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研究生:蔡孟昌
研究生(外文):Meng- Chang Tsai
論文名稱:各型態硫酸鹽對焚化灰渣水泥資材化影響之研究
論文名稱(外文):Influence of Sulphates on MSWI Ashes as Cement Raw Material
指導教授:施百鴻
指導教授(外文):Pai-Haung Shih
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:76
中文關鍵詞:焚化灰渣硫酸鹽水泥燒結C3Sβ-C2S。
外文關鍵詞:Municipal Solid Waste Incinerator (MSWI ashes)sulphatesβ-C2S.C3Scement sintering
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水泥生料主要原料為鈣、矽、鋁及鐵之氧化物,經由高溫燒結後形成水泥熟料。台灣每年焚化爐產生的焚化灰渣,其化學組成為鈣、矽、鐵等氧化物,其化學成分與水泥原料相似,應可取代水泥製程中所使用之原料,具有成為資源化材料之潛力。但是焚化灰渣中,有不同類型的硫酸鹽,會影響到水泥燒結過程中晶相的生成。
本研究將探討純物質水泥生料添加不同類型硫酸鹽,以不同比例添加,經過燒結,利用XRD分析其水泥晶相,可發現當CaSO4含量在2.76%以內有助於水泥晶相C3S及β-C2S生成,而Na2SO4、MgSO4在超過0.5%、0.22%後對於水泥晶相C3S及β-C2S生成量會逐漸減少。在鑑定焚化灰渣中不同類型硫酸鹽含量後,利用水洗的方式去除焚化灰渣中可溶性硫酸鹽,再將底渣及飛灰以不同比例混燒後,分析其水泥晶相C3S及β-C2S,可發現當利用水洗方式去除部分可溶性硫酸鹽,可有效燒結出水泥晶相C3S及β-C2S。
CaO2, SiO2, Al2O3 and Fe2O3 are the major compositions of raw cement, during the high temperature to calcined as the cement materials. In Taiwan, municipal solid waste incinerator (MSWI) clinker’s chemical compositions are similar to cement raw materials, and can be the resource recycled. Nevertheless, sulphates in the MSWI ashes might affect the sintering process of cement crystalline. Further investigation is needed.

Various forms of sulphates were added into the cement raw mixes, XRD analysis indicates that both the cement major crystalline phases (C3S and β-C2S) formations would be enhanced with CaSO4 addition is less than 2.76%. Nevertheless, with Na2SO4 and MgSO4 addition larger than 0.5% and 0.22%, the formation of C3S and β-C2S would be hindered. To exclude the influence of sulphates in the MSWI ashes on cement sintering, MSWI ashes are washes prior to mixed and sintered. XRD relative intensity to reference (RIR) analysis on the formation of C3S and β-C2S shows that washing procedure could effectively reduce the soluble sulphate content in MSWI ashes and enhance the formation of C3S and β-C2S.
誌謝 i
中文摘要 ii
英文摘要 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii

第一章 前言 1
第一節 研究動機與目的 1
第二節 研究內容 2
第二章 文獻回顧 3
第一節 焚化灰渣種類特性 3
一 焚化灰渣種類及其特性 3
二 焚化灰渣之物理性質 6
三 焚化灰渣之化學性質 8
第二節 焚化灰渣之處理及資源化 10
一 焚化灰渣之處理技術 10
二 焚化灰渣再利用技術 12
第三節 水泥之原料及製成 17
一 水泥原料 17
二 水泥之製程 18
三 水泥組成成分 20
第四節 水泥燒結中硫酸鹽影響 23
第五節 小結 25
第三章 實驗材料、設備與方法 26
第一節 研究架構與流程 26
第二節 使用藥品 29
第三節 實驗設備 30
一 基本特性分析設備 30
二 燒結設備 30
三 分析設備 30
第四節 實驗方法 31
一 基本特性分析 31
二 水泥熟料燒結條件及配比設計 35
三 熟料分析 37
第四章 結果與討論 41
第一節 底渣、飛灰基本特性 41
一 底渣、飛灰物理分析 41
二 底渣、飛灰化學組成 43
三 底渣、飛灰毒性溶出特性 45
四 小結 46
第二節 純物質添加硫酸鹽燒製水泥 47
一 純物質及添加硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鈉燒結後晶相探討 47
二 晶相半定量探討 54
三 小結 57
第三節 灰渣中不同硫酸鹽分佈 58
一 灰渣中硫酸鹽含量 58
二 小結 62
第四節 洗後之灰渣燒結水泥 63
一 焚化灰渣經水洗後燒結晶相探討 63
二 晶相半定量探討 67
三 小結 69
第五章 結論與建議 70
第一節 結論 70
第二節 建議 71
參考文獻 72
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