(57)【要約】      （修正有）【課題】大震災などにより、原子力発電所事故から飛散放出された放射能セシウムが含まれた原料や廃棄物の処理方法を提供する。【解決手段】放射能セシウムに汚染された原料や廃棄物を１１５０℃以上で、ガス組成は、Ｏ２濃度が１．０％以下で、かつ、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上、もくしは、その両方の還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉１に投入をし、放射性セシウムを高温還元溶融として固化することにより、低ベクレル化、かつ、難水溶性の結晶・非結晶の鉱物として製造することによって、放射能セシウムに汚染された原料や廃棄物を高温還元溶融炉処理していくことにある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性セシウムが含まれている原料や廃棄物を１１５０℃以上から２９００℃以下の温度で、ガス組成が酸素濃度が１．０％以下で、かつ、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上、もしくは、その両方、即ち、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上で、かつ、ＣＯガス濃度も０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉に投入し、放射性セシウムを他の物質と共に溶融固化して、放射能が低ベクレルで、かつ、放射能が難水溶性鉱物を製成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  放射能汚染物が雨水や空気中の粉塵となって、人々の生活に重大な問題を起こす。【０００２】  放射能、特に、セシウム（Ｃｓ）は、水溶性であり、雨水や小川の水と共に流れ、そこに住む魚や植物に吸収され、それが、人々に伝わって生命に重大な影響を及ぼす。【０００３】  また、放射能、特に、セシウム（Ｃｓ）は、粉塵となって、大気の気流にのり、人々の住む町や村にホットスポットとした高濃度の放射能汚染物となり、人々の生命に重大な影響を及ぼす。【０００４】  セシウム（Ｃｓ）は、融点は、数十℃で、沸点が、６７０℃である。例えば、１１５０℃以上の高温で、炉内のＯ２濃度が１．０％以下で、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉において、セシウム（Ｃｓ）は、カルシウム（Ｃａ）と同じように、塩基性酸化物（ＣｓＯ）となる。【０００５】  また、高温で１１５０℃以上の高温還元溶融炉の炉内のガス組成は、Ｏ２濃度が１．０％以下で、かつ、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御することにより、高温還元溶融鉱物の製成が可能となる。【０００６】  このように、高温還元溶融鉱物の中にセシウム（Ｃｓ）が、地球の土壌など無限にある無機質の溶融物に、溶け込むと、安定した難水溶性の低ベクレル化鉱物となる。【０００７】  本発明では、放射能、特に、セシウムなどを高温還元溶融炉に投入をし、高温還元溶融鉱物として製成し、水に溶けることなく、また、大気に飛散することのない物質として高温還元溶融鉱物を製成することにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  通常、放射能の強いセシウム（Ｃｓ）は、常温で空気中や水中で酸化物として水に溶け込み、強い放射能のセシウム（Ｃｓ）として川に流れ、川の魚や田んぼの稲や植物に入り込み、それが人に入り、莫大な問題となる。【０００９】  本発明の目的は、放射能セシウムに汚染された原料や廃棄物を１１５０℃以上で、ガス組成が、Ｏ２濃度が１．０％以下で、かつ、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉に投入をし、放射性セシウムを溶融固化し、低ベクレル化で水に溶けない鉱物として製造する。これによって、水に溶け出して、川の水の汚染や魚や植物の汚染を抑制できる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）放射能セシウムが含まれている原料、下水汚泥、廃棄物を、１１５０℃以上で、ガス組成が、Ｏ２濃度が１．０％以下で、かつ、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉に投入する。【００１１】（２）高温還元溶融炉の炉内には、高温還元鉱物の主成分のＣａＯが１ｔから１０ｔ、また、酸性酸化物のＳｉＯ２を１ｔから１０ｔという、沢山の原料が入っている。そこに、高濃度のセシウム（Ｃｓ）１０，０００Ｂｑ／ｋｇが１ｋｇ混入しても、主成分の１ｔ（１，０００ｋｇ）のＣａＯと１ｔ（１，０００ｋｇ）のＳｉＯ２の高温還元溶融鉱物と同じように、高温還元溶融鉱物となり、共溶化をし、冷却過程にて、固溶化され、ひとつの結晶、非結晶な鉱物となる。そして、ＣａＯと同じように、難水溶性の安定した資源となり、高温還元溶融鉱物とし、放射能の低ベクレル化を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る放射能セシウムを含んだ原料と廃棄物の処理方法として、高温還元溶融装置、即ち、還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉を用いた場合について示す。
