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研究生:林友煌
研究生(外文):Yo-Hung Lin
論文名稱:電弧爐爐碴細粒料快速檢測研究
論文名稱(外文):Rapid Detection of Electric Arc Furnace Slag in Fine Aggregate
指導教授:陳豪吉陳豪吉引用關係
口試委員:湯兆緯黃中和
口試日期:2016-07-21
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:電弧爐爐碴細粒料檢測方法
外文關鍵詞:Electric Arc Furnace (EAF) slagfine aggregatedetected method
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早期台灣環保意識低落,對廢棄物處理多以掩埋方式,煉鋼業廢棄物亦是如此,當大雨沖刷後,造成煉鋼業廢棄物-電弧爐還原碴摻混入了台灣地區天然細粒料中。另外亦有不肖廠商為節省成本,在天然細粒料中添加還原碴以降低成本。當還原碴混入了細粒料中,會對粒料品質造成危害,當預拌混凝土廠使用了摻混還原碴之細粒料,不僅會對構造物造成外觀及安全上的影響,亦會面臨鉅額賠償金。
本研究主要針對電弧爐還原碴在細粒料中之快速篩檢,以pH值試驗、磁選試驗、數位式電子放大鏡判別等3項試驗,做為篩檢之依據,當細粒料進入混凝土廠後,在混凝土拌合作業程序前進行快速篩檢,以確保粒料品質不遭受還原碴危害。另以快速砂漿試體膨脹試驗、試體抗壓試驗,探討還原碴膨脹後對混凝土造成之劣化影響。
試驗結果顯示,台灣地區天然細粒料pH值危險臨界界限為9.5,磁選試驗危險臨界界限為1%。進口之大陸砂因具有高鹼性與鐵族金屬物質,故難以進行快速篩檢判別。依本研究方法建立細粒料各產區、來源之特徵照片,當粒料進廠後可進行一套SOP篩檢程序,在3小時內快速篩檢判別粒料品質,達到粒料安全品質控管。


Because the lacks of environmental awareness in Taiwan, domestic waste disposal were almost buried under ground, it can also be funded in steel industry wastes. Under erosion after heavy rain, the steel industry waste material of Electric Arc Furnace (EAF) slag from underground may mix into the natural aggregates. In addition, the aggregate manufacturers would mix the EAF slag into the fine aggregates due to cost down. The EAF slag disadvantages the quality of fine aggregates. When the concrete mixes these kinds of imperfect goods, not only the appearance of the structure will be damaged but also be facing a huge penalty.
This research is aimed to investigate the fast detected method of EAF slag that mixed in fine aggregates. Three methods were checked in this study, includes pH test, magnetic test and the digital electronic magnifier distinguished. When the fine aggregate arrives at the plant, fast detected before the concrete batching can easily find out whether the fine aggregates were unsuitable. On the other hand, through a fast mortar expansion test and compression test of mortar specimens, the mortar deterioration caused by the expansion of slag was observed.
The result shows that the critical value of the pH of natural aggregates in Taiwan is 9.5 and the critical weight ratio of magnetic test is 1%. Fast detected method was not proper to be carried out on import aggregate of China due to the high level of alkalinity and metallic content. This research establishes a series of photos to help distinguish the source of fine aggregate. With a SOP method of this study suggested, the quality affected of fine aggregates caused by EAF slag can be easily tested within 3 hours, ensuring the quality control of fine aggregates.


目次
誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目次 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機及目的 2
1.3研究內容及方法 2
第二章 文獻探討 3
2.1台灣地區電弧爐煉鋼業概況 3
2.2電弧爐製程及爐體型態 4
2.2.1製程簡介 4
2.2.2電弧爐爐體型態 4
2.3電弧爐爐碴組成及性質特性 7
2.3.1爐碴組成 7
2.3.2爐碴化學性質 9
2.3.3煉鋼爐碴性質特性 11
2.4電弧爐爐碴鑑識探討 12
2.4.1鑑識簡述 12
2.4.2現場快速鑑識探討 12
2.4.3實驗室鑑識探討 13
第三章 試驗規劃 14
3.1試驗材料 14
3.1.1細骨材 14
3.1.2水泥 18
3.1.3蒸餾水 19
3.1.4氫氧化鈉(NaOH) 19
3.2試驗儀器、設備 20
3.2.1篩網 20
3.2.2強力磁鐵 20
3.2.3數位式電子放大鏡 21
3.2.4 pH值酸鹼測定儀 21
3.2.5抗壓機 22
3.3試驗方法 23
3.3.1 pH酸鹼值試驗 23
3.3.2磁選試驗 25
3.3.3數位式電子放大鏡觀察 26
3.3.4快速砂漿試體膨脹試驗 26
3.3.5試體抗壓強度試驗 27
第四章 結果與討論 28
4.1pH值試驗結果與分析 28
4.1.1試驗數據 28
4.1.2試驗數據分析結果 34
4.2磁選試驗結果與分析 34
4.2.1磁選試驗數據 35
4.2.2試驗數據分析結果 43
4.3數位式電子放大鏡觀察結果與分析 44
4.3.1觀察照片結果 45
4.4快速砂漿試體膨脹檢視結果 51
4.4.1 RS1組試體觀察結果 51
4.4.2 RS2組試體觀察結果 55
4.4.3 RS3組試體觀察結果 60
4.4.4 RS4組試體觀察結果 64
4.4.5 CS1組試體觀察結果 68
4.4.6 CS2組試體觀察結果 73
4.4.7 BS1組試體觀察結果 77
4.4.8 BS2組試體觀察結果 81
4.4.9 LS1組試體觀察結果 85
4.4.10 E1組試體觀察結果 90
4.5砂漿試體抗壓強度比較結果與分析 91
4.5.1砂漿試體抗壓強度數據 91
4.5.2抗壓強度結果分析 96
第五章 結論與建議 98
5.1結論 98
5.2建議 99
參考文獻 101


