TWI638794B - 環保硬化劑及其製造工法 - Google Patents

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Abstract

一種環保硬化劑的製造工法，包含一收集步驟、一破碎研磨步驟、一篩選步驟，及一添加拌合步驟。該收集步驟是收集廢棄鋁渣及集塵灰。該破碎研磨步驟是對前述之鋁渣及集塵灰進行破碎研磨，以得到複數粉粒。該篩選步驟是以4號篩網對該複數粉粒進行過篩，以得到複數半成品。該添加拌合步驟，對該複數半成品添加至少總量1/10的膠結材料進行充分拌合，以完成該環保硬化劑的製作。藉由上述步驟，能將廢棄物充分利用，對環境的傷害降到最低，並且可以得到兼具安全與環保的建築再生混合料。

Description

環保硬化劑及其製造工法
本發明是有關於一種硬化劑，特別是指一種環保硬化劑及其製造工法。
水泥為民生工業之基礎，用量龐大，但水泥原料已逐漸枯竭，恐有供需不均之現象產生，因此可發展出藉由與原料成分相同之廢棄物取代原礦進而生產出環保水泥。目前環保水泥係採用廢棄物為主要原料並添加石灰石等天然礦物以調整其成分，故其化學及礦物特性與一般水泥有所差異，但生產流程與一般水泥工廠相似。
根據環保署統計之資料指出，2011年事業廢棄物申報量總計17,730,806公噸。其中電弧爐煉鋼爐碴(石)佔1,513,430公噸，約佔總量之8.53%，而目前還原碴處理以傾倒及掩埋為主，亦有做為道路鋪面之應用，惟最近研究指出還原碴經日曬雨淋會導致其中的氧化鎂成分水化，產生路面膨脹的現象影響使用狀態，故有必要尋求另一方法將還原碴資源化。
此外，石灰石污泥年產量約1.2萬噸，受限於事業廢棄物目前之處置方式，目前僅能以委外清運為主。石灰石污泥經烘乾後，其成份中含有大量之氧化鈣與天然石灰石無異。而台灣地區石材加工廠每年產生的固體廢棄物數量超過110萬噸以上。依據環保署廢管處100年公告再利用廢棄物申報量統計資料顯示，石材污泥產量約為7.5萬公噸/年。煤灰礦泥拌合料為中鋼公司再生資源化的產品，係煤灰及礦泥經適當之配比拌合，經加工處理後即為煤灰礦泥拌合料，其年產量約為14萬噸。因其含有高 達60%以上的鐵含量，故可直接再利用於取代鐵碴作為水泥氧化鐵之來源。
由於廢棄污泥及電弧爐煉鋼爐還原碴(石)其化學組成主要為大自然中常見元素矽、鈣、鋁及鐵之氧化物，與水泥原料相似，應可取代水泥製程中所使用之原料，成為資源化可行的方向。故本研究嘗試利用電弧爐煉鋼爐還原碴(石)及廢棄污泥取代傳統石灰石礦、黏土及矽砂等天然材料，以期能建立具有市場性之應用技術，並有效解決工業廢棄物處理處置等問題，並探討環保水泥中單礦物組成及水化作用之影響。
有鑑於上述還原碴及廢泥碴類之處理及資源化問題，由於廢棄污泥及電弧爐煉鋼爐還原碴的化學組成主要為大自然中常見元素矽、鈣、鋁及鐵之氧化物，與水泥原料相似，應可取代水泥製程中所使用之原料，成為資源化可行的方向。
因此，本發明之一目的，即在提供一種環保硬化劑的製造工法，包含一收集步驟、一破碎研磨步驟、一篩選步驟，及一添加拌合步驟。
該收集步驟是收集廢棄鋁渣及集塵灰。該破碎研磨步驟是對前述之鋁渣及集塵灰進行破碎研磨，以得到複數粉粒。該篩選步驟是以4號篩網對該複數粉粒進行過篩，以得到複數半成品。該添加拌合步驟，對該複數半成品添加至少總量1/10的膠結材料進行充分拌合，以完成該環保硬化劑的製作。
本發明的另一技術手段，是在於上述之環保硬化劑的製造工法，更包含一介於該破碎研磨步驟及該篩選步驟間之磁選步驟，對該複數粉粒進行磁選以去除該粉粒中的金屬成分。
本發明的又一技術手段，是在於上述之環保硬化劑的製造工法，更包含一介於該篩選步驟與該添加拌合步驟間之安定化處理步驟，對該複數半成品進行酸鹼中和，使其pH值趨近或達到中性，以穩定其性質狀態。
本發明的再一技術手段，是在於該添加拌合步驟中更添加有一與該複數半成品等量之玻璃粉集塵灰，該複數半成品是與膠結材料及玻璃粉集塵灰共同拌合而製成環保硬化劑。
本發明的另一技術手段，是在於上述之環保硬化劑的製造工法，更包含一成品檢驗步驟，對該環保硬化劑進行pH值量測、XRD及XRF分析、SEM晶相觀察、毒素溶出試驗(TCLP)，其中之一或其組合的檢驗，以避免環境污染。
本發明的又一技術手段，是在於該篩選步驟中，還可以使用一多層篩網對該複數混合粉料進行粗細粒徑篩選，該多層篩網之網孔大小由上而下遞減，最下層篩網之網孔大小等同於4號篩網的網孔大小，通過最下層篩網之粉料即為半成品，而在該添加拌合步驟中，所添加之膠結材料是選自於水泥、飛灰、水淬爐石粉，及此等之組合。
本發明的再一技術手段，是在於該篩選步驟中未通過最下層篩網之複數粉料，將重覆進行該破碎研磨步驟及該篩選步驟，直至該複數混合粉料完全過篩成為該複數半成品。
本發明的另一技術手段，是在於該安定化處理步驟中進行酸鹼中和之物質為飛灰、爐石粉，經過該安定化處理步驟之複數半成品再與膠結材料進行混拌成該環保硬化劑。
本發明的又一技術手段，是在於該添加拌合步驟中，於該複數半成品中更添加入一基材混拌，該基 材是選自於培養土、泥土、砂土、水泥、石灰、飛灰、爐石粉、螯合劑，及此等之一組合。
