非铁金属熔炼业戴奥辛防制之可行控制技术分析

《非铁金属熔炼业戴奥辛防制之可行控制技术分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《非铁金属熔炼业戴奥辛防制之可行控制技术分析（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、132 非鐵屬熔業戴奧辛防制之可控制技術分析非鐵屬熔業戴奧辛防制之可控制技術分析 非鐵屬熔業戴奧辛防制之可控 制技術分析 萬霞*、王厚傳*、秀霞*、黃志峰*、陳明輝*、章裕民* 摘 要 摘 要 本文為探討國內非鐵屬熔業其熔製程所可能產生戴奧辛之源及生成機制，並將目前國內外處戴奧辛技術適用於非鐵屬熔業進相關之分析，以提供相關業界先進未防制戴奧辛排放之考。 非鐵屬熔業戴奧辛生成之主要原因，經過本研究實廠現勘歸納為：(一)進中含有削油、大型塑膠及有機物等；(二)熔廢氣經由煙道採自然溫方式，使得廢氣在煙道中停時間過久，產生 de novo 機制；(三)原進熔融時產生戴奧辛的前驅物，促使戴奧辛之合成。

2、非鐵屬熔業煙道戴奧辛防制之可控制技術建議為：(一)進去除含氯物質及削油等有機物；(二)熔至少保持於 800以上高溫，以破壞進時所含之戴奧辛成分；(三)銜接熔風管急速溫至防制設備（如袋集塵機入口）且溫保持 200以下；(五)採用高效集塵設備；(五)煙道風管定期清灰；()考慮以活性碳吸附進戴奧辛之減。 【關鍵字】非鐵屬、熔、戴奧辛 *工業技術研究院環境與安全衛生技術發展中心副研究員 *工業技術研究院環境與安全衛生技術發展中心研究員 *台科技大學環境規劃與管研究所教授 工業污染防治 第工業污染防治 第 92 期期(Oct. 2004) 133 一、前 言 一、前 言 目前國內尚未訂定非鐵屬熔業之戴奧

3、辛排放相關管制標準，惟依據環保署研究報告指出1，台灣地區戴奧辛總排放為 217.32 g-TEQ/y，其中鋁二次熔業之為 650,735 公噸/， 戴奧辛排放為 5.08 g-TEQ/y（佔總排放 2.34），銅業排放為 0.49 g-TEQ/y（佔總排放 0.23），另外鉛再生業 0.07 g-TEQ/y、鋅再生業 6.50 g-TEQ/y，合計非鐵屬熔製程約 12.14 g-TEQ/y(佔總排放 5.6%)，因此非鐵屬熔製程戴奧辛的污染改善在未會逐漸被重視。而由國外統計戴奧辛產生源資顯示，非鐵屬熔業亦是主要污染源之一。 本研究針對熔製程戴奧辛潛在之源進多方面之探討，如：在原物方面因原多採用

4、廢回收(廢銅、廢鋁)，會使得原物因夾雜有雜質(如含無機鹽、有機物)可能會生成戴奧辛；熔解方面因高溫之熱反應使內煙氣所含有之有機物發生環化及碳聚，而促使戴奧辛生成；熔程序方面產出的廢氣因溫採取逐漸溫，在溫區 200500發生 de novo 再合成反應；製程預熱處方面可能有少 VOCs 被煙塵夾帶，進而與煙塵一併排入煙道中，而使與原在煙道管內的 de novo 反應之前驅物發生作用；熔程序中氧的加入，也會促成戴奧辛形成，因為氧為 de novo 反應必要因子，而銅屬經實驗亦證實具有觸媒作用，會催化戴奧辛的形成。 戴奧辛對人體及動植物的影響包括致癌性，美國環保署已將 PCDD/Fs 歸為極可能的人

5、致癌物 （probable human carcinogen） ，並於 2000 公佈 PCDD/Fs風險評估，確認其致癌性以及對人體生長、免疫與生殖系統的危害。而人於 PCDD/Fs 的主要途徑往往是經由攝入含有 PCDD/Fs 的食物，而 PCDD/Fs 進入食物鏈之途徑主要是經由大氣沉2。 二、非鐵屬熔業製程型與特性 二、非鐵屬熔業製程型與特性 鑄造(casting)是將屬材加熱熔化後，以熔化態的高溫屬熔液澆注於所定形的空間亦即鑄模，待其凝固，成為一定形的鑄件，此工程稱之為鑄造3。 134 非鐵屬熔業戴奧辛防制之可控制技術分析非鐵屬熔業戴奧辛防制之可控制技術分析 目前國內並無以礦石為原的

