特許 6629095 汚染物質を含有する固体の処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6629095

(24)【登録日】2019年12月13日

(45)【発行日】2020年1月15日

(54)【発明の名称】汚染物質を含有する固体の処理方法

(51)【国際特許分類】

   B09C 1/00 20060101AFI20200106BHJP

   B09B 5/00 20060101ALI20200106BHJP

   C02F 11/14 20190101ALI20200106BHJP

   B03C 1/26 20060101ALI20200106BHJP

   B03C 1/00 20060101ALI20200106BHJP

   G21F 9/28 20060101ALI20200106BHJP

   G21F 9/12 20060101ALI20200106BHJP

【ＦＩ】

   B09C1/00

   B09B5/00 M

   B09B5/00 N

   B09B5/00 Z

   C02F11/14

   B03C1/26

   B03C1/00 B

   G21F9/28 Z

   G21F9/12 501B

   G21F9/12 501J

   G21F9/28 511Z

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-32575(P2016-32575)

(22)【出願日】2016年2月24日

(65)【公開番号】特開2017-148719(P2017-148719A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2018年8月2日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000140292

【氏名又は名称】株式会社奥村組

(73)【特許権者】

【識別番号】507234438

【氏名又は名称】公立大学法人県立広島大学

(74)【代理人】

【識別番号】100128277

【弁理士】

【氏名又は名称】專徳院 博

(72)【発明者】

【氏名】白石 祐彰

(72)【発明者】

【氏名】三苫 好治

【審査官】 柴田 啓二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２２６５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２２９１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／００８０３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１０８９１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０９Ｃ １／００

Ｂ０９Ｂ ３／００

Ｂ０９Ｂ ５／００

Ｃ０２Ｆ １１／１４

Ｇ２１Ｆ ９／１２

Ｇ２１Ｆ ９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水分存在下で、汚染物質を含有する固体と、水と反応する成分及び磁着成分を含む粉末状の薬剤とを混合する混合工程と、前記混合工程を経て得られる混合物を磁力選別する磁選工程と、を備え、汚染物質を濃縮し分離することが可能な汚染物質を含有する固体の処理方法において、
前記混合工程と前記磁選工程との間に、前記混合工程を経て得られる前記混合物の含水率を低減させる乾燥工程を有し、
前記磁選工程の被磁選物は、前記乾燥工程を経た後の前記混合物であり、
前記混合工程の被混合物の含水率が１〜１０重量％、前記被磁選物の含水率が０．３〜２重量％であり、
前記薬剤が、下記（Ａ）群から選ばれる１種以上であることを特徴とする汚染物質を含有する固体の処理方法。
（Ａ）水砕スラグ粉砕物、徐冷スラグ粉砕物、高炉スラグ微粉末８０００

【請求項2】

前記混合工程の被混合物の含水率の調整を、混合前の前記汚染物質を含有する固体の含水率を調整することで行うことを特徴とする請求項１に記載の汚染物質を含有する固体の処理方法。

【請求項3】

前記汚染物質が放射性物質及び／又は重金属であり、前記固体が土壌、固体状産業廃棄物、焼却灰、焼却飛灰、汚泥又はこれら２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の汚染物質を含有する固体の処理方法。

【請求項4】

前記固体状産業廃棄物が、少なくとも瓦礫、廃プラスチック、木くず、紙くず又はこれら破砕物のうちいずれか１種以上を含むことを特徴とする請求項３に記載の汚染物質を含有する固体の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚染物質を含有する固体の処理方法に関する。本発明において、汚染物質を含有する固体には、汚染物質として少なくともセシウムのような放射性物質及び／又はカドミウムのような重金属が含まれ、固体として少なくとも土壌、瓦礫のような固体状産業廃棄物、焼却灰、焼却飛灰、汚泥又はこれら２種以上の混合物が含まれる。

【背景技術】

【0002】

東日本大震災に端を発する福島第１原発事故により、原発周辺地域への放射性物質の拡散が深刻な社会問題となっている。放出された放射性物質は主としてヨウ素（Ｉ）１３１、セシウムＣｓ１３４、Ｃｓ１３７である。但し、Ｉ１３１は、半減期が８日と短いため、長期的問題となるのは半減期が約２年のＣｓ１３４と半減期が約３０年のＣｓ１３７と考えられる。

【0003】

原発から排出直後の放射性Ｃｓ（零価）は瞬時に酸化物や炭酸化物となり，それらは潮解性のため徐々に水酸化物へ変化する。アルカリ金属であるＣｓの溶解性に、対アニオンの種類は影響しない。そのため大気中の放射性Ｃｓはいずれの形態でもＣｓ^＋として雨粒等の水相へ移行し、降雨により土壌汚染を引き起こす。

