近年來我國積極推動循環經濟政策，鼓勵將工業副產物資源化利用。其 中，鋼鐵產業2018 年總產值高達1.26 兆，扮演經濟持續成長重要角色。 煉鋼業生產鋼鐵製品的…

題目

近年來我國積極推動循環經濟政策，鼓勵將工業副產物資源化利用。其 中，鋼鐵產業2018 年總產值高達1.26 兆，扮演經濟持續成長重要角色。 煉鋼業生產鋼鐵製品的同時，亦有大量棘手的廢棄物產生，然而，轉爐 煉鋼過程所產生之轉爐石具有取代天然砂石之潛力，已廣泛應用於道路 工程、水泥製品及環境修復等領域。目前轉爐石之再利用仍涉及工程安 全與環境風險等議題，試回答下列問題： 說明轉爐石之來源、主要化學組成及物理特性。（3 分） 說明轉爐石再利用於工程材料時可能面臨之主要問題及其形成原因。 （5 分） 列舉至少三項轉爐石資源化利用方式，並說明其應用原理與優點。（8 分） 若將轉爐石應用於環境污染控制或廢水處理，請說明其作用機制及應 注意事項。（9 分）

參考解答（AI 生成，非官方）

• 一、來源、化學組成與物理特性：轉爐石（Basic Oxygen Furnace slag, BOF slag）係一貫作業煉鋼廠於轉爐吹煉鐵水成鋼時，為去除碳、矽、磷、硫而投入生石灰、石灰石、白雲石等造渣劑，與雜質結合浮於鋼液表面之副產物，經冷卻、破碎、磁選而得。主要化學組成為氧化鈣（CaO，約四至五成）、氧化鐵（FeO、Fe2O3，約二成）、二氧化矽（SiO2）、氧化鎂、氧化鋁及少量五氧化二磷；含游離石灰（free CaO）。物理特性為比重約三點二至三點四、硬度高、磨損率低、吸水率低、表面多孔且呈鹼性（pH 可達十二以上）。
• 二、再利用於工程材料之主要問題及成因：（1）體積膨脹與崩解：殘留游離石灰吸水生成氫氧化鈣，體積約膨脹近兩倍，致路面隆起、開裂，為主因；（2）重金屬溶出：鉻、釩、鋇等於鹼性環境下可能溶出超標；（3）高鹼性滲出水影響周遭水體與土壤；（4）品質變異大，冷卻方式（自然冷卻、熱澆水、蒸氣養生）不同致安定化程度不一；（5）粉塵與作業安全。故須經陳化、灑水養生或蒸氣安定化處理並檢驗合格後使用。
• 三、資源化利用方式：（1）道路工程級配與瀝青混凝土骨材：利用其高硬度、高磨損抵抗與良好級配特性，取代天然砂石作為基層、底層材料，須先完成安定化以避免膨脹；（2）水泥製品與混凝土粒料：作為控制性低強度材料（CLSM）或預拌混凝土骨材，利用其密度高、耐久性佳；（3）環境修復與酸性廢水中和：利用游離石灰之鹼度中和酸性礦坑水或酸雨土壤；（4）港灣與填地工程材料；（5）含矽酸者可作矽酸質肥料。優點為減少天然砂石開採、降低棄置量、成本低且具減碳效益。
• 四、應用於污染控制或廢水處理之作用機制：（1）酸鹼中和：氧化鈣水化生成氫氧化鈣，提升 pH 並中和酸性廢水；（2）化學沉澱：提高 pH 使銅、鋅、鉛、鎳等重金屬形成氫氧化物沉澱；（3）吸附：多孔結構與鐵氧化物表面提供吸附位址，吸附砷、磷、氟等陰離子；（4）氧化還原與共沉澱：二價鐵氧化為三價鐵並與污染物共沉澱；（5）離子交換。
• 五、應注意事項：轉爐石自身含鉻、釩，溶出風險須以毒性特性溶出程序（TCLP）評估，避免造成二次污染；鹼度釋放可能使放流水 pH 超過管制標準，須調整或中和；緩衝容量會隨反應消耗而下降，須評估使用壽命與更換；不得用於飲用水水源水質保護區或敏感地質區；施用於農地或土壤改良須符合相關標準，並建立長期監測與流向申報。

AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。

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