廃棄物のセメント固化処理方法
【課題】遅延剤分子を含む廃棄物を短時間で、高強度にセメント固化処理できる廃棄物のセメント固化処理方法を提供するものである。
【解決手段】本発明に係る廃棄物のセメント固化処理方法は、セメント固化を遅くする硝酸塩などの遅延剤分子を含む廃棄物をセメント固化処理する際に、廃棄物に、普通ポルトランドセメントと共に硬化促進剤を添加し、セメント粒子１２の表面に、遅延剤分子錯塩が形成されるよりも早く硬化物１４を形成させて、セメントペースト１１中のカルシウムイオンと遅延剤分子１３との接触、反応を防ぎつつセメントの水和反応を進行させて凝結、固化させるものである。
【解決手段】本発明に係る廃棄物のセメント固化処理方法は、セメント固化を遅くする硝酸塩などの遅延剤分子を含む廃棄物をセメント固化処理する際に、廃棄物に、普通ポルトランドセメントと共に硬化促進剤を添加し、セメント粒子１２の表面に、遅延剤分子錯塩が形成されるよりも早く硬化物１４を形成させて、セメントペースト１１中のカルシウムイオンと遅延剤分子１３との接触、反応を防ぎつつセメントの水和反応を進行させて凝結、固化させるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低レベル放射性廃棄物、特にセメント固化を遅くする硝酸塩などの遅延剤分子を含む廃棄物のセメント固化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低レベル放射性廃棄物には、セメント固化を遅くする硝酸塩などの遅延剤分子が含まれている。この低レベル放射性廃棄物の処理方法として、普通ポルトランドセメントを用いた固化処理が検討されている。
【０００３】
セメントと遅延剤分子を混ぜて水和反応を起こそうとしても、図１０に示すように、セメント粒子１０１の表面に、硝酸塩とセメント粒子のカルシウムイオンとが反応して遅延剤分子錯塩（硝酸カルシウムなどの硝酸塩、ホウ酸塩など）１０２が形成されるため、セメント粒子１０１が水和反応を起こしくくなり、凝結が遅延したり（凝結に時間を要したり）、強度不足が発生した。
【０００４】
そこで、遅延剤分子（ホウ酸塩）に水酸化ナトリウムなどを加えてホウ砂を形成してから、そのホウ砂とセメントを混ぜて水和反応を起こし、セメント固化させる手段を取っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９７６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、水酸化ナトリウムは高アルカリで、潮解性などがあるため、取り扱いが困難である。また、水酸化ナトリウムは材料単価が高いため、セメント固化に併用すると処理費用が高くなるという問題があった。さらに、水酸化ナトリウムの原料が固体であるため、水溶液にするためのプロセスを必要とし、工程数が多くなるという問題があった。
【０００７】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、遅延剤分子を含む廃棄物を短時間で、高強度にセメント固化処理できる廃棄物のセメント固化処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく本発明に係る廃棄物のセメント固化処理方法は、セメント固化を遅くする硝酸塩などの遅延剤分子を含む廃棄物のセメント固化処理方法において、廃棄物に、普通ポルトランドセメントと共に硬化促進剤を添加し、セメント粒子表面に、遅延剤分子錯塩が形成されるよりも早く硬化物を形成させて、セメントペースト中のカルシウムイオンと遅延剤分子との接触、反応を防ぎつつセメントの水和反応を進行させて凝結、固化させるものである。
【０００９】
セメントペーストの水セメント比は３０〜４０％、硝酸塩含有率は３５〜５０ｗｔ％、及び硬化促進剤の添加率は１〜６ｗｔ％である。
【００１０】
硬化促進剤は、硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、又はリン酸二水素カリウムの単体、或いはそれらの混合物である。
【００１１】
硬化促進剤として、セメントペースト全体に対して炭酸ナトリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、リン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加することが好ましい。
【００１２】
硬化促進剤として、セメントペースト全体に対してリン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、硫酸アルミニウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、遅延剤分子を含む廃棄物をセメント固化処理して一日以内で終結でき、かつ、１０Ｎ／ｍｍ2以上の圧縮強度を有するセメント固化体を得ることができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
本実施の形態で用いるセメントは、普通ポルトランドセメントであり、通常的に最も使用されているセメントである。普通ポルトランドセメントを構成するクリンカの組成化合物（成分）とその特性を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
セメント中の組成化合物は水と反応して水和物を生成する。水和反応はセメントの細かさ、水量の多少、温度などの影響を受け、複雑な反応過程を示す。
【００１８】
注水直後は、先ず、水和反応速度が非常に速いアルミン酸三カルシウム（C3A）が反応する。図２に示すように、セメントに含まれるC3Aが溶解して、同じくセメントに含まれる石膏（3[CaSO4・H2O]）と反応し、エトリンガイト（3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O）を生成する。図３に示すように、その後しばらくは水和反応が停滞する。その後、けい酸三カルシウム（C3S）及びけい酸二カルシウム（C2S）の水和が活発に生起し、C-S-Hと呼称されるけい酸カルシウム水和物（mCaO・SiO2・mH2O）と水酸化カルシウム（Ca(OH)2）が急激に生成される。水酸化カルシウムは、硬化体をアルカリ性に保つ。また、水酸化カルシウムは、水溶性で硫酸塩と反応し易いが、ポラゾンの可溶性シリカやアルミナと反応して安定な化合物を生成する。
【００１９】
