臺灣博碩士論文加值系統

目前台灣地區的都市垃圾主要採取焚化處理為主，相對的也產生大量的焚化灰渣問題，於一些先進的國家，已將把焚化底渣視為一種可資源化的產品。本研究主要探討粗粒徑底渣燒製高強度之輕質骨材，使底渣具有較高的經濟價值。
底渣經兩段水洗後以200號篩篩分，#200以上的部分先經顎碎機顎碎成8mm後進行濕式球磨，而細粒徑的部份則留下將其視做為調質的材料。粗粒徑底渣經前處理後，以不同比例之發泡劑(SiO2、Fe2O3)及5%的細粒徑添加到10克的粗粒徑底渣中做為調質，燒結溫度為1100℃，以人工方式造粒成圓球狀。
由實驗結果得知，10克粗粒徑骨材僅添加0.1~0.4克Fe2O3即可燒製出密度低於1.6 g/cm3、強度在100kgf/cm2的輕質骨材。SiO2以添加1、2.5克和少量的Fe2O3可燒製出較理想的輕質骨材，密度皆小於1.6 g/cm3，含水率大都小於10%，而抗壓皆大於175 kgf/cm2屬於高強度骨材可做為結構性輕質混凝土。而添加了5%的細粒徑底渣所燒出之骨材其密度較未添加者低，但含水率相較之下稍高，由以上工程性質發現底渣為燒結高強度輕質骨材的良好材料，可以做為經濟價值較高的資源化材料。

At present, incineration is the major treatment way of the municipal solid waste in Taiwan, while it produced large amount of ash and residuals should be handled carefully. Bottom ash was usually recovered as the aggregates of construction engineering in many developed countries, but the heavy metals are not stable enough in the field, it will influence the value during the recovering and reusing. This study is aim to explore the feasibility to regenerate the lightweight aggregate by sintering of the coarse grain of MSWI bottom ash, in order to stabilize the heavy metals and increase the reusing value of bottom ash.

Bottom ash was extracted twice by water, sieved with 200# mesh (0.074mm) to separate the coarse grain form fine grain. The former was milled to particle size less then 8 mm, while the later was using as the adjuvant agent during the experiment. Foaming agent (SiO2、Fe2O3) were added in different proportion relatively, and 5% fine grain was blended into coarse grain, pressed to form pellet manually, and then sintering at 1100oC.

The result showed that, addition of 0.1~0.4 g Fe2O3 into 10 g coarse grain could generate lightweight aggregate with density less then 1.6 g/cm3, compressive strength greater then 100 kgf/cm2, while addition of 1~ 2.5 g SiO2 and few Fe2O3 can generate better product with density less then 1.6 g/cm3, water absorption less then 10%, and compressive strength greater then 175 kgf/cm2. These products all satisfied the criteria of high-strength aggregate, which could be used in the structural lightweight concrete. Light-weight aggregate sintering with 5% fine grain bottom ash can be sintered to lower density, but has higher water absorption rate. In conclusion, sintering of high-strength aggregate with coarse grain MSWI bottom ash after proper pretreatment and blending is feasible; it could elevate the safety and vale of the product evidently during the management of ashes

