは、処置器が部分的に開くのを許すように枢動可能にヒンジで動くようにされ、より一層遅い溶融物の流出を促進する。
【図１０】処置器の別の透視図を例証し、そこでは側壁が、溶融物質の容易な処分を許すように完全に開放し得る。
【図１１】図11aから11dまでは、本発明の融解処理の種々の段階における図3の機器の断面、正面、端面の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【国際調査報告】
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