臺灣博碩士論文加值系統

廢鋁熔煉的集塵飛灰多以一般事業廢棄物直接進行掩埋處理，然而因熔煉過程鋁與氮氣產生氮化鋁 (N: 4.9 wt%)，遇水產生氨氣臭味，造成掩埋場處置之困擾。 為了有效進行飛灰脫氮，本研究以水解氮化鋁為反應基礎進行實驗，探討反應溫度、加水量、反應時間等參數，對脫氮效率及殘留含N量之影響，反應前後並以氮氧分析儀及X光繞射儀進行飛灰分析。
結果顯示：較高溫度、較長的反應時間與較多的加水量下，脫氮效率較佳，常溫下以強酸或強鹼仍難以脫氮。若以1400℃的高溫鍛燒，雖然含氮量僅剩0.02%，但此高溫程序不易施行。 因此，針對廢鋁冶煉製程所產生的集塵飛灰，以加水反應進行脫氮的較佳條件顯示：樣品以水臨濕前處理，反應溫度850℃、反應過程以空氣曝氣水蒸汽通入反應器，反應持溫時間60 min，可將飛灰中主要的氮元素含量降至0.11%，脫氮效率97.8%，大幅降低氨氣臭味的產生。XRD圖譜亦顯示，飛灰中的AlN經熱反應後，晶相強度明顯變弱，但Al2O3晶相強度變強。

Fly ashes with high contents of N element (4.9%) collected from the flue gas for the waste aluminum remelting process are usually treated by landfill. In this study, a hydrolysis reaction using a high-temperature oven reactor for the denitrification of fly ashes was proposed. The effects of experimental parameters, including reaction temperature, the addition of water, and reaction time, on the denitrification efficiency and the N contents of fly ashes, were discussed. The content of N element was measured by an N, O-element analyzer.
The results showed that at a high reaction temperature, a long reaction time, and the addition of much water condition, a higher denitrification efficiency could be achieved, while mixing strong acid or alkali at the room temperature, it was hard to remove N atoms. At a high temperature of 1400℃, the N contents could be reduced to 0.02%, however, the high-temperature process is difficult to be proceeded. A better operating condition is to remove N atoms of fly ash by wet pretreatment at final reaction temperature of 850℃ keeping 60 mins and passing through air and steam, the contents of N atoms in fly ashes was decreased to 0.11% with a denitrification efficiency of 97.8%. The removal of N atoms can avoid to the formation of odor NH3 when AlN in fly ash reacts with water. Moreover, from the XRD patterns, very weak intensity of AlN crystal phase with strong Al2O3 peaks were identified.

中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 前言 1
1-1 研究動機 3
1-2 研究內容 3
第二章 文獻回顧 5
2-1 廢鋁熔煉 5
2-1-1 製程與污染物排放 5
2-1-2 集塵灰與浮渣之特性 5
2-1-3 集塵灰臭味來源與含量 6
2-2 氮化鋁 7
2-2-1 氮化鋁的物理化學特性 7
2-2-2 氮化鋁的生成反應 8
2-3 集塵灰除氮的技術 9
2-3-1酸洗法 9
2-3-2 鹼洗法 10
2-3-3 浮渣資源化與再利用 12
2-4 脫氮反應原理 13
2-4-1 水解反應 13
2-4-2 氧化反應 14
第三章 實驗 17
3-1 實驗裝置 17
3-2 產物分析設備 19
3-3 實驗流程與參數設定 22
3-3-1 實驗流程與參數設定 22
3-3-2分析方法 24
第四章 結果與討論 26
4-1 原飛灰與氮化鋁熱重分析 26
4-2 反應溫度對脫氮效率之影響 27
4-3 反應時間對脫氮效率之影響 30
4-4 反應水量對脫氮效率之影響 33
4-5 酸鹼或高溫對脫氮效率之影響 34
4-6 較佳化之操作條件 38
第五章 結論與建議 40
5-1 結論 40
5-2 建議 40
參考文獻 41

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