TW201348456A - 金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法 - Google Patents

Abstract

一種金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，適用於處理一不銹鋼爐渣，其包含下列步驟，首先對該不銹鋼爐渣進行破碎，以得到不銹鋼渣碎塊。然後將該不銹鋼渣碎塊進行研磨，以得到不銹鋼渣粉。接著以4號篩對該不銹鋼渣粉進行粗細粒徑篩選，然後對通過4號篩之不銹鋼渣粉進行添加物處理，稀釋該不銹鋼渣粉之濃度。接著以一螯合劑包覆經稀釋後之不銹鋼渣粉。最後添加膠結材料以凝固該不銹鋼渣粉，並將之造粒成型以得到可再生利用物。

Description

金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法

本發明是有關於一種金屬冶鍊爐渣之處理方法，特別是指一種不銹鋼爐渣之資源再生利用方法。

鋼鐵廠、不銹鋼廠所燃燒或是冶煉後的廢棄物稱之為不銹鋼爐渣，根據環保署廢棄物管制中心上網報統計數量，目前國內廢棄爐渣年產量約10萬噸以上。不銹鋼爐渣中具有價值之成份，以不銹鋼爐渣鐵及鋼球為主，占總體爐渣總量之14%左右，由於其具有磁性，可利用機械及物理選礦方式加以磁選挑出，供再回爐使用。而去除了不銹鋼爐渣鐵及鋼球後的氧化爐渣，為一脆性材料，其廢棄物毒性溶出試驗TCLP及pH檢測值結果包含了鉻、銅、鎘、汞、鉛、鋅、砷等重金屬，皆屬於對環境有害物質。

中華民國發明第1290494號「不銹鋼氧化碴取代混凝土材料粗骨材之應用」案，揭露了一種不銹鋼氧化碴取代混凝土材料粗骨材之應用，該案技術特徵在於不銹鋼爐碴之氧化碴係依序利用破碎步驟將爐碴破碎成特定粒徑之氧化碴、磁選步驟將具有磁性之金屬元素加以磁選收集並同時區分出不具磁性之氧化碴、及篩分步驟將不同粒徑之氧化碴分別加以篩選分級之過程，將不銹鋼氧化碴之大小顆粒形態均一化之後，再以特定之量比混合於混凝土之混合步驟，以取代一般混凝土材料中所使用之混凝土粗骨材。然而上述技術在作重金屬檢測時採用之檢測標準為較寬鬆 之TCLP檢測，若以較為嚴苛之王水全溶出試驗作為檢測標準的話，仍有缺點存在。

目前國內對於不銹鋼爐渣的處理方式有下列問題：

1.價格過高導致業者處理兩難

目前國內可以做到專業掩埋或處理的掩埋場數量較少，導致掩埋價格偏高，致使業者難以認真處理，多數仍以非法棄置居多。

2.無法當作水泥建材使用

混凝土粗骨材作成水泥混合時會有膨脹的問題，不利於建築施工。

3.容易造成環境污染

由於不銹鋼氧化碴混凝土其比重略高於一般骨材，因此多用於混凝土基礎工程，例如道路基底層級配，但是，我國道路時常進行刨挖、整修作業，導致鉻、銅、鎘、汞、鉛、鋅、砷等重金屬溶出，容易汙染水源及土壤。

因此，如何改善不銹鋼爐渣對於環境汙染的影響並提高資源再生利用是目前相當值得探討的議題之一。

因此，本發明之目的，即在提供一種金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，適用於處理一不銹鋼爐渣，其包含下列步驟。

首先對該不銹鋼爐渣進行破碎，以得到不銹鋼渣碎塊。然後將該不銹鋼渣碎塊進行研磨，以得到不銹鋼渣粉。 接著以4號篩對該不銹鋼渣粉進行粗細粒徑篩選，接著對通過4號篩之不銹鋼渣粉進行添加物處理，稀釋該不銹鋼渣粉之濃度，然後以一螯合劑包覆經稀釋後之不銹鋼渣粉。最後添加膠結材料以凝固該不銹鋼渣粉，並將之造粒成型以得到可再生利用物。

本發明之有益功效在於，利用前述步驟可將不銹鋼爐渣細化並與添加物混合，後續加以稀釋、螯合、固化並經過燒結處理。即可將廢棄爐渣大量被利用，達到生態健康、節能、減廢，並符合廢棄物處理或處置之「減量化」、「資源化」，及「無害化」的目標。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在進行說明本發明之實施方式之前，應注意的是，類似的步驟是使用相同的編號來表示。

