泥渣類廢棄物回收再利用為水泥生料之研究的论文.pdfVIP

泥渣類廢棄物回收再利用為水泥生料之研究 1 2 1 1 1 林凱隆 ，馬志明 ，張章堂 ，鄭敬融 ，張家祥 1 2 ( 宜蘭大學環境工程系， 聖母醫護管理專科學校化妝品應用與管理科) 摘 要 台 灣 地 區 由於水泥礦源日益枯竭，而製造業製造過程中產生的廢棄物之處 置問題亦急待解決。故本研究係以淨水污泥、廢水玻璃砂、石材污泥和煤灰礦泥拌 合料等再利用做為替代性生料，並以石灰飽和度 (L.S.F.)、水硬係數 (H.M.)、矽 氧係數 (S.M.)及鋁鐵係數 (I.M.)為邊界條件，利用電腦程式配比系統以及實驗室 高溫燃燒爐設備燒製四組環保水泥熟料。本實驗經 1400 ℃持溫 60 分鐘後燒製之各 組環保水泥熟料，其游離石灰量皆小於 1，且 TCLP 均符合法規標準值，作為土木工 程材料深具潛力。研究中所燒製各組環保水泥熟料與波特蘭水泥成份相同，其單礦 物組成皆含有 C S、C S、C A 及 C AF 等晶相物種，環保水泥熟料之 FTIR 結果顯示， 3 2 3 4 其與純水泥熟料有類似之鍵結，但 ECO-IV 有α-C S 鍵結存在。於養護齡期 90 天， 2 與 OPC 純水泥漿體相比抗壓強度以 ECO-Ⅰ環保水泥漿體最強，以 ECO-Ⅳ環保水泥漿 體最低。由 XRD 之物種分析得知，環保水泥漿體與純水泥漿體皆有氫氧化鈣、C-S-H 膠體與鈣礬石等水化產物存在。水化程度及膠體空間比分析顯示，純水泥漿體之水 化程度及膠體空間比在早期發展迅速，養護 28 天後趨於平緩，環保水泥亦呈現相同 之趨勢。 關 鍵 詞 再利用、環保水泥、水化程度、膠體空間比 一、前言 隨著經濟成長、工商業發展迅速，造成許多廢棄物處理之問題。在水泥工業為民生基 本工業之一，每年使用大量水泥，而製造水泥時需消耗大量的能源與自然資源。故想從廢棄 物中取得製造水泥的原料，在處理廢棄物的同時，更能減少CO 的排放。水泥中以鈣質、矽 2 質、鋁質及鐵質所煅燒而成，本研究嘗試以全廢棄物作為水泥之原料，其原料分述如下。石 灰石污泥係生產石灰前之篩選之碎石土粉，依據業者統計，每年將產生12,000噸。由於，目 前國內因再利用管道缺乏，因此石灰石污泥仍以委外清運。而根據台灣自來水公司2009年統 計資料顯示，淨水處理程序所產生之污泥餅全年約有10.6萬公噸，由於淨水污泥餅主成分以 SiO 及Al O ，故具有取代黏土之潛力。另外，依據財團法人石材工業發展中心之推估，台灣 2 2 3 石材加工業每年產生的石材污泥約37萬公噸，石材廢料約9萬公噸，合計每年約有46萬公噸 之石材廢棄物產出 [石材加工業資源化應用技術手冊，2005]。此外，在工業上鑄造業為國 內機械工業及製造業之根本，據鑄造業者估計，每生產 1公噸之鑄造品平均需要產生 1公噸 之廢鑄砂，因此國內鑄造廠一年約有150萬公噸之需要處理 [鄭宏德等人，2004]。另外，由 經濟部工業局資料指出煤灰礦泥拌合料年產量約14萬噸 [經濟部工業局，2005]。 環保水泥 (Eco-cement)一詞乃是日本秩父小野田株式會社與株式會社荏原製作所 於 232 90 年代中期共同研發並由太平洋水泥株式會社於 2001 年正式將之商業化營運 [Ono Y. et al., 1995, Ampadu K.O. et al., 2001]。環保水泥係採用廢棄物為主要原料並添加石灰石 等天然礦物以調整其成分，故其化學及礦物特性與一般水泥有所差異，但生產流程與一般水 泥工廠相似 [Shimoda T. et al., 1999]。綜觀國內外有關環保水泥之研究發現，大多數是 以單一廢棄物取代單一礦源，甚少以廢棄物全取代天然礦石之研究。故本研究以石灰石污泥、 淨水污泥、廢水玻璃砂、石材污泥和煤灰礦泥拌合料等廢棄物，完全取代生產水泥時所需之 天然礦源以燒製全資源環保水泥，並探討