利用熱處理燒結垃圾焚化粗底泥作為再生骨材特性探討

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1、通識研究集刊第九期2006年06月頁191～204開南大學通識教育中心利用熱處理燒結垃圾焚化粗底泥作為再生骨材特性探討∗∗∗黃建宏何志軒摘要本研究主要以不同熱處理燒結溫度，將都市垃圾焚化底渣中之粗底泥部份，燒結為再生骨材。實驗材料先以二段式水淬方式(液固比L/S=1)去除粗底泥底渣中不利燒結骨材之氯鹽成分，並篩選殘留未通過200號標準篩之粗底泥部份，以二段式顎碎及濕式球磨24小時進行實驗材料的均質化，並篩分作為熱處理燒結骨材2之實驗材料使用。以70kgf/cm之造粒壓力及60秒壓碇時間，850℃~1100℃高溫熱處理溫度之燒結試體成型。利用ICP分析材料化學成份、SEM檢視燒結骨材

2、顯微結構變化、抗壓實驗與健性實驗測試判斷骨材之工程性質與TCLP毒性溶出實驗測試其重金屬溶出特性。藉以判斷熱處理燒結之最佳適用再生骨材之條件。研究結果顯示經熱處理燒結之試體，其高溫溫度達950℃以上時，即可通過骨2材健性實驗，且抗壓強度達268kgf/cm，已超大於土木工程使用之中強度骨材標準，可作為再生骨材之使用。當燒結溫度逐漸上升至1060℃時其抗壓強度亦伴隨2溫度增加而逐漸增強至1029kgf/cm。另將試體依據毒性溶出試驗與總量金屬測試，檢測結果顯示燒結具有良好包封效果可有效包封重金屬，符合一般事業廢棄物排放標準，因此垃圾焚化粗底泥灰渣由水淬、顎碎與研磨等前處理處理，再經熱

3、處理燒結技術，可將原本廢棄之垃圾焚化粗底泥再生為土木工程骨材使用。關鍵詞：垃圾焚化粗底泥、顎碎、研磨、燒結、重金屬包封、再生骨材∗開南大學通識教育中心講師∗∗大漢技術學院環境資源管理系講師1912通識研究集刊第九期192利用熱處理燒結垃圾焚化粗底泥作為再生骨材特性探討3利用熱處理燒結垃圾焚化粗底泥作為再生骨材特性探討黃建宏何志軒一、前言台灣地區垃圾處理因受限於土地等主要因素，倘若以掩埋垃圾方式最為最終楚理，勢必將導致大量垃圾無處可埋之問題愈來愈嚴重。且設置垃圾衛生掩埋場，必遭周遭民眾抗爭。環保署為解決現今大量垃圾處理問題，更明確訂定以『焚化為主掩埋為輔的政策』，至民國93年23座垃

4、圾焚化爐已進行運轉，依據統計資料顯示，每年的焚化底渣，含量約佔860,000噸，如何運用且管理垃圾焚化底渣以避免造成二次污染，為目前國內外新興的環保問題之一。但焚化後所產生的底渣，仍採取掩埋方式處理，其環保公害問題依舊尚無妥善處理。環保署目前推動焚化底渣的再利用工作，其中以台北縣首先配合辦理、並最具成效，台北縣內的三座焚化廠、共有二十八萬公噸焚化爐底渣成功再利用作為道路工程級配及管溝回填料等工程用途，並以四年再利用率達八成為具體目標。底渣經過研磨篩分及加藥穩定等處理後，即可作為道路底層基層、製磚、水泥替代料等用途。近年來，先進國家已將其視為一種資源，將之予以再利用資源化，不但減少了

5、灰渣掩埋的處理成本，同時也增加了經濟效益，在台灣掩埋場設置越來越困難的情況下，以及考慮資源再利用的趨勢，垃圾焚化灰渣再利用實為一個良好的處理解決辦法。國內外研究文獻中將底渣研究作為路基材料等低經濟價值之再生材料，因此本研究主要在思考利用底渣，將其作為提高經濟價值之再生骨材使用。焚化底渣因其本身鹼度很高，所以重金屬溶出量較低，而Cd、Pb、Zn、Cu多屬不溶出型態，因此能符合我國環保法規所規定之溶出標準，而底渣中重金屬溶出特性與粒徑大小、焚化溫度及形成之重金屬物種有著密切關係。(Sawelletal.,1988)。另張氏的研究中提到底渣粒徑大小與重金屬TCLP溶出之關係。其重金屬pb

6、、Zn、Cu隨著底渣粒徑越小，TCLP溶出量越高。(張氏，1996)。是故，本1934通識研究集刊第九期研究主要針對於粗粒徑底渣部份進行研磨後分選出細底泥部份進行燒結骨材特性探討。二、焚化底渣特性與熱處裡燒結原理2-1垃圾焚化底渣特性都市垃圾焚化廠的處理流程所產生的灰渣大致可分為底渣(BottomAsh)及飛灰(FlyAsh)兩種，而底渣成分主要為不可燃之無機物質。高溫焚化後之底渣其成分複雜屬非均質性(Heterogeneous)之混合物，其主要由熔渣、鐵及非鐵金屬物質、陶瓷、玻璃、不可燃物質及未完全燃燒之有機物質等組成。由於焚化後之底渣會經過調濕淬火冷卻程序，故其含水率較高，約在

7、15~25%間，外觀呈現黑灰色，並散發出類似腐敗之臭味。經乾燥後則呈現灰白色，並有團結呈塊的現象。細顆粒部份比重為1.5~2.0，而較粗顆粒部份比重則約為1.8~2.4。(Wilesetal.,1996)。底渣的粒徑大於3mm的部分約佔底渣的70%，但大部分主要粒徑分布範圍則分布在4~25mm之間，約佔底渣的50%。組成成分由玻璃(>50%)、陶瓷(>28%)及礦物(>8%)所組成，較適合玻璃回收及資源再利用方向(Chimenosetal.,1999)。2-2熱處理燒