本發明的另一目的，即在於以上述之環保硬化劑的製造工法所製成的環保硬化劑，該環保硬化劑之組成物包含泥土、飛灰、爐石粉，及水泥。
本發明之有益功效在於，藉由收集廢棄鋁渣及集塵灰，可防止該等廢棄物隨意棄置，並於該破碎研磨步驟以及該篩選步驟之後，與至少總量1/10的該膠結材料進行混拌，即可完成該環保硬化劑的製作，不但能減少水泥的用量，降低成本，亦可達到廢棄物回收再利用之環保訴求。
901‧‧‧收集步驟
902‧‧‧破碎研磨步驟
903‧‧‧磁選步驟
904‧‧‧篩選步驟
905‧‧‧安定化處理步驟
906‧‧‧添加拌合步驟
907‧‧‧成品檢驗步驟
圖1是一流程示意圖，說明本發明環保硬化劑的製造工法的較佳實施例。
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。在進行詳細說明前應注意的是，類似的元件是以相同的編號來作表示。
參閱圖1，為本發明環保硬化劑的製造工法的較佳實施例，其包含一收集步驟901、一破碎研磨步驟902、一磁選步驟903、一篩選步驟904、安定化處理步驟905、一添加拌合步驟906，及一成品檢驗步驟907。
首先進行該收集步驟901，是收集廢棄鋁渣及集塵灰。接著，該破碎研磨步驟902是對前述之鋁渣及集塵灰進行破碎研磨，以得到複數粉粒。再進行該磁選步驟903，是對該複數粉粒進行磁選以去除該粉粒中的金屬成分。
接著，該篩選步驟904是以一4號篩網(孔徑4.75mm)對該複數粉粒進行過篩，以得到複數半成品。要特別說明的是，除了可以直接使用4號篩網進行過篩之外，也可以是使用一多層篩網對該複數混合粉料進行粗細粒徑篩選，該多層篩網之網孔大小由上而下遞減，最下層篩網之網孔大小等同於4號篩網的網孔大小，通過最下層篩網之粉料即為前述之半成品。而在該篩選步驟904中，未通過最下層篩網之複數粉料，將重覆進行該破碎研磨步驟902及該篩選步驟904，直至該複數混合粉料完全過篩成為該複數半成品。
繼續進行該安定化處理步驟905，是以飛灰、爐石粉對該複數半成品進行酸鹼中和，使其pH值趨近或達到中性，以穩定其性質狀態。
經過該安定化處理步驟905之該複數半成品再繼續進行該添加拌合步驟906。於該添加拌合步驟906中，於該複數半成品中是添加至少總量1/10的膠結材料、一基材，以及一與該複數半成品等量之玻璃粉集塵灰進行充分拌合。較佳地，該膠結材料之添加量為總量之20%。且該膠結材料是選自於水泥、飛灰、水淬爐石粉，及此等之組合。而該基材是選自於培養土、泥土、砂土、水泥、石灰、飛灰、爐石粉、螯合劑，及此等之一組合。
要說明的是，該螯合劑通常是結構具有五或六元環結構之化合物，具有很高的穩定性，較佳地，該螯合劑可使用矽酸鈉。經由上述步驟之後，即完成一環保硬化劑的製作。
最後，進行該成品檢驗步驟907，對以該環保硬化劑進行檢測，其檢測種類包括pH值量測、XRD及XRF分析、SEM晶相觀察、毒素溶出試驗(TCLP)，等多種檢測項目，以確保該環保硬化劑具有高度的安全性，及符合建築材料之標準。
其中，該毒素溶出試驗採用之重金屬溶出試驗為毒性特性溶出程序(Toxicity Characteristic Leaching Procedure，以下簡稱TCLP)，而TCLP之實驗方法是參考環保署檢驗所NIEA R201.12C之方法，其溶出毒性大小之判定則依據行政院環保署公告之溶出毒性事業廢棄物的溶出標準。
經由上述說明可知，本發明環保硬化劑及其製造工法確實具有以下優點：
一、製程簡單，降低成本
將廢棄鋁渣及集塵灰收集起來，並針對該廢棄鋁渣及集塵灰所形成之該複數半成品中的有毒物質進行安定化作業，使該廢棄鋁渣及集塵灰對於生物不會產生毒害，再對已安定化之該複數半成品與基材及該膠結材料進行混拌，製作成該環保硬化劑，製程相當簡單。同時，也能減少傳統工法中水泥的用量，降低成本。
二、廢棄物減量
以往，該未進行安定化處理的廢棄鋁渣及集塵灰無法使用於建築材料或其它用途上，該廢棄鋁渣及集塵灰通常處理的方式不外呼尋找空地放置，或是將該空地裡可用的土挖出使用，再將該廢棄鋁渣及集塵灰回填於其中。本發明針對該廢棄鋁渣及集塵灰中的有毒物質及特性進行處理，使該廢棄鋁渣及集塵灰成為可用之材，不會成為廢棄物而予以丟棄，有效達成廢棄物減量的目標。
三、兼具安全與環保之訴求
透過將該廢棄鋁渣及集塵灰進行酸鹼 中和，以穩定其性質狀態與提升該再生混合料之安全穩定性，使其變為簡單可用的綠色建材，讓廢棄鋁渣及集塵灰不再隨意棄置、掩埋而汙染環境，且使用經過安定化之再生混合料將不易對人體造成傷害。
綜上所述，本發明環保硬化劑及其製造工法，將廢棄鋁渣及集塵灰藉由該收集步驟901、該破碎研磨步驟902、該磁選步驟903、該篩選步驟904，及該安定化處理步驟905將該廢棄鋁渣及集塵灰安定化，再藉由該添加拌合步驟906將已安定化之廢棄鋁渣及集塵灰製造成環保硬化劑，能將廢棄物充分利用，對環境的傷害降到最低，並且，可以得到兼具安全與環保的建築再生混合料，故確實可以達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之一個較佳實施例而已，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。

