TWI401232B - 水泥生料及利用該水泥生料製作成水泥熟料的製法 - Google Patents

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Description

水泥生料及利用該水泥生料製作成水泥熟料的製法
本發明係與水泥及其製法有關，特別是指一種水泥生料及利用該水泥生料製作成水泥熟料的製法。
一般鑄造業在鑄造的過程中都會產生廢鑄砂，而該廢鑄砂主要處理方式不外乎是堆於置山谷、河川地掩埋、新生地回填，或任憑代清運者處置，然而上述的處理方式不僅費用高亦不環保。
另外，一般石材工業在加工的過程中都會產生石材污泥，而該石材污泥主要的處理方是委託廠商直接處理或再利用，然而並沒有適當的處理場可以處理如此龐大的石材廢料，使得業者隨意傾置造成粉塵飛散，不僅有礙觀瞻且會影響環境。
以上所述的廢鑄砂以及石材污泥兩種廢料中，由於該廢鑄砂基本特性與水泥替代物及細粒料相似，且已被環保署公告為已回收再利用的資源化物質，因此，該廢鑄砂為一種資源再利用的材料，而得以解決處理該廢鑄砂廢料的問題，反觀該石材污泥至今仍未被資源回收再利用，因此，該石材污泥廢料仍對環境造成影響，是以，如何正確調配出一種水泥，其同時含有該廢鑄砂以及石材污泥兩種廢料，以便同時解決該兩種廢料造成的環境問題即是本發明研發的動機。
本發明之目的在於提供一種水泥生料及含有該水泥生料的水泥熟料的製法，其同時使用含有該廢鑄砂以及石材污泥兩種廢料，以解決該兩種廢料造成的環境問題。
緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種水泥生料，其包含有石材污泥、廢鑄砂、以及添加物，其中該石材污泥佔該水泥生料的重量百分比為10.0至40.0，該廢鑄砂佔該水泥生料的重量百分比為17.49至16.44，該添加物佔該水泥生料的重量百分比為72.51至43.56。
另外，依據本發明所提供之一種利用該水泥生料製作成水泥熟料的製法，其包含有下列步驟：備料步驟，係備有該水泥生料；混合步驟，將該水泥生料置於攪拌裝置內，使該水泥生料的石材污泥、廢鑄砂、以及添加物均勻攪拌；燒結步驟，對混合後的水泥生料進行燒結處理，其燒結溫度為1200至1500℃，燒結後即製成水泥熟料。
有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉一較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如后。
首先，本發明實施例所提供的一種水泥生料，其包含有石材污泥、廢鑄砂、以及添加物，其中該石材污泥佔該水泥生料的重量百分比為10.0至40.0；該廢鑄砂佔該水泥生料的重量百分比為17.49至16.44，且該廢鑄砂是為鑄造廠生產過程中的金屬廢棄物，也就是金屬製品製造與機械設備運作於鑄造廠製程產生廢鑄砂，主要為鑄造過程前段混砂與後段表面處理，以及中段澆鑄與拆模後混和廢砂；該添加物佔該水泥生料的重量百分比為72.51至43.56。
另外，該廢鑄砂包含有殼模砂與水玻璃砂，且該殼模砂佔該廢鑄砂的重量百分比為35.73至35.64，該水玻璃砂佔該廢鑄砂的重量百分比為64.27至64.36，換言之，該殼模砂佔該水泥生料的重量百分比為6.25至5.86，該水玻璃砂佔該水泥生料的重量百分比為11.24至10.58。
最後，該添加物包含有石灰石與鐵渣，且該石灰石佔該添加物的重量百分比為97.30至96.21，該鐵渣佔該添加物的重量百分比為2.70至3.79，換言之，該石灰石佔該水泥生料的重量百分比為70.55至41.91，該鐵渣佔該水泥生料的重量百分比為1.96至1.65。
據此，本發明所提供的一種水泥生料係同時採用該廢鑄砂以及石材污泥兩種廢料作為水泥生料的主體，因此得以解決該廢鑄砂以及石材污泥兩種廢料造成的環境問題。
