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瀝青混凝土循環利用轉爐石之商業運轉手法

國內鋼鐵產業產出之爐石(碴)如圖5.1-13之流程所示,大致可分為高爐石(blast-furnace slag)、轉爐石(basic-oxygen-furnace slag)及電弧爐煉鋼之電爐石(碴)(electric-arc-furnace slag)三種。一般常稱呼之鋼爐碴或煉鋼爐石(steel slags或steelmaking slags)係包含轉爐石與電爐石(碴)之泛稱。其中轉爐石係由一貫作業煉鋼由高爐產生的鐵水運送至轉爐,轉爐吹煉成鋼液時須再加入石灰石等原料作為助熔劑,藉此去除鐵水中的雜質而形成鋼液,此過程所產生的爐石即為轉爐石。

轉爐石化學成份中含有 38~45% CaO(詳如表5.1-2),其中含有部份 free CaO,在環境中易吸水份或濕氣致產生 CaO+H2O→Ca(OH)2反應,導致轉爐石膨脹、潮解,進而粉化。為改善此一現象,中鋼自民國 93 年起改變轉爐石冷卻流程,將傳統潑地冷卻法逐步改採渣盤水坑裂解法,使熱渣泡水達初步安定化效果,以ASTM D4792 標準方法測試膨脹率已大幅降低(6.34%降至1.88%),而為徹底消除轉爐石膨脹性問題,中鋼近年已成功將液態轉爐渣加矽砂使其與free CaO反應形成矽酸鹽化合物,可將膨脹率降至1%以下及pH值降至12以下,達到物理性質與化學性質改良效果。

循環利用上,轉爐石經破碎、磁選、篩分等程序後之產品(如圖5.1-15),已可符合多項再利用產品規範之品質要求,其材料本身不僅有抗磨損能力佳、比重大、含砂當量高、加州承載比高等特性外(詳見表5.1-3),又因轉爐石粒料強度高、不易被壓密、排水功能易維持、親油性佳等工程使用上之特色,使其相較於天然粒料更適用於重承載道路,能取代天然砂石作為瀝青混凝土之粒料,不僅提供節省工程經費、延長道路使用年限等效益,且能達成節能減碳及循環永續之目的。

圖5.1-13 鋼鐵業製程之各種爐碴來源及種類

圖5.1-14 轉爐石生產流程

圖5.1-15 轉爐石各種粒料產品

表5.1-2 各種爐石(碴)之化學成份比較表

表5.1-3 轉爐石與天然粒料之物理性質比較表

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