台湾钢联股份有限公司由台湾12家碳钢电弧炉炼钢厂于1995年联合投资成立，目前拥有二座华尔兹旋窑系统，以高温冶炼还原氧化工艺进行电弧炉集尘灰烟灰之铅锌资源回收。华尔兹旋窑工艺乃由德国引进，多年来经钢联最佳化工艺技术改良，并搭配最尖端污染防治设备，为目前最经济可靠且有效之烟灰处理技术，并已推展至全方位技术输出能力。

　　台湾钢联每年可资源化处理19万吨烟灰，同时并可回收约7万吨氧化锌。钢联氧化锌产品主要销售至日本与泰国的锌锭冶炼厂，做为锌精矿原料之替代混合用料，另一部分供应台湾与中国的氧化锌工厂制成锌白，用于轮胎添加剂。锌冶炼厂将钢联氧化锌产品先进行水洗除氟氯作业后，与硫酸锌精矿混合经由焙烧炉进行焙烧除硫产制硫酸，或与硅酸锌精矿直接混合后，再经由ISP火法冶炼或湿式电解法精炼成SHG品味锌锭。回收氧化锌二次料过去十多年来已被日本、泰国、及欧美各大冶炼厂广泛采用，为质量稳定且可靠的锌精矿替代原料。中国身为全球最大锌精矿消费地，当此世界各国大量推行资源回收循环经济之趋势下，尚有极大的发展空间。

　　台湾烟灰环保法规

　　电弧炉炼钢业所产生烟灰依据台湾行政院环境保护署法规规定是“有害事业废弃物”，由于电弧炉炼钢所产生烟灰粒径小，并含有害重金属物质，若任意弃置或处理不当，将对环境造成严重冲击。台湾行政院环境保护署针对烟灰妥善处置订有详尽法令规定，相关规定详列如表1。

　　钢联成立背景介紹

　　台湾行政院环境保护署规定电弧炉炼钢烟灰必需以回收再利用、稳定化或固化方式处理，以避免有害废弃物造成二次污染。依台湾环保署废弃物清理法第二十八条第三项之“工业废弃物共同清除、处理机构管理辅导办法”，鼓励具相同制程之事业共同解决所产出之事业废弃物，以妥善解决废弃物清理问题。因此台湾环保署及经济部工业局乃辅导业者推动设置“事业废弃物共同联合处理体系”，台湾钢联股份有限公司 (以下简称钢联) 配合政府环保政策，积极联合电弧炉碳钢炼钢业者共同处理所产生的烟灰有害事业废弃物，并经台湾行政院环境保护署、经济部工业局共同辅导，于1995年5月设立电弧炉炼钢集尘灰资源再生厂。

　　钢联系属于处理烟灰之环境保护事业，除可有效解决台湾电弧炉炼钢业烟灰的处置问题，并可回收烟灰中有害重金属如锌、铅、镉等，而制程所产出之炉渣为一般性事业废弃物亦可符合台湾TCLP溶出标准，并于2006年3月由台湾经济部公告为“公告可再利用之炉渣”，为台湾砂石业者或营造混凝土厂良好替代骨材资源。钢联成立主要目的为：(1) 以资源化方式协助台湾电弧炉碳钢炼钢业有效解决烟灰处理问题;(2) 降低台湾电弧炉炼钢业烟灰暂贮之风险;(3) 以集中贮存及资源再生方式，减少事业单位自行设置处理设施之资源浪费。

　　钢联是由台湾电弧炉碳钢业者共同设置的电弧炉炼钢烟灰资源再生厂，采用高温冶炼旋转窑设备，以回收烟灰中之锌、铅、镉等有价重金属。目前钢联股东共12家，拥有13座电弧炉炼钢厂。所产生之电弧炉碳钢烟灰约占台湾总量之95%，亦即钢联可将台湾电弧炉炼钢业所产生之95% 烟灰予以有效资源化。钢联股东每年产生之烟灰约为134500吨，钢联股东部分多余未处理之烟灰目前则依规定由各股东厂申请仓库暂存，以便日后进行合法处理。目前各股东烟灰总暂存量约有35万吨尚待处理，因此以钢联目前之处理能力估计仍需时5~7年才可有效解决台湾电弧炉炼钢业集尘灰之高暂存量问题。