參閱第1圖，本發明實施例所提供的一種利用上述該水泥生料製作成水泥熟料的製法，其包含有備料步驟10、混合步驟20以及燒結步驟30等連續步驟，其中：該備料步驟10，係備有該水泥生料，該水泥生料包含有石材污泥11、由殼模砂121與水玻璃砂122構成的廢鑄砂12、以及由石灰石131與鐵渣132構成的添加物13，其中該石材污泥11佔該水泥生料的重量百分比為10.0至40.0，該殼模砂121佔該水泥生料的重量百分比為6.25至5.86，該水玻璃砂122佔該水泥生料的重量百分比為11.24至10.58，該石灰石131佔該水泥生料的重量百分比為70.55至41.91，該鐵渣132佔該水泥生料的重量百分比為1.96至1.65。
該混合步驟20，將該水泥生料置於攪拌裝置內，使該石材污泥11、殼模砂121、水玻璃砂122、石灰石131、以及鐵渣132均勻攪拌。
該燒結步驟30，對混合後的水泥生料進行燒結處理，其燒結溫度為1200至1500℃，亦可精準控制在1300至1400℃，燒結後即製成水泥熟料。而該燒結處理過程係經電窯、瓦斯窯及材窯，該燒結處理過程的窯燒氣氛為供氧及厭氧狀態，該燒結處理過程的升溫速率為5至20℃/min，該燒結處理過程的最高溫持溫時間為0.5至6小時。
值得一提的是，在該燒結步驟30後對該水泥熟料進行研磨作業，藉以製成粉末狀的水泥熟料，且該粉末狀的水泥熟料的細度為330至350m2 /kg。
另外，在該燒結步驟30後對燒結後該水泥熟料進行粗碎作業，隨後加入石膏進行混合作業，該石膏為該水泥熟料3至5的重量百分比，混合作業後進行研磨，藉以製成粉末狀的水泥熟料，而該粉末狀的水泥熟料的細度為330至350㎡/kg。
據此，本發明所提供的一種利用上述該水泥生料製作成水泥熟料的製法同樣係同時採用該廢鑄砂12以及石材污泥11兩種廢料作為水泥生料的主體，因此確實得以達到解決該廢鑄砂12以及石材污泥11兩種廢料造成環境問題的目的。
除此之外，本發明主要可作為廢棄物再利用的推廣，進一步推動石材污泥11及廢鑄砂12作為取代水泥生料的主體，以減少石灰石礦的開採與使用，並降低燒製水泥過程中二氧化碳的排放，及降低溫室效應氣體扼止全球氣候溫暖化之環境問題，以達成環境保護與資源再利用雙贏的目標。
值得說明的是，參閱第2圖，為本發明水泥生料之四組配方，參閱第3圖，為本發明水泥熟料之重金屬總量及毒性特性溶出試驗(TCLP)，由表得知水泥熟料中Cu含量最高，濃度高達151mg/Kg左右，Pb與Zn含量次之，濃度分別可達108mg/kg與34mg/Kg。由於本發明添加由殼模砂與水玻璃砂構成的廢鑄砂物質之緣故，造成各組配方水泥熟料中重金屬含量略為偏高，即使如此毒性特性溶出試驗結果顯示所有各配方的水泥熟料皆不會超過法規之限制值，對環境無危害之疑慮，後續作為土木材料深具潛力。
所得之化合物含量，依照公式計算出水硬係數、矽氧係數、鋁鐵系數與石灰飽和度，可發現水泥熟料在燒成後，皆能符合水泥係數規範值，顯示本發明所燒製的水泥仍具有一定水準以上之品質。
綜上所述，此實施例及圖示僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利涵蓋之範圍內。
 《本發明》
10‧‧‧備料步驟
11‧‧‧石材污泥
12‧‧‧廢鑄砂
121‧‧‧殼模砂
122‧‧‧水玻璃砂
13‧‧‧添加物
131‧‧‧石灰石
132‧‧‧鐵渣
20‧‧‧混合步驟
30‧‧‧燒結步驟
第1圖 係本發明的流程圖，顯示利用水泥生料製作成水泥熟料的製作流程。
第2圖 係本發明的數據圖，顯示本發明水泥生料之配方。
第3圖 係本發明的數據圖，顯示本發明水泥熟料之重金屬總量及毒性特性溶出試驗結果。
10．．．備料步驟
11．．．石材污泥
12．．．廢鑄砂
121．．．殼模砂
122．．．水玻璃砂
13．．．添加物
131．．．石灰石
132．．．鐵渣
20．．．混合步驟
30．．．燒結步驟

