焚化灰渣之水淬熔渣製成發泡輕質防火材料之研究.pdfVIP

12th Mainland-Taiwan Environmental Protection Conference, Oct. 20-26, 2008. 高雄第一科技大學環境與安全衛生工程系 ，高雄 ，台灣 。 焚化灰渣之水淬熔渣製成發泡輕質防火材料之研究 1 1 2 2 1 朱秀雯 鄭大偉 邱文通 曾錦清 翁祖炘 1. 台北科技大學資源工程研究所 ，台北 ，台灣 2. 原能會核能研究所 ，桃園 ，台灣 摘要 近年來垃圾處理主要是以焚化方式為主 ，台灣每年產生約 150 萬噸的焚化灰渣 ，這些焚 化灰渣含有許多重金屬毒性有害物質，若未加以妥善處理 ，勢必造成環境危害 。採用高溫熔融技 術處理焚化灰渣 ，使毒性有機物被高溫分解破壞 ，並將重金屬固結至矽酸鹽網狀架構中 ，逹到減 容、無害化的效果 ，成為永久安定化之玻璃質水淬熔渣逐漸受到各界重視 。由於高溫熔融處理焚 化灰渣的成本較高，因此熔融後的熔渣是否能夠再生利用即為高溫熔融處理焚化灰渣實施的成功 關鍵 。本研究是將焚化灰渣水淬熔渣添加發泡劑 ，以水淬熔渣軟化點與發泡劑分解產生氣體作用 的溫度相互配合下 ，製成發泡輕質防火材料 。其內部氣泡相互獨立 、封閉 ，具有質輕 、防水 、防 火、耐腐蝕 、無毒 、熱傳導係數低等特性 。研究結果顯示 ，以 860℃的熱處理溫度 ，可得到均質 的發泡 ，其體密度為0.4 g/cm3 ，抗壓強度可達 19.9 MPa ，熱傳導係數為 0.15 W/ mK 。為一個可 兼具高抗壓強度 、質輕及隔熱性的防火材料 ，提供熔渣資源化再生的另一途徑。 關鍵字 ：水淬熔渣 ，發泡劑 ，輕質防火材料 1. 前言 一般廢棄物經焚化處理可以有效的減少垃圾體積 ，但每年仍產生約150 萬噸之焚化灰渣 ，其 中含有毒性有機物及重金屬[1-3] 。本研究採用電漿熔融處理技術 ，在高溫下將灰渣熔融 ，使有 機物及低沸點的重金屬分解揮發 ，其他重金屬則在熔融過程中重新與灰渣中之二氧化矽鍵結 ，封 閉在矽酸鹽網狀結構中並降低重金屬溶出率 ，達到減容 、無害化之目的 ，成為永久安定化之玻璃 質熔渣[4-5] 。基於資源永續利用之原則 ，以水淬熔渣為主原料 ，添加發泡劑 ，經高溫發泡形成 具多孔封閉獨立氣泡之無機非金屬材料 ，具有輕質 、防火 、防水 、耐腐蝕 、防蛀 、無毒 、無放射 性 、低熱傳導係數、機械強度佳 、尺寸穩定性高、隔熱效果優等特點 ，是環保型隔熱保溫材料 。 在建築節能領域中的應用包括 ，建築屋頂隔熱保溫 、建築外牆保溫 、鋼構烤漆鐵皮內層隔熱等 。 本研究製造方法是依據玻璃軟化點與發泡劑產生氣體作用 ，在溫度相互配合下 ，製成多孔輕質且 均勻分佈的微小封閉氣孔 。並期望將焚化灰渣之水淬熔渣另闢一條資源化應用的途徑 。 2. 實驗方法與步驟 2. 1 實驗材料 本研究所使用的水淬熔渣為核能所提供 ，熔渣以底灰 ：飛灰 ＝ 1 ：1 之比例混合 ，經電漿 3-7 12th Mainland-Taiwan Environmental Protection Conference, Oct. 20-26, 2008. 高雄第一科技大學環境與安全衛生工程系 ，高雄 ，台灣 。 高溫熔融水淬後所得之產物 ，具有不規則的顆粒狀 。其主要成分為 SiO 、Al O 、CaO 。水淬熔 2 2 3 渣及廢玻璃之化學組成成分如表2-1 所示 。水淬熔渣之體密度約為3.0 g/cm3 ，孔隙率及吸水率分 別為1.5% 及0.5% 。 表2-1 水淬熔渣之組成成分 化學成分 (wt. %) 水淬熔渣