第二章各國有害空氣污染物管制規範解析

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庶暴
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1 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 27 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望蘇茂豐 * 陳立 ** 摘要電弧爐煉鋼碴係電弧爐煉鋼過程所生成之副產物, 台灣地區每年副生之爐碴約達 100 萬噸以上, 由於以往甚少對電弧爐煉鋼碴再利用進行研究, 因此煉鋼廠普遍認定其為廢棄物而任意棄置事實上, 經由適當的加工處理程序, 即可將爐碴予以資源化再利用, 並進而呈現多方面的效益, 諸如提昇產業競爭力降低環境污染風險減少天然礦產開採等本文將針對國內電弧爐煉鋼爐碴產生過程基本特性分析資源化方向再利用技術評析以及未來展望等進行一系列說明, 期望藉由本文介紹, 發揮拋磚引玉效果, 減少廢棄物產生, 並有助於電爐碴資源化之推展及落實, 藉以創造資源永續利用之契機關鍵字電弧爐煉鋼爐碴資源化再利用 * 財團法人台灣綠色生產力基金會工程師 ** 樹人醫護管理專科學校專任助理教授兼總務長

2 28 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望一前言電弧爐煉鋼廠所產出的副產物及廢棄物中以爐碴為最大宗, 集塵灰及污泥次之, 電弧爐煉鋼均為批次作業, 冶煉過程依其化學反應分成三個階段, 分別為熔解期氧化期及還原期將廢鐵廢鋼在初步分類稱重後加料, 使廢鐵原料熔解成液態鋼水, 為加速熔解, 另通入高壓氧氣以加速氧化作用, 此時廢鋼中含有之氧化物開始生成少量之氧化碴, 再通入更多之氧氣, 雜質則氧化生成更大量的固態氧化碴及氣態氧化物 ( 廢氣 ), 又因鋼液中含氧量過高, 因此需加以還原, 其作法是加入大量石灰石碳粉等副料, 使其與氧化物反應, 產生還原浮渣並去氧脫硫, 以清潔鋼液此時可加入各種添加劑 ( 如矽鐵錳鐵焦炭生石灰等 ) 以調整鋼液成份, 煉鋼爐碴即是由此煉鋼過程所排出的熔渣, 故又分為氧化碴及還原碴, 圖 1 為煉鋼爐碴之產生流程圖圖中顯示平均生產 1 噸生鐵約產生 300 公斤的高爐石, 而轉爐與電弧爐煉鋼, 平均生產 1 噸粗鋼約產生 130 公斤之轉爐碴或 100~200 公斤之電爐碴, 爐碴在堆置場中經過養生階段破碎篩選等程序後, 即可成為資源化之產品, 值得工程界加以利用一般而言, 熔渣的組成成分主要來自於鐵水和廢鋼中所含之鋁矽錳磷硫釩鉻及鐵等元素氧化後形成之氧化物 ; 金屬料帶入的泥砂等 ; 加入的造渣劑, 如石灰螢石等 ; 作為氧化劑或冷卻劑使用之鐵礦石燒結礦氧化鐵銹皮等 ; 侵蝕下來的煉鋼爐壁之耐火材 ; 脫氧用合金的脫氧產物和熔渣的脫硫產物等不同的原料不同的煉鋼方法不同的生產階段不同的鋼種生產及不同的爐次等, 其組成與產生量均有些微差異電弧爐煉鋼係以廢鋼為原料, 通電產生電弧冶煉, 生產週期較長, 分氧化期和還原期, 並分期出碴, 通稱為氧化碴和還原碴不論氧化碴或還原碴皆以殘鐵或氧化鐵氧化鈣二氧化矽三氧化二鋁氧化鎂及氧化錳為主成份依據 2002 年之調查資料顯示, 台灣地區之電弧爐煉鋼廠計 19 家, 其產能及爐碴產生量概估如表 1 所示其中碳鋼廠之爐碴產生量約為粗鋼之 10~15%, 爐碴量約為 80 萬噸, 而不銹鋼廠之爐碴產生量約為粗鋼之 25~30%( 其中 1/3 為初期碴 ), 爐碴量約產生 38 萬噸

3 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 29 圖 1 煉鋼爐碴之產生流程圖表 1 電弧爐煉鋼產業產能及爐碴產量概況鋼品種類粗鋼 ( 碳鋼 ) 生產公司電爐 (13 家 ) ( 以公司為單位 ) 各公司產能 ( 萬公噸 / 年 ) 燁聯 ( 電爐 ) 100 爐碴產生量 ( 萬公噸 / 年 ) 粗鋼 ( 不銹鋼 ) 粗鋼 ( 合金鋼 ) 唐榮 ( 電爐 ) 28.8 華新麗華 ( 電爐 ) 20 榮剛 ( 電爐 ) 6.4 亞太隆剛 ( 電爐 ) 30 日嘉 ( 電爐 )

4 30 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望二電弧爐煉鋼爐碴資源化應用方向表 2 為工業先進國家煉鋼爐碴的產生量及資源化之統計資料, 雖然各國資源化統計方式不盡相同, 但仍可大致看出下列趨勢 : 1. 在廠內回收方面, 以 1999 年日本轉爐碴的 28.2% 為最多, 德國的 13.4% 次之 2. 用於道路石料瀝青混凝土鐵道碴等正式道路工程上, 以 2001 年美國煉鋼爐碴的 64.6% 最大宗, 其次為日本電爐碴的 56.8% 及德國的 43.9% 3. 用於港灣及堤岸工程方面, 以德國的 4.4% 稍佳, 日本方面也有些微使用, 而近年來德國鋼鐵爐碴研究協會 (FehS) 已將電爐碴應用於港灣及堤岸工程列為研究發展方向之一 4. 在混凝土骨材方面, 各國幾乎尚無進展, 但依相關文獻顯示, 僅在日本方面愛知工業大學森野奎二教授針對電弧爐氧化碴有深入研究 (1993~ 迄今 ) 日本東京白煉瓦朱式會社並實際應用及生產擁壁邊坡護牆分隔島管溝及人工漁礁等爐碴混凝土製品 ; 在澳洲方面 CSIRO 公司近年來亦進行低強度 (20MPa) 爐碴混凝土之相關研究, 並實際應用於人行步道腳踏車道邊坡護牆分隔島及管溝之混凝土骨材 5. 在地基改良與土木工事方面,1999 年日本轉爐碴及電爐碴分別為 31% 與 12.1%, 德國計 18.8%, 美國的統計未包括贈送的部份, 故用於地基改良與土木工事方面數量應不只表 2 所列的 21.5% 6. 作為水泥等其它產業原料方面,1999 年日本轉爐碴及電爐碴各為 6.9% 及 1.7%, 另外在中國大陸已發展出鋼碴水泥 ( 含水淬爐石及電爐碴約 65%), 在美國方面 Chaparral 和 TXI 公司發展出 CemStar 鋼碴水泥 ( 含電爐碴 15%), 加拿大亦進行相關研究, 其它國家則相當少 7. 用在肥料 / 土壤改良方面, 以歐聯 11 國 1996 年 8% 最高, 德國 4.8% 其次, 日本及美國也有些微數量 8. 在掩埋或棄置上, 以歐聯 11 國 1996 年的 41% 為最高,1999 年日本電爐碴 15% 次之及德國 12.4% 最少