　　烟灰处理工艺评估选用

　　钢联研选电弧炉烟灰处理设备过程，因考量烟灰中含许多有价重金属(如锌、铅、镉等)，基于废弃物减量化及资源化等再利用目的，因此优先考量回收再利用;再考量钢联为联合共同处理体系、各股东厂目前每年烟灰总产量约达14万吨，故应选用处理容量大且技术成熟之制程。经钢联相关人员于1994年赴国外考察、评估后发现，以热处理方式为最佳选择;而热处理制程以转底式加热炉及华尔兹旋窑使用率较高。其中又以华尔兹旋窑使用最为普遍。因此钢联选择采用德国华尔兹热回收旋窑制程，华尔兹热回收旋窑制程是欧洲、美国、日本等国除掩埋外，最普遍使用且技术已成熟的制程。此为台湾首套自欧洲引进此处理制程工艺，台湾无其他公司有类似经验可参考，因此均靠钢联实际自行操作经验建立自主运作模式。

　　此外，钢联亦于2004年实地赴日本、欧洲等地区进行本制程戴奥辛排放改善工程考察及搜集国外相关资料(有关排放管制标准部分整理如表2所示);一般对于制程戴奥辛管末处理设施部分，原理或实际应用上，去除方式不外乎“活性碳吸附去除”或“触媒氧化分解”两大类。经实际赴国外考察结果亦类似，绝大部分都是以活性碳吸附为主要方式。因此钢联亦决定引进德国戴奥辛防治系统，本套系统在欧洲实厂测试结果去除率超过99.9%。历年来钢联经台湾环保署、彰化县环境保护局对本厂进行多次戴奥辛排放检测皆可符合台湾行政院环保署发布之《炼钢业集尘灰高温冶炼设施戴奥辛管制及排放标准》。

　　钢联烟灰处理能力

　　电弧炉烟灰资源化处理工艺主要是以旋转窑高温冶炼设施处理烟灰，回收烟灰中的铅锌金属。采用处理方法因考虑到烟灰本身性质及特性，所以采用高温冶炼资源回收程序，以处理电弧炉炼钢业所产生的烟灰，二座窑设计年总处理量为189000吨，采用的华尔兹旋窑处理程序在欧美、日本应用于烟灰处理已有数十年之历史，属商业化成熟技术。钢联高温冶炼旋转窑烟灰资源再生厂设置于台湾西岸中部彰化县伸港乡彰滨工业区内，全厂面积共约7.3公顷。资源回收处理废弃物为电弧炉炼钢厂经集尘设备所收集的烟灰，添加焦炭、矽砂、或石灰/消石灰/碳酸钙，依不同配比需求混合而成的进料物。电弧炉炼钢业废弃物烟灰中，主要重金属含量分别为锌约23%，铅约1.9%，铬约0.35%。其中锌、铅等低挥发点重金属，在制程高温冶炼温度下随废气由废气处理系统收集成为钢联主要产品—氧化锌，为资源化回收产品，其他高挥发点重金属如铁、锰以及二氧化硅等无机物均转换为炉渣，经溶出实验判定为合格后，成为可再利用之混凝土、柏油掺配料及路基材料。目前钢联一号窑和二号窑烟灰可处理量分别为年89000吨及年100000吨，最大处理量如下：

　　烟灰设计最大处理能力：日630吨(含水率平均3%~5%);

　　月处理量：18027吨;

　　年最大操作运作天数：325日;

　　回收氧化锌产品：年70000吨;