【００１３】  本発明では、放射能セシウムを含んだ原料や廃棄物を高温（１１５０℃以上）で処理するため、ガス組成が、Ｏ２濃度が１．０％以下で、かつ、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉を用いる。
なお、２９００℃以下とは、超耐久性レンガの耐久温度である。
【００１４】  図１に本発明の一例を示す。放射能汚染された原料や廃棄物は、投入口（２）を通じて、炉に投入される。炉内は、１１５０℃以上の高温で、かつ、ガス組成は、Ｏ２濃度が１．０％以下、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上、もしくは、Ｈ２ガス濃度とＣＯガス濃度の両方が０．６％以上の還元雰囲気で投入された原料や廃棄物の無機質は、溶けて、滴下し、炉の下に設けられた高温還元溶融鉱物流出口（４）より、炉外に出で、固化し、難水溶性の結晶・非結晶鉱物となる。
また、図２に炉内の温度とガス温度のデータを示した。
さらに、表１には、炉内雰囲気条件（温度、ガス組成）と製成鉱物の水溶性とのデータを示した。炉内温度が１１５０℃以上になり、炉内ガスのＯ２濃度が１．０％以下で、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、ＣＯガス濃度が０．６％以上において、生成した高温還元溶融鉱物は、難水溶性となり、安全な資源となる。表３には、高温還元溶融鉱物の水溶性検査結果を示す。
【表１】
2013257301.tif 000003
【００１５】  高温還元溶融炉には、コークス、石炭、木炭、木材バイオなど、固体系の炉、電気炉、プラズマ炉など電気系の炉、また、石油や天然ガスなどを用いたバーナー系の炉など、高温還元溶融炉がある。
【００１６】  投入物として、大震災により、原子力発電所から放出された放射能セシウムが含まれた原料や廃棄物が良い。また、原子力施設の汚染物も良い。
【００１７】  放射能セシウムを含んだ原料や廃棄物を、本発明の高温還元溶融炉に投入すると、アルカリ性金属なので、高温還元溶融のもとで、主成分のカルシウム（Ｃａ）と同じ挙動を示す。そして、セシウム（Ｃｓ）は、カルシウム（Ｃａ）と同じように、塩基性酸化物（ＣｓＯ）となる。カルシウム（Ｃａ）の塩基性酸化物（ＣａＯ）は、高温還元溶融炉の中で、例えば、約３０％から約４０％の割合を示し、高温還元溶融鉱物の主成分となる。そして、難水溶性で、水に溶けにくく、安定した鉱物となる。同様に、アルカリ性金属のセシウム（Ｃｓ）も酸化セシウム（ＣｓＯ）として、カルシウム（Ｃａ）と同じ挙動を示し、難水溶性となる。
【００１８】  製造した本発明による高温還元溶融鉱物を破砕して、産業廃棄物の埋め立て可否を判断する際に適用される環境庁告示第１３号（産業廃棄物に含まれる金属の検定方法）（海面埋立処分を除く）の方法によってＣｓの溶出性を評価したのが表２である。
また、環境庁告示第１３号（海面埋立処分を除く）による溶出試験結果、表３の通り、本発明の高温還元溶融鉱物のＣｓは、水に溶出しなかった。
【表２】
2013257301.tif 000004
【表３】
2013257301.tif 000005
【発明の効果】
【００１９】  従来のストーカー炉やロータリーキルン、流動床では、低温のために溶けることはなく、飛灰、焼却灰が発生し、かつ、炉のガスはＯ２（酸素）が１．０％以上と高く、酸性である。そのため、放射能セシウムは、溶けることはなく、他のＣａＯやＳｉＯ２と固溶の鉱物をつくることもなく、水に溶けるという重大な問題があった。しかし、本発明の如く、高温還元性ガス雰囲気に制御された高温還元溶融炉を用いることで、高温で溶融することによって、放射能セシウムは、カルシウムと同じ溶融の挙動を示し、塩基性酸化物となる。よって、セシウム（Ｃｓ）はカルシウム（Ｃａ）と同じ塩基性酸化物（ＣｓＯ）となり、難水溶性で、水に溶けにくく、安定した鉱物となる。この溶融した鉱物によって、人体に悪い影響を与えることなく、低ベクレルで、難水溶性で安全な資源となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】放射能セシウムを含んだ原料や廃棄物の処理の高温還元溶融装置（例）
【符号の説明】（１）高温還元溶融装置