5 製造水泥原料原料工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 31 表 2 工業先進國家煉鋼爐碴產生量及資源化近況統計資源化數量之分佈 (%) 資源化用途歐聯 11 國日本 (1999) (1996) 電爐碴轉爐碴德國 (2000) 美國 (2001) 廠內回收 ( 包括渣殘銑及殘鋼 ) 工程材料道路石料瀝青混凝土骨材鐵道碴 - - 港灣 / 堤岸工程地基改良土木工事混凝土骨材加工用原料肥料 / 土壤改良其他 ( 下游販售殘銑等 ) 掩埋 / 棄置堆存合計總量 ( 萬噸 ) 由上述統計資料, 反映出煉鋼爐碴用途是多方面的, 而近年來環保意識高漲, 使得煉鋼爐碴朝資源化方向逐漸發展, 從早期的日本爐碴協會美國爐碴協會 (NSA) 德國鋼鐵爐碴研究協會(FehS) 澳亞爐碴協會(ASA) 以及近年成立之歐洲爐碴協會 (EU) 等機構, 其目的均係加強各國在爐碴資源化方面的交流及合作, 以解決爐碴資源化之相關問題

6 32 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望 [1] 三電弧爐煉鋼爐碴之基本性質分析 3.1 電弧爐氧化碴之礦物組成煉鋼爐碴從冶金化學角度上分析, 主要是含鈣鎂鋁鐵和矽等元素組成的 CaO(MgO)-Al 2 O 3 (Fe 2 O 3 )-SiO 2 三元系統 ( 如圖 2 所示 ), 介於矽酸鹽水泥熟料和高爐爐碴間之產物 ; 由礦物組成上觀之, 一般煉鋼爐碴均含有矽酸三鈣 (C 3 S) 矽酸二鈣 (C 2 S) 鐵鋁酸鈣 (C 4 AF) 鐵酸鈣 (C 2 F) 鈣鎂橄欖石 (CMS) 鎂薔薇輝石 (C 3 MS 2 ) 和少量游離氧化鈣及 RO 相等多種礦物, 其中矽酸鈣鐵鋁酸鈣等是活性組份, 具有膠凝性, 鈣鎂橄欖石和鎂薔薇輝石是惰性礦物, 而游離氧化鈣是有害物質,RO 相是鎂鐵和錳及少量鈣等二價氧化物的固熔體, 通常是穩定的 SiO2 BF SLAG 高爐石 EAF SLAG 電弧爐爐碴 TYPE 1 PORTLAND CEMENT 60 普通水泥 BOF SLAG 轉爐石 FLY ASH 飛灰 CaO Al2O3 圖 2 CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 三相圖

7 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 33 又根據煉鋼爐碴鹼度之不同, 礦物可以分為橄欖石鎂薔薇石矽酸二鈣和矽酸三鈣在冶煉過程中, 鹼度逐漸提高, 則依次發生下列反應 : 式中 RO 代表二價金屬 (Mg 2+ Fe 2+ Mn 2+ ) 氧化物的連續固熔體 CaO+ RO+ SiO CaO RO SiO 2 2 2(CaO RO SiO ) + CaO 3CaO RO 2SiO + RO 2CaO SiO + CaO 3CaO SiO 2 2 3CaO RO 2SiO + CaO 2( 2CaO SiO ) + RO 2 2 煉鋼爐碴的活性與其組成有密切相關, 其活性通常以鹼度係數 R(R=CaO SiO 2 或 CaO SiO 2 +P 2 O 5 ) 表徵低鹼度的鋼碴, 常含有橄欖石 (CaO RO SiO 2 ) 薔薇輝石 (3CaO RO SiO 2 ) RO 相 (MgO MnO FeO) 的固熔體鹼度提高時才含有矽酸二鈣 (2CaO SiO 2 ) 和矽酸三鈣 (3CaO SiO 2 ) 等成分, 鹼度係數提高, 活性礦物含量隨之增多, 其膠凝性也隨之增大, 水化活性亦隨之提高, 可作為水泥類建材之用綜上所述, 煉鋼爐碴中所含之矽酸三鈣 (3CaO SiO 2 ) 及矽酸二鈣 (2CaO SiO 2 ) 與矽酸鹽水泥熟料的主要礦物相似, 因其具有水硬膠凝性能, 故能製造成各類建築材料又煉鋼爐碴之品質好壞, 與其溫度及成分控制有關, 如圖 3 所示, 藍色範圍表示爐碴於 1,600 之液態區域, 灰色區域表示過量 CaO 且不為液態,FeO 含量太高, 爐碴品質差, 若爐碴位在橘色區域, 則品質最佳而表 3 為各國之電弧爐氧化碴之礦物組成分析 3.2 電弧爐煉鋼爐碴之化學成分爐碴的化學性質與其所含成分有關, 當爐碴中含有大量的 SiO 2 及 Al 2 O 3 等酸性成分, 稱為酸性爐碴, 其硬度較硬且密度較大, 較適合做為一般道路基層級配料使用, 若爐碴中含有大量的 CaO 及 MgO 等成分, 則稱為鹼性爐碴, 較易形成多孔隙之顆粒, 具低密度的性質, 其比重一般介於 2 至 2.8 間之範圍, 此類鹼性爐碴經處理後具膠結性, 一般可作為水泥的部份取代料或混凝土的摻料來使用文獻指出粒化爐碴與氧化徐冷爐碴的化學成分並無太大差別, 均包括 CaO SiO 2 MnO MgO FeO Fe 2 O 3 Al 2 O 3 Cr 2 O 3 TiO 2 P 2 O 5 S T-Fe 等且 f-cao( 游離氧化鈣 ) 和 f-mgo( 游離氧化鎂 ) 之含量幾乎都在 0.1% 以下表 4 為各國之電弧爐爐碴之化學成分分析 2 2