6、初生冶工廠，純粹係用原或廢以熔進熔解鑄造工作，如圖 1 所示為熔鑄造的程序。使用的原為鋁、銅、鋅錠及回收之廢屬，原可能的源包括原錠、工廠下腳、國內廢或進口廢；加方式視熔型式、大小等因素而有所差，小型熔如坩鍋、小型感應多以人工方式加，大型如反射、大型感應，則常以吊、加機、堆方式進。熔一般有種用途：(1)熔解原(2)保溫澆鑄。在熔過程中會隨同的製程添加同的助熔劑，為求品質符合要求，常需要以分光儀檢定熔融液中的合成份。另外在熔過程中原中的成份及雜質會形成浮渣(dross)，在進澆鑄之前要先刮除，熔完成之後再進澆鑄。 原 配 加 熔 加入助熔劑合調整 除渣 澆鑄 成品圖圖 1 熔鑄造程圖熔鑄造程圖 2

7、.1 熔程序熔程序5 1. 原 國內非鐵屬熔業原源，部分廠商係以直接購買銅錠、鋁錠或鋅錠熔製成產品；部分廠商則採購買回收廢，其廢源除國內資源回收商所搜集之廢銅、廢鋁及廢鋅以外，部份則向國外購買，因為廢源一定，而且為資源回收物，所以往往摻雜一些廢塑膠、廢引擎及廢油等。由於各種原的合成份盡相同，為達到成品規格的要求，同的原需要經過人工篩選、稱重再投入熔內進熔。國內一般以訂單規格進原配比調整，而現場操作人員大多則依據其自身之經驗進投工作。 2. 投 投方式視各廠熔的型式、大小及原種而有所差，如坩堝、工業污染防治 第工業污染防治 第 92 期期(Oct. 2004) 135 小型感應通常採人工投，反射

8、、大型感應則採取機械方式以吊、加機或堆高機進投，投方式則有採取一次投或分批投等方式。 3. 熔 熔程序為將原加入熔中加熱，熔主要用途作為熔解原及保溫澆鑄用，有的工廠採用座熔進，有的工廠則僅使用一座熔進。而熔的使用型式、大小及則與產品的種、用、品質及生產規模有關。 4. 添加助熔劑 助熔劑添加種、用及是否添加與原種、熔大小、產品品質、渣再用等有關，一般而言，採用純原錠作為原之工廠其助熔劑用可以減少甚至需使用，是採用廢為原的工廠，則往往需要加入較多的助熔劑。 5. 合調整 大多工廠設置有分光儀以檢定熔融液中之合成份，確保產品品質符合規格，當檢驗出合中某一成份含足時，即加入該成份之原以調整熔融液之合

9、成份，此步驟即為合調整。 6. 除渣 原中之純物、雜質及某些成份會於熔熔過程中形成浮渣，浮於熔融液面上方，在進澆鑄前必須以人工或堆高機操作刮刀將浮渣刮至容器中以搬運，浮渣形成與原、助熔劑及熔型式有關。 7. 澆鑄 澆鑄時熔液溫會逐漸低，澆鑄方式受鑄件種、熔型式等因素影響，可能以道澆鑄或以人持杓舀澆鑄、吊懸吊澆桶或用機械手臂澆鑄。 2.2 其他相關製程其他相關製程 因為熔方式同，有時在熔進前需要進原處，完成澆鑄之產品也需要經過同加工才能達到同產業需求之產品，相關作業明如下： 1. 廢乾燥 非鐵屬業廢源及種頗多，廢部分有些夾帶有廢削屑、廢引136 非鐵屬熔業戴奧辛防制之可控制技術分析非鐵屬熔業戴奧

10、辛防制之可控制技術分析 擎或機械加工以後產出之廢，由於在機械加工時需塗抹潤油，造成廢中往往有很高油份，所以當油份高之廢需要添加時，一般會使用心脫油加上旋轉式加熱乾燥，以去除廢氣中的油份。 2. 擠壓作業 擠壓作業為將合擠錠置於盛錠筒內，加壓擠模成型。國內目前大部分採用直接擠製法，此法擠錠相對於盛錠筒壁運動，而亦有採間接擠錠法，即是擠模本身運動。一般擠型品有棒、條、管、中空或部分中空之長形物等。 3. 擠錠加溫及熱處 擠錠之預熱可採用油氣、電阻電熱或感應加熱，感應因加溫速快，故有愈愈普遍之趨勢。熱處廣泛定義為控制加熱及卻過程以改變合之結構及性能，一般擠製工廠常備有均質處、時效處及固熔處。 4.

