TFT-LCD廢玻璃混合轉爐石資材化燒製輕質骨材之發泡機制研究

Bloating Mechanism on Materialization of Lightweight Aggregate from TFT-LCD Waste Glass and Basic Oxygen Furnace Slag

黃智揚(Chih-Yang Huang)

指導教授 ： 李公哲

國立臺灣大學/工學院/環境工程學研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2013.00229

摘要

本研究以薄膜電晶體液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, TFT-LCD)廢素玻璃及煉鋼副產物轉爐石(Basic Oxygen Furnace Slag, BOF slag)為原料，利用熱分析質譜儀對原料進行產氣機制分析。將原料透過不同比例混合後，研析可產生發泡反應之配比及其發泡溫度區間，並以此發泡溫度區間分別持溫10 min、20 min及30 min進行高溫熱處理，研究熱處理溫度及持溫時間對體密度、吸水率及抗壓強度等發泡特性之影響，評估以TFT-LCD廢素玻璃混合轉爐石燒製輕質骨材之可行性。
試驗結果顯示當TFT-LCD廢素玻璃與轉爐石之比例為8:2(配比B2)、7:3(配比B3)與6:4(配比B4)時，可產生發泡反應，其發泡溫度區間分別為1040 oC─1160 oC、1040 oC─1080 oC與1020 oC─1080 oC，經分析造成發泡反應之氣體為轉爐石中Fe2O3於1000 oC以上進行還原反應所釋出之CO2。體密度變化大致隨著熱處理溫度及持溫時間之增加而降低，惟持溫30 min時，配比B2試體因內部大孔隙互相影響結合而使孔隙減少，以及配比B4試體因黏滯性液相有足夠時間產生黏滯流動而填補連通孔隙，致造成體密度在較高熱處理溫度時可因之略增。吸水率變化趨勢因成分而異，玻璃成分較多之配比(B2)，試體表面玻璃化後，溫度與持溫時間增加將使表面玻璃化更加完整，吸水率因此下降，但持溫時間由20 min增加至30 min時，因氣體產量過多，破壞表面玻璃化結構，造成吸水率因之上升；反之，玻璃成分較少之配比(B4)，試體表面無玻璃化形成，吸水率因此隨溫度與持溫時間增加而上升。抗壓強度則隨熱處理溫度上升及持溫時間增加而下降。
應用方面，配比B2於熱處理溫度1100 oC、持溫時間10 min之體密度為1.15 g/cm3、吸水率為5.84%、抗壓強度為26 Mpa，具有製造結構用輕質骨材之潛力。配比B3於熱處理溫度1080 oC、持溫時間20 min之體密度為0.85 g/cm3、吸水率為17.93%、抗壓強度為5 Mpa，具有製造非結構用輕質骨材之潛力。

關鍵字

TFT-LCD廢玻璃 ； 轉爐石 ； 發泡 ； 逸氣分析 ； 輕質骨材

並列摘要

無資料

並列關鍵字

TFT-LCD Waste Glass ； Blast Oxygen Furnace (BOF) Slag ； Lightweight Aggregate (LWA) ； Bloating Mechanism ； Bloating Characteristics

參考文獻

吳庭安、朱智鴻、溫紹炳、申永輝，「回收玻璃粉摻配廢棄物蚵殼製備發泡玻璃研究」，2010

林東宏、李公哲，「TFT-LCD廢玻璃混合轉爐石爐渣熱處理資材化製成絕緣玻璃陶瓷之研究」，國立臺灣大學環境工程學研究所碩士論文，2010

陳雨詩，「粗粒徑垃圾焚化底渣燒製高強度輕質骨材之研究」，淡江大學水資源及環境工程研究所碩士論文，2004

董彥明，「膨脹性添加物對水庫淤泥燒製輕質骨材之影響」，國立成功大學資源工程研究所碩士論文，2010

ACI Committee 213. (Reapproved 1999). Guide for Structural Lightweight Aggregate Concrete.