その後しばらくすると、再び水和反応が緩やかなものとなって終結を向かえた後、モノサルフェート水和物（3CaO・Al2O3・CaSO4・12H2O）及びアルミン酸カルシウム水和物（3CaO・Al2O3・6H2O）が生成される。凝結は一般にC3Sの水和が活発に生起した時点より始まり、漸次水和物の増加に伴って強固な硬化体が形成される。セメントの水和反応の進行と共に、硬化体の毛細管空隙がゲルで満たされて緻密化し、強度が増進する。硬化体の強さは、空隙量又は固体部分の容積の関数で表される。
【００２０】
低レベル放射性廃棄物のセメント固化処理フローを図４に示すように、低レベル放射性廃棄物４１と普通ポルトランドセメント４２を容器４４内で練り混ぜ、セメントペースト４３が作製される。容器４４としてはドラム缶やミキサーなどが挙げられる。その後、容器４４を一時保管所４５へと運んで一時保管し、その間にセメントペースト４３が凝結される。その後、凝結したセメント固化体の移し替えを行い、地下の貯蔵所４６でセメント固化体が半永久的に管理保管される。
【００２１】
ところが、低レベル放射性廃棄物４１として硝酸塩（NO3-）を多量に含む廃棄物（例えば、硝酸塩濃度が７０〜７５ｗｔ％）をセメント固化する場合、図１０に示したように、注水直後に、硝酸塩（NO3-）がセメント粒子１０１のカルシウムイオン（Ca2+）と反応し、硝酸カルシウム（遅延剤分子錯塩１０２）が形成される。この硝酸カルシウムがC3Sの水和反応を阻害し、安定した水和物であるC-S-HとCa(OH)2の形成が遅くなってしまう。その結果、セメントの終結までに３日を要してしまうという問題が起こる。
【００２２】
ここで、実際のセメント固化処理プラントを運転するにあたり、以下に示す３つの条件を満足する必要がある。
【００２３】
1)フロー値：セメント固化体は、ドラム缶又はミキサーなどの容器４４内で練り混ぜられるが、施工性を判定する基準としてフロー値を用いる。フロー値が小さいと、型枠となる容器４４内での硝酸塩廃棄物４１とセメント４２の練り混ぜが困難となり、施工性が悪くなる。目標値はフロー値が１８０ｍｍ以上（１５打）で、ブリーディングが生じないこととする。
【００２４】
2)凝結時間：一時保管所４５での保管期間は１日以内であるため、セメントペースト４３は練り混ぜ後はなるべく速く凝結、固化することが望ましい。よって、終結時間は最長でも１日以内を目標とする。
【００２５】
3)圧縮強度：セメント固化体の目標圧縮強度は、材齢２８日で１０Ｎ／ｍｍ2以上とする。
【００２６】
本実施の形態に係る廃棄物のセメント固化処理方法は、硝酸塩などの遅延剤分子を含む廃棄物をセメント固化処理する際に、廃棄物に、普通ポルトランドセメント及び水と共に硬化促進剤を添加し、図１に示すように、セメント粒子１２の表面に硝酸塩（NO3-：遅延剤分子錯塩）１３が形成されるよりも早くカルシウムアルミネート水和物１４（硬化物）を形成させ、また、けい酸カルシウム（C3S及びC2S）の水和反応を促進させ、セメントペースト１１中のカルシウムイオンと遅延剤分子との接触、反応を防ぎつつセメントの水和反応を進行させて凝結、固化させるものである。
【００２７】
セメントペースト１１の水セメント比は３０〜４０％、硝酸塩充填率（含有率）は３５〜５０ｗｔ％、及び硬化促進剤の添加率は１〜６ｗｔ％、好ましくは２．０〜５．５ｗｔ％とされる。
【００２８】
硬化促進剤としては、硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素アンモニウムなどが挙げられ、特に炭酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、又は硫酸アルミニウムの単体、或いはそれらの混合物が好ましい。これらの硬化促進剤は、工業的に比較的安価に入手可能であり、また、ハンドリングも良好である。
【００２９】
特に、硬化促進剤として、セメントペースト１１全体に対し、炭酸ナトリウムを２．５ｗｔ％の割合で添加すること、炭酸ナトリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、リン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加すること、又はリン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、硫酸アルミニウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加することが好ましい。
【００３０】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３１】
硬化促進剤として挙げられる成分は、カルシウムイオンの動きを活発化させ、凝結を促進するものである。硬化促進剤の硬化メカニズムを以下に示す。
【００３２】
(ａ)硫酸アルミニウム（Al2(SO4)3），硫酸ナトリウム（Na2SO4）
急結剤として市販されているメイコＳＡ１６３（登録商標、deggusa.製）の主成分である。アルミニウムイオンがセメント中のCa(OH)2と反応してアルミン酸カルシウム水和物（C3AH6）を急速に生成する。
【００３３】
(ｂ)炭酸ナトリウム（Na2CO3）
Na2CO3がセメント中のCa(OH)2と反応すると、
Na2CO3＋Ca(OH)2→2NaOH＋CaCO3
といった反応が生じ、難溶性のCaCO3を生成する方向に反応が進行する。したがって、C3Sやβ-C2Sの水和反応によって生成する液相のCa(OH)2が難溶性のCaCO3として除去されるために、C3S及びβ-C2Sの水和反応が促進される。一方、Na2CO3とCa(OH)2の反応によって生成するNaOHにより、C3Sやβ-C2Sの水和反応初期に生成する低分子のC-S-Hが可溶する。すなわち、NaOHはC-S-Hゾル膜を除去するため、水和反応が進行すると考えられる。また、NaOH及びNa2CO3などは、C3A及び鉄アルミン酸四カルシウム（C4AF）の水和反応を促進するため、セメントが急結する。
【００３４】
(ｃ)アルミン酸ナトリウム（NaAlO2）
セメントペースト全体に対してNaAlO2を１〜３ｗｔ％の割合で添加すると、１〜２分の可使時間の後にセメントが急結する。NaAlO2の方がNa2CO3より、急結作用が大きい。実用上、NaAlO2はNa2CO3と混合して用いられている。その作用機構は、NaAlO2が水中で加水分解してNaOHとAl(CO)3ゾルとなり、この両者が急結を促進することになるので、反応機構はNaOHに近い。
【００３５】
(ｄ)リン酸二水素カリウム（KH2PO4）
リン酸自身は、Ca(OH)2を溶解する働きを示すが、KOHはNaOHと同様にCa2+イオンの溶解を促進し、C4AFの水和反応を促進すると考えられている。
【００３６】