8 34 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望圖 3 爐碴冶煉產生之 CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 三相圖表 3 各國之電弧爐氧化碴之礦物組成礦物相化學組成德國日本中國大陸台灣 Wustite (Fe,Mg,Ca,Mn)O Magnetite Fe O 3 4 Gehlenite 2CaO Al 2 O 3 MgO SiO 2 Iron Chromite FeO Cr 2 O 3 (Mg, Fe)(Cr,Al) 2 O 3 Magnesio Ferrite MgO Fe 2 O 3 (Mg, Fe,Mn,Ca)O Mervinite 3CaO MgO 2SiO 2 Monticellite CaO MgO SiO 2 Melilite 4CaO Al 2 O 3 MgO 3SiO 2 Dicalciumferrite Ca 2 (Fe,Al) 2 O 5 Dicalcium Silicate Ca 2 SiO 4 Tricalcium Silicate Ca 3 SiO 5 Lime (Ca,Mg,Mn)O

9 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 35 成分國別表 4 各國之電弧爐爐碴之化學成分分析美國荷蘭日本中國大陸德國台灣 SiO 2 10~19 ~ ~ ~22.4 CaO 40~52 ~ ~ ~35.1 Al 2 O 3 1~3 1~ ~7 2.7~5.8 FeO 10~40 15~35* ~38.2* MgO 5~8 ~ ~8 1.9~8.0 MnO 5~10 ~ <6 1.3~3.2 S < <0.08 TiO 2-1~ T-Fe ~ ~28.0 P 2 O 3 0.5~1 1~2 - <0.2 <1.5 - 鹽基度 CaO/SiO ~4.0 ~ ~ ~ ~1.6 * 表示 Fe 2 O 3 爐碴的冷卻方式與冷卻速率對爐碴性質有相當之影響, 一般的處理方式均為氣冷, 少數採噴水冷卻氣冷者係將爐碴堆置於碴廠於自然環境下冷卻所形成, 少數碴廠於倒碴階段噴水冷卻, 以加速冷卻及分解碎裂, 其含少量之玻璃質, 形狀不規則, 具大孔隙, 可如一般天然骨材經過破碎處理成為粒料使用爐碴的冷卻處理方式對爐碴作為柔性鋪面或剛性鋪面材料的方式有決定性之影響, 緩慢冷卻則爐碴中之 SiO 2 CaO 及 MgO 會形成水化活性不佳的 CMS( 鈣鎂橄欖石 ) 和 C 3 MS 2 ( 鎂薔薇輝石 ) 等晶體, 不利水泥水化反應的進行, 而快速冷卻可防止結晶體產生, 轉而生成玻璃質, 促使微結構更開放, 使得爐碴更適合作為水泥之部份取代材料 3.3 電弧爐煉鋼爐碴之物理性質由於電弧爐煉鋼爐碴係由多種礦物組成的固熔體, 隨不同之化學成分而變化, 其性質亦與化學成分有密切的關係一般而言, 電弧爐煉鋼爐碴普遍具有下列性質, 其物理性質如表 5 所示 :

10 36 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望 1. 密度 : 由於電弧爐煉鋼爐碴含鐵量較高 (20% 以上 ), 因此其密度較高爐碴之密度為大, 一般約為 3.1~3.6g/cm 3, 密度較高則較耐磨, 是值得多加利用的特色例如堤岸水中與海中結構物, 或是耐磨的路面等等 2. 單位容積重量 : 煉鋼爐碴之單位容積重量不但受其成分影響, 還與粒度有關, 一般而言, 通過 80 目標準篩的碴粉之密度為 1.62g/ cm 3 左右 3. 易磨性 : 由於煉鋼爐碴結構較為緻密, 故較為耐磨以易磨指數表示, 標準砂為 1, 高爐碴為 0.96, 而電弧爐煉鋼爐碴為 0.7, 由於煉鋼爐碴具耐磨性, 以煉鋼爐碴作為路面材料時較高爐碴為佳 4. 活性 :C 3 S C 2 S 等為活性礦物, 具有水硬膠凝性, 因此 C 3 S C 2 S 含量高的高鹼度電弧爐煉鋼爐碴, 可作為水泥生產原料或製造建材製品 5. 穩定性 : 煉鋼爐碴含游離氧化鈣 (f-cao) 游離氧化鎂(f-MgO) C 3 S C 2 S 等, 這些組成在一定條件下都具有不穩定性鹼度高的熔渣在緩緩冷卻時,C 3 S 會在 1,250 到 1,100 時緩緩分解為 C 2 S 和 f-cao;c 2 S 在 675 時 β-c 2 S 相會變為 γ -C 2 S 相, 並且發生體積膨脹, 其膨脹率達 10% 另外煉鋼爐碴吸水後,f-CaO 會消解為氫氧化鈣 [Ca(OH) 2 ], 體積將會膨脹 100~300%,f-MgO 會消解為氫氧化鎂 [Mg(OH) 2 ], 體積亦會膨脹約 77%, 因此含 f-cao f-mgo 的常溫煉鋼爐碴乃是處於不穩定狀態的, 只有當 f-cao f-mgo 消解完成或含量很少時, 才會穩定骨材型式容積比重表 5 爐碴骨材物理性質一覽表 SSD 比重吸水率 (%) 健性 (%) 莫氏硬度洛杉磯磨損率 (%) 乾搗單位重 (kg/m 3 ) 爐碴細骨材 ~ ~1.2 < 天然細骨材 ~ ~2.0 1~ ,550 爐碴粗骨材 ~ ~2 7~ ,697 天然粗骨材 2.5~ ~ ~3.5 <1 6~ ,550~1,850

11 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 電弧爐煉鋼爐碴溶出試驗森野奎二教授等進行爐碴有害物質的溶出試驗係依照日本環境廳公告之第 13 號產業廢棄物有害重金屬檢驗法所規定的方法進行, 試驗結果顯示粒化爐碴及氧化徐冷爐碴之溶出值均較規範還低, 因此認為爐碴不會造成環境問題文獻 H. Motz 指出由爐碴之化學成分分析及礦物組成尚無法完全證實爐碴對環境所造成之衝擊, 它必須藉由溶出試驗來了解爐碴中是否有有害物質之溶出, 過去十年在德國及歐洲國家均已發展出相當水準之溶出試驗, 但必須持續觀察爐碴之溶出量, 藉由持續之溶出試驗結果, 可了解爐碴是否對環境造成危害, 其所採用之標準是 DIN38 414, 在 1999 年末歐洲國家採用 EN 新的溶出試驗方法來進行檢驗, 作者認為爐碴是在 1,600 高溫下之產品, 因此有機物質是不存在的, 因而由溶出試驗來觀察爐碴並無太多的有害物質溶出, 即使有部分之有害物質溶出也多在標準之下文獻指出, 德國煉鋼爐碴骨材作為正式道路級配料或水利結構使用時, 每年必須進行 2 次溶出試驗 (PrEN ), 其結果若能滿足表 6 所示濃度標準, 即可應用於正式道路及水利工程在道路用途方面, 煉鋼爐碴骨材 ph 值之容許度在 10~13, 而煉鋼爐碴骨材應用到水利工程時對 ph 值的容許度則較低, 粒徑 <60mm 者 ph 值在 11 以下,>60mm 者 ph 值在 10 以下, 其原因在於鋼碴中游離態的 CaO 若太高, 會溶於水中而影響工程品質表 6 德國煉鋼爐碴骨材用於道路建築或水利結構時必須滿足的溶出試驗標準煉鋼爐碴骨材用途試驗項目道路建築水利結構所有粒徑 <60mm >60mm ph 值 10~13 <11 <10 導電性 (ms/m) 鉻溶出量 (mg/l)

