轉爐石與海域環境改善(CaO改質技術的介紹)

Source: 新日鐵住金公司 - 轉爐石・石灰石 - 事業推廣部室長 ル北野 吉幸 (許瓊鈴老師譯)

爐石是從煉鐵鍊鋼過程中 所產出像石頭、碎石礫狀的副產品、在日本國內一年總生產約4000萬噸、可分為煉鐵製程所產出的「高爐爐石」,和從煉鋼製程所產出的「轉爐石」 兩大類。這其中「轉爐石」的年產量約1100萬噸。長期以來一直被當成與土木建造有關的資材,如:路基建材、地基改良建材等,而廣泛地被應用著,然近幾年,軟質疏濬土的改質和以疏濬土再利用為目的 的新技術被研發出來,實用性也正不斷地被推廣普及中。

作為海洋國家的日本,對位於港灣中的航道、船舶停靠點 等的維護、還有拓寬 增深等大大小小的問題 也都接踵而來。每年至少1500萬立方公尺的大量疏濬土被挖出,因其中多屬質地鬆軟的淤泥,再利用有其困難。以前像這樣的疏濬土,都草草找個地方掩埋,然近幾年伴隨環保意識的抬頭,理想掩埋地點的找尋,也變得日益困難。

轉爐石富含氧化鈣,與疏濬土中所含二氧化矽會產生變化,生成 矽酸鈣化合物 和鋁酸鈣化合物,近幾年研究的成果,對軟質疏濬土強度的改善,轉爐石提供了很大的貢獻。

活用轉爐石的特性,把它添加混入軟質疏濬土中的這項技術,被稱之為「CaO改質技術」,又用顆粒大小來區分、執行成份、安全性等品管措施,其所產出的轉爐石成品,就被稱之為「CaO改質材」,而這已被改質過了的疏濬土,則被稱之為「CaO改質土」。以此 作為淺海、潮汐水域的填埋材料,對海域水質的改善頗具成效。且對因藻類優養化 所造成的貧氧水團【註1】,在進行水質改善工程時,會有深的坑洞被挖出,在後來所進行的回填工程中,也使用了這項新的土木資材,而這新的材料應用,也正開啟著它 新的里程碑。

又「CaO改質技術」不單只是提升了疏濬土的強度,更因CaO改質材的吸水作用,其黏性也被提高了,也因此海中施工時的海水濁度也可被大大降低。又~工程完畢,對海底物質被浪捲起一事,也具抑制效果。更因CaO改質土中,鈣成份所發揮的作用,疏濬土中所含磷酸、硫化物等的產出 會被抑制,這效果已被證實。因此水質會獲得改善的這成果,也被大大地期待著。

另 CaO改質材和水泥一樣,因都富含鈣質之故,一般以為在水中會呈現高PH質,但因和疏濬土混合之故 透水性降低,也因此CaO改質土周遭的PH質會上升一事,幾乎是不可能的。


1 疏濬作業,2 疏濬土,3 CaO改質材,4 轉爐石產出,5 CaO改質土,
6 潮間帶,7 對被深掘出的坑洞 作回填,8 造地填土工程


使用CaO改質土的淺灘示意圖

「CaO改質技術」從2004年開始,在大阪府堺市海濱,用日本鋼鐵聯盟 向經濟產業省爭取來的補助經費,在實境海域 進行了實地的工程實驗。2008年作為成果的展現,都被彙整在「轉爐石海域利用入門」 報告一文當中。

2008年於東京的城南島,使用了在「CaO改質土」中,摻有水合固化體(BEVERLEY ROCK)及轉爐石所提供 含有鐵質成份的BEVERLEY BOX設備【註2】,來進行人工淺灘填造的實驗工程。除取得了日本環境省 所發給「環境技術 實証事業(ETV事業)」認証外,更於工程進行中 ,對環境安全性做出保證的同時,更對淺海、潮汐水域提供有用技術一事,獲得相當的評價。又~也在全國水產技術者協會的專業認證下,確認此工程 ,對海中魚貝類不具毒性一事!

更且 2009年在東京灣的鋸南町外海,和從2011年開始,在君津市的外海,都實施了超過一萬立方公尺的CaO改質土 實地海域施建工程,即使到目前 有關海域環境修復效果的監控,都還是持續在進行, 也被確認真有相當好的成果展現。

君津市外海「用CaO改質土, 做坑洞回填的工程」+「人工爐石礁岩 的設置工程」,建造藻類培育場的施工狀況。經過一年(2012/6月),確認了多種生物 繁衍棲息的實況。

2012年以來,在大阪灣堺市所進行的人工填海部分工程中,堺市與日本鋼鐵連盟合作,以這此最新的填埋材料,開始展開驗証實際作業,針對目前結構的安定性以及對環境的安全性等議題,大阪灣海域環境再生研究・國際人才養成核心開發聯盟,正對此工程 後續會產生的結果,進行審慎的評鑑中。

又 在新日鐵住金位於名古屋的製鐵廠,從2012年開始,也在公有水域,以管中混合等工法,進行大規模的CaO改質工程,馬上超過40萬立方公尺的施工作業 ,即將完成。(註:根據2016.01.19日本鋼鐵新聞報導,新日鐵住金以38.5萬噸轉爐石混拌浚港底泥在名古屋填海造地8.5公頃。)

今後 新日鐵住金除會陸續累積像這樣的工程實証經驗、交出漂亮的實質海域施工成績外,也會與關係業者,一面謀得合作關係的同時,抱定更大決心在疏濬土有效再利用的研發工作上。另讓製鋼爐石,對海域環境能有所改善一事,也能做出更大的貢獻。

【註1】:在優養化下大量產生的浮游生物死亡並沉積於海底後,細菌在分解過程中大量的消費掉海中氧氣。其結果,導致了溶氧量極端稀少的貧氧水團(日文: 貧酸水塊)形成。

【註2】:ビバリーユニット(BEVERLEY UNIT)是供給海中,藻類生成時,所必須的物質-鐵離子,且以人工腐質土形狀呈現,用以幫助藻類培質場形成的一種製品。


製鋼轉爐石+人工腐植土→BEVERLEY UNIT