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電弧爐還原碴於二氧化碳吸收與資源化應用之研究

為了解決工研院綠能所面試的問題，作者莊培萱 這樣論述：

廢鋼鐵經電弧爐高溫熔煉後所產生之鋼鐵還原碴(stainless steel reducing slag , SRS)，其蘊藏高比例游離氧化鈣，應用此特性為二氧化碳吸收劑，並將安定化之電爐爐還原碴拌混水泥製成混凝土，改善混凝土脹裂之問題，以達到資源再生與二氧化碳利用之目的。本研究運用半批式及填充床反應器，試驗不同實廠電弧爐還原碴之碳酸化反應，研究此固-液-氣三相反應，探討於常壓二氧化碳氣氛下，溫度、含水量及反應時間的最佳碳酸化條件，並以熱重分析儀、非分散式紅外線二氧化碳濃度偵測儀、場發射掃描式電子顯微鏡-能量散射光譜儀等儀器確認其碳酸化效果。研究結果顯示，洗選電弧爐還原碴於小型半批式反應器能有

效吸收二氧化碳量，可達0.1338 gCO2/gSRS。進一步建立填充床反應器，以模擬鋼鐵廠出廠料源之直接運用情形，使用0.5mm以下之電弧爐還原碴(DS及US)，調整其總含水量為20±3 wt%時，為最佳碳酸化條件， US與DS於常溫常壓下吸收量分別可達0.1與0.075 g CO2/g SRS，進一步依據CNS1258 及CNS 15286 規範進行試驗，混凝土熱壓膨脹實驗結果顯示未安定電弧爐還原碴以20wt%摻混製成混凝土會產生膨脹破裂狀況，安定化後能將大幅將膨脹率降低至11.1%，而28天抗壓強度試驗中，亦符合法規限制255 kgf/cm2。可確認此最適化參數適用於不同電弧爐還原碴，並

依以設計20升半批式反應裝置，實驗結果顯示高度實用性。