研磨的機械化學作用促進焚化飛重金屬穩定化及燒結資源化之研究

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Title:	研磨的機械化學作用促進焚化飛重金屬穩定化及燒結資源化之研究
Other Titles:	The Mechanochemical Milling Effect on Heavy Metal Stabilization and Sintering Recovery for Municipal Solid Waste Incinerator Fly Ash
Authors:	李明國
Keywords:	焚化飛灰;濕式研磨;機械化學;重金屬穩定;燒結資源化
Date:	2010-06
Issue Date:	2018-12-18 12:11:02 (UTC+8)
Abstract:	都市垃圾焚化飛灰處理是廢棄物管理中相當棘手的課題，在掩埋場設置不易的情況下，尋求適當的技術將飛灰無害化及資源化是目前的趨勢，本研究使用球磨機對水萃飛灰進行濕式研磨的處理，研磨劑為水、乙醇及磷酸溶液，探討研磨的機械化學作用促進焚化飛灰重金屬穩定的機制及效果；最後再探討將水萃飛灰與調質材料淨水污泥、廢玻璃粉共同研磨後燒結，對促進燒結體工程特性及減小重金屬揮發的影響及作用機制。本研究以粒徑分析儀測定研磨前後粉體粒徑變化，以TCLP及序列萃取法(SEP)分析重金屬的穩定性，配合場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)、X光繞射儀(XRD)分別研究粉體表面微觀特性及結晶強度、結晶物種等變化。實驗結果顯示，濕式研磨能有效減少水萃飛灰粉體的粒徑至2 μm左右，濕式研磨對水萃飛灰的鉛最具穩定的作用，使用水研磨1小時即可抑制鉛TCLP溶出，從5.2 降至1.2 mg/L，研磨96小時鉛的TCLP溶出可減少96%；序列萃取結果也顯示研磨之後，鉛傾向形成較穩定的重金屬型態；推測研磨穩定鉛的機制是鉛在飛灰顆粒不斷的破碎及團聚的過程中被限制在粉體當中；XRD分析顯示研磨過程中粉體結晶缺陷會增加甚至趨向無結晶化，而鉛有機會擴散到缺陷組織內而不易溶出。研磨劑的選用對增進研磨穩定鉛效率有很大影響，選用乙醇及0.2 M磷酸在1小時研磨即有93%以上的穩定效率，選用水及0.02M磷酸則需要48小時的研磨時間才能達到90%以上的穩定效率。水萃飛灰與調質材料共同研磨的燒結實驗結果則顯示燒結體重金屬鉛、鋅、銅、鉻及鎘的揮發率皆可抑制在20%左右甚至更低，由SEM分析發現適當調質研磨能促進液相燒結的形成，使燒結體緻密化，進而促進燒結體的工程特性及降低重金屬揮發作用，是一種深具潛力的飛灰無害化與資源化的處理技術。
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