Claims (18)

  1. 一種水泥生料，其包含有石材污泥、廢鑄砂、以及添加物，其中該石材污泥佔該水泥生料的重量百分比為10.0至40.0，該廢鑄砂佔該水泥生料的重量百分比為17.49至16.44。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之水泥生料，其中該廢鑄砂包含有殼模砂與水玻璃砂。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之水泥生料，其中該殼模砂佔該廢鑄砂的重量百分比為35.73至35.64，該水玻璃砂佔該廢鑄砂的重量百分比為64.27至64.36。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之水泥生料，其中該添加物佔該水泥生料的重量百分比為72.51至43.56。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之水泥生料，其中該添加物包含有石灰石與鐵渣。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之水泥生料，其中該石灰石佔該添加物的重量百分比為97.30至96.21，該鐵渣佔該添加物的重量百分比為2.70至3.79。
  7. 一種利用申請專利範圍第1項製作成水泥熟料的製法，其包含有下列步驟：備料步驟，係備有該水泥生料；混合步驟，將該水泥生料置於攪拌裝置內，使該水泥生料的石材污泥、廢鑄砂、以及添加物均勻攪拌，其中該石材 污泥佔該水泥生料的重量百分比為10.0至40.0，該廢鑄砂佔該水泥生料的重量百分比為17.49至16.44；燒結步驟，對混合後的水泥生料進行燒結處理，其燒結溫度為1200至1500℃，燒結後即製成水泥熟料。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之水泥熟料的製法，其中該水泥生料的廢鑄砂包含有殼模砂與水玻璃砂，該殼模砂佔該水泥生料的重量百分比為6.25至5.86，該水玻璃砂佔該水泥生料的重量百分比為11.24至10.58。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之水泥熟料的製法，其中該水泥生料的添加物包含有石灰石與鐵渣，該石灰石佔該水泥生料的重量百分比為70.55至41.91，該鐵渣佔該水泥生料的重量百分比為1.96至1.65。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之水泥熟料的製法，其中該燒結步驟中的燒結溫度為1300至1400℃。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之水泥熟料的製法，其中該燒結步驟中的燒結處理過程係經電窯、瓦斯窯及材窯。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之水泥熟料的製法，其中該燒結步驟中的燒結處理過程的升溫速率為5至20℃/min。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之水泥熟料的製法，其中該燒結步驟中的燒結處理過程的最高溫持溫時間為0.5至6小時。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之水泥熟料的製法，其中該 燒結步驟中的燒結處理過程的窯燒氣氛為供氧及厭氧狀態。
  15. 如申請專利範圍第7項所述的水泥熟料的製法，其中在該燒結步驟後對該水泥熟料進行研磨作業，藉以製成粉末狀的水泥熟料。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的水泥熟料的製法，其中該粉末狀的水泥熟料的細度為330至350 m2 /kg。
  17. 如申請專利範圍第7項所述的水泥熟料的製法，其中在該燒結步驟後對燒結後該水泥熟料進行粗碎作業，隨後加入石膏進行混合作業，該石膏為該水泥熟料3至5的重量百分比，混合作業後進行研磨，藉以製成粉末狀的水泥熟料。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的水泥熟料的製法，其中該粉末狀的水泥熟料的細度為330至350 m2 /kg。
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林凱隆, "淨水污泥與下水污泥燒製環保水泥之研究", 2008台灣環境資源永續發展研討會論文, 2008年10月23日 *

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