創新鋁熱熔融處理有害焚化飛灰及資源化之研究(I); Novel Melting Process for Treatment and Recycling of MSWI Fly Ash and Hazardous Wastes by Thermite Self-Propagation High-Temperature Synthesis(I)

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題名:	創新鋁熱熔融處理有害焚化飛灰及資源化之研究(I);Novel Melting Process for Treatment and Recycling of MSWI Fly Ash and Hazardous Wastes by Thermite Self-Propagation High-Temperature Synthesis(I)
作者:	王鯤生
貢獻者:	環境工程研究所
關鍵詞:	鋁熱反應;高溫自行燃燒合成法;熔融;焚化飛灰;污泥;資源化;環保工程
日期:	2005-07-01
上傳時間:	2010-11-30 15:14:09 (UTC+8)
出版者:	行政院國家科學委員會
摘要:	循環型社會之建置已成為一重要之環境議題，循環型環境之形用以亦成為永續發展之策略之一。台灣每年消耗大量之天然資源，諸如水泥原料、營建砂石，以及各類金屬礦物等，但同時亦產生數量龐大之無機資材，如水庫淤泥、上水及下水污泥，以及都市廢棄物及工業廢棄物之焚化灰渣等，有待進一步妥善之處理處置。此等無機資材如能資源化成生態水泥、營建砂石骨材、路基材料、地磚等，同時回收有價金屬資源，不但可以解決廢棄物妥善處理之，亦可緩和或平衡無機天然資源過度開掘之問題，從而形成達到永續發展之循環型環境，可謂具有雙重之功能與意義。無機資材熔融處理主要係利用燃料或電力加熱至熔融溫度 (1,350 ~ 1,500℃以上)將有機物熱解及燃燒，無機物則形成熔渣。低沸點的重金屬及鹽類將蒸發至氣相，由排氣集塵系統收集，由於灰渣中含有SiO2，熔融時會產生-Si-O-的網狀構造，能將重金屬完全包封固化不易溶出，形成性質安定的熔渣，熔融技術具有多項優點，同時熔渣可作為熔渣水泥、營建骨材等，或經由熱處理，由水泥生料燒製生態水泥等，用途廣泛，因此熔融熱處理已成為重要資源化技術。但傳統高溫熔融不論其熱源為何，採用電熱式、焦炭床、電弧、電漿等，其缺點為備費用高度、消耗能量大、重金屬逸散、起爐停爐耗時等。因此節能之熔融技術開發有待解決。有鑑於此，本研究嘗試利用廢棄物本身產生高化學反應熱，尤其利用煉鋁廠之鋁熔渣、煉鋼廠之氧化鐵與集塵灰等廢棄物，以產生2500-3000℃高溫熔融，達到飛灰熔融處理與資源化之目的，防止重金屬逸散，回收熔渣與金屬資源。本研究選定煉鋁渣與氧化鐵礦等廢棄物，主要因廢棄物有足夠之數量，料源穩定，在處理有害飛灰上，環境之意義大。另一方面，鋁熱反應是典型的自熱反應（Self-propagating reactions），鋁與氧化鐵間之氧化還原反應，產生大量反應熱可使溫度上升達2,500 .3,000℃的高溫。此法在處理都市垃圾焚化飛灰時，因飛灰成分複雜，雖然氣氛為還原態，但仍然影響重金屬之移行與形成合金之形態。尤其操作混合配比等影響熔融溫度極大，從而影響熔渣特性。因此利用自熱反應進行高溫熔融之反應機制、操作條件、反應槽設計、進料控制，熔渣與回收合金之特性等，均有待進一步探討與突破。本研究為一新穎之節能高溫熔融技術研究，主要針對鋁熱熔融處理焚化飛灰等有害廢棄物時之反應基礎，進行實驗研究與分析探討，以瞭解有害重金屬固定、回收熔渣特性，以及回收金屬資源形態變化等。進而掌握處理廢棄物之形態，與熱劑及飛灰等之配比、熔融溫度、氣氛控制等操作條件，並從熱力學解析與實驗分析，歸納不同廢棄物之最佳操作條件。最後並針對鋁熱反應與熔融處理廢棄物之特性，進行鋁熱高溫熔融爐設計與實證之研究。本研究預期可以改變飛灰等有害廢棄物高溫熔融處理耗能之缺點，提升熔融處理之溫度，抑制有害重金屬之逸散，回收有價熔渣與金屬，使傳統之熔融處理技術產生變革，提升國人熔融處理之技術層次。研究期間：9308 ~ 9407
關聯:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
顯示於類別:	[環境工程研究所 ] 研究計畫

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