摘要
目錄 Ⅰ
表目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅵ


第一章　前言
1-1　研究緣起 1
1-2　研究目的 2
第二章　文獻回顧
2-1　焚化底渣特性 3
2-1-1 焚化底渣的種類及來源 3
2-1-2 焚化底渣的物理性質 4
2-1-3 焚化底渣的化學性質 4
2-2 輕質骨材 5
2-2-1 輕質骨材之發展與特性 5
2-2-2 國外輕質骨材文獻彙整 9
2-2-3 輕質骨材之燒結與發泡機制 11
2-2-4 輕質骨材之燒成方式 14
2-2-5 輕質骨材燒結機制 17
第三章　實驗材料與研究方法
3-1 實驗藥品與材料 18
3-1-1　實驗藥品 18
3-2　實驗設備與分析儀器 19
3-2-1　實驗設備 19
3-2-2　實驗分析儀器 20
3-3　實驗材料 22
3-4　實驗流程 23
3-5　實驗方法 25
3-5-1 底渣與燒結體之基本性質檢測項目 25
3-5-2　底渣之前處理備製 34
第四章　實驗結果與討論
4-1　底渣基本化學及物理性質分析 37
4-1-1　底渣基本特性分析 37
4-1-2　底渣元素組成成分分析 38
4-1-3　底渣之TCLP溶出試驗 39
4-1-4　重金屬含量分析 40
4-2　200號篩上和篩下底渣基本性質分析 41
4-2-1　底渣元素分析 41
4-2-2　底渣TCLP溶出試驗 43
4-2-3　底渣重金屬總量分析 44
4-2-4　底渣之水洗 45
4-2-5 底渣之熱重分析 46
4-2-6 粗粒徑底渣粒徑分析 48
4-2-7 底渣晶相分析 49
4-2-8 底渣之序列萃取及TCLP 51
4-3　粗粒徑底渣燒結輕質骨材 56
4-3-1　輕質骨材燒製預備實驗 56
4-3-2　燒失量 58
4-3-3　骨材密度 60
4-3-4　吸水率 62
4-3-5　輕質骨材抗壓強度 64
4-3-6　燒成物之顯微結構 66
4-3-7　燒成物健度 71
4-3-8　燒成物之重金屬溶出和序列萃取 73
4-4 添加細粒徑燒成物之物性分析 77
4-4-1　燒失量 77
4-4-2　密度 79
4-4-3　吸水率 80
第五章　結論與建議
5-1　結論 82
5-2　建議 83
參考文獻 84

表 目 錄
表2-1 國內輕質骨材文獻彙整 8
表2-2 國外輕質骨材燒製文獻彙整 10
表3-1　實驗藥品 18
表3-2　實驗材料器具 18
表3-3　抗壓強度校正因數 30
表3-4　粗粒徑底渣添加SiO2及Fe2O3之實驗配置表 36
表3-5　細粒徑底渣之實驗配置表 36
表4-1　底渣基本特性分析 38
表4-2　底渣主要組成元素分析 39
表4-3　底渣重金屬溶出濃度 40
表4-4　底渣重金屬含量 41
表4-5　200號篩以上和以下之元素分析含量 42
表4-6　200號篩以上和以下之TCLP 43
表4-7 兩段水洗氯離子溶出濃度 45
表4-8 原灰、水洗灰、200號篩以上和以下之TCLP試驗 53
表4-9 焚化底渣、水庫淤泥、下水污泥化學組成 57
表4-10 燒結物之TCLP溶出濃度 73



圖 目 錄
圖2-1　燒成輕質骨材化學成分三相圖 12
圖3-1　實驗流程圖 24
圖3-2　序列萃取流程圖 33
圖4-1 200號篩以上和以下重金屬總量分析 44
圖4-2 200號篩以上底渣熱重分析 47
圖4-3 200號篩以下底渣熱重分析 47
圖4-4 原灰熱重分析 48
圖4-5 200號篩以上底渣球磨後粒徑分析 49
圖4-6 200號篩以上和以下底渣XRD分析 50
圖4-7 原灰、水洗灰、200號篩以上和以下序列萃取 55
圖4-8 不同添加量之燒失量變化 59
圖4-9 不同添加量對燒成密度之關係 61
圖4-10 不同添加量對燒成吸水率之關係 63
圖4-11 不同添加量燒成試體之抗壓強度 65
圖4-12 僅添加0.1和1克Fe2O3顯微結構差異 68
圖4-13 添加1克SiO2和0.1、1克Fe2O3顯微結構之差異 68
圖4-14 添加2.5克SiO2和0.1、1克Fe2O3顯微結構差異 69
圖4-15 Fe2O3添加0.1克較高倍數之顯微結構 69
圖4-16 丹麥所產輕質骨材之內部顯微結構 70
圖4-17 有發泡和未發泡骨材之外觀 70
圖4-18 健度試驗後骨材外觀 71
圖4-19 將Na2SO4洗去後骨材之外觀 72
圖4-20 發泡骨材之重金屬鍵結型態 76
圖4-21 添加0.5克細底渣前後燒失量變化 78
圖4-22 添加5%細底渣後密度變化 79
圖4-23 添加細粒徑前後吸水率比較 81

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