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研究生: 張文宗
Chang, Wen-Tsung
論文名稱: 鋁渣資源化剩餘物之再利用探討
The Utilization of Recycling Residual from Aluminum Dross
指導教授: 溫紹炳
Wen, Shaw-Bing
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 86
中文關鍵詞: 二次鋁渣高鋁水泥水處理劑電石渣
外文關鍵詞: water clean agents, aluminum dross, high aluminum cement
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  • 合理利用資源和保護環境是當今人類的首要任務,而無廢技術及工業生產生態化,為降低環境污染最新的趨勢與最有效的途徑。國內鋁回收再生工業將鋁渣中的金屬鋁分選以後,每年約產生1萬5千公噸之廢棄二次鋁渣,二次鋁渣中除了氧化鋁成分外,還包含殘留的金屬鋁和易與水反應的氮化鋁、碳化鋁及部分鹽類熔劑,直接棄置對環境會有相當程度的污染,如將二次鋁渣資源化處理利用,則能達成零廢棄物的最高資源化理想。
    本研究以1M氫氧化鉀浸漬二次鋁渣,於固液比1:10,在溫度80℃下浸漬2小時後,其中的氮化鋁、碳化鋁、金屬鋁及鈉離子於鹼溶液溶出,並反應產生氨氣及甲烷,濾液加入適量硫酸生成明礬;浸漬剩餘的高鋁固體混合電石渣,經計算此兩物質各自可提供氧化鋁約90%及氧化鈣約70%,以重量比約45:55混合,於1600℃下熔融,待熔融後以水淬冷得到玻璃質固體,再經研磨至粉末顆粒平均粒徑約5μm,即為高鋁水泥。經試樣測試證實,本研究製成的高鋁水泥具有快凝早強的性能。
    本研究將兩種廢棄物經安定化與資源化利用處理後,轉換成具經濟價值的明礬與高鋁水泥,提供一項工業廢料二次資源化之無廢技術。

    Aluminum recycling industrial companies generate 15000 tons aluminum dross annually in Taiwan. The composition of dross is complicated and ununiform, the major component is aluminum oxide, the other impurities are metallic aluminum residues, aluminum nitride and aluminium carbicle both easily react to water and chloride salt flux for reducing oxidation of aluminum.
    The final residual often dressing off aluminum metal is still a waste to be proposal. This paper offers a new utilization technology for the residual of aluminum dross recycling. The idea of this proposal is focused on the manufacturing of high aluminum cement. The chemical composition of recycling residual of aluminum dross is still plenty of aluminum oxide, and it may be suitable for the raw material of high aluminum cement.
    The alkali metallic ions must be removed from the aluminum dross for this before to be the raw material of high aluminum cement. The chemical leaching method is applied to solving out the alkali metallic ions such as sodium and potassium. The solved material can be dried and to be used as water clean agents. The unleachable high aluminum surpluses can be calcined with calcium carbide waste material or limestone to become high aluminum cement.
    The high aluminum cement is manufacturing from completely melting of aluminum oxide and calcium materials in the kiln of 1600℃. The melt is quenched in water directly to amorphous phase. After a period of aging, this material grinds to ultra fine size of 5 micrometers of final cement product. This cement can be the quick consolidated cement which 5hrs strength is worth of 28 days strength of Portland cement.

    摘要 I 致謝 II 圖目錄 VI 表目錄 IX 第 1 章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究目的 5 1-3 關於鋁渣來源 6 1-3-1 原生鋁的提煉 6 1-3-2 鋁的電解 8 1-3-3 鋁浮渣的生成 10 1-3-4 鋁浮渣回收處理方法 11 1-4 文獻回顧 20 第 2 章 理論基礎 22 2-1 減廢及無廢技術 22 2-2 明礬的製程 26 2-2-1 概述 26 2-2-2 明礬的製備 26 2-2-3 明礬的性質 27 2-2-4 二次鋁渣製造明礬 27 2-3 高鋁水泥的製程 30 2-3-1 簡介 30 2-3-2 高鋁水泥製造與化學礦物組成 30 2-3-3 水合時的相反應 32 2-3-4 凝固與硬化 33 2-3-5 與石膏混合 35 2-3-6 電石渣簡介 37 2-3-7 燒製高鋁水泥 37 第 3 章 實驗方法與步驟 39 3-1 實驗流程與步驟 41 3-1-1 浸漬處理實驗 42 3-1-2 明礬之製造 44 3-1-3 高鋁水泥之製造 44 3-2 實驗材料與儀器 45 3-2-1 實驗樣品與材料 45 3-2-2 實驗之儀器 46 3-3 性質分析 48 第 4 章 結果與討論 51 4-1 二次鋁渣的物理化學性質 51 4-1-1 初步觀察及過篩粒度分析 51 4-1-2 熱分析 53 4-1-3 結晶相分析 54 4-1-4 元素分析試驗 55 4-2 電石渣的物理化學性質 57 4-2-1 結晶相分析 57 4-2-2 元素分析試驗 58 4-2-3 熱分析 60 4-3 浸漬處理反應 61 4-3-1 浸漬溶液 61 4-3-2 浸漬溫度 62 4-3-3 浸漬時間 63 4-3-4 二次鋁渣/鹼液固液比對溶出率的影響 64 4-3-5 雜質影響 66 4-3-6 鹼浸漬後殘餘固體 66 4-4 明礬製造結果 69 4-4-1 結晶相分析 69 4-5 高鋁水泥製造結果 72 4-5-1 總鋁量分析 72 4-5-2 熱分析 73 4-5-3 熔融試驗結果 74 4-5-4 結晶相分析 76 4-5-5 研磨顆粒大小 78 4-5-6 抗壓強度試驗結果 79 4-5-7 高鋁水泥水化後的結晶性分析 81 第 5 章 結論與建議 82 5-1 結論 82 5-2 建議 84 5-2-1 明礬的製造 84 5-2-2 資源化製成的高鋁水泥及明礬之應用經濟性評估 84 參考文獻 85

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    校外:2003-08-29公開
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