　　可再利用回收炉渣产品：年130000吨。

　　处理工艺与流程

　　钢联华尔兹旋窑资源回收厂先将经过造粒后的酸性或碱性烟灰与焦炭、矽砂、或石灰/消石灰/碳酸钙等经输送带混合送入直径3.6公尺*长度40公尺(一号窑)或直径3.6公尺*长度50公尺(二号窑)之旋转窑中，在1000~1300℃的高温下进行冶炼，其处理流程主要可分为两部分：第一部分为物流：造粒烟灰、焦炭、矽砂或石灰/消石灰/碳酸钙等进料至旋转窑内进行高温冶炼，烟灰中的低沸点铅锌等金属成分在焦炭还原剂所产生的高一氧化碳分压环境下还原为气体而与烟灰分离，而烟灰中高沸点成分与造渣剂之矽砂或石灰/消石灰/碳酸钙等无机成分经烧结成旋转窑炉渣，由窑出口端排出经水淬冷却器冷却后由刮泥板刮除，然后经输送机及铲装车运送至炉渣贮存区存放，炉渣可作为路基级配、填地材料、混凝土、柏油等之再利用物料。第二部分为气流：进料物中之低沸点成分与含粉尘之载尘气体，于1000~1300℃高温下经还原、挥发及再氧化后成为氧化锌、氧化铅等颗粒存在于废气中，则经由本制程之空气污染防治设施重力集尘室、文氏骤冷管、旋风集尘器、活性碳喷入设备及两段式袋式集尘器处理后,于旋风集尘器及产品袋式集尘器所收集的粉尘颗粒,即为含锌的氧化锌产品,而经前述空气污染防制设施处理后的废气，再经由烟囱排放至大气中。

　　现将钢联烟灰回收处理厂(共二座旋转窑高温冶炼设施)所使用处理设施详细说明如下：

　　1. 造粒设备

　　钢联清运车辆清运的烟灰依规划贮存区(槽车清运烟灰卸料至造粒贮槽或斗车清运袋装烟灰则卸料至原料仓库内)卸料暂存。二座造粒厂每座有4个烟灰原料贮槽,其中1个贮槽规划用来贮存消石灰,以便进行混合造粒,此4个贮槽为造粒原料贮槽。烟灰主要以密闭式槽车载运,并以高压空气将烟灰原料依锌含量之高低分别输送至造粒厂之原料贮槽中,所以原料输送均于密闭状态作业。而造粒所需焦炭则以进料铲车搬运至造粒厂后投料斗,再经输送机输送至主造粒机内与烟灰、消石灰、焦炭、及水等混合进行造粒。造粒系统设置独立袋式集尘器收集粉尘物料,清净废气则由排放管道排放。经造粒后的原料称为SRP烟灰,而造粒SRP烟灰可分为酸性及碱性SRP烟灰,酸性SRP烟灰系以集尘灰及焦炭并加水造粒;碱性SRP烟灰系以烟灰、焦炭及消石灰并加水造粒。造粒完成后SRP则输送至原料仓库进行分区堆放暂存,并进行自然干燥。

　　2. 进料储仓原物料贮存槽

　　于原料仓库中利用进料铲车将风干约五天的SRP运至进料输送带,输送至进料贮槽中的两个SRP贮槽。而焦炭及矽砂或石灰/碳酸钙则由个别堆置场利用铲车运至进料输送带分别输送至进料贮槽中另两个焦炭贮槽及矽砂/石灰共用贮槽。旋转窑进料物包括有造粒酸性或碱性烟灰、焦炭、矽砂、或石灰/碳酸钙,依不同进料物分成不同的贮存槽,并经各贮槽皮带式定量秤重机依不同配比输送至旋转窑进料器。此外,进料贮槽之烟灰、石灰/碳酸钙等贮槽皆设立独立之袋式集尘机,收集粉尘物料、清净废气则由排放管道排放。

　　3. 旋转窑进料器

　　将混合后之进料物送入进料器中可经由控制室电脑连线控制,将适量之进料物自动送入旋转窑中。

　　4. 旋转窑

　　旋转窑为处理流程的主要工艺主体,二座旋窑尺寸分别为直径3.6公尺、长度40公尺(一号窑)及直径3.6公尺、长度50公尺(二号窑),皆由三组滚轮支撑成一微倾斜状圆筒炉膛,倾斜率为2%。进料物由旋转窑前端进入,与废气以相反方向缓慢翻搅行进，后由旋转窑末端排出,锻烧后的废气则反方向从进料端排出。窑炉体操作温度约为1000~1300℃,处理物滞留时间约6~8小时,进料物在窑内可分为干燥区、加热区及还原反应区等三区。