（２）放射能原料・廃棄物投入口
（３）高温還元溶融炉内
（４）高温還元溶融鉱物流出口
（５）Ｈ２ガス、ＣＯガス排出口
（６）原料・廃棄物投入昇降装置
【図１】
2013257301.tif 000006
【図２】
2013257301.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月23日(2012.8.23)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  放射能汚染物が雨水や空気中の粉塵となって、人々の生活に重大な問題を起こす。【０００２】  放射能、特に、セシウム（Ｃｓ）は、水溶性であり、雨水や小川の水と共に流れ、そこに住む魚や植物に吸収され、それが、人々に伝わって生命に重大な影響を及ぼす。【０００３】  また、放射能、特に、セシウム（Ｃｓ）は、粉塵となって、大気の気流にのり、人々の住む町や村にホットスポットとした高濃度の放射能汚染物となり、人々の生命に重大な影響を及ぼす。【０００４】  セシウム（Ｃｓ）は、融点は、数十℃で、沸点が、６７０℃である。例えば、１１５０℃以上の高温で、炉内のＯ２濃度が１．０％以下で、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉において、セシウム（Ｃｓ）は、カルシウム（Ｃａ）と同じように、塩基性酸化物（ＣｓＯ）となる。【０００５】  また、高温で１１５０℃以上の高温還元溶融炉の炉内のガス組成は、Ｏ２濃度が１．０％以下で、かつ、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御することにより、高温還元溶融鉱物の製成が可能となる。【０００６】  このように、高温還元溶融鉱物の中にセシウム（Ｃｓ）が、地球の土壌など無限にある無機質の溶融物に、溶け込むと、安定した難水溶性の低ベクレル化鉱物となる。【０００７】  本発明では、放射能、特に、セシウムなどを高温還元溶融炉に投入をし、高温還元溶融鉱物として製成し、水に溶けることなく、また、大気に飛散することのない物質として高温還元溶融鉱物を製成することにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  通常、放射能の強いセシウム（Ｃｓ）は、常温で空気中や水中で酸化物として水に溶け込み、強い放射能のセシウム（Ｃｓ）として川に流れ、川の魚や田んぼの稲や植物に入り込み、それが人に入り、莫大な問題となる。【０００９】  本発明の目的は、放射能セシウムに汚染された原料や廃棄物を１１５０℃以上で、ガス組成が、Ｏ２濃度が１．０％以下で、かつ、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉に投入をし、放射性セシウムを溶融固化し、低ベクレル化で水に溶けない鉱物として製造する。これによって、水に溶け出して、川の水の汚染や魚や植物の汚染を抑制できる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）放射能セシウムが含まれている原料、下水汚泥、廃棄物を、１１５０℃以上で、ガス組成が、Ｏ２濃度が１．０％以下で、かつ、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉に投入する。【００１１】（２）高温還元溶融炉の炉内には、高温還元鉱物の主成分のＣａＯが１ｔから１０ｔ、また、酸性酸化物のＳｉＯ２を１ｔから１０ｔという、沢山の原料が入っている。そこに、高濃度のセシウム（ＣＳ）１０，０００Ｂｑ／ｋｇが１ｋｇ混入しても、主成分の１ｔ（１，０００ｋｇ）のＣａＯと１ｔ（１，０００ｋｇ）のＳｉＯ２の高温還元溶融鉱物と同じように、高温還元溶融鉱物となり、共溶化をし、冷却過程にて、固溶化され、ひとつの結晶、非結晶な鉱物となる。そして、ＣａＯと同じように、難水溶性の安定した資源となり、高温還元溶融鉱物とし、放射能の低ベクレル化を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る放射能セシウムを含んだ原料と廃棄物の処理方法として、高温還元溶融装置、即ち、還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉を用いた場合について示す。
【００１３】  本発明では、放射能セシウムを含んだ原料や廃棄物を高温（１１５０℃以上）で処理するため、ガス組成が、Ｏ２濃度が１．０％以下で、かつ、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上の還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉を用いる。
なお、２９００℃以下とは、超耐久性レンガの耐久温度である。
