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資源循環零廢棄 礦業技術2.0

 

 

資源循環零廢棄 礦業技術2.0

 

資源所 李韋皞助理教授

工學院的同仁們大家好,很高興受到院長的邀約,可以跟同仁分享我的個人經歷和研究方向。我是資源所新進的助理教授 李韋皞,從大學、碩士、博士期間,均在本校的材資系及資源工程所完成我的學業。


我的研究方向包含了利用選礦技術進行廢棄物資源化、透過無機聚合技術將固體廢棄物再利用…等,也積極參與各種國際合作及創意技術競賽【圖1】。此外,因為我博士畢業後,進入業界大約兩年期間,在業界期間,我還額外針對工業廢水處理及保養用品之功能性面膜材料開發,進行相關研究。

 

圖1 受邀參與不同類型之國際合作、研討會及創意技術競賽

圖1 受邀參與不同類型之國際合作、研討會及創意技術競賽

 

我的碩士及博士研究期間,大多以選礦技術及無機聚合技術為我的研究主軸,以下大約是針對我的研究方向進行介紹:


礦業技術2.0 選礦技術再升級
選礦技術發展迄今已經逾百年以上的歷史,本校的礦業技術領域又身為台灣礦業專長的龍頭,因此,我在大學及研究所期間,即積極參與並發展將選礦技術,不僅應用於天然礦產之選礦廠設計上,同時應用於工業廢棄物之處理,期望透過選礦技術專長,將工業廢棄物中的有價物質,透過簡單的物理方式,進行回收再利用。


我曾有幸參與花蓮和平溪砂金的選礦場改良案【圖2】,並且於2019年受邀前往中國山東,協助鐵礦礦場的研發中心設立及選礦場選礦流程改善輔導【圖3】;同時,也曾將晶圓切削污泥中的碳化矽有效回收【圖4 (a)】,以及將氧化鋅自煉鋼集塵灰中回收之模廠建置【圖4(b)】…等。
未來期盼能持續將選礦技術進行改良,並應用於更多元化的固體廢棄物上,有效回收不同類型之有價物質,甚至是稀土金屬,藉以達到綠色環保之目的。

 

圖2 砂金礦-選礦場

圖2 砂金礦-選礦場

 

中國臨沂鐵礦礦場-研發中心設立      中國臨沂鐵礦礦場-研發中心設立

圖3 中國臨沂鐵礦礦場-研發中心設立

 

應用選礦技術進行廢棄物回收之實際案例

圖4 應用選礦技術進行廢棄物回收之實際案例 (a)晶圓切削污泥中回收碳化矽 (b)煉鋼集塵灰中回收氧化鋅

 

 

無機聚合技術 開發綠色環保建材
無機聚合技術為近30年來新興的一種綠色建材技術,由於其反應所需之基本原料取得廣泛及容易、且製程及設備簡單,整體製程均可於常溫環境下完成,因此相當適合作為綠色環保建材之應用。因此,我於博士就讀期間,即積極針對無機聚合反應過程中,添加不同原物料條件下,對其微結構發展之影響【圖5】;隨後,更積極透過此技術,將不同固體廢棄物做為原料,製成不同類型的綠色環保建材,包括:本校設計館頂樓的鋪設施工【圖6】、煉鋼轉爐石製成之格檔塊【圖7】、燃煤電廠廢棄物製成的高壓免燒磚【圖8】、不同類型污泥製成的道路回填材料【圖9】…等。

 

 

不同原物料條下之無機聚合材料內部微結構發展情形

圖5 不同原物料條下之無機聚合材料內部微結構發展情形 (a)變高嶺土 (b)變高嶺土+爐石粉 (c)燃煤飛灰 (d)燃煤飛灰+爐石粉

 

無機聚合材料進行本校設計館頂樓之施工鋪設

圖 6 無機聚合材料進行本校設計館頂樓之施工鋪設

 

圖7 轉爐石製備之無機聚合格檔材料

7 轉爐石製備之無機聚合格檔材料

 

圖8 燃煤電廠廢棄物製成的無機聚聚合高壓免燒磚

8 燃煤電廠廢棄物製成的無機聚聚合高壓免燒磚

 

圖9 不同類型污泥製成的無機聚合CLSM

圖9 不同類型污泥製成的無機聚合CLSM

 

此外,因為博士畢業之後,我曾進入業界2年,擔任不同企業的研發顧問一職,因此我的研究觸角同時向保養品材料及工業廢水處理方向進行延伸:

 

礦物高值化應用 異業結合新創意
許多礦物都具有獨特的功能性,因此在偶然的機會下,與國內的保養品代工業者進行洽談,期盼利用不同的礦石粉製成台灣獨特的功能型面膜布,藉以增加台灣保養品的世界領先地位【圖10】,因此我分別在2018和2019年協助開發涼感面膜布和熱感面膜布,並且分別在2019年及2020年的台灣創新技術博覽會上獲得銀牌獎和金牌獎的殊榮。


 

圖10 利用礦石粉製作功能型面膜布材

圖10 利用礦石粉製作功能型面膜布材

圖10 利用礦石粉製作功能型面膜布材

 

高汙染工業廢水/污泥 水資源回收
現今工業中,有許多高濃度/高汙染的工業廢水難以進行有效處理,此外處理後所衍生之污泥,往往夾帶大量水分,不僅增加業者的處理費用,更不利於現今水資源匱乏之情形。因此,我自2020年起,即和業界進行合作,透過高效的減壓蒸餾技術進行不同類型的工業廢水進行處理,不僅回收水能符合業界之期望標準,其產生之污泥的含水率更可以控制在20%以下,藉此大幅減少污泥之處理費用。

 

目前我的研究方向除了朝上述的各個面向持續發展外,更期盼能將無機聚合技術應用於更尖端之陶瓷材料上,期望能有更多元化之研究發展方向。一路從本校的大學生,變成本校的新進教師,真的非常感謝多位前輩的提攜和幫助,很高興加入台北科技大學這個大家庭,之後的日子也請各位同仁多多指教。
 

 

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