废铸砂与电弧炉碴混合料取代沥青混凝土粒料成效探讨.PDF

工業污染防治 第 103 期(July 2007) 23 資源化再利用 廢鑄砂與電弧爐碴混合料取代瀝青 混凝土粒料成效探討 廖啟州* 、黃偉慶** 、蘇茂豐*** 摘 要 鑄造業在鑄造過程的造模方法以濕砂模鑄造和自硬性模鑄造為主，所使用之鑄 砂目前已有相當程度的回收使用率，但每年仍然產生約 150 萬噸廢鑄砂；電弧爐碴 為電弧爐煉鋼過程所產生之廢棄物， 目前台灣地區電弧爐碴年產量約達 100 萬噸， 業界多未善加利用而堆放於廠區，十分可惜。本文採用廢鑄砂與電弧爐碴混合料取 代天然粒料製成瀝青混凝土，進行基本物性試驗與力學試驗，以探討其可行性。廢 鑄砂粒徑較小，搭配電弧爐碴混合成為粗細粒料兼具的級配構造，將其取代部分天 然粒料，進行馬歇爾配合設計，以最佳含油量製作試體進行相關力學試驗，並輔以 使用天然粒料之控制組，探討瀝青混凝土成效。試驗結果顯示，添加廢鑄砂與電弧 爐碴混合料製作之瀝青混凝土工程性質與天然粒料密級配瀝青混凝土無異，且力學 試驗成效與天然密級配瀝青混凝土相當，顯示用於替代天然粒料極具可行性。在配 合設計方面，由於電弧爐碴具多孔隙特性，使得廢鑄砂與電弧爐碴瀝青混凝土最佳 含油量高於天然粒料瀝青混凝土。使用廢鑄砂與電弧爐碴取代天然砂石於瀝青混凝 土，不但解決棄置處理的問題，更可充分再利用而達到資源化之目的。 【關鍵字】廢鑄砂、電弧爐碴、瀝青混凝土 *國立中央大學土木工程學系博士班 研究生 **國立中央大學土木工程學系 教授 ***台灣綠色生產力基金會 專案經理 24 廢鑄砂與電弧爐碴混合料取代瀝青混凝土粒料成效探討 一、前 言 我國鑄造品年產量約 150 萬公噸，佔世界第 10 位，產值約六百億新台幣。所 產生各種高品質鑄件，密切的支援生醫、通訊電子、機械、國防、水泥、石化、建 築、民生器具及藝術等各種行業的生產和研究發展，對於創造國內經濟發展奇蹟， 功不可沒。鑄造業因鑄造製程不同而使用不同類型鑄砂，鑄品在鑄造成型過程所產 生的廢鑄砂，其產生量甚為龐大，且各鑄造場因生產製程所添加之化學成分各有不 同，使得廢鑄砂性質有所差異。鑄造品公會公佈資料鑄造廠數量共有 351 家 (北部 地區 103 家、中部地區 139 家、南部地區 109 家) ，經由經驗值統計推估，目前年 產量約 130 萬噸。依經濟部工業局研究評估目前鑄造廠 之廢鑄砂回收率約僅 17% ， 主要用途為混凝土細骨材填充料、水產養殖業材料以及由鑄砂廠直接回收再利用， 其餘的 83%廢鑄砂多以掩埋與棄置處理，足見國內廢鑄砂回收率仍然偏低，台灣地 區廢鑄砂資源化推動工作有待加強。相對地，參照國外使用經驗，美國視廢鑄砂為 重要資源，最大宗之用途是於瀝青混凝土之粒料替代，其成效顯示不亞於傳統瀝青 鋪混凝土，然而台灣地區尚未對廢鑄砂回收應用於瀝青鋪面之成效作一詳細探討， 如能針對廢鑄砂實際應用於瀝青混凝土之成效加以探討，將有助於提高鑄造業者與 公共工程單位使用廢鑄砂的意願，進而改善廢鑄砂之回收率。 電弧爐碴係電弧爐煉鋼過程所產生之副產物，經實地調查及採樣，截至 2006 年止，臺灣地區計 18 家電弧爐煉鋼廠，22 座電弧爐 ，爐碴年產量約達 100 萬噸， 目前多未善加利用而任意棄置，十分可惜。事實上經由適當加工處理後（如磁選、 破碎、篩分等程序）之爐碴，可取代混凝土中天然粒料或充當道路基、底層及面層 粒料等，均為爐碴資源化應用的方向。環顧世界各工業先進國家均已將爐碴資源化 再利用於各類工程之中，國內自中鋼設廠以來生產高爐石，學術界始進行爐碴相關 之探討與利用，但對於電弧爐爐碴之再利用研究較為有限。期使廢鑄砂與電弧爐爐 碴早日達成資源化之目標，本文針對廢鑄砂與電弧爐碴資源化進行研究，以混合方 式取代瀝青混凝土部分粒料，透過實驗室試驗評估廢鑄砂與爐碴添加於瀝青混凝土 之力學成效，並與傳統瀝青混凝土做一比較探討。