(ｅ)水酸化アルミニウム（Al(OH)3）
Al2O3やAl(OH)3をセメントに１％添加して凝結試験を行うと、セメント中のCa(OH)2と反応してC3AH6が急速に生成され、瞬結する。モルタルやコンクリートに対しては急結剤的な働きをするが、柔軟性が無くなり、かつＷ／Ｃ（水セメント比）を増加させるのであまり実用には向いていない。
【００３７】
硬化促進剤は、図１に示すように、セメント粒子１２の周りにカルシウムアルミネート（アルミン酸カルシウム）水和物１４が形成されるのを促進し、遅延剤分子（硝酸塩（NO3-））１３とセメント粒子１２の反応を阻害し、安定したセメント水和反応を生じさせる。また、硬化促進剤は、カルシウムイオンの動きを活発化、活性化させて、けい酸カルシウム（C3S及びC2S）の水和反応を促進させる。これらによって、硝酸塩を含む廃棄物をセメント固化する際、硬化促進剤が無添加の場合は硬化に３日程度かかっていたのが、硬化促進剤を添加することで１日以内で硬化させることが可能となる。
【００３８】
また、これらの硬化促進剤は、セメントペースト１１の全重量に対して２．５ｗｔ％程度の添加で十分に効果があることから、硬化促進剤を添加することによるコストアップはそれほど大きくなく（セメント固化体１トンあたりのコストアップ分は２５００円程度）、ほぼ無視できる範囲である。
【００３９】
また、遅延剤分子のようにセメントの凝結を阻害する物質に対して硬化促進剤を使用すれば、大量の廃棄物を非常に低コストで、かつ、歩留まり良くセメント固化することが可能となる。硬化促進剤の配合比を調整すれば、廃棄物が全体の６０ｗｔ％程度を占めるセメント固化体であっても、材齢２８日の圧縮強度を１０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度にすることが可能である。この強度であれば、ドラム缶に入れたセメント固化体を地中にて貯蔵することができる。また、硬化促進剤の量を調整することにより、硬化時間を所望の時間に調整することができる。
【００４０】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００４１】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４２】
セメント固化体を、コンクリート標準示方書規準編「モルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験用供試体の作り方」（ＪＳＣＥ−Ｆ ５０６−１９９９）に従って作製した。
【００４３】
セメント固化体の作製用原料として、
セメント：普通ポルトランドセメント（比重：３．１６）、
水：水道水、
模擬硝酸塩廃棄物：硝酸ナトリウム（純度：９８．０％）、
硬化促進剤：硫酸アルミニウム（RA），硫酸ナトリウム（RN），炭酸ナトリウム（TN），アルミン酸ナトリウム（AN），リン酸二水素カリウム（RK），水酸化アルミニウム（SA）、
を用いた。
【００４４】
各材料の配合比を変えて２２種類のセメントペーストを作製した。各セメントペーストの配合比を表２に示す。ここで、全てのセメントペーストにおいて、硝酸塩充填率（含有率）は４０ｗｔ％と一定にした。配合の詳細は、微少練りを実施後（セメントペーストの作製後）に決定した。
【００４５】
【表２】
【００４６】
各セメントペーストは、図５に示すフローに従って作製した。先ず、硝酸ナトリウム５１と水５２の混合物を３０秒間練り混ぜて硝酸塩溶液５３を作製した。次に、この硝酸塩溶液５３にセメント５４及び硬化促進剤５５を添加して１分間練り混ぜてセメントペースト５６を作製した。得られた各セメントペースト５６について、硬化確認、フロー試験、ブリーディング水確認、凝結試験、及び圧縮強度試験を行った。
【００４７】
硬化確認に関しては、練り混ぜ後１日経過したセメント硬化体を指触で確かめた。硬化が確認できた配合に関しては、ミキサー練り混ぜ後の、おおよその硬化時間を測定した。
【００４８】
フロー試験は、硬化が確認できた配合に対して行った。１８０ｍｍ以上のフロー値が確保できたかどうかを確認した。
【００４９】
ブリーディング水確認は、打設後５時間を目安に、ブリーディング水の有無を確認した。
【００５０】
凝結試験は、セメント物理試験方法（ＪＩＳ Ｒ ５２０１）に基づいて行い、始発時間、終結時間を測定した。始発標準針の先端が底板の上面からおよそ１ｍｍの所に止まる時を始発とし、練り混ぜ開始から始発までの所用時間を始発時間とした。また、終結標準針ではセメントペースト表面に針の跡が残るが、付属小片環では跡が残らない時を終結とし、練り混ぜ開始から終結までの所用時間を終結時間とした。
【００５１】
圧縮強度試験は、材齢が７日及び２８日の両セメント固化体に対して行い、一軸圧縮強度を測定した。両セメント固化体の養生は、温度２０℃、湿度６０％の恒温恒湿環境の気中養生で行った。
【００５２】
一日後硬化確認及び打設５時間後におけるブリーディングの有無の結果を表３に示す。硬化促進剤無添加のPL以外、全てのセメントペーストにおいて硬化促進剤は２．５〜５．０ｗｔ％の割合で添加されている。
【００５３】
【表３】
【００５４】
表３に示すように、RN5P、SA5P、PL、及びRK1.25AN1.25Pのセメントペーストについては、１日では完全に硬化しなかった。ブリーディングに関しては、RK1.25AN1.25Pのセメントペーストを除いて、特に問題はなかった。
【００５５】
フロー試験の結果を表４に、また、表４のグラフを図６に示す。
【００５６】
【表４】
【００５７】
表４及び図６に示すように、RK5Pのセメントペーストについては、フロー値が平均で１３５ｍｍと目標値（１８０ｍｍ以上）よりも小さいことから、硬化時間が早すぎてフロー試験中に硬化が始まった。その他のセメントペーストは、いずれもフロー値が１８０ｍｍ以上であり、特に問題はなかった。
【００５８】
凝結試験の結果を表５に、また、表５のグラフを図７に示す。
【００５９】
【表５】
【００６０】
表５及び図７に示すように、PL及びRK1.25AN1.25Pのセメントペーストについては、１日で終結しなかった。一方、TN5P、AN5P、RK5P、RK2.5P、TN1.25RA1.25P、及びTN1.25AN1.25Pのセメントペーストは始発時間が２０分以内であり、練り混ぜ開始直後から硬化が始まるため、施工性があまり良好でなかった。一方、RA5P、TN2.5P、TN1.25RK1.25P、及びRK1.25RA1.25Pのセメントペーストは始発時間が２０分以上、かつ、終結時間が１日以内であるため、施工性について全く問題はなかった。
【００６１】