參閱圖1，為本發明金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法的第一較佳實施例，其包含下列步驟：首先，進行步驟90，由於不銹鋼渣是鋼鐵廠、不銹鋼廠燃燒或是冶煉後的廢棄物，因此體積成塊且龐大，我們先將回收後取得之不銹鋼爐渣進行破碎，以得到不銹鋼渣碎塊。而破碎的方式可以使用大型機具進行物理性破壞，或是人工敲擊的方式為之，並不以此為限。

然後，進行步驟91，利用機械及物理選礦方式對該不 銹鋼渣碎塊進行磁選，以剔除具有可被磁化之金屬材質。由於如何以磁力吸附金屬材質，並非本發明之重點所在，故於此不再贅述。

接著，進行步驟92，將剔除可被磁化之金屬材質的不銹鋼渣碎塊進行研磨處理，以得到不銹鋼渣粉。

然後，進行步驟93，以4號篩對研磨後之不銹鋼渣粉進行粗細粒徑的篩選。值得一提的是，4號篩為目前業界普遍認定粗骨材與細骨材之分界。換言之，可以通過4號篩之不銹鋼渣粉即認定為細骨材，而未通過之不銹鋼渣粉則認定為粗骨材。

接著，進行步驟94，將未通過篩選之不銹鋼渣粉與砂土，以3：7以上之比例混合在一起作為混凝土。而對通過4號篩之不銹鋼渣粉則進行步驟95。在該步驟95中，是對該不銹鋼渣粉進行添加物處理，用以稀釋該不銹鋼渣粉之濃度。在該第一較佳實施例中，添加物是選自於於水泥、飛灰、水淬爐石，或是此等之組合。且添加物與不銹鋼渣粉是以至少3：7以上之比例混合在一起。

然後，進行步驟96，以一螯合劑包覆經稀釋後之不銹鋼渣粉。在本較佳實施例中，該添加之螯合劑是呈液狀的水玻璃，用以將該不銹鋼渣粉每一顆粒包覆，其中，水玻璃佔1~5wt%，水佔15~20 wt%，不銹鋼渣粉佔75~84 wt%。實際實施時，是先將水玻璃泡水，由於水玻璃泡水之後會呈現成稠狀之液體，然後將不銹鋼渣粉倒入攪拌，以使螯合劑能均勻地將每一顆粒之不銹鋼渣粉包覆。

接著，進行步驟97，添加膠結材料以凝固該不銹鋼渣粉，並將之造粒成型以得到可再生利用物。在該第一較佳實施例中所添加之膠結材料是水泥粉，當黏稠的不銹鋼渣粉以塊狀被取出時，乾拌水泥粉以凝固該不銹鋼渣粉，並以濕裹法(以水泥乾拌，輔以噴水及滾動成型)造粒成型為不銹鋼渣塊，而所添加之膠結材料是佔整體比例5%。

最後，進行步驟98的冷結作業，將固化後之不銹鋼渣塊泡水養治7天以上，使不銹鋼渣塊與水進行水化反應，藉以提高本身硬度。實際實施時，泡水養治時間可達28天，完成後之不銹鋼渣塊即可用作各式建築材料之粗骨材使用。

參閱圖2，為本發明金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法的第二較佳實施例，該第二較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，相同之處於此不再贅述，不同之處在於，在進行完步驟97之後，並非進行步驟98之冷結作業，而是進行步驟99，對複數造粒成型後之不銹鋼渣塊添加整體比例5%以下的發泡劑、5%以下的助熔劑，以及50%以下的玻璃粉進行攝氏溫度800度以上並持續至少兩小時之燒結作業。

值得一提的是，在該第二較佳實施例中，該發泡劑是選自於硼酸、碳酸鈉或前述之組合。該助熔劑是選自於氧化鐵、氧化鋁或前述之組合。而若是要燒結成為磚塊，則可對複數造粒成型後之不銹鋼渣塊添加整體比例5%以下的發泡劑、5%以下的助熔劑、50%以下的玻璃粉，及30%以 下之黏土，並將前述物品混合再塑形為磚塊狀，進行攝氏溫度800度以上並持續2小時之燒結作業，即可得到不銹鋼渣磚。