【0004】

このような土壌汚染に対してこれまでに多くの除染技術が提案されている。例えば、重金属処理技術を転用した方法として、水洗／篩分け法、セルロース系ポリイオンによる固化（ＰＩＣ）法、水洗／粘土吸着法等がある。これら方法は湿式法であるため、多量の水を必要とし、別途、廃水処理が必要となる。

【0005】

乾式で汚染土壌を処理する方法としては、ナノカルシウム法がある。ナノカルシウム法は、酸化カルシウム中にナノサイズの金属カルシウムを分散させたナノ分散体を汚染土壌に添加、混合し、放射性Ｃｓを不溶化させる方法である。さらに鉄粉を添加したナノ分散体を使用し、磁選により放射性物質を濃縮分離する技術も開発されている（例えば特許文献１参照）。この方法は、乾式法であるため廃水が発生しない。

【0006】

また実用性に優れ余分な廃棄物を発生させることなく、汚染物質を不溶化し、さらに濃縮分離可能な汚染物質を含有する固体の処理方法も開発されている（例えば特許文献２参照）。特許文献２に示された固体の処理方法も乾式法であるため廃水が発生しない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第５２４６８１８号公報

【特許文献2】特開２０１４−２２６５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献２に記載の汚染物質を含有する固体の処理方法は、実用性に優れ、余分な廃棄物を発生させることなく汚染物質を不溶化し、さらに濃縮分離可能な優れた方法であるが、さらに安価に、さらに迅速に処理することができる技術の開発が待たれている。当該技術が放射性物質汚染土壌の他、重金属で汚染された土壌等の処理に利用することができれば好ましいことは言うまでもない。

【0009】

本発明の目的は、安価で実用性に優れ余分な廃棄物を発生させることなく、汚染物質を構成する粒子について、汚染度の高い粒子と低い粒子に分離（濃縮分離）可能な汚染物質を含有する固体の処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、水分存在下で、汚染物質を含有する固体と、水と反応する成分及び磁着成分を含む粉末状の薬剤とを混合する混合工程と、前記混合工程を経て得られる混合物を磁力選別する磁選工程と、を備え、汚染物質を濃縮し分離することが可能な汚染物質を含有する固体の処理方法において、前記混合工程と前記磁選工程との間に、前記混合工程を経て得られる前記混合物の含水率を低減させる乾燥工程を有し、前記磁選工程の被磁選物は、前記乾燥工程を経た後の前記混合物であり、前記混合工程の被混合物の含水率が１〜１０重量％、前記被磁選物の含水率が０．３〜２重量％であり、前記薬剤が、下記（Ａ）群から選ばれる１種以上であることを特徴とする汚染物質を含有する固体の処理方法である。
（Ａ）水砕スラグ粉砕物、徐冷スラグ粉砕物、高炉スラグ微粉末８０００

【0015】

本発明の汚染物質を含有する固体の処理方法において、前記混合工程の被混合物の含水率の調整を、混合前の前記汚染物質を含有する固体の含水率を調整することで行うことを特徴とする。

【0017】

本発明の汚染物質を含有する固体の処理方法において、前記汚染物質が放射性物質及び／又は重金属であり、前記固体が土壌、固体状産業廃棄物、焼却灰、焼却飛灰、汚泥又はこれら２種以上の混合物であることを特徴とする。

【0018】

本発明の汚染物質を含有する固体の処理方法において、前記固体状産業廃棄物が、少なくとも瓦礫、廃プラスチック、木くず、紙くず又はこれら破砕物のうちいずれか１種以上を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、安価で実用性に優れ余分な廃棄物を発生させることなく、汚染物質を濃縮分離可能な汚染物質を含有する固体の処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態の放射性物質汚染土壌の処理手順を示すフロー図である。

【図2】本発明の第２実施形態の放射性物質汚染土壌の処理手順を示すフロー図である。

【図3】本発明の実施例１における磁選要領を示す図である。

【図4】本発明の実施例１における磁選後の磁着物及び非磁着物の粒径分布を示すグラフである。

【図5】本発明の実施例２における試験Ｎｏ．２−１の試料（被磁選物）、磁着物及び非磁着物の粒径分布を示すグラフである。

【図6】本発明の実施例４における試験Ｎｏ．４−Ｅの被磁選物と非磁着物の細粒分及び粗粒分の割合を示すグラフである。

【図7】本発明の実施例４における試験Ｎｏ．４−Ｌ〜Ｎｏ．４−Ｑの被磁選物と非磁着物の細粒分及び粗粒分の割合を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、放射性物質汚染土壌を被処理物として具体的な実施形態を説明するが、本発明の汚染物質を含有する固体の処理方法は、放射性物質汚染土壌の他、重金属を含有する焼却灰などのような汚染物質を含有する固体を被処理物とするものであり、重金属を含有する焼却灰などを、以下に示す放射性物質汚染土壌と同様の方法で処理することができる。