材齢７日の圧縮強度試験の結果を表６に、また、表６のグラフを図８に示す。また、材齢２８日の圧縮強度試験の結果を表７に、また、表７のグラフを図９に示す。なお、PL、RA5P、TN5P、AN5P、及びRK5Pのセメント固化体に関しては、時間の関係上、材齢７日圧縮強度試験しか実施していない。各セメント固化体の密度はいずれも２ｇ／ｃｍ3程度であるため、圧縮強度試験の強度値は試験体製作上において問題は無いと言える。
【００６２】
【表６】
【００６３】
表６及び図８に示すように、RA5P及びAN5Pのセメント固化体は、材齢７日の圧縮強度が５Ｎ／ｍｍ2を下回っているので、材齢２８日の圧縮強度が目標値（１０Ｎ／ｍｍ2）を上回らないと予想される。
【００６４】
【表７】
【００６５】
一方、表７及び図９に示すように、TN2.5P、RK2.5P、TN1.25RA1.25P、TN1.25AN1.25P、TN1.25RK1.25P、RK1.25RA1.25P、RK1.25AN1.25Pのセメント固化体は、材齢２８日の圧縮強度が目標値（１０Ｎ／ｍｍ2）を上回っており、全く問題はなかった。
【００６６】
セメント固化試験の総合評価を表８に示す。フロー試験、凝結試験、及び圧縮強度試験の全てが良好であったものを◎（特に良好）、フロー試験及び圧縮強度試験は良好で、かつ、凝結試験のみがやや良好であったものを○（良好）、フロー試験、凝結試験又は圧縮強度試験のいずれかが不十分のものを×（不可）と評価した。凝結試験の「やや良好」とは始発が２０分内のものをいう。
【００６７】
【表８】
【００６８】
表８に示すように、TN5P、RK5P、TN2.5P、RK2.5P、TN1.25RA1.25P、TN1.25AN1.25P、TN1.25RK1.25P、及びRK1.25RA1.25Pのセメントペーストは、いずれも総合評価が良好であり、特に、TN2.5P、TN1.25RK1.25P、及びRK1.25RA1.25Pのセメントペーストは、総合評価が特に良好であった。
【００６９】
一方、PL及びRK1.25AN1.25Pのセメントペーストは、凝結試験において終結までに１日以上を要したため、総合評価は不可であった。また、RA5P及びAN5Pのセメントペーストは、圧縮強度試験において強度が不足していたため、総合評価は不可であった。
【００７０】
ここで、遅延剤分子がセメント固化体の硬化を遅延させる理由は、以下の４つに分類できる。
【００７１】
(1)沈殿説：遅延剤分子がセメント粒子表面に不活性物質からなる被膜を形成し、この被膜がセメント粒子と水の接触を妨害して水和反応を遅延させる。
【００７２】
(2)錯塩説：遅延剤分子がカルシウムイオンと錯塩を形成し、この錯塩がCa(OH)2の結晶の析出を抑制する。
【００７３】
(3)吸着説：セメント粒子表面に遅延剤分子が吸着され、この吸着された遅延剤分子がセメント粒子と水の接触を抑制する。
【００７４】
(4)核生成抑制説：水和反応の誘導期から加速期にかけて液相から析出するCa(OH)2結晶核の生成を阻害する。硝酸ナトリウムは溶液にすると、ナトリウムイオン（Na+）と硝酸イオン（NH3-）に解離する。ナトリウムイオンはC3Aの誘発を助けるが、硝酸イオンがCa(OH)2の生成を阻害していると考えられる。硫酸ナトリウムは、硫酸イオンが阻害物質になったと考えられる。RK1.25AN1.25PのセメントペーストについてはAl(OH)3のゾル化をリン酸イオンが妨げたと考えられる。
【００７５】
低レベル放射性廃棄物の固化処理にセメントを用いるのは、安価であるということが主な理由であるため、セメント固化処理プラントにおいて実際に硬化促進剤を使用する場合、コストを考える必要がある。本実施の形態において使用する硬化促進剤は全て、重量１トン以上の使用においては１００円／ｋｇ程度と非常に安価なものである。これらの硬化促進剤は、セメントペースト全体に対する添加量が２．５ｗｔ％程度で十分な効果が得られることが判明しているので、仮に１ｍ3のセメント固化体を作ると、密度は２トン／ｍ3となり、硬化促進剤の添加量は５０ｋｇ程度である。よって、硬化促進剤添加によるコストアップは５０００円程度／ｍ3であり、この程度のコストアップなら全然問題がないと言える。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の好適一実施の形態に係る廃棄物のセメント固化処理方法を説明するための図であり、セメントペーストにおけるセメント粒子の水和反応モデル図である。
【図２】普通ポルトランドセメントの水和反応を示す図である。
【図３】普通ポルトランドセメントの模式的な水和過程を示す図である。横軸が時間を、縦軸が水和発熱速度を示している。
【図４】低レベル放射性廃棄物のセメント固化処理フローを示す図である。
【図５】［実施例］における試験実施フローを示す図である。
【図６】表４のグラフである。
【図７】表５のグラフである。
【図８】表６のグラフである。
【図９】表７のグラフである。
【図１０】従来のセメントペーストにおけるセメント粒子の水和反応モデル図である。
【符号の説明】
【００７７】
１１ セメントペースト
１２ セメント粒子
１３ 硝酸塩（遅延剤分子）
１４ カルシウムアルミネート水和物（硬化物）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低レベル放射性廃棄物、特にセメント固化を遅くする硝酸塩などの遅延剤分子を含む廃棄物のセメント固化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低レベル放射性廃棄物には、セメント固化を遅くする硝酸塩などの遅延剤分子が含まれている。この低レベル放射性廃棄物の処理方法として、普通ポルトランドセメントを用いた固化処理が検討されている。
【０００３】
セメントと遅延剤分子を混ぜて水和反応を起こそうとしても、図１０に示すように、セメント粒子１０１の表面に、硝酸塩とセメント粒子のカルシウムイオンとが反応して遅延剤分子錯塩（硝酸カルシウムなどの硝酸塩、ホウ酸塩など）１０２が形成されるため、セメント粒子１０１が水和反応を起こしくくなり、凝結が遅延したり（凝結に時間を要したり）、強度不足が発生した。
【０００４】
そこで、遅延剤分子（ホウ酸塩）に水酸化ナトリウムなどを加えてホウ砂を形成してから、そのホウ砂とセメントを混ぜて水和反応を起こし、セメント固化させる手段を取っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９７６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、水酸化ナトリウムは高アルカリで、潮解性などがあるため、取り扱いが困難である。また、水酸化ナトリウムは材料単価が高いため、セメント固化に併用すると処理費用が高くなるという問題があった。さらに、水酸化ナトリウムの原料が固体であるため、水溶液にするためのプロセスを必要とし、工程数が多くなるという問題があった。