12 38 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望日本於廢棄物的廠外資源化或掩埋方面, 對溶出液之規定頗為嚴謹, 所設定的自我管制標準遠較日本工業標準 (JIS) 嚴格, 須進行以鹽酸為浸出液之溶出試驗 ( 日本環境廳公告第 13 號產業廢棄物有害重金屬等檢定方法 ) 美國係以醋酸為浸出液之毒性特性溶出試驗 (US/EPA,1986), 而台灣亦採醋酸為浸出液之毒性特性溶出試驗 ( 環保署,1990) 目前國內電弧爐煉鋼爐碴業經經濟部工業局中技社工業污染防治技術服務團以及學術界的積極協助下, 行政院環保署已於 89 年 12 月正式公告為一般事業廢棄物再利用類別及管理方式, 視為一般事業廢棄物得以依公告逕行再利用 3.5 煉鋼爐碴安定化處理技術為使爐碴達到工程所需之骨材要求, 以下為爐碴安定化之方法, 及提高其穩定性之處理技術說明如下 : 1. 水淬法水淬法係利用壓力水泵噴出高壓水柱將高溫熔渣流沖碎冷卻成粒碴小於 5 mm 的粒碴量, 一般佔 95% 以上而水淬法又分爐前水淬和室外水淬兩種方式 2. 氣碎法氣碎法與水淬法之處理機構稍有類似, 不同處在於水淬法係直接以高壓水柱沖碎高溫熔渣, 而氣碎法則以高壓氣體代替高壓水柱沖碎高溫熔渣 3. 餘熱自解法煉鋼爐碴餘熱自解, 一般是利用 400~800 的高溫煉鋼爐碴淋水後產生溫度應力及 f-cao 吸水 ( 水蒸汽 ) 消解後產生的體積膨脹應力等使煉鋼爐碴冷卻龜裂及粉化煉鋼爐碴的粉化率 ( 粒徑小於 10 mm 的粉碴含量 ) 與煉鋼爐碴 f-cao 含量有關, 一般含 4%f-CaO 的煉鋼爐碴, 粉化率約為 35~40%, 並隨 f-cao 含量增加而增加餘熱自解法有以下幾種方式 : 渣桶自解渣堆自解封閉倉常壓自解密封罐加壓自解 4. 熱潑法熱潑法是將煉鋼爐排出的熔渣先用渣桶運送到熱潑場, 再將熔渣倒在坡度為 3-5% 的熱潑床上, 待熔渣自流成碴餅稍冷後, 噴水使之急冷, 碴餅因溫度應

13 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 39 力等而龜裂成大塊, 待溫度降到時, 再在其上潑第二層第三層 ----, 碴餅也因為溫度反覆變化而進一步龜裂, 當碴層總厚度達到 mm 時, 用推土機推起, 用磁盤吊選出大塊殘鋼, 塊碴便可進行加工 5. 淺盤潑法淺盤潑法也稱為淺盤水淬法, 煉鋼爐排出流動性好的熔渣, 由渣桶倒入特製的大盤中, 熔渣自流成碴餅後, 噴水使之急冷, 碴餅龜裂成大塊碴, 當碴溫降到約 500 時, 將塊碴由淺盤倒進受碴車進行第二次噴水冷卻, 碴塊繼續龜裂粉化, 最後, 待碴塊溫降到約 200 時, 再把碴塊由受碴車倒入碴池進行第三次冷卻, 碴塊也進一步龜裂粉化, 水碴由池中取出脫水後, 即可進一步加工處理 6. 快速處理法利用 CO 2 和溫水對爐碴進行快速穩定化處理,CO 2 可來自石灰窯廢氣或其他來源, 溫度 250, 經過 48 小時處理後, 風化膨脹率從 5.1% 減少到 0.2%, 低於用溫水處理後的膨脹率, 此法之原理係使 CaO 不僅變成 Ca(OH) 2, 而且變成 CaCO 3, 從而提高了煉鋼爐碴的穩定性 7. 改質法煉鋼爐出碴前將改質劑飛灰 "(SiO 2 53% Al 2 O 3 24% CaO8% t-fe 3%) 加入碴罐中, 加入量為 50kg/t 碴, 採用機械攪拌 (70 rpm, 共 10 min), 使碴中 f-cao 降到 1% 以下, 改質劑亦可使用赤土 (SiO 2 50~60% Al 2 O 3 15~25% Fe 2 O 3 5~10% 結晶水 4~8%), 加入量約為 3~6%, 此法的原理係使 CaO 變成 2CaO SiO 2 和 2CaO Fe 2 O 3, 抑制煉鋼爐碴風化膨脹此外, 還有自然風化法, 即類似傳統的棄碴法, 將煉鋼爐碴運送到碴場有規律地堆放, 使煉鋼爐碴自然降溫淋雨吸潮, 以達到粉化的目的利用時, 以挖掘機開採即可, 比較上述處理技術, 改質法是提高煉鋼爐碴穩定性的最佳方法, 比用水處理更有利, 因為改質法使 f-cao 變成鈣鹽, 其穩定性優於鈣的氫氧化物 3.6 爐碴骨材之環境相容性與體積穩定性試驗森野奎二教授等用製造一星期之新鮮粒化爐碴進行 80 浸水膨脹試驗 (JIS A 5015 道路用煉鋼爐碴之浸水試驗方法 ), 結果兩種爐碴均無膨脹發生此與化學成