表目錄
表2.1 各類爐碴成份比較表 11
表3.1 細骨材來源表 14
表3.2 水泥物理性質 18
表3.3 水泥化學成份 19
表3.4 氫氧化鈉性質表 19
表3.5 pH測定儀型號及規格表 21
表4.1 pH酸鹼值數據表 28
表4.2 RS1組磁選試驗數據表 35
表4.3 RS2組磁選試驗數據表 36
表4.4 RS3組磁選試驗數據表 37
表4.5 RS4組磁選試驗數據表 38
表4.6 CS1組磁選試驗數據表 39
表4.7 CS2組磁選試驗數據表 40
表4.8 BS1組磁選試驗數據表 41
表4.9 BS2組磁選試驗數據表 42
表4.10 LS1組磁選試驗數據表 43
表4.11 RS1抗壓強度表 91
表4.12 RS2抗壓強度表 92
表4.13 RS3抗壓強度表 92
表4.14 RS4抗壓強度表 93
表4.15 CS1抗壓強度表 93
表4.16 CS2抗壓強度表 94
表4.17 BS1抗壓強度表 94
表4.18 BS2抗壓強度表 95
表4.19 LS1抗壓強度表 95


圖目錄
圖2.1 三電極交流電弧爐構造圖 5
圖2.2 單電極直流電弧爐構造圖 7
圖2.3 電弧爐煉鋼碴產升點 8
圖2.4 CaO- SiO2- Al2O3相圖 9
圖3.1 RS1之外觀 15
圖3.2 RS2之外觀 15
圖3.3 RS3之外觀 15
圖3.4 RS4之外觀 16
圖3.5 CS1之外觀 16
圖3.6 CS2之外觀 16
圖3.7 BS1之外觀 17
圖3.8 BS2之外觀 17
圖3.9 LS1之外觀 17
圖3.10 E1之外觀 18
圖3.11 篩網 20
圖3.12 強力磁鐵 20
圖3.13 數位式電子放大鏡 21
圖3.14 pH值酸檢測定儀 22
圖3.15 抗壓機 22
圖3.16 磁石 24
圖3.17 電磁攪拌器 24
圖3.18 測試過程 24
圖4.1 RS1組pH酸鹼值長條圖 29
圖4.2 RS2組pH酸鹼值長條圖 29
圖4.3 RS3組pH酸鹼值長條圖 30
圖4.4 RS4組pH酸鹼值長條圖 30
圖4.5 CS1組pH酸鹼值長條圖 31
圖4.6 CS2組pH酸鹼值長條圖 31
圖4.7 BS1組pH酸鹼值長條圖 32
圖4.8 BS2組pH酸鹼值長條圖 32
圖4.9 LS1組pH酸鹼值長條圖 33
圖4.10 各組數據分佈圖 33
圖5.1 快速篩檢流程圖 100





參考文獻
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2.江慶陞(1981),「爐石的資源化」,技術與訓練,第六卷第九期,第37-49頁。
3.經濟部工業局(1994),「電弧爐煉鋼業污染防治技術」。
4.行政院環保署(1999),中技社工業污染防治中心,「行業別汙染排放清潔指標及規範建立期末告報附冊二行業別汙染防治及清潔生產資料彙編」。
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11.江慶陞(1981),「爐碴的物性與化性」,技術與訓練,第九卷第三期,第37-49頁。
12.Geiseler, J. and Schlosser, R. (1988),「Investigations Concerning Structure and Properties of Steel Slags」,Proceedings of the 3rd International Congress on Molten Slags and Fluxes,pp.40-42.
13.孫樹杉(1993),中國大陸,治金部建築研究總院,「搞好工業廢碴資源綜合利用,促進我國工業發展」。
14.潘復華、李長平、郭安甫、陳麗霞、陳元武、陳信雄、葉玉珍、蔡坤龍、李其欣、陳明妮、曹明浙、劉素妙、鄭先佑(2011),「電弧爐煉鋼業廢棄物指紋特徵與鑑識技術之探討」,環境檢驗所第4次技術路徑規劃論壇。


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