CN108787693A - 碱性固体废弃物改质方法 - Google Patents

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Abstract

一种碱性固体废弃物改质方法，利用将一含有二氧化碳的气体源注入分散有该碱性固体废弃物的分散液中，让二氧化碳与该碱性固体废弃物的活性物质反应，以稳定该碱性固体废弃物，因此可快速并大面积处理。

Description

碱性固体废弃物改质方法
技术领域
本发明涉及一种废弃物的改质方法，特别是涉及一种利用含有二氧化碳的气体源于碱性固体废弃物的改质方法。
背景技术
碱性固体废弃物(例如：炼钢炉碴、飞灰等)常见于工厂或发电厂于生产/发电过程所产生的副产物。由于碱性固体废弃物的成分类似天然砂石，具耐磨、耐高温及耐腐蚀等优异特性，适合取代土木工程中使用之天然砂石，可应用作为例如：建筑材料、路基铺面、砖瓦掺配料等，深具资源再利用的效益，因此，也被称为是绿色建材。
然而，因为一般碱性固体废弃物大多含有约1-10％的游离氧化钙(Free-CaO)、氢氧化钙(Ca(OH)2)等活性物质，若直接使用于建材材料，容易因为「高碱度」及「体积不稳定」等，而造成后续例如路基膨胀破裂或地基松动等严重工安问题。故一般碱性固体废弃物于使用前需经过「安定化」改质处理，将其所含的活性物质成份去除，以避免前述工安问题。
目前常见的碱性固体废弃物安定化技术有，例如：室外自然养生法、高压蒸气养生法、常压蒸气养生法、HK水淬粒化法、闷罐法、滚筒法、及改质法等。然而，以室外自然养生法为例，系将炉碴直接堆置于室外，利用大气中的二氧化碳及水气(或雨水)对碱性固体废弃物产生水化反应，以去除该碱性固体废弃物的活性物质，此方式不仅耗时长，且需大面积处理场地难以进行大规模处理并易造成厂区扬尘。再以常压蒸气养生法为例，系将碱性固体废弃物放置在储坑内后上盖帆布，用加压蒸气(压力约为1kg/cm2，温度保持100℃以上)使碱性固体废弃物与蒸气反应。上述方法主要是利用蒸气将游离氧化钙转化成氢氧化物，然而氢氧化物仍处于不稳定状态，且常需额外投入大量能量或化学药剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可简化改质步骤的碱性固体废弃物改质方法。
本发明该碱性固体废弃物改质方法，包含将一含有二氧化碳的气体源注入一含有碱性固体废弃物的分散液中，利用该二氧化碳与该碱性固体废弃物的活性物质反应，以降低该碱性固体废弃物的活性物质浓度。
较佳地，本发明所述碱性固体废弃物改质方法，其中，该气体源为热风炉排气、燃烧炉排气、焚化炉排气、加热炉排气、炼钢炉排气、锅炉排气的其中至少一种。
较佳地，本发明所述碱性固体废弃物改质方法，其中，该气体源的温度介于50℃至500℃，且压力介于1.0atm至2.0atm。
较佳地，本发明所述碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：该气体源的该二氧化碳浓度介于3vol％至50vol％。
较佳地，本发明所述碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：该碱性固体废弃物选自钢铁炉碴或炉灰的其中至少一种。
较佳地，本发明所述碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：该活性物质包含游离氧化钙、游离氧化镁、氢氧化钙，及氢氧化镁的其中至少一种。
较佳地，本发明所述碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：该分散液还包含一用以分散该碱性固体废弃物的液相媒介，该液相媒介选自自来水、工业制程的无机废水，或浓盐水。
本发明的有益的效果在于：利用将一含有二氧化碳的气体源注入分散有该碱性固体废弃物的分散液中，让二氧化碳与该碱性固体废弃物的活性离子反应，以稳定该碱性固体废弃物，因此可快速并大面积处理。
附图说明
图1是说明未经改质的炉灰A与该具体例1得到的改质的炉灰B的游离氧化钙及氧化钙的含量量测结果。
具体实施方式
本发明碱性固体废弃物改质方法的一实施例，包含将一含有二氧化碳的气体源注入一含有碱性固体废弃物的分散液中，利用该二氧化碳与该碱性固体废弃物的活性物质反应，以降低该碱性固体废弃物的活性物质浓度。反应结束后，再将经由与该二氧化碳反应处理后的碱性固体废弃物自该分散液中移出，即可得到经改质的碱性固体废弃物。
详细的说，本发明该实施例是先将一液相媒介注入一储存槽中。
该液相媒介的目的是用于分散该碱性固体废弃物，因此，并不需特别限定，可以是选自自来水、工业制程无机废水，或浓盐水等，该储存槽可以是一般储存槽体或是可曝气式反应槽、泥浆反应槽等。
接着，将该碱性固体废弃物投入该液相媒介，经搅拌分散后形成该分散液。
该碱性固体废弃物选自钢铁炉碴或炉灰的其中至少一种，更具体的说，该钢铁炉碴可以是高炉碴、转炉碴、精炼碴、脱硫碴、电弧炉氧化碴，及还原碴的其中至少一种，该炉灰可选自飞灰、底灰，及集尘灰的其中至少一种，且该碱性固体废弃物为含有游离氧化钙(Free-CaO)、游离氧化镁(Free-MgO)、氢氧化钙(Ca(OH)2)，及氢氧化镁(Mg(OH)2)的其中至少一种的活性物质。