【0022】

汚染物質を含有する固体には、汚染物質として少なくともセシウムのような放射性物質及び／又はカドミウムのような重金属が含まれ、固体として少なくとも土壌、固体状産業廃棄物、焼却灰、焼却飛灰、汚泥又はこれら２種以上の混合物が含まれる。固体状産業廃棄物には、少なくとも瓦礫、廃プラスチック、木くず、紙くず又はこれら破砕物のうちいずれか１種以上が含まれる。

【0023】

図１は、本発明の第１実施形態の放射性物質汚染土壌の処理手順を示すフロー図である。本発明の第１実施形態の放射性物質汚染土壌の処理方法は、水分存在下で、放射性物質汚染土壌と、水と反応する成分及び磁着成分を含む薬剤とを混合する混合工程（ステップＳ１）と、混合工程を経て得られる混合物を磁力選別する磁選工程（ステップＳ２）と、を備える。この処理方法により、放射性物質汚染土壌を除染することができる。

【0024】

本発明の第１実施形態の放射性物質汚染土壌の処理方法は、混合工程で混合する被混合物の含水率を予め定める特定の含水率とし、さらに磁選工程で磁選する被磁選物の含水率を予め定める特定の含水率とする点、混合工程で使用する水と反応する成分及び磁着成分を含む薬剤（以下、単に薬剤と記す場合もある）に特定の薬剤を使用する点に特徴がある。

【0025】

混合工程は、磁選工程の前処理工程に位置付けられ、水分存在下で、放射性物質汚染土壌と、水と反応する成分及び磁着成分を含む薬剤とを混合する。

【0026】

混合工程は、水分存在下で行われるが、この水分は、元々放射性物質汚染土壌に含まれる水分であってもよく、混合操作に先立ち、放射性物質汚染土壌に添加された水分であってもよく、混合操作中に添加された水分であってもよい。このように混合工程における被混合物の水分は、特定の水分に限定されるものではない。一方で、混合工程で混合する被混合物の含水率（混合工程における水分量）は、特定されている。これについては後述する。

【0027】

本処理方法において、被処理物である放射性物質汚染土壌は、特定の土壌に限定されるものではない。また汚染物質である放射性物質も特定の物質に限定されるものではなく、セシウムＣｓ、プルトニウムＰｕ、ウランＵ、ラジウムＲａなど幅広い放射性物質を対象とすることができる。

【0028】

水と反応する成分及び磁着成分を含む薬剤には、水砕スラグ粉砕物、徐冷スラグ粉砕物、高炉スラグ微粉末８０００のいずれか一種、又はこれらの２種以上の混合物を使用する。

【0029】

水砕スラグ（炉前水砕スラグ）は、高炉スラグに属し、溶融スラグに高圧水を噴射し、スラグを急冷したものであり、水砕スラグ粉砕物は、水砕スラグを粉砕したものである。水砕スラグ粉砕物の粒径は、特定の粒径に限定されるものではないが、基本的には、水との反応性及び放射性物質汚染土壌への吸着性、付着性の点から小さいものが好ましい。

【0030】

水砕スラグ粉砕物と水との反応及び放射性物質汚染土壌への吸着、付着メカニズムは以下のように考えられる。

【0031】

水砕スラグは、酸化カルシウムＣａＯと二酸化珪素ＳｉＯ_２を主成分とし、さらに鉄を含む。水砕スラグに含まれるＣａＯ及び鉄の含有量の一例を示せば、ＣａＯが４２％、Ｔ−ＦｅがＦｅＯとして０．３％である（出典：http://www.mlit.go.jp/kowan/recycle/2/07.pdf）。

【0032】

このような成分を有する水砕スラグ粉砕物を、水分存在下で放射性物質汚染土壌と混合すると、水砕スラグに含まれる酸化カルシウムＣａＯが、放射性物質汚染土壌に含まれる水と反応し、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２となり、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２を媒介として水砕スラグ粉砕物が放射性物質汚染土壌に吸着あるいは付着する。

【0033】

水砕スラグ粉砕物と放射性物質汚染土壌に含まれる水との反応、さらには、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）_２を媒介として水砕スラグ粉砕物を放射性物質汚染土壌に吸着あるいは付着させるには、水砕スラグ粉砕物と放射性物質汚染土壌との接触面積を増大させることが効果的であり、このためには水砕スラグ粉砕物の粒径を小さくし、比表面積を大きくすることが好ましい。