【００１４】  図１に本発明の一例を示す。放射能汚染された原料や廃棄物は、投入口（２）を通じて、炉に投入される。炉内は、１１５０℃以上の高温で、かつ、ガス組成は、Ｏ２濃度が１．０％以下、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、もしくは、ＣＯガス濃度が０．６％以上、もしくは、Ｈ２ガス濃度とＣＯガス濃度の両方が０．６％以上の還元雰囲気で投入された原料や廃棄物の無機質は、溶けて、滴下し、炉の下に設けられた高温還元溶融鉱物流出口（４）より、炉外に出で、固化し、難水溶性の結晶・非結晶鉱物となる。
また、図２に炉内の温度とガス温度のデータを示した。
さらに、表１には、炉内雰囲気条件（温度、ガス組成）と製成鉱物の水溶性とのデータを示した。炉内温度が１１５０℃以上になり、炉内ガスのＯ２濃度が１．０％以下で、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、ＣＯガス濃度が０．６％以上において、生成した高温還元溶融鉱物は、難水溶性となり、安全な資源となる。表３には、高温還元溶融鉱物の水溶性検査結果を示す。
【表１】
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【００１５】  高温還元溶融炉には、コークス、石炭、木炭、木材バイオなど、固体系の炉、電気炉、プラズマ炉など電気系の炉、また、石油や天然ガスなどを用いたバーナー系の炉など、高温還元溶融炉がある。
【００１６】  投入物として、大震災により、原子力発電所から放出された放射能セシウムが含まれた原料や廃棄物が良い。また、原子力施設の汚染物も良い。
【００１７】  放射能セシウムを含んだ原料や廃棄物を、本発明の高温還元溶融炉に投入すると、アルカリ性金属なので、高温還元溶融のもとで、主成分のカルシウム（Ｃａ）と同じ挙動を示す。そして、セシウム（Ｃｓ）は、カルシウム（Ｃａ）と同じように、塩基性酸化物（ＣｓＯ）となる。カルシウム（Ｃａ）の塩基性酸化物（ＣａＯ）は、高温還元溶融炉の中で、例えば、約３０％から約４０％の割合を示し、高温還元溶融鉱物の主成分となる。そして、難水溶性で、水に溶けにくく、安定した鉱物となる。同様に、アルカリ性金属のセシウム（Ｃｓ）も酸化セシウム（ＣｓＯ）として、カルシウム（Ｃａ）と同じ挙動を示し、難水溶性となる。
【００１８】  製造した本発明による高温還元溶融鉱物を破砕して、産業廃棄物の埋め立て可否を判断する際に適用される環境庁告示第１３号（産業廃棄物に含まれる金属の検定方法）（海面埋立処分を除く）の方法によってＣｓの溶出性を評価したのが表２である。
また、環境庁告示第１３号（海面埋立処分を除く）による溶出試験結果、表３の通り、本発明の高温還元溶融鉱物のＣｓは、水に溶出しなかった。
【表２】
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【表３】
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【発明の効果】
【００１９】  従来のストーカー炉やロータリーキルン、流動床では、低温のために溶けることはなく、飛灰、焼却灰が発生し、かつ、炉のガスはＯ２（酸素）が１．０％以上と高く、酸性である。そのため、放射能セシウムは、溶けることはなく、他のＣａＯやＳｉＯ２と固溶の鉱物をつくることもなく、水に溶けるという重大な問題があった。しかし、本発明の如く、高温還元性ガス雰囲気に制御された高温還元溶融炉を用いることで、高温で溶融することによって、放射能セシウムは、カルシウムと同じ溶融の挙動を示し、塩基性酸化物となる。よって、セシウム（Ｃｓ）はカルシウム（Ｃａ）と同じ塩基性酸化物（ＣｓＯ）となり、難水溶性で、水に溶けにくく、安定した鉱物となる。この溶融した鉱物によって、人体に悪い影響を与えることなく、低ベクレルで、難水溶性で安全な資源となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】  本発明に係る放射能セシウムを含んだ原料と廃棄物の処理方法として、高温還元溶融装置、即ち、還元性ガス雰囲気に制御した高温還元溶融炉を用いた場合の処理方法を示した図である。放射能汚染された原料や廃棄物は、投入口（２）を通じて、高温の炉内に投入され、溶けて、滴下し、炉の下に設けられた高温還元溶融鉱物流出口（４）より、炉外に出で、固化し、難水溶性の結晶・非結晶鉱物となる。
【図２】  炉内温度が１１５０℃以上になると、炉内ガスのＯ２濃度が１．０％以下で、Ｈ２ガス濃度が０．６％以上、ＣＯガス濃度が０．６％以上となることを示している。
【符号の説明】
【００２１】  ［図１］  放射能セシウムを含んだ原料や廃棄物の処理の高温還元溶融装置（例）
（１）高温還元溶融装置
（２）放射能原料・廃棄物投入口
（３）高温還元溶融炉内
（４）高温還元溶融鉱物流出口
（５）Ｈ２ガス、ＣＯガス排出口
（６）原料・廃棄物投入昇降装置