【０００７】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、遅延剤分子を含む廃棄物を短時間で、高強度にセメント固化処理できる廃棄物のセメント固化処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく本発明に係る廃棄物のセメント固化処理方法は、セメント固化を遅くする硝酸塩などの遅延剤分子を含む廃棄物のセメント固化処理方法において、廃棄物に、普通ポルトランドセメントと共に硬化促進剤を添加し、セメント粒子表面に、遅延剤分子錯塩が形成されるよりも早く硬化物を形成させて、セメントペースト中のカルシウムイオンと遅延剤分子との接触、反応を防ぎつつセメントの水和反応を進行させて凝結、固化させるものである。
【０００９】
セメントペーストの水セメント比は３０〜４０％、硝酸塩含有率は３５〜５０ｗｔ％、及び硬化促進剤の添加率は１〜６ｗｔ％である。
【００１０】
硬化促進剤は、硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、又はリン酸二水素カリウムの単体、或いはそれらの混合物である。
【００１１】
硬化促進剤として、セメントペースト全体に対して炭酸ナトリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、リン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加することが好ましい。
【００１２】
硬化促進剤として、セメントペースト全体に対してリン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、硫酸アルミニウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、遅延剤分子を含む廃棄物をセメント固化処理して一日以内で終結でき、かつ、１０Ｎ／ｍｍ2以上の圧縮強度を有するセメント固化体を得ることができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
本実施の形態で用いるセメントは、普通ポルトランドセメントであり、通常的に最も使用されているセメントである。普通ポルトランドセメントを構成するクリンカの組成化合物（成分）とその特性を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
セメント中の組成化合物は水と反応して水和物を生成する。水和反応はセメントの細かさ、水量の多少、温度などの影響を受け、複雑な反応過程を示す。
【００１８】
注水直後は、先ず、水和反応速度が非常に速いアルミン酸三カルシウム（C3A）が反応する。図２に示すように、セメントに含まれるC3Aが溶解して、同じくセメントに含まれる石膏（3[CaSO4・H2O]）と反応し、エトリンガイト（3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O）を生成する。図３に示すように、その後しばらくは水和反応が停滞する。その後、けい酸三カルシウム（C3S）及びけい酸二カルシウム（C2S）の水和が活発に生起し、C-S-Hと呼称されるけい酸カルシウム水和物（mCaO・SiO2・mH2O）と水酸化カルシウム（Ca(OH)2）が急激に生成される。水酸化カルシウムは、硬化体をアルカリ性に保つ。また、水酸化カルシウムは、水溶性で硫酸塩と反応し易いが、ポラゾンの可溶性シリカやアルミナと反応して安定な化合物を生成する。
【００１９】
その後しばらくすると、再び水和反応が緩やかなものとなって終結を向かえた後、モノサルフェート水和物（3CaO・Al2O3・CaSO4・12H2O）及びアルミン酸カルシウム水和物（3CaO・Al2O3・6H2O）が生成される。凝結は一般にC3Sの水和が活発に生起した時点より始まり、漸次水和物の増加に伴って強固な硬化体が形成される。セメントの水和反応の進行と共に、硬化体の毛細管空隙がゲルで満たされて緻密化し、強度が増進する。硬化体の強さは、空隙量又は固体部分の容積の関数で表される。
【００２０】
低レベル放射性廃棄物のセメント固化処理フローを図４に示すように、低レベル放射性廃棄物４１と普通ポルトランドセメント４２を容器４４内で練り混ぜ、セメントペースト４３が作製される。容器４４としてはドラム缶やミキサーなどが挙げられる。その後、容器４４を一時保管所４５へと運んで一時保管し、その間にセメントペースト４３が凝結される。その後、凝結したセメント固化体の移し替えを行い、地下の貯蔵所４６でセメント固化体が半永久的に管理保管される。
【００２１】
ところが、低レベル放射性廃棄物４１として硝酸塩（NO3-）を多量に含む廃棄物（例えば、硝酸塩濃度が７０〜７５ｗｔ％）をセメント固化する場合、図１０に示したように、注水直後に、硝酸塩（NO3-）がセメント粒子１０１のカルシウムイオン（Ca2+）と反応し、硝酸カルシウム（遅延剤分子錯塩１０２）が形成される。この硝酸カルシウムがC3Sの水和反応を阻害し、安定した水和物であるC-S-HとCa(OH)2の形成が遅くなってしまう。その結果、セメントの終結までに３日を要してしまうという問題が起こる。
【００２２】
ここで、実際のセメント固化処理プラントを運転するにあたり、以下に示す３つの条件を満足する必要がある。
【００２３】
1)フロー値：セメント固化体は、ドラム缶又はミキサーなどの容器４４内で練り混ぜられるが、施工性を判定する基準としてフロー値を用いる。フロー値が小さいと、型枠となる容器４４内での硝酸塩廃棄物４１とセメント４２の練り混ぜが困難となり、施工性が悪くなる。目標値はフロー値が１８０ｍｍ以上（１５打）で、ブリーディングが生じないこととする。
【００２４】
2)凝結時間：一時保管所４５での保管期間は１日以内であるため、セメントペースト４３は練り混ぜ後はなるべく速く凝結、固化することが望ましい。よって、終結時間は最長でも１日以内を目標とする。
【００２５】
3)圧縮強度：セメント固化体の目標圧縮強度は、材齢２８日で１０Ｎ／ｍｍ2以上とする。
【００２６】