【0034】

放射性物質汚染土壌の除染の点においても、水砕スラグ粉砕物の粒径は小さい方が好ましい。放射性物質汚染土壌のうち粒径の小さいシルト、粘土は、放射性物質の含有量が多く、放射性物質汚染土壌からシルト、粘土を取り除くことで除染を行えることが知られている。

【0035】

本処理方法は、混合工程において磁着成分を含む薬剤を放射性物質汚染土壌に吸着、付着させた後、これを磁力選別し、放射性物質含有量の多い土壌と放射性物質含有量の少ない土壌とに分離する。本処理方法を用いて放射性物質含有量の多い土壌であるシルト、粘土を分離するには、放射性物質汚染土壌に水砕スラグ粉砕物を十分に吸着、付着させることが必要である。このため水砕スラグ粉砕物の粒径は、粘土と同程度かそれ以下のものが好ましい。

【0036】

水との反応性及び放射性物質汚染土壌への吸着性、付着性、さらには放射性物質汚染土壌の除染等を考えれば水砕スラグ粉砕物の粒径はより小さい、例えばナノサイズのものが好ましいが、一方でそのような水砕スラグ粉砕物を得るには、多大なコスト及び時間が必要となる。以上のことから水砕スラグ粉砕物の粒径は、被処理物の粒径及び目的に応じ、さらにコストも考慮し適宜好ましいものを選択すればよい。本処理方法を放射性物質汚染土壌の除染に使用するような場合には、水砕スラグ粉砕物は、平均粒径が１〜５μｍ程度のものが好ましい。

【0037】

徐冷スラグも高炉スラグに属し、高炉スラグが自然放冷と散水とにより冷却された結晶質のスラグであり、徐冷スラグ粉砕物は、徐冷スラグを粉砕したものである。徐冷スラグの化学組成は、水砕スラグと同じであり、徐冷スラグ粉砕物の粒径も水砕スラグ粉砕物と同様に考えることができる。

【0038】

高炉スラグ微粉末８０００は、高炉水砕スラグを粉砕した微粉末であり、コンクリート用高炉スラグ微粉末としてＪＩＳ Ａ６２０６に品質が規定されている。高炉スラグ微粉末８０００は、比表面積が７０００ｃｍ^２／ｇ以上１００００ｃｍ^２／ｇ未満である。高炉スラグ微粉末８０００及びその準拠品は、組成が基本的に徐冷スラグと同じであり、粒径も小さく、入手も容易なため好ましい薬剤と言える。

【0039】

混合工程における放射性物質汚染土壌と、水と反応する成分及び磁着成分を含む薬剤との混合比は、特定の混合比に限定されるものではないが、重量比で薬剤／放射性物質汚染土壌＝１／２０〜１／１０程度である。混合工程の水分量の詳細については、後述するが、放射性物質汚染土壌を除染するような場合には、被混合物の含水率は、１〜１０重量％程度が好ましく、１〜５重量％がより好ましい。

【0040】

混合工程において、加熱は不要であり、操作は大気雰囲気下で行えばよい。混合工程で使用する混合機は、特定の混合機に限定されるものではないが、混合性能に優れ、処理速度が大きいものが好ましい。また実用的な観点からは大型化が容易で大量処理が可能であり、所要動力の小さいものが好ましい。

【0041】

さらに混合機は、放射性物質汚染土壌を粉砕、破砕しないもの、粉砕、破砕し難いものが好ましい。粒度の大きい土壌に含まれる放射性物質含有量は少ない。この放射性物質含有量の少ない粒度の大きい土壌が破砕、粉砕されると放射性物質含有量の多い粒度の小さい土壌と混ざってしまう。粒度が等しい土壌は、放射性物質含有量によらず同じように処理されるので除染効率が低下する。

【0042】

磁選工程は、混合工程で得られた混合物を被磁選物とし、磁選機を用いて磁力選別する。被磁選物は、放射性物質汚染土壌に薬剤が吸着、付着したものであり、薬剤には磁着成分である鉄Ｆｅ、具体的には酸化鉄ＦｅＯが含まれるため磁石を用いて選別することができる。

【0043】

放射性物質汚染土壌単位重量当たりに吸着、付着する薬剤の量は、粒径の小さい放射性物質汚染土壌ほど多くなる。これは放射性物質汚染土壌の粒径が小さいほど比表面積が大きくなるためである。粒径の小さい放射性物質汚染土壌は、自重が軽く、さらに放射性物質汚染土壌単位重量当たりの薬剤の吸着、付着量が多いため磁石に磁着し易い。逆に粒径の大きい放射性物質汚染土壌は、自重が重く、さらに放射性物質汚染土壌単位重量当たりの薬剤の吸着、付着量が少ないため磁石に磁着し難い。

