高热值固态衍生性燃料的制造方法与流程

本发明是关于一种高热值固态衍生性燃料的制造方法，特别是一种混合有机污泥结合废天然食材，并添加由硅晶圆切削废硅泥所回收的一硅回收料以及透过微波辐射除水处理降低含水率而制成的高热值固态衍生性燃料的制造方法。

背景技术

有机污泥，有如生活污泥、下水道污泥、清洗回收宝特瓶所产生的污泥或纸浆污泥等，其中如纸浆污泥，是多由造纸厂生产纸器产品制程中所产生，其含水率高(大于75％)，且具有因材料特性而不易脱水，且因主要成分包括碳、氮、硫，而易于短时间内发臭的缺点。又近年来，国内也常有如食安、废食用油无可妥善处理与再利用等问题。

本申请人曾于过去提出如中国台湾发明专利公告第i527770号「有机污泥与废食用油整合性处理方法、衍生性燃料、饲料添加物」的前案，该前案是解决已知废水处理所产生的有机污泥在回收处理过程中所衍生诸多的缺点，该前案中，有机污泥与废食用油处理程序步骤包括有：将一有机污泥与一淀粉类废食材以适当比例混合后经黏结混拌步骤、成型步骤、经废食用油调理改质步骤及分离步骤，以获得一终产物。借此，提升前述有机污泥的热值并大幅降低含水率以利长期保存，使该终产物能应用作为衍生性燃料(rdf-5(d-rdf))与饲料添加物的用途。

然而，该前案进行的废食用油调理改质步骤，需以较高油温对有机污泥与淀粉类废食材混拌成型的成型物进行调理改质，需对废食用油加温处理，制程耗费能源，且需较长时间。并且，该前案的热值仍有可再改善的空间。

国内有生科学者蒋镇宇教授多年研究，在欧洲芒草已验正并被广泛与煤炭混合燃烧发电，藉由芒草植物中硅的高燃烧热(32mj/kg＝7,600kcal/kg)为新生代生质能源素材。此外，随着科技的进步，对于能源的需求量也增大，未来的替代能源中太阳能占了非常重要的地位。而用以制造太阳能电池的硅晶圆需求量也因此大增，其中，在制作及切割硅晶圆的过程中，会产生大量的废硅泥，这些废硅泥中含有大量碳化硅粒子、硅屑、金属与切削油，不仅造成成本上的损失，更需额外的花费进行废弃物委托清除处理，否则将造成环境上的污染。若能有效进行回收，不仅减少废弃物处理的成本，亦能通过回收再利用碳化硅与硅等资源而增进经济效益。因此，相对于芒草(天然燃料)的再生能源应用，本发明也拟添加太阳能切削硅泥(>50％硅含量)等人造燃料，以增加固态衍生性燃料(rdf)的热值。

技术实现要素：

为此，为改良已知的不足与缺失之处，本发明人致力于研究，提出本发明的高热值固态衍生性燃料的制造方法，包括：a.将一有机污泥与一废天然食材混拌成一混拌物，该有机污泥与该废天然食材的重量份为98：2至80：20；b.将该混拌物混合添加由硅晶圆切削废硅泥所回收的一硅回收料，该硅回收料的添加比例是占3％至10％；c.将该混拌物塑形为一成型物；d.将该成型物以一微波进行一微波辐射除水处理，使该成型物的含水率降至18％以下；e.对该成型物进行脱氧处理，借以获得一固态衍生性燃料：将该成型物利用废弃的一废食用油进行油炸，其油炸温度为130℃至220℃，油炸时间为5分钟至30分钟，使该成型物形成为该固态衍生性燃料，使该固态衍生性燃料的含水率达到7％以下，借此，获得具有高热值的该固态衍生性燃料。

进一步，步骤b该硅回收料是包含该硅晶圆切削废硅泥未经水洗而含有聚乙二醇(peg)及二乙二醇(deg)等具冷却效果的切削油的废硅泥。

进一步，步骤b该硅回收料是包含将该硅晶圆切屑废硅泥利用离心作用、浮选或酸硷浸渍所分离出的硅与碳化硅。

进一步，步骤b经离心作用、浮选或酸硷浸渍所分离出的硅与碳化硅，并是经过水洗，以及经过干燥温度摄氏250度至300度、干燥时间至少4小时的干燥过程而去除所含有的聚乙二醇或二乙二醇。

进一步，步骤b是将该硅晶圆切屑废硅泥利用离心作用、浮选或酸硷浸渍而分离出的硅与碳化硅，再自硅与碳化硅中再制得纯度为80％至98％的硅，而获得该硅回收料。

进一步，步骤d该微波辐射除水处理是采用一工业型微波炉对该成型物进行处理，该工业型微波炉的消耗功率为2kw，工作电流系为2至6安培，微波除水时间为4至10分钟。

进一步，步骤a该有机污泥的含水率介于75％至89％，其包含处理tft-lcd液晶面板的废弃污泥、清洗回收宝特瓶所产生的污泥、处理造纸过程的纸浆污泥、生活污水厂的废水处理后产生的废弃污泥的任一或其组合；步骤a该废天然食材是为一淀粉类废食材，并作为一黏结剂与该有机污泥混拌，其包含下列任一或其组合：从加工后的废食材所筛选出的甘薯粉、太白粉、玉米粉，或从废熟食材经初步筛选的米饭、粥、浆糊；步骤e该废食用油包含过期食品废弃的植物性食用油、动物性食用油或其组合，该植物性食用油包含一橄榄油、一大豆油、一色拉油或一葵花油，该动物性食用油包含一猪油、一牛油或一羊油。