本実施の形態に係る廃棄物のセメント固化処理方法は、硝酸塩などの遅延剤分子を含む廃棄物をセメント固化処理する際に、廃棄物に、普通ポルトランドセメント及び水と共に硬化促進剤を添加し、図１に示すように、セメント粒子１２の表面に硝酸塩（NO3-：遅延剤分子錯塩）１３が形成されるよりも早くカルシウムアルミネート水和物１４（硬化物）を形成させ、また、けい酸カルシウム（C3S及びC2S）の水和反応を促進させ、セメントペースト１１中のカルシウムイオンと遅延剤分子との接触、反応を防ぎつつセメントの水和反応を進行させて凝結、固化させるものである。
【００２７】
セメントペースト１１の水セメント比は３０〜４０％、硝酸塩充填率（含有率）は３５〜５０ｗｔ％、及び硬化促進剤の添加率は１〜６ｗｔ％、好ましくは２．０〜５．５ｗｔ％とされる。
【００２８】
硬化促進剤としては、硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素アンモニウムなどが挙げられ、特に炭酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、又は硫酸アルミニウムの単体、或いはそれらの混合物が好ましい。これらの硬化促進剤は、工業的に比較的安価に入手可能であり、また、ハンドリングも良好である。
【００２９】
特に、硬化促進剤として、セメントペースト１１全体に対し、炭酸ナトリウムを２．５ｗｔ％の割合で添加すること、炭酸ナトリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、リン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加すること、又はリン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、硫酸アルミニウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加することが好ましい。
【００３０】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３１】
硬化促進剤として挙げられる成分は、カルシウムイオンの動きを活発化させ、凝結を促進するものである。硬化促進剤の硬化メカニズムを以下に示す。
【００３２】
(ａ)硫酸アルミニウム（Al2(SO4)3），硫酸ナトリウム（Na2SO4）
急結剤として市販されているメイコＳＡ１６３（登録商標、deggusa.製）の主成分である。アルミニウムイオンがセメント中のCa(OH)2と反応してアルミン酸カルシウム水和物（C3AH6）を急速に生成する。
【００３３】
(ｂ)炭酸ナトリウム（Na2CO3）
Na2CO3がセメント中のCa(OH)2と反応すると、
Na2CO3＋Ca(OH)2→2NaOH＋CaCO3
といった反応が生じ、難溶性のCaCO3を生成する方向に反応が進行する。したがって、C3Sやβ-C2Sの水和反応によって生成する液相のCa(OH)2が難溶性のCaCO3として除去されるために、C3S及びβ-C2Sの水和反応が促進される。一方、Na2CO3とCa(OH)2の反応によって生成するNaOHにより、C3Sやβ-C2Sの水和反応初期に生成する低分子のC-S-Hが可溶する。すなわち、NaOHはC-S-Hゾル膜を除去するため、水和反応が進行すると考えられる。また、NaOH及びNa2CO3などは、C3A及び鉄アルミン酸四カルシウム（C4AF）の水和反応を促進するため、セメントが急結する。
【００３４】
(ｃ)アルミン酸ナトリウム（NaAlO2）
セメントペースト全体に対してNaAlO2を１〜３ｗｔ％の割合で添加すると、１〜２分の可使時間の後にセメントが急結する。NaAlO2の方がNa2CO3より、急結作用が大きい。実用上、NaAlO2はNa2CO3と混合して用いられている。その作用機構は、NaAlO2が水中で加水分解してNaOHとAl(CO)3ゾルとなり、この両者が急結を促進することになるので、反応機構はNaOHに近い。
【００３５】
(ｄ)リン酸二水素カリウム（KH2PO4）
リン酸自身は、Ca(OH)2を溶解する働きを示すが、KOHはNaOHと同様にCa2+イオンの溶解を促進し、C4AFの水和反応を促進すると考えられている。
【００３６】
(ｅ)水酸化アルミニウム（Al(OH)3）
Al2O3やAl(OH)3をセメントに１％添加して凝結試験を行うと、セメント中のCa(OH)2と反応してC3AH6が急速に生成され、瞬結する。モルタルやコンクリートに対しては急結剤的な働きをするが、柔軟性が無くなり、かつＷ／Ｃ（水セメント比）を増加させるのであまり実用には向いていない。
【００３７】
硬化促進剤は、図１に示すように、セメント粒子１２の周りにカルシウムアルミネート（アルミン酸カルシウム）水和物１４が形成されるのを促進し、遅延剤分子（硝酸塩（NO3-））１３とセメント粒子１２の反応を阻害し、安定したセメント水和反応を生じさせる。また、硬化促進剤は、カルシウムイオンの動きを活発化、活性化させて、けい酸カルシウム（C3S及びC2S）の水和反応を促進させる。これらによって、硝酸塩を含む廃棄物をセメント固化する際、硬化促進剤が無添加の場合は硬化に３日程度かかっていたのが、硬化促進剤を添加することで１日以内で硬化させることが可能となる。
【００３８】
また、これらの硬化促進剤は、セメントペースト１１の全重量に対して２．５ｗｔ％程度の添加で十分に効果があることから、硬化促進剤を添加することによるコストアップはそれほど大きくなく（セメント固化体１トンあたりのコストアップ分は２５００円程度）、ほぼ無視できる範囲である。
【００３９】
また、遅延剤分子のようにセメントの凝結を阻害する物質に対して硬化促進剤を使用すれば、大量の廃棄物を非常に低コストで、かつ、歩留まり良くセメント固化することが可能となる。硬化促進剤の配合比を調整すれば、廃棄物が全体の６０ｗｔ％程度を占めるセメント固化体であっても、材齢２８日の圧縮強度を１０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度にすることが可能である。この強度であれば、ドラム缶に入れたセメント固化体を地中にて貯蔵することができる。また、硬化促進剤の量を調整することにより、硬化時間を所望の時間に調整することができる。
【００４０】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００４１】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４２】
セメント固化体を、コンクリート標準示方書規準編「モルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験用供試体の作り方」（ＪＳＣＥ−Ｆ ５０６−１９９９）に従って作製した。
【００４３】
セメント固化体の作製用原料として、