【0044】

以上のことから磁選により、粒径の小さい放射性物質汚染土壌を磁着物として、粒径の大きい放射性物質汚染土壌を非磁着物として分離することができる。既に記したように放射性物質汚染土壌は、粒径の小さいシルト、粘土に放射性物質の含有量が多いことから本処理方法を用いることで放射性物質汚染土壌の中から濃度の高い放射性物質汚染土壌を分離することができる。

【0045】

磁選工程で使用する磁選機は、特定の磁選機に限定されるものではなく、後述の実施例に示すように格子型マグネットタイプの磁選機、ドラム型磁選機などを使用することができる。磁選対象物である被磁選物の含水率は、磁着量等に大きく影響するため、磁選機及び所望の磁着量（磁着割合）に適した含水率とすべきある。

【0046】

以下、混合工程の被混合物の含水率及び磁選工程の被磁選物の含水率について説明する。

【0047】

後述の実施例に記載するように、混合工程の被混合物の含水率は、磁着割合に影響を及ぼす。後述の実施例では、混合工程の被混合物の含水率、より正確には放射性物質汚染土壌の含水率が低いほど磁着割合が大きくなる傾向にあった。混合工程の被混合物の含水率が、磁着割合に影響を及ぼす理由の詳細は不明であるが、含水率が薬剤の放射性物質汚染土壌に対する吸着、付着量に影響を与え、後述の実施例の条件下では、含水率が低いほど薬剤の吸着、付着量が多くなったのではないかと推察される。

【0048】

また磁着工程の被磁選物の含水率も、磁着割合に影響を及ぼす。後述の実施例で、磁選工程の被磁選物の含水率が低いほど磁着割合が大きくなる傾向にあった。磁着工程の被磁選物の含水率が、磁着割合に影響を及ぼす理由の詳細は不明であるが、含水率が磁石に対する磁着力に影響を与え、後述の実施例の条件下では、含水率が低いほど磁石に対する磁着力が大きくなったのではないかと推察される。

【0049】

また後述の実施例の条件下では、混合工程で得られる混合物の含水率に比較して、磁着工程の被磁選物の含水率が同じか、低い方が磁着割合が大きくなる傾向にあった。また使用する磁選機の型式、種類によっても磁着割合が異なった。

【0050】

後述の実施例に示すように、被処理物に放射性物質汚染土壌を模擬した土壌を使用し、薬剤に高炉スラグ微粉末８０００、炉前水砕スラグ粉砕物を使用し、磁選機に格子型マグネットタイプの磁選機、ドラム型磁選機を使用した場合、放射性物質汚染土壌の含水率が約２．５重量％、被磁選物の含水率が０．３〜２．０重量％で高い磁着割合となった。このときの被混合物の含水率は、約２．３重量％である。

【0051】

混合工程における被混合物の含水率及び磁選工程における被磁選物の含水率と磁着割合との関係は、被処理物である汚染物質を含有する固体の粒径、比重、粒子の形状、薬剤の粒径、さらには磁選機の種類（型式）等により異なることも想定される。よって実際に処理する被処理物、薬剤及び磁選機を使用し、予め予備テストを行い、混合工程の被混合物の含水率及び磁選工程における被磁選物の含水率と磁着割合との関係を取得し、この結果に基づき目的とする磁着割合に適した被混合物の含水率及び被磁選物の含水率を決定するのがよい。なお磁着割合は、分離割合と言い換えることができ、後述の実施例１に示すように分離割合が大きい場合は濃縮割合も大きくなる。

【0052】

混合工程における被混合物の含水率及び磁選工程における被磁選物の含水率の調整方法は、特定の方法に限定されるものではない。以下、混合工程における被混合物の含水率及び磁選工程における被磁選物の含水率の調整が可能な放射性物質汚染土壌の処理方法を示す。

【0053】

図２は、本発明の第２実施形態の放射性物質汚染土壌の処理手順を示すフロー図である。第２実施形態の放射性物質汚染土壌の処理手順は、本発明の第１実施形態の放射性物質汚染土壌の処理手順に水分調整工程が組み込まれたものである。

【0054】

第２実施形態の放射性物質汚染土壌の処理手順では、第１に放射性物質汚染土壌の含水率を調整する（ステップＳ１１）。この放射性物質汚染土壌の含水率調整工程では、次工程である混合工程（ステップＳ１２）の被混合物の含水率が所定の含水率となるように水分調整を行う。放射性物質汚染土壌の含水率の調整は、乾燥に限られるものではなく、水を添加する場合もある。

【0055】

元々の放射性物質汚染土壌の含水率が目標とする含水率であれば、放射性物質汚染土壌の含水率の調整を行うことが不要なことは言うまでもなく、その場合には、放射性物質汚染土壌の含水率調整工程（ステップＳ１１）は、不要である。

