水洗礦尾渣造粒後之粒料特性探討

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姓名

陳鈾森(Yun-sen Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

水洗礦尾渣造粒後之粒料特性探討
(Investigate Washed SCDS Made Aggregate Property)

相關論文

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摘要(中)

礦尾渣為工業煉製二氧化鈦的副產品，為顆粒細、氯含量高之酸性物質，原以加2倍水泥造粒製成觀音石，作為道路基底層級配料。為避免觀音石內部氯離子釋出所可能造成的金屬管路腐蝕問題，本研究主要探討礦尾渣水洗除氯的程序、造粒的最佳配比、粒料的性質及CBR值等，評估取代觀音石及放寬使用限制之可行性。
研究發現僅用清水清洗對礦尾渣內的氯離子去除量有一定極限，若使用5%碳酸鈉水溶液，才能增加礦尾渣內氯離子的溶出。利用壓濾機清洗可達到氯離子殘留量在500 ppm以下。結果又發現試體的濕密度值為影響造粒強度的關鍵因素，當以水灰比0.4，水泥卅濾餅比為 1.2或1.6造粒（簡稱KYC Ⅲ），養護7天的強度可達目標強度210 kgf/cm2；KYC Ⅲ篩分析結果符合第二類型基層級配料要求，由CBR值顯示KYC Ⅲ經養護28天後，適用於道路基底層材料。

摘要(英)

The sludge is a by-product in the industry of titanium dioxide refinement（i.e., SCDS）. It is a kind of acidic material of fine granular particles with high chloride ion content. The SCDS is originally used for making granulized by mixing with two-fold cement to serve as the aggregate （i.e., TCS）base course material for the foundation of road pavement .This study, to avoid the problems of corrosion on embedded metallic pipelines resulted form chloride ion released form inside of TCS, discussed the procedure of removing chloride ion form SCDS by water washing, the proportioning for TCS granulation, the properties of TCS materials, the California Bearining Ration （i.e., CBR）value of TCS materials and so on. In addition, the feasibility assessment of replacing the traditional manufacturing procedure oh TCS and loosening the restrictions on the use of TCS had also been conducted.
Results showed that the SCDS was still full of chlorine ion after being water-washed. Only if 5% soda ash was used could the chlorine ion be released from SCDS. Additionally, the use of filtering machine allowed the residual of chlorine ion in SCDS less than 500 ppm. Another finding was that the humidity and density were the determinants of strength for TCS. When being mixed with the proportion of 0.4 w/c and 1.2 or 1.6 cement (i.e., KYCⅢ) for 7 days, the strength of TCS could reach 210 kgf/cm2.

關鍵字(中)

★ 礦尾渣
★ KYC Ⅲ
★ 氯離子
★ 觀音石

關鍵字(英)

★ TCS
★ Chloride ion
★ KYCⅢ
★ SCDS

論文目次

第一章、前言 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究內容與目的 2
第二章、文獻回顧 3
2-1 礦尾渣與鈦鐵礦氯化爐碴介紹 3
2-1-1 礦尾渣與鈦鐵礦氯化爐碴來源 3
2-1-2 礦尾渣與鈦鐵礦氯化爐碴性質 4
2-1-3 污泥中的水分分布 5
2-2 污泥調理 6
2-3 化學調理 6
2-3-1 膠體穩定 6
2-3-2 膠體作用力 7
2-3-3 混凝理論 11
2-4 污泥調理 15
2-4-1 增溫調理 15
2-4-2 pH值影響調理 15
2-5 污泥脫水原理與方法 16
2-5-1 離心分離 16
2-5-2 過濾及壓榨脫水 17
2-5-3 影響污泥脫水能力之因素 19
2-6 水洗後礦尾渣與水泥水化反應 21
2-6-1 水泥水化反應機制 21
2-6-2 水泥的水化產物 22
2-6-3 未水化水泥顆粒（Unhydrated Cement Grain） 23
2-6-4 添加TiO2之影響 24
2-6-5 添加焦炭對水泥的影響 26
2-7 鈦鐵礦氯化爐碴應用於鋪面基底層之探討 27
2-7-1 底層 27
2-7-2 基層 28
第三章、試驗材料與研究方法 30
3-1 試驗材料 30
3-2 試驗器材……………………………………………………………………………33
3-3 研究方法 34
3-3-1研究概述 34
3-3-2 礦尾渣水洗處理程序 36
3-3-3 水洗礦尾渣與水泥造粒之試體製作 44
3-3-4 KYC Ⅲ之加州承載比試驗（CBR） 48
3-3-5 KYC Ⅲ基本物理性質試驗 53
第四章、結果與討論 59
4-1 水洗礦尾渣氯離子 59
4-1-1 脫水機水洗成效 59
4-1-2 壓濾機水洗成效 63
4-1-3 礦尾渣水洗試驗小結 67
4-2 水洗礦尾渣之造粒 69
4-2-1 控制水洗礦尾渣含水率 69
4-2-2 控制水洗礦尾渣含水率試體之抗壓強度結果 70
4-2-3 控制水灰比(w/c)之抗壓強度結果 81
4-3 加州承載比（CBR）試驗結果（粒料7天齡期養護部份） 85
4-3-1 CBR用料配比（篩分析） 85
4-3-2 CBR用料之最佳含水率 87
4-3-3 CBR膨脹率分析 89
4-3-4 KYCⅢ養護7天後，再泡水4天CBR貫入深度與貫入阻力曲線結果 91
4-3-5 KYCⅢ養護7天後，再泡水4天齡期之CBR值 92
4-3-6 KYCⅢ養護7天後，再泡水4天齡期CBR值與鈦鐵礦氯化爐碴之4天齡期CBR值比較 94
4-3-7 KYCⅢ養護28天後，再泡水4天CBR貫入深度與貫入阻力曲線結果 95
4-3-8 KYCⅢ養護28天後，再泡水4天齡期之CBR值 96
4-4 KYC Ⅲ的基本物理性質分析 97
4-4-1洛杉磯磨損試驗（粒料7天養護齡期部份） 97
4-4-2洛杉磯磨損試驗（粒料28天養護齡期部份） 99
4-4-3 KYCⅢ 粗、細粒料之比重及吸水率試驗（粒料7天齡期部份） 100
4-4-4 KYCⅢ 粗、細粒料之比重及吸水率試驗（粒料28天齡期部份）……..101
4-4-5 KYCⅢ 單位重與孔隙率試驗（粒料7天齡期部份）...................................102
4-4-6 KYCⅢ 單位重與孔隙率試驗（粒料28天齡期部份）.................................103
4-4-7 KYCⅢ 粗粒料健性試驗（粒料28天齡期部份）....................................105
第五章、結論與建議 106
5-1 結論 106
5-2 建議 107
參考文獻 108

參考文獻

外文部份：
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指導教授

李釗(Chau-Lee)

審核日期

2007-7-20

推文