燃煤飛灰與牡蠣殼的創新應用：材料世界網

李英杰、詹振豪 / 屏東科技大學材料工程系

台灣每年產出高達數百萬噸的燃煤飛灰，單以現行之處理或再利用方式無法完全滿足燃煤飛灰再利用、資源化之需求。因此，本實驗室研發燃煤飛灰與牡蠣殼(或大理石污泥)合成「再生長石」之創新方法。合成的再生長石為粉末狀，大小約20 μm，可取代碳酸鈣做多種應用，例如：可當塑膠填充料、可製作成環保手提袋、可當成釉料之長石主要成分、可做成防滑骨材應用於人行步道上、可應用於廢水處理之重金屬吸附劑及濾水材等諸多用途。本技術提供消化飛灰及牡蠣殼堆置卻無法有效利用的解決方法，還能創造循環經濟價值，並且可減少礦產開採，達到保護山林與環境的目的。

【內文精選】

前言

台灣每年產出高達數百萬噸的燃煤飛灰(Coal-fired Fly Ash)，尤其以台塑公司及台電公司為最大宗。根據台電表示，台電三座電廠年產煤灰200多萬噸(圖一)，單以現行之處理或再利用方式，如傳統的水泥生料、混凝土熟料添加，土壤改良劑及路基骨材等利用方式，皆無法完全滿足燃煤飛灰再利用、資源化之需求。當牡蠣殼堆積成山，會造成環境污染的衝擊，影響環境衛生及其衍生之環保問題。

飛灰應用

飛灰應用於土木工程領域上，主要角色是取代混凝土中部分水泥，可節省成本與增加強度。飛灰應用於混凝土中替代部分水泥，主要原因為飛灰具有卜作嵐反應活性，可與水泥水化產生之Ca(OH)₂發生化學反應，再形成水化矽酸鈣、水化矽鋁酸鈣或水化鋁酸鈣等膠體，影響混凝土有關性質；若飛灰適當、正確地使用於混凝土中且養護良好，則可改善工作性、降低水化熱、增進抗硫酸鹽能力與減低鹼-粒料反應等。

牡蠣殼粉應用

牡蠣殼主要組成為碳酸鈣，在電子顯微鏡下呈現片狀結構，然而經過高溫(600~1,000˚C)鍛燒後，結構呈現類似活性碳的孔丘狀。依據文獻指出具有抗菌和防黴之功能，可應用於食品。鍛燒牡蠣殼粉應用於豆腐浸泡液，浸漬液中添加0.1%鍛燒牡蠣殼粉，可提升pH值至11.5，顯著抑制腐敗菌和黴菌的孳生，延長保存期限至8天，同時豆腐中的大豆異黃酮在鹼性浸漬液下有溶出的現象，有助提升其機能性。另在火腿中添加1.5%食鹽與0.5%乳清蛋白，加熱後因兩者產生交聯作用，可以達到凝固的效果，倘再加入0.3%鍛燒牡蠣殼粉則可以增加其保水能力，達到取代磷酸鈉的目的。

另外，牡蠣殼粉越曬越白的特性似乎可應用在園藝造景方面，把蚵殼粉覆蓋在原本顏色較深的泥土或培養土上，藉以增加視覺景觀的豐富性。除了視覺美觀之外，天然無毒的蚵殼粉還能夠抑制雜草生長。牡蠣殼粉與大白石所得之碳酸鈣不同，為多孔性狀具有類似濾材作用，鋪設於土表層類似過濾器，可將污水過濾使乾淨水回歸土層。

材料及合成方法

2. 合成方法

「再生長石」(Renewable Feldspar)的合成方法是將飛灰與牡蠣殼或大理石污泥依比例混合而成之技術，以牡蠣殼或大理石污泥為碳酸鈣原料，再與飛灰之主要組成SiO₂、Al2O₃氧化物反應，而形成有用的工業用原料—「再生長石」，如圖六所示。

再生長石應用

2. 陶藝釉藥

一般陶藝釉藥是由多種粉末原料組成，我們將再生長石作為取代釉料之長石材料，依重量比例調成釉料，最後加入適量的水呈現液體狀態後，使用浸、噴、刷、淋、彩繪等施釉技法，讓坯體表面堆疊至適當的厚度層，再經由每種釉藥適合的溫度燒成。本研究將再生長石與釉藥原料(金屬氧化物或礦物)依比例加水混合，並塗佈於陶瓷坯體上燒成後，再進行相結構與顯微結構分析。

表三為再生長石於釉料之配比，設計添加不同比例的再生長石於釉料中。我們藉由XRD圖譜分析結果，再生長石添加的比例增加具有較好的結晶性表現，如圖十二所示，即表示再生長石的添加於釉料之結晶性較高。透過巨觀及微觀的角度觀察再生長石添加於釉料後經高溫燒結產生的變化，當燒結在1,180˚C時，釉料之色澤隨著再生長石添加不同而有不同的變化，色澤為特殊的油滴天目釉，如圖十三所示。在顯微結構的變化上…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。