【0056】

放射性物質汚染土壌の含水率の調整は、混合工程で使用する混合機を用いて行ってもよい。薬剤を添加する前に、混合機を使用して放射性物質汚染土壌の含水率の調整し、その後、薬剤を添加し、引き続き混合工程（ステップＳ１２）を行ってもよい。混合機を使用することで放射性物質汚染土壌の含水率の調整を容易にまた効率的に行うことができる。

【0057】

また混合工程（ステップＳ１２）に放射性物質汚染土壌の含水率調整工程（ステップＳ１１）を組み込み、混合工程と含水率調整工程とを一体的に行ってもよい。具体的には、混合工程の初期段階において、混合機で放射性物質汚染土壌と薬剤とを混合しながら乾燥、あるいは水添加を行えばよい。

【0058】

放射性物質汚染土壌の含水率調整工程（ステップＳ１１）に続き行われる混合工程（ステップＳ１２）は、図１に示す第１実施形態の混合工程（ステップＳ１）と同一ゆえ、説明を省略する。

【0059】

被磁選物の含水率調整工程（ステップＳ１３）は、混合工程（ステップＳ１２）を経て得られる混合物の水分量を調整する。水分の調整操作は、乾燥に限られるものではなく、水を添加する場合もある。

【0060】

混合工程を経て得られる混合物の含水率が目標とする含水率であれば、当該混合物の含水率の調整を行う必要がないことは当然であり、その場合には、被磁選物の含水率調整工程（ステップＳ１３）は、不要である。

【0061】

被磁選物の含水率の調整は、混合工程で使用する混合機を用いて行ってもよい。混合工程後の混合物を混合機を使用して乾燥させ、あるいは混合機に水を添加し、被磁選物の含水率を調整してもよい。混合機を使用することで混合物の含水率の調整を容易にまた効率的に行うことができる。

【0062】

また混合工程（ステップＳ１２）に被磁選物の含水率調整工程（ステップＳ１３）を組み込み、混合工程と含水率調整工程とを一体的に行ってもよい。具体的には、混合工程の終期段階において、混合機で混合状態の混合物を乾燥し、あるいは水添加を行う。

【0063】

上記の通り、第１及び第２実施形態の放射性物質汚染土壌の処理手順を用いることで、余分な廃棄物を発生させることなく、放射性物質汚染土壌を除染することができる。

【0064】

本発明の汚染物質を含有する固体の処理方法は、第１及び第２実施形態の放射性物質汚染土壌の処理に代表されるように、余分な廃棄物を発生させることなく汚染物質を濃縮し分離することができる。また本発明の汚染物質を含有する固体の処理方法は、処理工程が簡便であり、薬剤も安価であるため、実用的で安価に汚染物質を含有する固体を処理することができる。

【0065】

本発明の汚染物質を含有する固体の処理方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で変更して使用することができる。例えば、１台の混合機を上流ゾーン、中間ゾーン、下流ゾーンに分割し、上流ゾーンで被混合物の水分調整を、中間ゾーンで混合、下流ゾーンで混合物（被磁選物）の水分調整を行ってもよい。

【0066】

また上記実施形態では、被処理物として放射性物質汚染土壌を取り上げたが、重金属を含む焼却灰、重金属汚染土壌などの処理も、上記放射性物質汚染土壌の処理方法と同じ要領で処理することができる。

【実施例】

【0067】

実施例１
供試土壌の調整
以下の要領で供試土壌を調整した。屋外にブルーシートに覆われて小山にして置かれていたマサ土（造園業者から購入）を湿ったままの状態で目開き５ｍｍの篩でふるい分けした。ポッドミキサーに５ｍｍアンダーのマサ土２０ｋｇを入れ、ポッドミキサーを回転させながら、塩化セシウム溶液（２００ｍｇ／５００ｍＬ）を噴霧器で３分間噴霧し摸擬セシウム汚染土壌（供試土壌）を得た。このときの供試土壌の含水率は、７．９重量％であった。供試土壌の平均粒径は、約１４００μｍであった。

【0068】

薬剤には、炉前水砕スラグ粉砕物を使用した。炉前水砕スラグ粉砕物の平均粒子径は、約４μｍである。

【0069】

混合機には、北川鉄工所製のペレガイア（商標登録）を使用した。混合機に供試土壌５０ｋｇと炉前水砕スラグ粉砕物５ｋｇを投入し、ペレガイアのロータ及びアームを低速、高速で逆回転、正回転させながら合計１０分間撹拌した（混合工程）。

