各国有害空气污染物管制规范解析-经济部工业局产业资讯网.PDF

工業污染防治 第 107 期(July 2008) 19 有害物質鑑別 電弧爐煉鋼集塵灰含氯物種鑑識 陳偉聖 * 、周瑋珊* 、吳佳正** 、申永輝* 、蔡敏行** 摘 要 台灣每年待處理之電弧爐煉鋼(EAF)集塵灰約有 16～ 18 萬公噸。國內因廢鋼 鐵來源不穩定且為避免石灰 (煉鋼助熔劑 )粉化常添加 NaCl ，使得EAF 集塵灰中氯 含量高達 5 ～7% 。EAF 集塵灰中所含氯化物若未經處理而逕行後續金屬資源化流 程，則在高溫反應與低溫冷卻之循環製程中，易衍生戴奧辛 (Dioxin)污染，也常會 造成煙道系統之阻塞而需停爐調修。此外，含氯量之多寡，更影響二次集塵灰回收 轉售鉛鋅冶煉廠之價格。目前工程實務上概用之除氯技術為高溫除氯及濕法除氯， 惟兩者之技術適用性與除氯效果仍有進一步提昇之空間，關鍵還是在於含氯物種的 特性掌握是否完整。本文透過各種分析方法之融合，進行 EAF 集塵灰含氯物種鑑 識解析，並實際應用在國內實廠集塵灰案例之探討，希冀能鑑別含氯指標化合物， 以提供產業界作為 EAF 集塵灰除氯可行方案之評估依據，減少氯化物對於實廠環 保、經濟與設備的負面影響。由研究結果顯示， EAF 集塵灰經長時間風化過程， 可能潮解形成 不易溶解之鉛酸氫氧氯化合物： Pb(OH)Cl(Laurionite) ，此化合物經 水洗後會產生相轉移，形成 Pb (CO ) (OH) (Hydrocerussite) 結晶相，易增加傳統濕式 3 3 2 2 水洗脫氯之困難。 【關鍵字】電弧爐煉鋼集塵灰、含氯物種、鹼金屬氯化物 *國立成功大學資源工程研究所 **國立成功大學資源再生及管理研究中心 20 電弧爐煉鋼集塵灰含氯物種鑑識 一 、前 言 鋼鐵工業素有 “重工業之母 ”之稱，對整個工業發展影響甚大，也是衡量一個國 家或地區工業發達程度的重要指標之一 [1] ，爰此，先進與開發中國家，無不積極振 興此項工業，在國際鋼品持績市況好轉下，全球鋼鐵產量於 2006 年已達十二億四 千四百萬公噸，且 2008 年第一季全球粗鋼產量較去年同期增加 6.5%[2] ，其中電弧 爐 (Electric Arc Furnace ，簡稱EAF)煉鋼佔有重要比例。以台灣鋼鐵工業發展為例， 除“ 中國鋼鐵公司”採一貫化作業煉鋼外，其他鋼鐵廠均採電弧爐煉鋼。國內電弧爐 煉鋼之產量，每年以正成長速度上升， 2005 年之產能已達 830 萬公噸，約佔總粗 鋼生產量四成左右。由於煉鋼業之蓬勃發展，也伴隨大量待處理之事業廢棄物，目 前電弧爐煉鋼經集塵設備所收集之集塵灰每年發生量約有 16～ 18 萬公噸 [3] 。 由於電弧爐煉鋼主要以廢鋼為原料，而廢鐵表面含不同的附著物，如鍍漆、 塑膠包覆或粉碎過程使用之切削油 (cutting oil)等含有氯化合物，於高溫 375℃會分 解並產生 HCl 酸氣 ，Antrekowitsch 等 [4]之文獻即指出，含氯化合物在燃燒室之溫 度領域中，與 HCl 及 O2 競爭會較易形成含氯之金屬化合物，國外研究個案 [5,6]探討 一般煉鋼集塵灰之含氯量約在 0.66~3%之間。國內使用於 EAF 煉鋼原料之廢鋼鐵 約四成需仰賴進口，根據台灣經濟研究院產經資料庫統計結果顯示 [7] ，自2005 至 2007 年連續三年廢鋼進口量以 20%年成長率維持穩定增加，至 2007 年進口量已逼 近 505 萬噸，前三大進口主力為美國、香港及日本，近年由於國際鋼價處於高位 運行，因此外購之舊料廢鋼源皆以成本低廉為首要考量，此等廢鋼料組成成份較為 複雜，鋼鐵表面上鍍漆或包覆在外之塑膠無法完全與廢鐵中分離，因此以 EAF 冶 煉會產出高含氯粉塵 。此外，電弧爐煉鋼過程中需以石灰(