由於不鏽鋼渣其成分大部分以氧化鈣、氧化矽、氧化鋁、氧化鐵，及氧化鎂..等為主，為相當好的綠建材材質。但是，同時也包含了砷、鎘、鉻、銅、汞、鎳、鉛、鋅等有毒重金屬材質，本案發明人以上述第一、二較佳實施例所作成之不銹鋼渣塊不僅可以通過一般廢棄物毒性溶出(TCLP)試驗，更嚴苛之王水消化試驗分析亦可過關。

參閱下表一、二，為本案發明人以未進行處理前及處理之後的不銹鋼渣進行王水消化試驗之結果分析表，由表一中可知重金屬鉻超標非常嚴重。而表二則是經過本發明金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法處理之後的檢測結果，各項重金屬溶出試驗皆合於規範。

綜上所述，本發明金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法可以有效回收處理鋼鐵廠、不銹鋼廠冶煉後的廢棄爐渣，以產生一高硬度材料，作為具有環保特性之綠建材使用，同時，亦可建立不銹鋼爐渣回收材料產製技術、品質要求及試驗方法，探討不銹鋼爐渣回收材料的工程及環境品質特性，其次亦可建立不銹鋼爐渣骨材製成之膠結材料及品質檢驗準則，以作為後續相關再生建材的驗證方法與品質驗證準則，供業界設計與施工參考，故確實可以達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之二個較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

90~99‧‧‧步驟

圖1是本發明金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法的第一較佳實施之流程圖；及圖2是本發明金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法的第二較佳實施之流程圖。

90~99‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，適用於處理一不銹鋼爐渣，其包含下列步驟：a)對該不銹鋼爐渣進行破碎，以得到不銹鋼渣碎塊；b)將該不銹鋼渣碎塊進行研磨，以得到不銹鋼渣粉；c)以4號篩對該不銹鋼渣粉進行粗細粒徑篩選；d)對通過4號篩之不銹鋼渣粉進行添加物處理，稀釋該不銹鋼渣粉之濃度；e)以一螯合劑包覆經稀釋後之不銹鋼渣粉；及f)添加膠結材料以凝固該不銹鋼渣粉，並將之造粒成型以得到可再生利用物。
2. 依據申請專利範圍第1項所述金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，其中，在步驟a)與步驟b)之間，更包含一步驟g)，對該不銹鋼渣碎塊進行磁選，以剔除具有可被磁化之金屬材質。
3. 依據申請專利範圍第2項所述金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，其中，在該步驟d)中，添加物是選自於水泥、飛灰、水淬爐石，及此等之組合，且添加物與不銹鋼渣粉是以3：7以上之比例混合在一起。
4. 依據申請專利範圍第3項所述金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，其中，在該步驟e)中，該添加之螯合劑是水玻璃，用以將該不銹鋼渣粉每一顆粒包覆，其中，水玻 璃佔1~5wt%，水佔15~20 wt%，不銹鋼渣粉佔75~84 wt%。
5. 依據申請專利範圍第4項所述金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，其中，在該步驟f)中，所添加之膠結材料是水泥粉，用以凝固該不銹鋼渣粉，並將之造粒成型為不銹鋼渣塊，而添加之膠結材料佔整體比例5%。
6. 依據申請專利範圍第5項所述金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，更包含一步驟h)，將固化後之不銹鋼渣塊泡水養治7天以上，使不銹鋼渣塊與水進行水化反應，藉以提高本身硬度。
7. 依據申請專利範圍第6項所述金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，其中，更包含一步驟i)，對造粒成型後之不銹鋼渣塊添加整體比例5%以下的發泡劑、5%以下的助熔劑，以及50%以下的玻璃粉進行攝氏溫度800度以上之燒結作業。
8. 依據申請專利範圍第1項所述金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，其中，將未通過篩選之不銹鋼渣粉與砂土以3：7以上之比例混合在一起，作為混擬土。
9. 依據申請專利範圍第7項所述金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，其中，該發泡劑是選自於硼酸、碳酸鈉或前述之組合，該助熔劑是選自於氧化鐵、氧化鋁或前述之組合。
10. 依據申請專利範圍第7項所述金屬冶鍊爐渣之資源再生利用方法，其中，更包含一步驟i)，對造粒成型後之不 銹鋼渣塊添加整體比例5%以下的發泡劑、5%以下的助熔劑、50%以下的玻璃粉，及30%以下之黏土，將之混合成型為磚塊狀，並進行攝氏溫度800度以上並持續2小時之燒結作業。