【0070】

混合工程で得られた混合物を天日乾燥させ、含水率を２．２重量％とした。その後、目開き２．３６ｍｍのふるいでふるい分けした。

【0071】

ふるい下の試料５ｋｇを磁選用の試料（被磁選物）とし、磁選機に上下２段に配置した格子型マグネットタイプの磁選機（８，０００ガウス）を用い、磁選機に対して上方から試料を供給し磁着させた（図３参照）。磁着しないで磁選機を通過した試料（非磁着物）は、回収し、再度、磁選機に対して上方から供給し磁着させた。このような操作（繰り返し操作）を３０回繰り返した。

【0072】

実験の結果、試料５ｋｇに対して磁着物は９８２ｇであった。試料（被磁選物）、磁着物及び非磁着物の粒径分布を図４に示した。図４に示すように磁着物の平均粒径は約２００μｍ、非磁着物の平均粒径は９００μｍであり、粒径の小さい土壌が優先的に磁着したことが伺える。

【0073】

試料（被磁選物）、磁着物及び非磁着物のセシウム濃度を表１に示した。磁着物は、試料（被磁選物）の約２．７倍のセシウム濃度を分級前の約２割の容量に濃縮することができた。一方、非磁着物は、試料（被磁選物）のセシウム濃度を約４割減少させることができた。ここで分離割合を磁着物重量／被磁選物重量とすれば、分離割合は約０．２となる。また濃縮割合を磁着物のセシウム濃度／被磁選物のセシウム濃度とすれば、濃縮割合は、約２．７となる。磁着物は粒径が小さく、セシウム濃度が大きい。非磁着物は平均粒径９００μｍであり、磁着物は平均粒径２００μｍであるので、同じ体積（＝質量）の場合、磁着物の表面積は非磁着物の４．５倍になる。これに対して、本実施例の磁着物のセシウム濃度は、非磁着物の１９．０／４．５＝４．２２倍であり、セシウム濃度は表面積にほぼ比例する結果になった。

【0074】

【表1】

【0075】

実施例２
供試土壌の調整
実施例１と同じ要領で摸擬セシウム汚染土壌を得た。この摸擬セシウム汚染土壌の水分を調整し、含水率の異なる３種類の供試土壌を得た。具体的には、摸擬セシウム汚染土壌の一部を風乾し、また一部の土壌についてポッドミキサーを回転させながら加水することで、含水率が２．５重量％、５．７重量％、９．３重量％の３種類の供試土壌を得た。含水率が２．５重量％の供試土壌の平均粒径は、約９００μｍであった。

【0076】

薬剤には、市販されている高炉スラグ微粉末８０００を使用した。高炉スラグ微粉末８０００の平均粒径は約５μｍである。

【0077】

混合操作（混合工程）は、実施例１と同じ要領で行った。

【0078】

磁選に先立ち、混合工程で得られた混合物を天日乾燥させた。天日乾燥させた混合物の含水率を表２に示した。その後、目開き２．３６ｍｍのふるいでふるい分けし、ふるい下の試料５ｋｇを磁選用の試料（被磁選物）とした。磁選機及び磁選操作は、実施例１と同じとした。但し、非磁着物の繰り返し回数は、２０回とした。

【0079】

磁着量を表２に示した。供試土壌の含水率が低く、被磁選物の含水率が低いほど磁着量が多くなった。ここで分離割合を磁着物重量／被磁選物重量とすれば、分離割合は試験Ｎｏ．２−１で約０．２６、試験Ｎｏ．２−２で約０．０９、試験Ｎｏ．２−３で約０．１３となる。なお供試土壌の含水率が２．５重量％の場合、混合工程の被混合物の含水率は、供試土壌と薬剤との重量比が１０：１ゆえ、約２．３重量％となる。

【0080】

また試験Ｎｏ．２−１における試料（被磁選物）、磁着物及び非磁着物の粒径分布を図５に示した。図５に示すように磁着物の平均粒径は、約２００μｍ、非磁着物の平均粒径は８５０μｍであり、粒径の小さい土壌が優先的に磁着したことが伺える。

【0081】

【表2】

【0082】

実施例３
実施例１と同じ要領で摸擬セシウム汚染土壌を得た。この摸擬セシウム汚染土壌を風乾させて含水率を２．５重量％の供試試料を得た。

【0083】

薬剤には、実施例２と同じ高炉スラグ微粉末８０００を使用した。

【0084】

混合操作（混合工程）は、実施例１と同じ要領で行った。

【0085】

磁選に先立ち、混合工程で得られた混合物を目開き２．３６ｍｍのふるいでふるい分けし、その後、ふるい下を風乾および天日乾燥させ、含水率が０．４重量％、１．０重量％、２．２重量％の３種類の試料（被磁選物）を得た。