14 40 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望分分析及礦物組成中顯示爐碴不含不安定礦物是一致的文獻 B. L. Farrand 在改善鋼碴骨材品質提到 1970 年代起美國賓州就已成功的將爐碴骨材實際應用在道路級配及面層材料上, 他建議使用爐碴骨材之前, 應先進行體積穩定之試驗來證明爐碴之品質, 表 7 為美國賓州比利時德國日本及台灣等國在測試爐碴品質時所必須進行之試驗表 7 使用鋼碴材料須進行之試驗項目國家試驗項目美國賓州比利時德國日本台灣游離氧化鈣含量 NO 4.5% NO NO 氧 :NO 還 :Yes 有害成份含量 NO NO Yes NO NO 養治時間 >6 個月 Yes NO 3 個月 3 個月體積安定化試驗 Yes Yes Yes Yes Yes 定性另外 B. L. Farrand 由經驗及文獻建議採用表 8 試驗方法來判斷爐碴體積之穩表 8 爐碴膨脹試驗之項目試驗方法岩相分析高壓蒸鍋試驗體積膨脹試驗目的探討爐碴顆粒之岩相是否含有不安定礦物採用加速法在 1 小時內判別爐碴體積膨脹之因素經泡水 7 天並量測體積之膨脹量德國對於爐碴體積穩定性試驗 (DIN EN ) 規定一年須進行兩次試驗, 生產品管單位每週進行一次試驗, 且對於正式道路級配料之膨脹性的規範為低於 3.5% 日本 JIS A 規定爐碴用於正式道路級配料之體積膨脹率須低於 1.5%, 但某些日本鋼廠自我管制的目標設定為 <0.5% 美國 ASTM D 規定爐碴細骨材膨脹率亦須低於 1.5% 台灣 CNS 對於鋼爐碴膨脹率的規範也是須低於 1.5%

15 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 41 國內行政院原委會之建築材料用事業廢棄物之放射性含量限制要點中第四條第三項規定事業廢棄物的伽瑪等效劑量率在每小時 0.2 微西弗 ( 含背景值 ) 以下時, 則不必作比活度分析, 即可用於建築材料使用於公路橋樑或機場跑道的建築材料時, 伽瑪等效劑量率在每小時 0.4 微西弗 ( 含背景值 ) 以下時, 亦同 " 由此可看出各國在煉鋼爐碴之資源化應用方面, 對於爐碴骨材品質管制之嚴格要求 4.1 國內再利用技術 [2 3] 四煉鋼爐碴再利用技術評析國內現階段電爐碴的利用, 仍以作為填地材料及施工便道材料為主, 但填地方式無標準安全之規範, 易造成環境污染近幾年來, 在經濟部工業局中技社工業污染防治技術服務團以及學術界的積極協助下, 有些電弧爐氧化碴已被開發應用為正式道路粒料, 並在電爐廠內部試鋪及廠外堤防防汛道路試鋪, 其成效良好, 且於 90 年 12 月推動通過 CNS 道路用鋼爐碴標準, 使電爐碴應用於道路鋪面材料, 得以有標準作為依循而台灣綠色生產力基金會亦於 92 年 12 月推動通過將煉鋼爐碴納入行政院公共工程委員會完整版施工綱要第章級配粒料基層及第章級配粒料底層, 以供工程界進行再利用時之依據 4.2 國外再利用技術事實上, 轉爐碴及電弧爐碴之產生源均來自煉鋼過程, 一般通稱為煉鋼爐碴, 兩者之特性較為類似, 其資源化用途亦相似綜觀國內外將煉鋼爐碴資源化再利用的經驗, 煉鋼爐碴可供作為鋼鐵冶煉的溶劑水泥摻配料或生產煉鋼爐碴礦碴水泥築路和回填工程材料生產建材製品農肥及土壤改良劑及回收廢鋼等 1. 作鋼鐵冶煉熔劑 (1) 燒結熔劑

16 42 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望燒結礦的生產, 需配加石灰石作熔劑煉鋼爐碴一般都含有 40~50% 的 CaO,1 噸煉鋼爐碴相當於 700~750 公斤的石灰石因此, 將煉鋼爐碴粉碎加工至小於 10mm 的煉鋼爐碴粉, 便可代替部份石灰石直接作燒結配料用 (2) 高爐煉鐵熔劑將煉鋼爐碴破碎加工處理成 10~40mm 的煉鋼爐碴粒, 亦可替代配加石灰石, 供作高爐煉鐵熔劑替代數量視實際狀況而定 2. 生產煉鋼爐碴水泥或作水泥摻配料 (1) 煉鋼爐碴礦碴水泥高鹼度煉鋼爐碴含有大量的 C 3 S( 矽酸三鈣 ) C 2 S( 矽酸二鈣 ) 等活性礦物, 具有極佳的水硬性將經適當處理的煉鋼爐碴與一定量的水淬高爐碴鍛燒石膏水泥熟料及少量激發劑配合球磨, 即可生產出與普通矽酸鹽水泥指標相同的煉鋼爐碴礦碴水泥生產煉鋼爐碴礦碴水泥的煉鋼爐碴, 鹼度 (CaO/Si 2 +P 2 O 5 ) 不得低於 1.8, 金屬鐵含量不超過 1%,f-CaO( 游離氧化鈣 ) 含量不超過 5%, 並不得混入廢耐火材等雜物 (2) 水泥摻配料由於煉鋼爐碴具有活性, 因此, 煉鋼爐碴也被作為普通矽酸鹽水泥摻配料摻配 10~15% 煉鋼爐碴生產的普通矽酸鹽水泥, 對其特性及使用均無不良的影響, 只是比其它原料難磨罷了作水泥摻配料煉鋼爐碴的要求, 與生產鋼爐碴礦渣水泥的煉鋼爐碴相同 (3) 煉鋼爐碴白水泥電弧爐還原碴除含有大量的 C 3 S C 2 S 外, 並有很高的白度, 與煅燒石膏和少量外加劑混合磨製, 即可生產出煉鋼爐碴白水泥 3. 作築路和回填工程材料煉鋼爐碴抗壓強度高, 養生後性能已基本穩定因此, 可將養生處理後的煉鋼爐碴作為路基材料和回填工程材料特別是煉鋼爐碴具有活性, 能板結成大塊, 用煉鋼爐碴在沼擇地築路, 更具有其它材料不能替代的效用用煉鋼爐碴作工程材料的基本需求是 : 必須是養生後的煉鋼爐碴, 粉化率不能高於 5%; 要有適當的級配, 最大塊的直徑不宜超過 300mm, 並且最好與適當的粉煤灰或

