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研究生:葉軍柱
研究生(外文):Jun-Zhu Ye
論文名稱:水庫淤泥添加燃煤飛灰燒製建築用磚之研究
論文名稱(外文):Making Brick as Construction Materials from Mixture of Coal Ash and Reservoirs Sludge
指導教授:溫紹炳
指導教授(外文):Shao-Bing Wen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:資源工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:水庫淤泥燃煤飛灰黏土礦物燒結資源化建築用磚
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水庫浚渫物中較粗砂粒可作為建築用砂,顆粒較細之淤泥是一種難以處理之物質,組成以黏土礦物為主,應可當作陶瓷原料,但淤泥中水份過多,脫水成本高使得無法與天然黏土競爭。本研究擬於水份過多淤泥添加燃煤飛灰用來製造建築用磚,利用飛灰吸收淤泥過多的水量而成為可塑性混合物,經由真空擠出成型製成胚體,乾胚置於900℃、1000℃之高溫爐進行10小時燒成。針對添加不同比例飛灰之胚體進行試驗,探討淤泥添加飛灰混合後之乾燥性質及乾胚燒成性質,並進行生產操作之經濟評估。
本研究所得到結論如下︰
1.淤泥與飛灰分析結果,淤泥以黏土礦物為主,飛灰則類似黏土之熟料以玻璃質為主,化學成分均以SiO2和Al2O3化合物為主,次要有Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O;毒性溶出試驗測定Cu、Zn、Cr、Pb、Cd等五項重金屬溶度皆在環保標準下,因此本研究之原料來源淤泥與飛灰皆在容許範圍之內。
2.淤泥和30%、35%、40%、45%之飛灰混練均勻,經擠出成型機成型,溼胚強度隨著含水量的降低而增高,乾胚強度則隨著飛灰含量增加而降低。隨著飛灰添加量增高,混合物的塑性限度、液性限度及塑性指標均呈下降;在生胚處理過程中,水分的控制顯得重要。
3.乾胚經900℃或1000℃、10小時的燒結處理後,其抗壓強度已符合一等、二等建築用磚標準。溫度越高,燒成品強度愈大;加入飛灰量越多,燒成品強度愈低,故加入較多飛灰之淤泥要獲得較高之強度,須較高之燒成溫度,唯過高之燒成溫度易造成瓷化變形,故淤泥與飛灰混合物燒成溫度範圍較窄,需要比較精確之爐溫控制。
4.初步推估:若以現有磚廠每月生產500萬塊計算,以70%淤泥與30%飛灰配比生產建築用磚,要增加一台混練機、容積給料機、震動式給料機及較嚴格之水分控制,燒成溫度需要較高及較準確之控制,每塊磚的成本約增加30%。
5.建議以靠近石門水庫現有磚廠生產,飛灰可採自距離石門水庫較近之林口火力發電廠,添購必要設備即可在原生產線併線生產。
中文摘要I
誌 謝III
總目錄IV
圖目錄VII
表目錄IX
第一章 緒論1
1-1前言1
1-2浚渫物利用現況3
1-3煤灰之來源4
1-4磚廠生產建築用磚現況8
1-5前人研究9
1-6研究範圍10
第二章 理論基礎12
2-1黏土礦物結晶構造與特性12
2-1-1黏土之塑性根源16
2-2黏土礦物的熱化學反應19
2-3黏土的乾燥20
2-4黏土的燒結22
2-5黏土與飛灰胚體的燒結26
第三章 實驗方法與步驟28
3-1淤泥與飛灰性質測試28
3-1-1取樣28
3-1-2 X光粉晶繞射鑑定(XRD)28
3-1-3粒度分析29
3-1-4化學成分定量分析29
3-1-5熱差分析29
3-1-6毒性特性溶出萃取程序30
3-1-7阿太堡試驗31
3-2生胚性質37
3-2-1乾燥收縮率37
3-2-2生胚強度37
3-3成型及燒結試驗37
3-3-1實驗流程37
3-3-2擠出成型39
3-3-3 乾燥試驗41
3-3-4 燒成試驗41
3-3-5燒成收縮率測定41
3-3-6密度測定41
3-3-7吸水率測定42
3-3-8抗壓強度測定42
3-3-9顯微結構分析(SEM)43
3-3-10 偏光顯微鏡觀察43
第四章 結果與討論45
4-1飛灰與淤泥性質測試結果45
4-1-1淤泥與飛灰XRD礦物相鑑定45
4-1-2淤泥與飛灰粒度分析45
4-1-3化學成分分析50
4-1-4 SEM顯微結構分析50
4-1-5 淤泥與飛灰毒性溶出試驗結果50
4-1-6淤泥和飛灰之含水量測定51
4-2 生胚性質測試54
4-2-1阿太堡試驗分析54
4-2-2含水率與溼胚強度58
4-2-3飛灰含量對乾胚的影響59
4-3燒成性質試驗60
4-3-1熱差分析60
4-3-2燒成溫度對胚體性質的影響62
4-3-3燒結成品之相鑑定65
4-3-4燒結成品光學顯微結構分析67
4-3-5燒結成品SEM顯微結構分析71
4-4資源化處理之建議流程及經濟評估74
第五章 結論與建議78
參考文獻79
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