Claims (9)

  1. 一種環保硬化劑的製造工法，包含下列步驟：一收集步驟，收集廢棄鋁渣及集塵灰；一破碎研磨步驟，對前述之鋁渣及集塵灰進行破碎研磨，以得到複數粉粒；一篩選步驟，至少以一4號篩網對該複數粉粒進行過篩，以得到複數半成品；一安定化處理步驟，對該複數半成品進行酸鹼中和，使其pH值趨近或達到中性，以穩定其性質狀態；及一添加拌合步驟，對該複數半成品添加至少總量1/10的膠結材料進行充分拌合，以完成該環保硬化劑的製作，其中，所添加之膠結材料是選自於水泥、飛灰、水淬爐石粉，及此等之組合。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述環保硬化劑的製造工法，更包含一介於該破碎研磨步驟及該篩選步驟間之磁選步驟，對該複數粉粒進行磁選以去除該粉粒中的金屬成分。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述環保硬化劑的製造工法，其中，該添加拌合步驟中更添加有一與該複數半成品等量之玻璃粉集塵灰，該複數半成品是與膠結材料及玻璃粉集塵灰共同拌合而製成環保硬化劑。
  4. 依據申請專利範圍第3項所述環保硬化劑的製造工法，更包含一成品檢驗步驟，對該環保硬化劑進行pH值量測、XRD及XRF分析、SEM晶相觀察、毒素溶出試驗(TCLP)，其中之一或其組合的檢驗，以避免環境污染。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述環保硬化劑的製造工法，其中，在該篩選步驟中，還可以使用一多層篩網對該複數混合粉料進行粗細粒徑篩選，該多層篩網之網孔大小由上而下遞減，最下層篩網之網孔大小等同於4號篩網的網孔大小，通過最下層篩網之粉料即為半成品。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述環保硬化劑的製造工法，其中，該篩選步驟中未通過下層篩網之複數粉料，將重覆進行該破碎研磨步驟及該篩選步驟，直至該複數混合粉料完全過篩成為該複數半成品。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述環保硬化劑的製造工法，其中，該安定化處理步驟中進行酸鹼中和之物質為飛灰、爐石粉，經過該安定化處理步驟之複數半成品再與膠結材料進行混拌成該環保硬化劑。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述環保硬化劑的製造工法，其中，該添加拌合步驟中，於該複數半成品中更添加入一基材混拌，該基材是選自於培養土、泥土、砂土、水泥、石灰、飛灰、爐石粉、螯合劑，及此等之一組合。
  9. 一種依據申請專利範圍第1~8項中任一項所述之製造工法所製成的環保硬化劑，該環保硬化劑之組成物包含泥土、飛灰、爐石粉，及水泥。
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