　　烟灰中的锌氧化物藉由焦炭充当还原剂还原成锌金属,而窑出料末端设有二次风管控制窑口送风量为提供锌金属之氧化与再氧化之功能,因此必须保持炉渣适当温度方能维持良好反应。另外为维持旋窑能够持续稳定的出料,可选择加入矽砂或石灰/碳酸钙等调整进料物之盐基度,以避开氧化铁熔解温度，维持旋窑正常出料,进而降低旋转窑结渣速率。炉渣出料端设置烟气粉尘收集袋式集尘器以控制出口端的粉尘排放,经处理后废气则由设置的独立排放管道排放。当一定比例混合之酸性或碱性造粒SRP烟灰、焦炭、矽砂或石灰/碳酸钙等原料,送入旋转窑中沿着窑内壁滚动前进,同时被窑内逆流气体加热。旋转窑的主要燃料及还原剂是焦炭,旋窑起炉升温或必要时方启用燃烧机，以柴油作辅助燃料。当窑内温度达1000℃时锌及铅在高一氧化碳环境下便极易还原挥发,且氧化铁亦会还原成金属状态。

　　5. 炉渣排除设施

　　由窑体排出的炉渣先经一倾斜滑道中筛离约200mm的大型炉渣,经冷却后由铲装车移除,而小于200mm的炉渣则排入水淬冷却器设备冷却,在水淬冷却器内的炉渣则经由刮泥板刮除,再经输送机及铲装车输送至炉渣贮存区暂存。炉渣乃是钢联资源再生过程产生的主要公告再利用物,因炉渣内尚含其他如铁之有价物质,且经济部工业局于1995年3月公告钢联炉渣为再利用物质,每年炉渣最大量约130000吨。因钢联资源再生后炉渣仍具再生效益,因此合法再利用业者将钢联炉渣先经破碎与磁选回收铁残留量,而剩余下脚料则作为营建工程及道路工程与混凝土、柏油等配料,以达到减量及100%资源有效利用的目的。

　　6. 重力集尘室

　　从窑内排出的废气(约600~800℃)由于富含可回收氧化锌粉以及投料的回抽杂物,藉由重力造成速度差方式,将废气中较大颗粒的回抽杂物予以先行分离收集,收集后的杂物则经链式输送带及斗式提运机输送系统,再予以循环送回入料口进入窑内再处理。此外,重力集尘室旁通排出的物料,则予以回仓暂存后再造粒回炉。

　　7. 文氏骤冷管及旋风集尘器：

　　废气经由重力集尘器排出后进入文氏骤冷管气冷系统以及旋风集尘器，将重力集尘器出口端废气温度由约500~600℃于0.5秒瞬间降至150℃以下，在旋风集尘器内沉降之粉尘即为资源化氧化锌粗料产品，再经由链式输送机输送至粗氧化锌贮槽中贮存。

　　8. 活性碳喷注设备：

　　于吸附袋式集尘器入口处，采用活性碳喷注方法，利用活性碳固体表面吸附作用，达到吸附移除戴奥辛之目的，最后附著戴奥辛活性碳，再经由袋式集尘设备收集下来，以维护废气排放品质。

　　9. 第一段产品袋式集尘器：

　　经旋风集尘器处理后排出的废气(约130~150℃)再导入产品袋式集尘器中，收集后的粉尘即为资源化产品氧化锌细料。而产品袋式集尘器为采用可控制逆吹式除尘之高效率集尘器，经处理后的干净气体仅含极少量残留粉尘。而收集的氧化锌细料产品，则连同旋风集尘器所收集的氧化锌粗料产品经由链式输送机或密闭式气输系统输送至氧化锌贮槽贮存。

