焚化灰渣基本性質分析

底渣與飛灰採樣後，在處理之前，一般飛灰採封閉式保存避免與空氣接觸；

底渣則參照國外與國內再利用方式，先將底渣以自然風化方式儲存三個月以上，

再經過篩與破碎後使用。表4-1 為焚化灰渣之基本性質檢測，包括 pH 與三成份 分析(水份、灰份、可燃份)。

表4-1 焚化灰渣之基本性質 Sample Item

Bottom Ash Fly Ash

pH 9.96 12.05

Moisture Content（%） 8.40 0 Ash Content （%） 78.96 93.99 Loss on Ignition（%） 12.64 6.01

pH 值

由表4-1 所示，底渣與飛灰 pH 值偏強鹼性，其中飛灰 pH 值高達 12.05，顯 示焚化灰渣中含大量Na、K、Ca、Mg 等鹽類；剛採集之底渣 pH 約為 11.23，但 經過自然風化儲存後，pH 降為 9.96，顯示在自然風化過程中，可促使水分與灰 分產生水解、膨脹、碳酸化以及氧化作用( Wiles 1996 )，降低底渣之鹼含量，該 儲存方式可以有效改善底渣的品質，增加底渣再利用可行性。

三成份分析 (水份、灰份、可燃份)

三成份分析為廢棄物資源化前之初步評估，主要藉由水份、無機物及揮發性 物質在灰渣中之分布來了解其再利用性。由表4-1 分析結果來看，底渣經自然風 化後含水率為 8.4﹪，明顯低於剛採集之新鮮底渣，含水率低可減少烘乾所消耗 之能源與增加搬運時的便利性；飛灰採集於空氣污染防治設備之儲存料斗內，本 身為高溫氣流帶出之灰渣，故不含水份，不需烘乾且重量輕易搬運，但在搬運過 程中須避免飛灰飛散於空氣。

灰份為飛灰與底渣中無機物質之含量，亦是廢棄物資源化時可再利用之部 分。表4-1 可知飛灰以無機物為主，灰份高達 90﹪以上；底渣其灰份含量較少，

原因在於焚化的不完全，故含有 12.64﹪有機性物質。綜合基本分析結果，底渣 與飛灰灰份含量高，作為水泥生料之再利用性高，但其鹼性物質含量多，容易造 成水泥旋窯系統之堵塞。

4.1.2 焚化灰渣之化學成份特性與組成

本實驗以X 射線螢光分析儀（XRF）半定量與定性分析飛灰與底渣之主要化 學成份組成，由於 XRF 分析的精準性受元素螢光產率之影響，而螢光產率隨原 子序而變，因此對於低原子序的元素，相對地準確性會較低，只能大略看出主要 之組成成份。如表4-2 為 XRF 所測得之結果，可看出 Si、Al、Fe、Ca、Na、K、

Mg、Cl 及 S 等元素為主要成份，次要成份則以重金屬為主，有 Pb、Zn、Cu 及 Ti 等。圖 4-1 為飛灰、底渣與卜特蘭水泥主要化學成份之比較，可看出其主要化 學成份相似，適合作為卜特蘭水泥之生料，但飛灰與底渣中含有大量對水泥製程 與品質有害之物質，如Cl、SO3、P2O5、Na2O 與 K2O 等。

水泥生料中含過多的Cl、SO3、Na2O 與 K2O 容易高溫揮發結垢造成 NSP 旋 窯的堵塞；降低氯含量除了避免旋窯堵塞外，在燒製過程中，亦可減少HCl 與戴 奧辛（dioxins）的生成及重金屬的蒸散（Coda 2001）；由於飛灰與底渣含氯量高，

高溫下重金屬與氯離子生成重金屬氯化物，該化合物熔點較低，會在高溫下將重 金屬揮發而增加廢氣處理的困難。有研究指出水泥熟料中之 SO3 容易與鹼金屬

（Na2O、K2O）結合成可溶性硫酸鹽，具有很強之水泥緩凝作用，其緩凝效果比 從石膏而來之 SO3多 30~60%。P2O5對穩定矽酸鹽的能力非常強，只要有過量情 形發生，則水泥生料之易燒性與強度將隨之變的很差（楊氏 1998）。因此，若要 使飛灰與底渣更適合作為水泥替代原料，必須尋找適宜之前處理方式將上述物質 成份含量降低，避免影響水泥之品質與製程。

表4-2 焚化灰渣 XRF 定性分析

Fly Ash Bottom Ash

Element Wt (%) Element Wt (%)

Na2O 4.16 Na2O 12.66

MgO 3.16 MgO Al2O3 0.92 Al2O3

2.26 1.26 SiO2 13.60 SiO2 13.44 P2O5 1.72 P2O5 3.19

SO3 6.27 SO3 1.79

Cl 9.73 Cl 3.24

K2O 3.85 K2O 1.78

CaO 45.42 CaO 50.39

Fe2O3 3.83 Fe2O3 8.84 TiO2 3.12 TiO2 2.36 Cr2O3 0.19 Cr2O3 0.18

CuO 0.25 CuO 1.51

ZnO 2.32 ZnO 2.60

PbO 0.57 PbO 2.11

Br 0.35 NiO 0.16

Br 0.06

0 10 20 30 40 50 60 70

S1 A F C M S N K Cl

Element

Prcentage (%)

Portland Cement Fly Ash

Bottom Ash

圖4-1 飛灰、底渣與卜特蘭水泥之化學成份比較 S1: SiO2 A: Al2O3 F: Fe2O3 C: CaO M: MgO

S: SO3 N: Na2O K: K2O Cl：Cl