セメント：普通ポルトランドセメント（比重：３．１６）、
水：水道水、
模擬硝酸塩廃棄物：硝酸ナトリウム（純度：９８．０％）、
硬化促進剤：硫酸アルミニウム（RA），硫酸ナトリウム（RN），炭酸ナトリウム（TN），アルミン酸ナトリウム（AN），リン酸二水素カリウム（RK），水酸化アルミニウム（SA）、
を用いた。
【００４４】
各材料の配合比を変えて２２種類のセメントペーストを作製した。各セメントペーストの配合比を表２に示す。ここで、全てのセメントペーストにおいて、硝酸塩充填率（含有率）は４０ｗｔ％と一定にした。配合の詳細は、微少練りを実施後（セメントペーストの作製後）に決定した。
【００４５】
【表２】
【００４６】
各セメントペーストは、図５に示すフローに従って作製した。先ず、硝酸ナトリウム５１と水５２の混合物を３０秒間練り混ぜて硝酸塩溶液５３を作製した。次に、この硝酸塩溶液５３にセメント５４及び硬化促進剤５５を添加して１分間練り混ぜてセメントペースト５６を作製した。得られた各セメントペースト５６について、硬化確認、フロー試験、ブリーディング水確認、凝結試験、及び圧縮強度試験を行った。
【００４７】
硬化確認に関しては、練り混ぜ後１日経過したセメント硬化体を指触で確かめた。硬化が確認できた配合に関しては、ミキサー練り混ぜ後の、おおよその硬化時間を測定した。
【００４８】
フロー試験は、硬化が確認できた配合に対して行った。１８０ｍｍ以上のフロー値が確保できたかどうかを確認した。
【００４９】
ブリーディング水確認は、打設後５時間を目安に、ブリーディング水の有無を確認した。
【００５０】
凝結試験は、セメント物理試験方法（ＪＩＳ Ｒ ５２０１）に基づいて行い、始発時間、終結時間を測定した。始発標準針の先端が底板の上面からおよそ１ｍｍの所に止まる時を始発とし、練り混ぜ開始から始発までの所用時間を始発時間とした。また、終結標準針ではセメントペースト表面に針の跡が残るが、付属小片環では跡が残らない時を終結とし、練り混ぜ開始から終結までの所用時間を終結時間とした。
【００５１】
圧縮強度試験は、材齢が７日及び２８日の両セメント固化体に対して行い、一軸圧縮強度を測定した。両セメント固化体の養生は、温度２０℃、湿度６０％の恒温恒湿環境の気中養生で行った。
【００５２】
一日後硬化確認及び打設５時間後におけるブリーディングの有無の結果を表３に示す。硬化促進剤無添加のPL以外、全てのセメントペーストにおいて硬化促進剤は２．５〜５．０ｗｔ％の割合で添加されている。
【００５３】
【表３】
【００５４】
表３に示すように、RN5P、SA5P、PL、及びRK1.25AN1.25Pのセメントペーストについては、１日では完全に硬化しなかった。ブリーディングに関しては、RK1.25AN1.25Pのセメントペーストを除いて、特に問題はなかった。
【００５５】
フロー試験の結果を表４に、また、表４のグラフを図６に示す。
【００５６】
【表４】
【００５７】
表４及び図６に示すように、RK5Pのセメントペーストについては、フロー値が平均で１３５ｍｍと目標値（１８０ｍｍ以上）よりも小さいことから、硬化時間が早すぎてフロー試験中に硬化が始まった。その他のセメントペーストは、いずれもフロー値が１８０ｍｍ以上であり、特に問題はなかった。
【００５８】
凝結試験の結果を表５に、また、表５のグラフを図７に示す。
【００５９】
【表５】
【００６０】
表５及び図７に示すように、PL及びRK1.25AN1.25Pのセメントペーストについては、１日で終結しなかった。一方、TN5P、AN5P、RK5P、RK2.5P、TN1.25RA1.25P、及びTN1.25AN1.25Pのセメントペーストは始発時間が２０分以内であり、練り混ぜ開始直後から硬化が始まるため、施工性があまり良好でなかった。一方、RA5P、TN2.5P、TN1.25RK1.25P、及びRK1.25RA1.25Pのセメントペーストは始発時間が２０分以上、かつ、終結時間が１日以内であるため、施工性について全く問題はなかった。
【００６１】
材齢７日の圧縮強度試験の結果を表６に、また、表６のグラフを図８に示す。また、材齢２８日の圧縮強度試験の結果を表７に、また、表７のグラフを図９に示す。なお、PL、RA5P、TN5P、AN5P、及びRK5Pのセメント固化体に関しては、時間の関係上、材齢７日圧縮強度試験しか実施していない。各セメント固化体の密度はいずれも２ｇ／ｃｍ3程度であるため、圧縮強度試験の強度値は試験体製作上において問題は無いと言える。
【００６２】
【表６】
【００６３】
表６及び図８に示すように、RA5P及びAN5Pのセメント固化体は、材齢７日の圧縮強度が５Ｎ／ｍｍ2を下回っているので、材齢２８日の圧縮強度が目標値（１０Ｎ／ｍｍ2）を上回らないと予想される。
【００６４】
【表７】
【００６５】
一方、表７及び図９に示すように、TN2.5P、RK2.5P、TN1.25RA1.25P、TN1.25AN1.25P、TN1.25RK1.25P、RK1.25RA1.25P、RK1.25AN1.25Pのセメント固化体は、材齢２８日の圧縮強度が目標値（１０Ｎ／ｍｍ2）を上回っており、全く問題はなかった。
【００６６】
セメント固化試験の総合評価を表８に示す。フロー試験、凝結試験、及び圧縮強度試験の全てが良好であったものを◎（特に良好）、フロー試験及び圧縮強度試験は良好で、かつ、凝結試験のみがやや良好であったものを○（良好）、フロー試験、凝結試験又は圧縮強度試験のいずれかが不十分のものを×（不可）と評価した。凝結試験の「やや良好」とは始発が２０分内のものをいう。
【００６７】
【表８】
【００６８】
表８に示すように、TN5P、RK5P、TN2.5P、RK2.5P、TN1.25RA1.25P、TN1.25AN1.25P、TN1.25RK1.25P、及びRK1.25RA1.25Pのセメントペーストは、いずれも総合評価が良好であり、特に、TN2.5P、TN1.25RK1.25P、及びRK1.25RA1.25Pのセメントペーストは、総合評価が特に良好であった。
【００６９】
一方、PL及びRK1.25AN1.25Pのセメントペーストは、凝結試験において終結までに１日以上を要したため、総合評価は不可であった。また、RA5P及びAN5Pのセメントペーストは、圧縮強度試験において強度が不足していたため、総合評価は不可であった。
【００７０】
ここで、遅延剤分子がセメント固化体の硬化を遅延させる理由は、以下の４つに分類できる。
【００７１】
(1)沈殿説：遅延剤分子がセメント粒子表面に不活性物質からなる被膜を形成し、この被膜がセメント粒子と水の接触を妨害して水和反応を遅延させる。
【００７２】