17 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 43 粘土混合使用 4. 生產建材製品將具有活性的煉鋼爐碴, 與粉煤灰按一定比例配合磨細成型養生, 即可生產出不同規格的磚瓦砌塊板等各種建材製品生產建材製品的煉鋼爐碴, 一定要控制好 f-cao 的含量和鹼度 ( 活性 ) 5. 作農肥和土壤改良劑煉鋼爐碴含 Ca Mg Si P 等元素, 並且 Si 及 P 氧化物的溶解性高, 可根據元素含量不同作不同的利用矽是水稻生長需要量大的元素, 含 SiO 2 超過 15% 的煉鋼爐碴, 磨細至 60 目以下, 即可作矽肥用於水田含 P 2 O 5 超過 4% 的煉鋼爐碴, 可作為低磷肥料用, 相當於等量磷的效果含鈣鎂高的煉鋼爐碴經磨細後, 可作酸性土壤的改良劑, 並且也利用了煉鋼爐碴中的磷等元素 6. 回收殘鋼煉鋼爐碴一般含 7~10% 殘鋼, 加工磁選後, 可回收其中 90% 的殘鋼 4.3 鋼鐵爐石應用於高經濟價值之資源化技術案例一 : 美國 Chaparral 鋼鐵公司之 CemStar 水泥應用研究位於美國德州 Midlothian 的 Chaparral 鋼鐵公司係以回收廢鋼為材料, 製造鋼條及結構鋼的先進鋼廠, 為上市公司, 但 84% 股份為大水泥公司德州工業所有 Chaparral 鋼鐵公司目前有 2 座電弧爐,1 座鋼條廠 1 座結構鋼廠及 1 座大型鋼樑廠該廠自視為世界級回收材料處理廠, 每年回收 175 萬噸廢鋼當原料 Chaparral 製程中所產生的廢棄物以電弧爐爐碴的處理較為棘手, 因此該公司召集操作技術及管理人員共同參與了資源化技術開發計畫, 終於開發出含熔渣的專利新品牌水泥 CemStar( 爐碴含量約 15%), 此為品質更高的第 1 類波特蘭水泥之前, 這些熔渣經冷卻粉碎後, 賣給業者作鋪路用, 現在經濟價值約提高了 20 倍 Chaparral 公司是採用更先進的熔渣磁選分離機, 將次級含鐵的熔渣作為水泥窯之原料, 用來取代部分石灰石, 創造出 CemStar 水泥 ; 再把次級含非鐵金屬熔渣進行回收且回爐再利用如此由副產物到資源之轉化過程, 不僅可保護天然資源, 且減少 10~15% 之能源需求, 當然也就降低水泥製程中因耗能所產生的 CO 2 排放

18 44 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望德州工業水泥公司深信只要少許投資, 就可把水泥窯的產量提高 5~15%, 但由於目前美國水泥廠設廠的敏感性高, 時程也長, 故藉由創新及廢棄物資源化, 可以提高產能需求, 同時在生態保護上的具體效益更為明顯, 直接反映在節約燃料電力石灰石等資源消耗及二氧化碳產生等各方面其 CemStar 製程使用爐碴之優點 [4] :(1) 可提高爐碴的附加價值 (2) 低熔點可促進熟料反應 (3) 可降低旋窯操作溫度 (4) 可減少生料中 CaCO 3 的分解與耗能 (5) 礦物及成分也有利於水泥熟料之生成 (6) 配料簡化案例二 : 日本愛知製鋼 ( 株 )ATK 水泥應用研究愛知製鋼 ( 株 ) 為一生產特殊鋼之電弧爐煉鋼廠, 其每年產生之廢棄物包括爐碴約 19.2 萬噸氧化鐵銹皮約 3.9 萬噸集塵灰約 2.3 萬噸混合廢棄物約 1 萬噸及污泥約 1.1 萬噸, 總計約 30 萬噸廢棄物從 1991 年回收比例 77%, 提升至 2000 年回收比例達 95%, 預計 2005 年達成零廢棄物之目標目前氧化碴產生量每月約 8,000 噸, 還原碴約 7,000 噸, 全部應用為路基材料, 為了朝更高附加價值之應用, 近年來已發展出相當多的技術及商業化應用愛知製鋼 ( 株 ) 將其爐碴製成 ATK 環保水泥及其混凝土製品, 而此混凝土之配方為 ATK 水泥 ( 還原碴 + 脫硫石膏 ) 骨材( 氧化碴 +VSC 爐碴 ) α( 顏料 + 混合劑 ) 應用於水泥方面, 以 ATK 水泥而言其成分及礦物組成如表 9 所示其特性包括 :(1) 具有快凝快硬之特性, 使操作時間縮短,(2) 低收縮緻密性高抗壓強度高等優點,(3) 因白度高易於設計應用,(4) 對重金屬有固化之作用,(5)pH 值約 10~11,(6) 低成本等優點應用於混凝土製品方面, 愛知製鋼 ( 株 ) 將 ATK 環保水泥添加氧化碴粒料製成人工魚礁, 並進行海洋生態試驗研究從 1998 年 12 月開始至 2000 年 12 月之觀察結果, 證實水草附著量及水中動植物均明顯增加比用波特蘭水泥所製成之人工魚礁成長較快, 對海洋生態貢獻良多因此以還原碴製成人工魚礁所顯示之意義說明, 其附著很穩定, 不易隨海流波動, 對魚群聚集及 CO 2 固定均有很大之貢獻若能應用此技術之發展, 不僅對漁業資源廢棄物再利用 CO 2 減量抑制及環境生態等資源化成效將無可限量

19 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 45 表 9 ATK 水泥之成分及礦物組成水泥的種類主要成分 (%) 礦物組成 (%) CaO SiO 2 Al 2 O 3 SO 3 C 3 S β-c 2 S C 12 A 7 CaSO 4 ATK 水泥 (γ-c 2 S) Jet 水泥波特蘭水泥註 :C 3 S:3CaO SiO 2 ;C 2 S:2CaO SiO 2 C 12 A 7 ;12 CaO 7 Al 2 O 3 (β- γ-: 表示結晶相不同 ) 案例三 : 日本鋼鐵協會將爐石應用於海洋生態保護之研究日本工業技術院為了確立高爐爐石之顯熱回收和煉鋼爐石之新的利用技術等進行國際調查, 其調查之項目為 :(1)1,400 以上高溫鋼鐵爐石顯熱回收製程之技術調查,(2) 爐石應用在海域河川用途之固有技術再開發和其他回收資材 ( 建設廢材煤渣都市垃圾熔融爐石 ) 等之共存實態之查對,(3) 磷矽鎂含量高的鋼鐵爐石利用其為海洋植物浮游生物之營養源的研究與省能源技術之改善效果與比較檢討等等之國際共同研究的可行性加以探討目前加拿大也正著手以煉鋼爐石作為海洋植物浮游生物之營養源研究同時日本政府亦委託工技院鋼鐵聯盟及鋼鐵爐碴協會等進行爐石應用於海洋生態保護之研究, 利用爐石所含之磷矽鐵當作海洋植物性浮游生物之營養源, 用來固定空氣中的二氧化碳, 這種多效益之研究屬世界首創上述計畫也包含海洋植物浮游生物體整體之光合作用機能, 煉鋼爐石則負有重要任務此研究之目標當然是煉鋼爐石有效利用及二氧化碳削減, 而廢水成分再資源化和生理活性物質生產, 水環境復原, 海洋生態體系保全等都涵蓋在內二氧化碳之固定化, 則以熱帶雨林為中心加以討論, 而自然界海藻群落的討論則顯著提昇, 因為它具有將二氧化碳固定化能力之緣故把海洋植物浮游生物確實管理充分發揮海洋植物的高生產力就能把二氧化碳固定化同時,NKK 也提出以工廠生產所排放的二氧化碳來固化爐碴, 製成噸級的大魚礁及愛知製鋼應用其生產之還原碴及氧化碴製成的人工魚礁, 業經證實此兩類

