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研究生:蘇家呈
研究生(外文):Chia-chen Su
論文名稱:灰渣調質對其電漿熔融回收重金屬之影響探討
論文名稱(外文):Ash characteristics on the metal recovery by thermal plasma treatment
指導教授:蔣立中蔣立中引用關係
指導教授(外文):Li-choung Chiang
學位類別:碩士
校院名稱:輔英科技大學
系所名稱:環境工程與科學系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:125
中文關鍵詞:底渣電漿熔融鹽基度金屬回收
外文關鍵詞:incineration bottom ashthermal plasmametal recovery
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焚化後所產生之底渣中含有Fe、Cu、Ni等不易揮發之重金屬含量偏高,顯示底渣有極高金屬回收價值。本研究利用氮氣電漿熔融方式進行冶煉,並藉由調整鹽基度、鹽類及碳源之添加探討其對金屬回收率與形成之半冶物之影響。研究結果顯示熔融後半冶物在不添加任何分離劑情況下鐵金屬回收效率為14.53%,主要晶相生成以硫化鐵為主,而當鹽基度調整至0.3時,由於熔流溫度降低,使得熔融反應效率提升,進而提高金屬析出率,從金屬鐵回收率可發現提升至17.06%。而當鹽基度改變至0.6時,因鈣含量增多使熔融反應時間縮短,而造成金屬鐵回收率降低至6.96%,且晶相方面以長石為主要型態。經由調整鹽基度至0.3並探討不同鹽類之影響,結果顯示硫酸鹽添加量達5%時,其鐵回收率最高可達23.57%;而氯鹽添加量達7%時,鐵回收率最高可達17.64%。此外,當鹽基度調整為0.6且在不同鹽類添加量影響,結果顯示硫酸鹽添加量達3%時,鐵金屬回收率最高可達20.2%;而氯鹽添加達5%時,鐵回收率可達32.45%。
Bottom ashes from incinerators contain heavy metals such as Fe, Cu, Ni, were needed further treatment for safe disposal. In this study, a nitrogen atmosphere thermal plasma process was used for the recovery of heavy metals from incineration bottom ash. And the influences of basicity adjusting, extra salts and carbon addition, for the metal recovery during thermal plasma treatment were discussed. The experimental results showed that the thermal plasma process could recover about 14.53% of Fe from the raw incineration bottom ash. And a higher Fe recovery of 17.06% could be reached when the basicity of the bottom ash had been adjusted to 0.3. It indicates that the basicity adjusting is important factor in thermal plasma process for metal recovery from bottom ashes. The addition of sulfate and carbon also improved the metal recovery from bottom ashes, where a 23.57% of Fe recovery was obtained by adding 5% sulfate in the bottom ash for thermal plasma treatment. The TCLP results of the melting residue from the thermal plasma process indicated that there was no leaching toxicity threat for the residues. Therefore, thermal plasma process can be applicable for the metal recovery from incineration bottom ash.
目錄

誌謝 i
中文摘要 iii
英文摘要 iv
目錄 v
表目錄 ix
圖目錄 xi

第一章 前言 1
1-1研究動機與目的 1
1-2研究內容 2

第二章 文獻回顧 3
2-1 焚化灰渣之種類與特性 3
2-1-1 焚化底渣之種類與組成 3
2-1-2 焚化底渣之物化性質 7
2-1-3 底渣之重金屬來源與型態 13
2-2 底渣之處理及資源化 16
2-2-1 底渣之處理及處置 16
2-2-2 灰渣熔融處理設備 20
2-3 底渣資源化技術 26
2-3-1 國外底灰資源化技術 26
2-4 高溫電漿熔融技術 30
2-4-1 電漿的起源與原理 30
2-4-2 電漿特性 31
2-4-3 電漿種類 34
2-4-4 高溫電漿熔融之影響操作因子 38
2-4-5 高溫電漿的應用 45
2-5 小結 49

第三章 實驗材料、設備與方法 50
3-1 實驗流程及設計 50
3-2 實驗藥品及材料 53
3-2-1 實驗藥品 53
3-2-2 實驗材料及製備 54
3-3 實驗設備 54
3-3-1 基本特性分析設備 54
3-3-2 熔流特性試驗設備 55
3-3-3 高溫電漿設備 56
3-3-4熔渣及半冶物分析設備 56
3-4 實驗方法 57
3-4-1 基本特性分析 57
3-4-2 熔融特性試驗 61
3-4-3 鹽基度調配方式 64
3-4-4 電漿熔融試驗 64
3-4-5 工程特性試驗 67

第四章 結果與討論 70
4-1 底渣基本特性 70
4-1-1 底渣之物理組成 70
4-1-2 底渣之化學組成 72
4-1-3 毒性溶出試驗 74
4-1-4 小結 75
4-2 鹽基度調質對底渣熔流特性之影響 76
4-2-1 純物質混合對熔流溫度之影響 76
4-2-2 添加CaO及SiO2調質底渣之熔融特性分析 81
4-2-3 鹽類對熔流溫度之影響 88
4-2-4 小結 89
4-3 添加劑對金屬半冶物之影響 90
4-3-1 硫、氯含量對電漿熔融之金屬半冶物析出之影響 ..91
4-3-2 添加碳源對金屬半冶物析出之影響 97
4-3-3半冶物物種型態分析 100
4-3-4小結 107
4-4 電漿熔渣資材化之可行性探討 108
4-4-1電漿熔渣基本工程特性 108
4-4-2 熔渣毒性溶出特性 115
4-4-3 小結 116

第五章 結論與建議 117
5-1結論 117
5-2建議 118
參考文獻 119
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