11、裁剪、削邊 擠型工廠一般多設置有多部片鋸機用以斷擠錠及擠型品，擠壓品組裝時須以鑽床。 2.3 熔簡介熔簡介3,4,6 屬材熔化工作是一項會改變其性質的技術，亦即熔化當，則其後處如何完善也無法期待其品質之改善。熔化技術之提高當然有賴於技術人員之知、經驗之處甚多，但基本上熔化佔有很大因素，熔化之選擇在熔化技術是很重要的。熔化之選擇係依照其熔解機構，分為：熔鐵、電氣、坩鍋及反射。針對非鐵屬熔將只討電氣、坩鍋及反射。 1. 電氣 電氣是以電為熱源的，依其發熱型式區分為電弧、感應、電阻等三種，如表 1 為各種型式之，可用其熔化多種屬。依壁之內襯耐熱材分為酸性、中性、鹼性三種。感應係將交電通於體外圍的水銅

12、線圈作為一次線圈，以加入於耐火材作成之坩鍋中之屬為二次線圈，由於一次線圈的磁線感應作用，坩鍋內之屬產生二次感應電，由工業污染防治 第工業污染防治 第 92 期期(Oct. 2004) 137 材本身的電阻而使屬發熱而熔化。一般分為低(50/60Hz)、中(180Hz)、高週波(500-3,000Hz)感應，低周波感應一般應用於鑄鐵及非鐵屬的熔化如圖 2 所示。中週波感應因熔化效果介於高、低週波之間，一般較少使用；高週波感應因熔化效果最高，一般以熔化合鋼為主。低週波感應又可分為有心感應與無心感應，有心感應即所稱之漕溝型感應，其感應線圈沉浸於熔液內，如圖 3 所示；無心感應即一般所謂的坩鍋型感應，

13、如圖 4 所示。 表表 1 電氣之形式電氣之形式 直接電弧：鑄鐵、鑄鋼 電弧 間接電弧：鑄鐵、銅合 高週波：高合鑄鋼 中週波：合鑄鋼 感應 低週波：鑄鐵、非鐵合 射電阻：銅合 電氣 電阻 坩鍋電阻：非鐵合 圖圖 2 低周波感應加熱式熔解低周波感應加熱式熔解 圖圖 3 漕溝型感應漕溝型感應 圖圖 4 坩鍋型感應坩鍋型感應 2. 坩鍋(crucible furnace) 通常含有鋼製外殼，內襯 75127mm 耐火材，內部放置一只坩鍋，燃138 非鐵屬熔業戴奧辛防制之可控制技術分析非鐵屬熔業戴奧辛防制之可控制技術分析 燒器置於耐火材襯套之內側，所施之熱由坩鍋傳導至欲熔之屬，以熔化屬。坩鍋之材質多為

14、石墨製，依其使用燃，區分為焦炭、重油及瓦斯三種，外觀如圖 5。商業用途設計之坩鍋有種：標準型及傾倒型，如圖 6 及圖 7 所示。其差在於熔液之運送，一以杓舀，一為直接傾倒澆注。 圖圖 5 坩鍋外型圖坩鍋外型圖 圖圖 6 標準型坩鍋標準型坩鍋 圖圖 7 傾倒型坩鍋傾倒型坩鍋 3. 反射(reverberatory furnace) 反射是使用煤炭、澱粉煤、微粉煤及重油等為燃的，用於熔化鑄鐵、非鐵合。主要由加熱設備與耐火及絕熱材構成，反射外觀圖如圖 8所示。此種體熔較大，由 900 公斤至 90 公噸等，由燃直接燃燒火燄和燃燒產物所生之射熱使床上的屬熔解。體一般為固定型，主要分有單式及雙式(含有預熱室)，能源種為重油、瓦斯及電，進方式可由前端口添加，如圖 9 及圖 10 所示。 工業污染防治 第工業污染防治 第 92 期期(Oct. 2004) 139 圖圖 8 反射外觀圖反射外觀圖 圖圖 9 單室反射單室反射(前端進前端進) 圖圖 10 雙室反射雙室反射(含預熱室含預熱室) 140 非鐵屬熔業戴奧辛防制之可控制技術分析非鐵屬熔業戴奧辛防制之可控制技術分析 三、鋁及銅二次熔業產業結構 三、鋁及銅二次熔業產業結構 3.1 鋁二次熔業鋁二次熔業 目前國內已無從事鋁礬土製成鋁的鋁業，大多為鋁