进一步，步骤c是利用一挤出成型机、一造粒机或一射出成型机，将该混拌物塑形为块状、条状、棒状、中空棒状、柱状、中空柱状、片状、球状或颗粒状的该成型物。

本发明的高热值固态衍生性燃料的制造方法，也可以是包括：a.将一有机污泥与一废天然食材混拌成一混拌物，该有机污泥与该废天然食材的重量份为98：2至80：20；b.将该混拌物以一微波进行一微波辐射除水处理，使该混拌物的含水率降至40％以下；c.将该混拌物混合添加由硅晶圆切削废硅泥所回收的一硅回收料，该硅回收料的添加比例是占3％至10％；d.将该混拌物塑形为一成型物；e.对该成型物进行脱氧处理，借以获得一固态衍生性燃料：将该成型物利用废弃的一废食用油进行油炸，其油炸温度为130℃至220℃，油炸时间为5分钟至30分钟，使该成型物形成为该固态衍生性燃料，使该固态衍生性燃料的含水率达到7％以下，借此，获得具有高热值的该固态衍生性燃料。

本发明的高热值固态衍生性燃料的制造方法，也可以是包括：a.将一有机污泥与一废天然食材混拌成一混拌物，该有机污泥与该废天然食材的重量份为98：2至80：20；b.将该混拌物混合添加由硅晶圆切削废硅泥所回收的一硅回收料，该硅回收料的添加比例是占3％至10％；c.将该混拌物以一微波进行一微波辐射除水处理，使该混拌物的含水率降至40％以下；d.将该混拌物塑形为一成型物；e.对该成型物进行脱氧处理，借以获得一固态衍生性燃料：将该成型物利用废弃的一废食用油进行油炸，其油炸温度为130℃至220℃，油炸时间为5分钟至30分钟，使该成型物形成为该固态衍生性燃料，使该固态衍生性燃料的含水率达到7％以下，借此，获得具有高热值的该固态衍生性燃料。

根据上述技术特征可达成以下功效：

1.添加回收自硅晶圆切削废硅泥的硅回收料，可提高固态衍生性燃料的热值约6,270至7,820kcal/kg，且皆高于煤炭的平均热值6,000kcal/kg。

2.可添加硅晶圆切削废硅泥回收过程中不同阶段的硅回收料，均可提升热值，并再利用如太阳能电池制造过程中产生的硅晶圆切削废硅泥。

3.该硅回收料使用未经水洗而含有聚乙二醇及二乙二醇的废硅泥，较添加已去除所含的聚乙二醇及二乙二醇的硅与碳化硅，其热值更高出约1,010至1,510kcal/kg，并可减轻因硅晶圆切削废硅泥回收过程中，因水洗而有的废水的处理负担。

4.所有原料均来自生活、工业中产生的废弃物，如使用有机污泥、废天然食材以及由硅晶圆切削废硅泥所回收的硅回收料，解决多种废弃物的处理问题，并回收再利用。

5.能同时解决多种废弃物的处理问题，是能减轻掩埋场、焚化炉以及废水处理设施等的负担，并创造高热值、高价值的绿色能源，所述绿色能源并可用于发电。

6.借微波辐射除水处理使成型物或混拌物能于短时间内含水率由75％以上降至18％以下，大幅缩短处理时间，并可节省烘干所需的成本。

7.制成的固态衍生性燃料能长期保存且具高燃烧效率，且其经一般锅炉或汽电共生燃烧后的残余物质(称为生质炭)并可作为土壤改良剂以中和土壤的ph酸硷值，以及其利用热裂解燃烧(无氧燃烧)后的残碳(称为生质炭)可做为活性碳吸附剂而应用于处理重金属废水与废气之用，达到以废治废，是为一绿色能资源。