(2)錯塩説：遅延剤分子がカルシウムイオンと錯塩を形成し、この錯塩がCa(OH)2の結晶の析出を抑制する。
【００７３】
(3)吸着説：セメント粒子表面に遅延剤分子が吸着され、この吸着された遅延剤分子がセメント粒子と水の接触を抑制する。
【００７４】
(4)核生成抑制説：水和反応の誘導期から加速期にかけて液相から析出するCa(OH)2結晶核の生成を阻害する。硝酸ナトリウムは溶液にすると、ナトリウムイオン（Na+）と硝酸イオン（NH3-）に解離する。ナトリウムイオンはC3Aの誘発を助けるが、硝酸イオンがCa(OH)2の生成を阻害していると考えられる。硫酸ナトリウムは、硫酸イオンが阻害物質になったと考えられる。RK1.25AN1.25PのセメントペーストについてはAl(OH)3のゾル化をリン酸イオンが妨げたと考えられる。
【００７５】
低レベル放射性廃棄物の固化処理にセメントを用いるのは、安価であるということが主な理由であるため、セメント固化処理プラントにおいて実際に硬化促進剤を使用する場合、コストを考える必要がある。本実施の形態において使用する硬化促進剤は全て、重量１トン以上の使用においては１００円／ｋｇ程度と非常に安価なものである。これらの硬化促進剤は、セメントペースト全体に対する添加量が２．５ｗｔ％程度で十分な効果が得られることが判明しているので、仮に１ｍ3のセメント固化体を作ると、密度は２トン／ｍ3となり、硬化促進剤の添加量は５０ｋｇ程度である。よって、硬化促進剤添加によるコストアップは５０００円程度／ｍ3であり、この程度のコストアップなら全然問題がないと言える。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の好適一実施の形態に係る廃棄物のセメント固化処理方法を説明するための図であり、セメントペーストにおけるセメント粒子の水和反応モデル図である。
【図２】普通ポルトランドセメントの水和反応を示す図である。
【図３】普通ポルトランドセメントの模式的な水和過程を示す図である。横軸が時間を、縦軸が水和発熱速度を示している。
【図４】低レベル放射性廃棄物のセメント固化処理フローを示す図である。
【図５】［実施例］における試験実施フローを示す図である。
【図６】表４のグラフである。
【図７】表５のグラフである。
【図８】表６のグラフである。
【図９】表７のグラフである。
【図１０】従来のセメントペーストにおけるセメント粒子の水和反応モデル図である。
【符号の説明】
【００７７】
１１ セメントペースト
１２ セメント粒子
１３ 硝酸塩（遅延剤分子）
１４ カルシウムアルミネート水和物（硬化物）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント固化を遅くする硝酸塩などの遅延剤分子を含む廃棄物のセメント固化処理方法において、
上記廃棄物に、普通ポルトランドセメントと共に硬化促進剤を添加し、セメント粒子表面に、上記遅延剤分子錯塩が形成されるよりも早く硬化物を形成させて、セメントペースト中のカルシウムイオンと遅延剤分子との接触、反応を防ぎつつセメントの水和反応を進行させて凝結、固化させることを特徴とする廃棄物のセメント固化処理方法。
【請求項２】
上記セメントペーストの水セメント比が３０〜４０％、硝酸塩含有率が３５〜５０ｗｔ％、及び硬化促進剤の添加率が１〜６ｗｔ％である請求項１記載の廃棄物のセメント固化処理方法。
【請求項３】
上記硬化促進剤が、硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、又はリン酸二水素カリウムの単体、或いはそれらの混合物である請求項１又は２記載の廃棄物のセメント固化処理方法。
【請求項４】
上記硬化促進剤として、上記セメントペースト全体に対して炭酸ナトリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、リン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加する請求項１から３いずれかに記載の廃棄物のセメント固化処理方法。
【請求項５】
上記硬化促進剤として、上記セメントペースト全体に対してリン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、硫酸アルミニウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加する請求項１から３いずれかに記載の廃棄物のセメント固化処理方法。
【請求項１】
セメント固化を遅くする硝酸塩などの遅延剤分子を含む廃棄物のセメント固化処理方法において、
上記廃棄物に、普通ポルトランドセメントと共に硬化促進剤を添加し、セメント粒子表面に、上記遅延剤分子錯塩が形成されるよりも早く硬化物を形成させて、セメントペースト中のカルシウムイオンと遅延剤分子との接触、反応を防ぎつつセメントの水和反応を進行させて凝結、固化させることを特徴とする廃棄物のセメント固化処理方法。
【請求項２】
上記セメントペーストの水セメント比が３０〜４０％、硝酸塩含有率が３５〜５０ｗｔ％、及び硬化促進剤の添加率が１〜６ｗｔ％である請求項１記載の廃棄物のセメント固化処理方法。
【請求項３】
上記硬化促進剤が、硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、又はリン酸二水素カリウムの単体、或いはそれらの混合物である請求項１又は２記載の廃棄物のセメント固化処理方法。
【請求項４】
上記硬化促進剤として、上記セメントペースト全体に対して炭酸ナトリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、リン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加する請求項１から３いずれかに記載の廃棄物のセメント固化処理方法。
【請求項５】
上記硬化促進剤として、上記セメントペースト全体に対してリン酸二水素カリウムを１．２５ｗｔ％の割合で、かつ、硫酸アルミニウムを１．２５ｗｔ％の割合で添加する請求項１から３いずれかに記載の廃棄物のセメント固化処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２３２６５１（Ｐ２００８−２３２６５１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６８６５７（Ｐ２００７−６８６５７）
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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