较佳地，该液相媒介与该碱性固体废弃物调配重量比例为液/固比1：1到50：1。
然后，将该含有二氧化碳的气体源注入该分散液。
详细的说，该气体源可以是选自一般含有二氧化碳的排放废气，例如热风炉排气、燃烧炉排气、焚化炉排气、加热炉排气、炼钢炉排气、锅炉排气的其中至少一种，并可藉由鼓风机引入该分散液中，令该二氧化碳与该分散液中的该碱性固体废弃物可均匀地接触并与该碱性固体废弃物之活性物质反应，借以降低该碱性固体废弃物的活性物质浓度，而得到一改质的碱性固体废弃物。
较佳地，该气体源的该二氧化碳的体积浓度介于3vol％至50vol％。
要说明的是，该气体源的温度可以是该排放废气的排放温度，或是排放后再加热并不需特别限定，于一些实施例中，该气体源的温度是介于50℃至500℃。此外，该气体源可以是常压注入该分散液中，也可以是以加压方式注入该气体源。于一些实施例中，该气体源注入该分散液的压力介于1.0atm至2.0atm。
最后，即可将经由该二氧化碳处理后得到的该改质的碱性固体废弃物自该分散液中过滤取出。
该改质的碱性固体废弃物由于已将该碱性固体废弃物中的活性物质与水及二氧化碳反应而生成具高稳定性的氢氧化物及碳酸物沉淀，因此，该改质的固体废弃物使用添加于建筑材料中，不会有高碱度或体积不稳定的缺点，而可作为建材材料使用，例如该经改质稳定的碱性固体废弃物可进一步与骨材、辅助性水泥胶结材料(水泥辅料)混合作为混凝土，而于一般建筑材料、路基铺面、砖瓦掺配料使用。
兹将前述该实施例以下列具体例1说明。
具体例1
本发明该具体例1是先将自来水注入一储存槽中，再将一炉灰A投入该自来水，分散搅拌后形成一分散液。再将一加热炉排气利用鼓风机注入该分散液中持续搅拌分散并反应，得到一改质的炉灰B。最后，利用过滤方式即可将该改质的炉灰B取出。
其中，该自来水与该炉灰A的液/固比为25:1。该加热炉排气(气体源)的温度为80℃、注入压力为1.2atm，且该加热炉排气与该炉灰A的反应时间为1分钟。
接着，将该具体例1得到的该改质的炉灰B与原始未经改质的炉灰A各取1克，以EDTA-乙二醇化学滴定法进行游离氧化钙及氧化钙(活性物质)的浓度测定。
检验方法依照中国专利CN 102401822 A(一种炉渣中游离氧化钙的测定方法)进行，检验流程说明如下：
首先使用乙二醇-无水乙醇混合溶液溶解炉灰试样，加入少量蔗糖和甘油助溶，使乙二醇和游离氧化钙形成溶于水的络合物；经过一定时间的震荡，水浴加热；冷却后，过滤分离溶液，使其它未溶解的杂质被过滤除去；最后，使用EDTA滴定法测定滤液中游离氧化钙及氧化钙的含量。
参阅图1，图1是该原始未经改质的炉灰A与该改质的炉灰B的游离氧化钙及氧化钙的量测结果。
由图1可明显得知，该改质的炉灰B的游离氧化钙及氧化钙浓度明显比原始未经改质的炉灰A的游离氧化钙及氧化钙浓度低，显示经由本发明之改质方法处理后的碱性固体废弃物可有效的去除活性离子并予以稳定化，而可直接应用于后段建材材料。
综上所述，本发明利用将待改质的碱性固体废弃物先分散于一液相媒介中先形成一分散液，再将含二氧化碳的气体源注入该分散液。由于先将该碱性固体废弃物分散于液体中，因此，于改质处理过程不会有粉尘的问题，且与反应气体(二氧化碳)有较大面积，而可增加反应效率并缩短改质处理时间。此外，因为该气体源可选自一般排放废气，还可有效利用废弃资源减低污染，故确实可达成本发明的目的。

Claims (7)

1.一种碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：包含：
将一含有二氧化碳的气体源注入一含有碱性固体废弃物的分散液中，利用该二氧化碳与该碱性固体废弃物的活性物质反应，以降低该碱性固体废弃物的活性物质浓度。
2.根据权利要求1所述的碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：该气体源为热风炉排气、燃烧炉排气、焚化炉排气、加热炉排气、炼钢炉排气、锅炉排气的其中至少一种。
3.根据权利要求1所述的碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：该气体源的温度介于50℃至500℃，且压力介于1.0atm至2.0atm。
4.根据权利要求1所述的碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：该气体源的该二氧化碳浓度介于3vol％至50vol％。
5.根据权利要求1所述的碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：该碱性固体废弃物选自钢铁炉碴或飞灰的其中至少一种。
6.根据权利要求1所述的碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：该活性物质包含游离氧化钙、游离氧化镁、氢氧化钙，及氢氧化镁的其中至少一种。
7.根据权利要求1所述的碱性固体废弃物改质方法，其特征在于：该分散液还包含一用以分散该碱性固体废弃物的液相媒介，且该液相媒介选自自来水、工业制程的无机废水，或浓盐水。
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