附图说明

图1为本发明实施例的高热值固态衍生性燃料的制造方法的流程图。

具体实施方式

综合上述技术特征，本发明实施例的高热值固态衍生性燃料的制造方法的主要功效可于下述实施例中清楚呈现。

参阅第一图所示，本实施例的高热值固态衍生性燃料的制造方法是包括有下列步骤：

a.将一有机污泥与一废天然食材混拌成一混拌物，该有机污泥与该废天然食材的重量份为98：2至80：20。该有机污泥的含水率介于75％至89％，其可包含处理tft-lcd液晶面板的废弃污泥、清洗回收宝特瓶所产生的污泥、处理造纸过程的纸浆污泥、生活污水厂的废水处理后产生的废弃污泥的任一或其组合。该废天然食材为一淀粉类废食材，并作为一黏结剂与该有机污泥混拌，其包含下列任一或其组合：从加工后的废食材所筛选出的甘薯粉、太白粉、玉米粉，或从废熟食材经初步筛选的米饭、粥、浆糊。

b.将该混拌物混合添加由硅晶圆切削废硅泥所回收的一硅回收料，该硅回收料的添加比例是占3％至10％。该硅回收料可以是包含该硅晶圆切削废硅泥未经水洗而含有聚乙二醇(peg)及二乙二醇(deg)的废硅泥。亦或者，该硅回收料可以是包含将该硅晶圆切屑废硅泥利用离心作用(如将该硅晶圆切屑废硅泥置入一离心机中，利用离心作用分离出硅与碳化硅)、浮选(如将该硅晶圆切屑废硅泥置入一湿式涡锥分选机中，从浮矿中取出硅，从沉矿中取出碳化硅)或酸硷浸渍所分离出的硅与碳化硅，并且，经离心作用、浮选或酸硷浸渍所分离出的硅与碳化硅，并可以是经过水洗、以及经过干燥温度摄氏250度至摄氏300度、干燥时间至少4小时且本实施例较佳为4～7小时的干燥过程而去除所含有的聚乙二醇(peg)及二乙二醇(deg)。亦或者，该硅回收料可以是将该硅晶圆切屑废硅泥利用离心作用、浮选或酸硷浸渍而分离出硅与碳化硅，并且再自硅与碳化硅中再制得纯度为80％至98％的硅作为该硅回收料。

c.将该混拌物塑形为一成型物。是可以利用一挤出成型机、一造粒机或一射出成型机，将该混拌物塑形为块状、条状、棒状、中空棒状、柱状、中空柱状、片状、球状或颗粒状的该成型物。

d.将该成型物以一微波进行一微波辐射除水处理，使该成型物的含水率降至40％以下。该微波辐射除水处理是采用一工业型微波炉对该成型物进行处理，该工业型微波炉采用消耗功率为2kw，工作电流系为2至6安培，微波辐射除水时间为4至10分钟，使其含水率迅速降至18％以下。

e.对该成型物进行脱氧处理，借以获得一固态衍生性燃料。将该成型物利用废弃的一废食用油进行油炸，其油炸温度为130℃至220℃，油炸时间为5分钟至30分钟，使该成型物形成为该固态衍生性燃料，使该固态衍生性燃料的含水率达到7％以下，借此，可提高该固态衍生性燃料的热值，如下述说明，该固态衍生性燃料的热值可再提高至6,270至7820kcal/kg。该废食用油可以是包含过期食品废弃的植物性食用油、动物性食用油或其组合，该植物性食用油包含一橄榄油、一大豆油、一色拉油或一葵花油，该动物性食用油包含一猪油、一牛油或一羊油。

参阅下表一，分析经前述步骤制作而成的固态衍生性燃料的燃烧热值，并以未添加前述硅回收料的一对照组做对照，其中：

本实施例的该固态衍生性燃料的热值可达到6270kcal/kg以上。

表一

其可知，本实施例经实际量测，添加前述各种形式的硅回收料，可提高固态衍生性燃料的热值约至6,270至7,820kcal/kg，且皆高于已知煤炭的热值6,000kcal/kg，且相较于已知未添加为回收料的固态衍生性燃料的热值并较佳地可再提高约达2,560kcal/kg。其中，本实施例中，添加未经水洗而含有聚乙二醇及二乙二醇的废硅泥，相较添加已去除所含之聚乙二醇及二乙二醇的硅与碳化硅，其热值较佳地更可更高出约有1080kcal/kg，且使用不经水洗去除聚乙二醇及二乙二醇的废硅泥，更可减轻太阳能电池制程中，因水洗而有的废水处理的负担，而添加回收再制得取得的纯度为80～98％的硅粉，整体热值则可再为提高约310至1550kcal/kg以上。

又本创作的该微波辐射除水处理不限于在塑形为成型物后进行，也可以是在塑形为成型物之前或是添加系回收料之前进行，使该成型物或该混拌物能于短时间内含水率由75％以上降至18％以下，大幅缩短处理时间。

本实施例使用有机污泥、废天然食材以及由硅晶圆切削废硅泥所回收的硅回收料，不仅同时解决多种废弃物的处理问题，减轻掩埋场、焚化炉以及废水处理设施等的负担，并创造高热值、高价值的绿色能源，所述绿色能源并可用于发电。且制成的固态衍生性燃料能长期保存且具高燃烧效率，且其经一般锅炉或汽电共生燃烧后的残余物质(称为生质炭)并可作为土壤改良剂以中和土壤的ph酸硷值，以及其利用热裂解燃烧(无氧燃烧)后的残碳(称为生质炭)可做为活性碳吸附剂而应用于处理重金属废水与废气之用，达到以废治废，是为一绿色能资源。

综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明之操作、使用及本发明产生的功效，以上所述实施例仅是为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖之范围内。