【0086】

ドラム型磁選機（株式会社マグネテックジャパン製）を用いて、各試料（被磁選物）２ｋｇを磁選した結果を表３に示した。含水率の低い試料（被磁選物）ほど磁着量が多く、また磁選に要する時間も短縮された。ここで分離割合を磁着物重量／被磁選物重量とすれば、分離割合は試験Ｎｏ．３−３で約０．３８、試験Ｎｏ．３−７で約０．２９、試験Ｎｏ．３−８で約０．２４となる。

【0087】

【表3】

【0088】

実施例４
供試土壌の調整
実施例１と同じ要領で摸擬セシウム汚染土壌を得た。この摸擬セシウム汚染土壌の水分を調整し、含水率の異なる３種類の供試土壌を得た。具体的には、摸擬セシウム汚染土壌の一部を風乾し、また一部の土壌についてポッドミキサーを回転させながら加水することで、含水率が７．０重量％、５．２重量％、２．４重量％の３種類の供試土壌を得た。

【0089】

薬剤には、実施例１と同じ炉前水砕スラグ粉砕物を使用した。

【0090】

混合操作（混合工程）は、実施例１と同じ要領で行った。

【0091】

磁選に先立ち、混合工程で得られた混合物を風乾および天日乾燥、あるいは水分添加を行い、表４に示す含水率の試料（被磁選物）を得た。

【0092】

ドラム型磁選機（株式会社マグネテックジャパン製）を用いて、各試料（被磁選物）１ｋｇを磁選した結果を表４に示した。

【0093】

【表4】

【0094】

表４に示すように供試土壌の含水率が７．０重量％、５．２重量％であった試験Ｎｏ．４−Ａ〜Ｎｏ．４−Ｊは、分離割合を磁着物重量／被磁選物重量とすれば、３０重量％以下と低く、被磁選物には粘土・シルト分が混ざっていることが目視でも確認できた。粒径０．２５ｍｍ以下を細粒分、粒径０．２５ｍｍ以上を粗粒分として、試験Ｎｏ．４−Ｅの被磁選物と非磁着物の細粒分及び粗粒分の割合を図６に示した。図６に示すように被磁選物の細粒分の約３５重量％が非磁着物に含まれていた。試験Ｎｏ．４−Ｅの分離割合は約０．２９となる。

【0095】

供試土壌の含水率が２．４重量％でかつ、被磁選物の含水率が１．９重量％以下の試験Ｎｏ．４−Ｍ〜Ｎｏ．４−Ｑは、分離割合が３０％以上に達していた。粒径０．２５ｍｍ以下を細粒分、粒径０．２５ｍｍ以上を粗粒分として、試験Ｎｏ．４−Ｌ〜Ｎｏ．４−Ｑの被磁選物と非磁着物の細粒分及び粗粒分の割合を図７に示した。図７に示すように試験Ｎｏ．４−Ｌでは被磁選物の細粒分の約４９％が非磁着物に含まれていたが、試験Ｎｏ．４−Ｍ〜Ｎｏ．４−Ｑでは被磁選物の細粒分が非磁着物に含まれていたのは約６〜１２重量％であった。試験Ｎｏ．４−Ｍの分離割合は約０．３５、試験Ｎｏ．４−Ｍの分離割合は約０．４２となる。

【0096】

以上のように、磁着物は被磁着物中の細粒分によって構成されており、分離割合が高いほど多くの細粒分が磁着される（表４と図６を参照）。また、実施例１より粒径の小さい、つまり単位重量当たりの表面積の大きい粒子の方がセシウム濃度が高くなることから、被磁選物中の細粒分をなるべく多く磁着して、非磁着物と分離できれば濃縮割合を高くすることができる。

【0097】

磁着物の分離割合は、放射性物質汚染土壌の性質や磁選機の機能、分離すべき細粒分の粒径等によって変化する。このため本発明を実施する場合は、まず事前に調査を行い、目的とする濃縮割合及び／又は分離割合とするのに適した被混合物の含水率と被磁選物の含水率を求める必要がある。例えば、実施例４の供試土壌について目標とする分離割合が２０重量％の場合、供試土壌の含水率は５．２重量％以下として被磁選物の含水率は２．３〜１．３重量％とすればよい。又、供試土壌の含水率が２．４重量％とした場合は、被磁選物の含水率は１．９〜０．７重量％とすればよい。

【0098】

目標とする分離割合が３０重量％以上である場合は、供試土壌の含水率は２．４重量％とし、被磁選物の含水率は１．９〜０．７重量％以下とすればよく、実施例２及び実施例３を考慮するなら被磁選物の含水率の最低値を０．４重量％までとすればよい。このように、本発明によれば被混練物と非磁選物の含水量を調整することで、目標とする分離割合及び／又は濃縮割合の細粒分を分離することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】