　　10. 第二段吸附袋式集尘器：

　　于产品袋式集尘器之后设置吸附袋式集尘器，以将残存废气之中的戴奥辛污染物再行吸附移除。产品袋式集尘器与吸附袋式集尘器之间，配置活性碳混合滚筒，利用产品袋式集尘器收集氧化锌粉体与活性碳吸附剂混合后，再行依气流喷注分布于吸附袋式集尘器滤布表面上，达到将戴奥辛排放值降至台湾法规标准值以内。吸附袋式集尘器所收集的粉体设有中间贮桶，该贮桶设有料位计，当低料位时则经由混合滚筒于吸附袋式集尘器内部循环利用，高料位时则经由外循环系统气输喷注至产品袋式集尘器进行外部循环再利用。

　　11. 诱引抽风机：

　　本旋转窑高温冶炼工艺藉由变频式诱引抽风机调整抽风，使旋窑及废气处理系统内压力均保持在负压状态下操作，并将处理后废气经由诱引抽风机抽送，后由烟囱排放管道排出。

　　12. 烟囱：

　　主要功能乃将处理后的干净气体理论排至大气中。

　　13. 废水处理：

　　钢联全厂2套资源再生旋窑设备，用水量仅约670CMD，主要包括重力集尘室冷却用水约230 CMD，炉渣冷却用水约220 CMD，造粒厂造粒用水约60 CMD，其他厂区洗涤、洒水及杂项用水约160 CMD。钢联厂区的雨污水均采用分流收集，平时雨水经收集沉砂后作为厂区内道路洒水再利用。另因重力集尘室冷却用水、造粒厂用水、以及炉渣冷却系统等单元之用水共约510 CMD，各单元用水均经热蒸发至大气，所以上述各单元之作业无任何废水产生。而其他一般设备清洗废水、炉渣溢流水、与生活污水等共约160 CMD，于厂内收集并经厂内废水厂初步沉淀处理后，先予以优先回收做为厂内造粒用水与洗地等用途，达成用水减量、厂内循环再利用之目的，多余的废水才纳入工业区联合污水处理厂处理。

　　钢联氧化锌产品通路说明

　　1. 氧化锌产品品质成分

　　钢联氧化锌产品(未水洗)主要品质成分范围如下表所示：

　　2. 精炼纯锌锭替代料：

　　基于经济效益考量，钢联目前产出的粉状未水洗氧化锌产品主要以外销为主要销售通路。氧化锌产品皆经1.0~1.2吨太空袋打包后，再予以分批销售到日本、泰国等客户厂商，精制冶炼成锌锭金属制品。国外收受钢联氧化锌产品做为锌精矿替代混合料，经由高温或湿式精制冶炼工艺炼制SHG等级锌锭。钢联氧化锌产品皆符合各客户对原料中Cd、Sn、Pb、Fe、Cu、As、Hg、Sb、Al等各项杂金属含量的规范，以免影响精制纯锌锭金属品质。其次为避免精炼过程干扰因子F、Cl元素含量过高，减低其精制过程负荷，各炼锌厂皆搭配设置有二段式水洗厂，以洗除降低钢联氧化锌产品中F、Cl等元素。锌冶炼厂将钢联氧化锌产品先进行水洗除氟氯作业后，与硫酸锌精矿混合经由焙烧炉进行焙烧除硫产制硫酸，或与硅酸锌精矿直接混合后，再经由ISP火法冶炼或湿式电解法精炼成SHG品味锌锭。

　　钢联多年来已与日本及泰国等国客户厂商建立良好销售管道，提供品质稳定的替代原料，未来仍将持续以外销方式为主要销售通路。

　　3. 提炼精制ZnO及ZnCO3产品：

　　经旋转窑高温锻烧还原回收的氧化锌，亦供应予台湾及大陆化工原料客户厂商再精制高纯度ZnO及ZnCO3产品，主要以硫酸及氢氧化钠添加进行提纯反应，去除铁、锰产制高纯度ZnO及ZnCO3，供应鞋业橡胶原料及轮胎业橡胶原料添加剂。

　　作者方彦斌博士系台湾钢联总经理，林明儒系台湾钢联董事长