20 46 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望魚礁所養生之海藻為水泥製魚礁之三倍, 天然魚礁之二倍以上, 目前正著手實用規模之規劃案例四 : 中國冶金部建築研究總院鋼碴道路水泥應用研究水泥生產中使用愈來愈多的其他的水硬性原材料, 至今為止最重要的是鋼碴進入替換過程如果它們用作水泥,CO 2 最大生成量是 100kg/t, 而矽酸鹽水泥生產則為 1,000kg/t 而鋼碴礦渣水泥( 簡稱鋼碴水泥 ) 是鋼鐵渣綜合利用的重要途徑之一, 且鋼碴水泥是以冶金工業排出的鋼鐵渣為主要原料, 摻入矽酸鹽水泥熟料和少量激發劑, 經磨細而成的一種新型膠凝材料, 具有良好的物理性能及耐久性此外鋼碴水泥還具有投資少工藝簡單及成本低等特點其主要之組成包括 65% 鋼碴 ( 平爐轉爐或電弧爐 ) 及粒化高爐礦渣, 另加入少量水泥熟料和石膏及其他激發劑混合磨細而成的新品種水泥, 具有長期強度高水泥石結構緻密抗透滲性好耐磨抗侵蝕等優越性能且鋼碴水泥與普通水泥相比, 建廠投資省 50%, 成本低 30%, 每噸水泥節電 10 度, 節煤 25 公斤, 具有顯著社會效益環境效益和經濟效益案例五 : 加拿大安大略省進行高性能水泥 (HPCS) 應用研究由於京都議定書要求將二氧化碳排放量降至 1990 年的水平, 因此若能將冶金渣用作膠結材料成分就可以節約能源及天然資源, 從而大幅度降低二氧化碳排放量所以加拿大已經研制出用煉鋼副產品 ( 主要是鋼碴 ) 配制而成一種高性能水泥這種水泥的早期強度都與普通矽酸鹽的相似, 但其耐酸性及抗鹽性都比普通矽酸鹽水泥好得多, 此種高性能水泥簡稱為 HPCS 由於高性能鋼碴基水泥 (HPCS) 主要是將煉鋼副產品作為其成分而生產出來的, 因此不需要對其進行高溫煅燒所以 HPCS 的成本要比矽酸鹽水泥的低這種水泥可以用於任何建築, 由於此種水泥具有極好的抗腐蝕性, 所以能夠適用於存在酸或氯化物腐蝕的環境條件, 例如下水道管線容器及沿海建築 4.4 再利用技術評析由以上各項資源化技術, 綜合各項技術原理流程適用對象適用範圍技術成熟度及特點等要項, 彙整如表 10 所示表 10 煉鋼爐碴資源化技術評析

21 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 47 技術名稱原理流程適用對象成品與適用範圍水泥熟料水泥原料道路用級配料原料混凝土用骨材原料玻璃助熔劑原料陶瓷面磚原料土壤改良劑原料鋼鐵冶煉熔劑原料回收殘鋼原料 1. 熔渣經噴水急速水淬高爐冷卻, 形成玻璃態碴爐碴細料 2. 將爐碴細料研磨成細粉 1. 爐碴與其它水泥原料等混合煅燒 2. 將鍛燒料研磨成細粉高爐碴轉爐碴電弧爐碴 1. 將爐碴進行破高爐碴轉碎磁選篩分等爐碴電弧程序爐碴 1. 將爐碴進行破高爐碴轉碎磁選篩分等爐碴電弧程序爐碴 1. 將爐碴進行乾燥粗碎磨粉磁選篩分等程序 1. 將爐碴進行乾高爐碴轉燥粗碎磨粉爐碴電弧磁選篩分等程序爐碴 1. 將爐碴進行乾高爐碴轉燥粗碎磨粉爐碴電弧磁選篩分等程序爐碴 1. 將爐碴進行粗轉爐碴電碎細碎磁選等弧爐碴程序 1. 將爐碴進行粗轉爐碴電碎細碎磁選等弧爐碴程序 1. 高爐石粉 2. 高爐水泥 3. 波特蘭高爐水泥技術成熟度與實績已商業化中聯爐石公司等特點 ( 含應用限制 ) 1. 節省能源及石灰石 2. 水合熱低 3. 長期強度提昇 4. 耐化學侵蝕 1. 波特蘭水泥已商業化 1. 節省部份原料, 建台水泥公降低水泥成本司等 1. 道路用級配料已商業化中聯爐石公司等 1. 具有膠結性, 可提高路基穩定性 2. 抗剪力較大, 提高土層之承載力 3. 施工時較不會塵土飛揚 1. 混凝土用骨材已商業化 1. 表面粗糙, 提高中聯爐石公混凝土握裹強度司等高爐碴 1. 玻璃助熔劑商業化推廣 1. 提高窯爐引出量 2. 降低窯爐溫度 3. 降低燃料成本 4. 改進玻璃品質 5. 提高生產力 1. 陶瓷面磚商業化推廣 1. 節省部份原料, 降低成本 1. 土壤改良劑已商業化美法德日等國 1. 增加土壤肥力 2. 可溶性矽酸高 3. 使植物莖強硬 4. 抑制病蟲害 1. 鋼鐵冶煉熔劑已商業化 1. 減少原料使用川崎製鐵千 2. 提高燒結還原能葉工廠等力 3. 含磷太多則無法使用 1. 回收殘鋼已商業化 1. 節省部份原料, 中聯爐石公降低成本司等

22 48 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望五國內未來的展望筆者等人由實務經驗以及國內外文獻蒐集分析觀之, 國內電弧爐煉鋼爐碴的資源化問題可分為下列幾方面考量 : 1. 階段性的重點與策略國內目前在電弧爐煉鋼爐碴資源化工作之資訊蒐集與資料整理均已相當完整, 且應用於道路工程粒料亦已相當順暢, 惟皆是以較低層次之粒料應用又因各煉鋼廠分布範圍廣泛, 較不易集中處理, 氧化碴與還原碴亦未分別處理, 導致品質無法有效控制, 因此資源化出路受限若能整合國內相關資源, 對其他具潛力的資源化應用方向, 作更廣更深的投入, 使相關的環節能逐漸成熟, 並提供可靠及高層次的資源化應用途徑除了可用以提昇資源化的效益之外, 亦可藉以提升其資源化之附加價值 2. 電弧爐煉鋼爐碴資源化重要環節由劉國忠先生所執筆之煉鋼爐渣之資源化技術與未來推展方向 [5] 一文中指出, 將電弧爐煉鋼爐碴推廣應用於各種資源化用途時, 所涉及的重要環節到如今亦是必須解決之課題, 如表 10 所示 : (1) 爐碴物化性的掌握與前處理技術 (2) 資源化技術的研究開發 (3) 確保對環境無害的資源化用法 (4) 以實驗室模擬與現地適用確認其可行性 (5) 爐碴的生產管理與品質穩定化 (6) 具公信力的品管與環保確認制度 (7) 爐碴工程材料規範的建立 (8) 應用爐碴材料施工標準的擬定 (9) 環保機關的認可與瞭解 (10) 商業化供需管道的建立 3. 國內推展電弧爐煉鋼爐碴資源化及建立有效資源化推展組織

23 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 49 基本上, 針對國內電弧爐煉鋼爐碴進行了眾多之研究與推廣, 且對於電弧爐煉鋼爐碴工程材料規範及施工標準之擬定均在積極推動當中諸如 : (1)92 年研擬並已提送工程會審查 : 電弧爐氧化碴細粒料應用於回填材料, 行政院工程會施工綱要規範第章構造物回填及第章選擇材料回填草案 (2)93 年研擬 : 電弧爐煉鋼爐碴混凝土施工綱要規範草案 (3)93 年研擬 : 電弧爐煉鋼爐碴應用於高壓混凝土透水地磚施工綱要規範草案 (4)93 年研擬 : 混凝土用回收粒料 CNS 草案 (5)93 年研擬 : 混凝土用電弧爐氧化碴粒料 CNS 草案然而, 國內各煉鋼廠參與者較少, 又電弧爐煉鋼爐碴的資源化工作涉及多種不同專業, 同時觸及敏感的環境問題, 並不是一項容易的工作國內應儘快建立有效的機制, 來推動或帶動其整體發展, 為一值得深思之問題若能建立適當的組織, 以良好的資訊蒐集與整理溝通協調及整體規劃來擬訂近中程的方向與重點, 並透過分工合作與追蹤檢討等逐步推行, 對於電弧爐煉鋼爐碴的資源化應有重大幫助 4. 由法規面提供適當的資源化環境即使在先進的德國, 將爐碴稱為廢棄物也足以形成資源化的障礙因此多年來歐洲業界大力爭取不再將爐碴稱為廢棄物此點現已獲歐聯 (European Union) 及 OECD 的同意先進國家大都已以資源再生法來引導廢棄物轉變為再生資源, 而目前國內資源回收再利用法亦已公告水淬高爐石及鈦鐵礦氯化爐碴等兩項再生資源, 若鋼鐵工會能藉由資源回收再利用法將電弧爐煉鋼爐碴定義為再生資源而非廢棄物, 將可引導資源化觀念與實務的成熟發展, 避免非理性的排斥或阻力, 並消除與天然粒料競爭下不合理障礙 5. 建立適當的商業化供需體系爐碴資源化的工作最終仍需落實於市場經濟之中, 因此以何種方式與現行的市場供需鏈接軌, 以及與其他競爭者之間應維持何種關係, 對於爐碴資源化

24 50 電弧爐煉鋼爐碴之資源化現況及未來展望實務可能有深遠之影響且對於政策之鬆綁及修正等, 均攸關資源化市場, 例如環保標章產品如何獲得政府採購法之 10% 產品優惠, 以及未來對於綠建築或綠建材之推動, 均有賴於政府及業界之規劃協調及整合與推廣等配套措施, 方有助於資源化產品之推廣應用六結論 1. 電弧爐煉鋼爐碴是經過 1,600 以上高溫冶煉的產物, 其組成基本上是無害的無機礦物然而還原碴含有游離態之 CaO 成分, 因而易產生水化反應並逐漸膨脹若能將氧化碴與還原碴有效分離及安定化處理, 將可應用於相關土木工程中 2. 電弧爐煉鋼業不應再以廢棄物心態, 處理電爐碴或其他可回收物質, 而要以嚴謹而負責的態度先自我要求, 由生產管理品管驗證等方面對廢棄物作妥善分類處理, 以確保工程材料品質的穩定與可靠繼而制定適當的使用準則與設計基準等, 以確保工程應用的效果與對環境無害 3. 電弧爐煉鋼爐碴資源化的新技術為生態保護技術, 即應用於高性能水泥及海洋生態保護相結合之應用領域, 且具有提昇產業競爭力降低環境污染風險節省天然資源開採節省能源之消耗等, 以及能增加海洋生物之營養源, 進而達到降低 CO 2 危害和淨化水質等多邊效益 4. 國外鋼碴水泥應用技術已相當成熟, 諸如美國日本中國大陸及加拿大等, 且已朝向海洋生態保護及二氧化碳固定化技術方面進行研究發展, 是極具關鍵性的研究課題, 的的確確是值得我國效法的 5. 若以鋼碴水泥技術作為關鍵技術研發之課題, 並朝海洋生態保護發展, 首先需結合國內鋼鐵公會環境工程土木工程化學工程等專業領域人才, 研發製造鋼碴水泥, 再結合海洋學地球化學水產學農業學等方面的專家聚合一起共同朝海洋生態保護研究, 組成跨科學領域的組織, 始能達到實用化之效果

25 工業污染防治第 93 期 (Jan. 2005) 51 七參考文獻 1. 陳立, 電弧爐氧化碴為混凝土骨材之可行性研究, 博士論文, 國立中央大學土木工程研究所, 中壢 (2003) 2. 經濟部工業局, 資源化工業輔導計畫, 九十二年度專案計畫執行成果報告及附件鎔鑄礦渣- 關鍵性資源化技術評估報告書, 台北 (2003) 3. 經濟部工業局, 電弧爐煉鋼還原碴資源化應用技術手冊, 台北 (2001) 4. 經濟部技術處, 鋼鐵業爐渣資源再利用暨含重金屬集塵灰處理技術研討會會議手冊, 高雄 (2004) 5. 劉國忠, 煉鋼爐渣資源化技術與未來推展方向, 環保月刊, 第一卷, 第三期, 第 114~136 頁 (2001)

39 28 41 [5] 39 [6] 2 [7] G1201 [8] 100 11 11 99 349 1,773.1 273.9 15.4% [9] 3.1 3 [1014] ph 10 ~ 12 1 [5] (1) (2) 2 [7] 22

[14] (1) ASR(2) fcao fmgo ASR 2.1 95.5.30 1 [5] 28 (1) (2) (3) (4) [5] 21 39 28 41 [5] 39 [6] 2 [7] G1201 [8] 100 11 11 99 349 1,773.1 273.9 15.4% [9] 3.1 3 [1014] ph 10 ~ 12 1 [5] (1) (2) 2 [7] 22 3 [10]

第二章 各國有害空氣污染物管制規範解析

第二章各國有害空氣污染物管制規範解析