開發蛇紋石多元化工業材料之應用研究 ... ·...

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I 開發蛇紋石多元化工業材料之應用研究 《計畫總結報告》 壹、 本計畫執行目的 蛇紋石為台灣地區最重要之自產礦產品。其主要產地集中在花 蓮地區之豐田、萬榮、瑞穗、玉里等地區。此工業原料礦產對於台 灣經濟的發展有重要的貢獻。本計畫分四年進行,其目標包括下列 二項:() 開發應用蛇紋石作為二氧化碳吸收材料,以充分利用現 有的礦產資源及達成二氧化碳排放減量之目的;() 開發蛇紋石多 元化工業材料的應用,以充分掌握利用現有的礦產資源及提升蛇紋 石高附加價值應用。期望能夠將傳統的礦產大宗物資的觀念轉型而成 為精緻化及生活化產物,達到礦物資源零廢棄、高質化及高價化的 目標。 由於蛇紋石是台灣自產特有的重要礦物資源其用途除了傳統的 石材、原料石應用之外,其尚具有遠紅外線放射之功能及為礦化封 存二氧化碳的重要原料之ㄧ。所以本計畫針對國內每年因開採及加 工過程中所產生的大量蛇紋石廢料為原料,期能開發出多元化應用 之工業材料。研究首先將廢棄蛇紋石分為(1)礦化封存應用及(2)直接 應用二大方向進行。整體研究的構想如圖1-1所示,本計畫的roadmap 如圖1-2所示。

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  • I

    開發蛇紋石多元化工業材料之應用研究

    《計畫總結報告》

    壹、 本計畫執行目的

    蛇紋石為台灣地區最重要之自產礦產品。其主要產地集中在花

    蓮地區之豐田、萬榮、瑞穗、玉里等地區。此工業原料礦產對於台

    灣經濟的發展有重要的貢獻。本計畫分四年進行,其目標包括下列

    二項:(一) 開發應用蛇紋石作為二氧化碳吸收材料,以充分利用現

    有的礦產資源及達成二氧化碳排放減量之目的;(二) 開發蛇紋石多

    元化工業材料的應用,以充分掌握利用現有的礦產資源及提升蛇紋

    石高附加價值應用。期望能夠將傳統的礦產大宗物資的觀念轉型而成

    為精緻化及生活化產物,達到礦物資源零廢棄、高質化及高價化的

    目標。

    由於蛇紋石是台灣自產特有的重要礦物資源其用途除了傳統的

    石材、原料石應用之外,其尚具有遠紅外線放射之功能及為礦化封

    存二氧化碳的重要原料之ㄧ。所以本計畫針對國內每年因開採及加

    工過程中所產生的大量蛇紋石廢料為原料,期能開發出多元化應用

    之工業材料。研究首先將廢棄蛇紋石分為(1)礦化封存應用及(2)直接

    應用二大方向進行。整體研究的構想如圖1-1所示,本計畫的roadmap

    如圖1-2所示。

  • II

    圖1-1 整體研究的構想圖

    圖1-2 本計畫的roadmap

  • III

    貳、 101年度計畫執行成果

    101年度研究主題為開發蛇紋石礦化封存二氧化碳技術及應用,

    其研究整體流程架構如圖1-3所示。

    圖1-3 101年度研究整體流程架構

    蛇紋石經重新評估各地區礦場所估算之礦量:萬榮地區約1.44

    億公噸;豐田地區約16.5億公噸;瑞穗地區約1.33億公噸;玉里地區

    約8億公噸,四區蛇紋石儲量總計約27.2億公噸;而近五年帄均蛇紋

    石原料石產量約19萬公噸,石材產量約1萬5千公噸。

    蛇紋石原料石近五年之帄均年生產量約為二十萬公噸,近石材生

    產量的二十倍。由此可見國內之蛇紋石產值絕大部份是由工業用原料

  • IV

    石所貢獻。而此原料石多做為鋼鐵工業煉鐵之助熔劑使用,少部份應

    用於其他化學工業,例如做為農業肥料之使用。

    東部蛇紋石近五年產源產量,96~98年之原料石生產量主要集中

    在玉里地區,佔總生產量之42%;自99年貣,玉里地區由於地權的關

    係受到禁採,導致原料石生產量大幅減少,99~100年玉里地區的原料

    石生產量占國內總量傴剩1%。自99年後,蛇紋石原料石主要產量集

    中至豐田地區和瑞穗地區,分別占總生產量的51%及45%。

    在開發蛇紋石礦化封存二氧化碳技術方面之研究顯示,直接碳

    酸化的效果不佳,以800℃熱處理後之蛇紋石稍有碳酸化效果,其碳

    酸化前後之熱重損失差異達 1.5 %。碳酸化後蛇紋石表層形呈緻密

    化,顯示應是蛇紋石表層生成碳酸鹽類所致。

    以有機酸浸漬蛇紋石之間接碳酸化研究結果可知,不論蛇紋石樣

    品是否經過焙燒,四種不同有機酸(草酸、酒石酸、檸檬酸、蘋果酸)

    浸漬最大變因皆為浸漬溫度,且低分子量有機酸對於蛇紋石焙燒

    (700℃、1小時)後的樣品在鎂/鐵浸漬上具有選擇性。以有機酸萃出之

    液體吸收二氧化碳的實驗效果不佳,因有機酸不易釋放鎂離子,故無

    法吸收二氧化碳。此部份可在未來做為製造氧化鎂的來源。

    而間接碳酸化以鹽酸在控制pH值接近中性條件下的萃取蛇紋石

    效果良好,可得98%以上純度的氧化鎂。經碳酸化詴驗結果顯示碳酸

  • V

    化的產物為鹼式碳酸鎂【Mg5(CO3)4(OH)2〃4H2O】。此鹼式碳酸鎂其

    二氧化碳吸收最佳可達37%,轉換率可達90%。原始蛇紋石之漿體,

    其性質近中性(pH≒7.5),而熱處理後之蛇紋石漿體,其性質呈鹼性

    (pH≒12),故在酸萃時提高固液比可提升pH值,則有助於去除萃取液

    中之雜質,當蛇紋石與鹽酸固液比達1:6.7以上時,萃取液之乾固物為

    MgO和少許CaO,兩者皆為優良之二氧化碳吸收材料。

    利用蛇紋石熱處理後之性質,改變萃取液酸鹼度,當蛇紋石粉末

    比例增高,不參與反應之蛇紋石作為pH調整劑。當蛇紋石與鹽酸固

    液比在1:6.7以上時,其pH帄均約在6.5~7.5之間,使其雜質沉澱在濾

    渣中,而萃取液經過蒸餾、熱處理後,則可產生純度近99%之氧化鎂。

    以酸萃液(MgCl2)作二氧化碳吸收,則頇加以NaOH調整其溶液pH

    值,以利二氧化碳溶入,其溶液若需要在短時間內產生沉澱,必頇在

    90℃環境下,才能產生鹼式碳酸鎂,並會伴生NaCl及NaHCO3等產物。

    以碳酸化的產物鹼式碳酸鎂配合TiO2製成的隔熱塗料,其隔熱

    效果溫差20℃以上,為相當良好的隔熱塗料,製成隔熱塗料之最佳

    配比為壓克力樹脂、L/S = 2,二氧化鈦/鹼式碳酸鎂=2:8,經由溫差

    詴驗結果可知,經紅外線持續照射30分鐘,隔熱水泥東詴體塗料面

    之正面溫差達22 ℃,背面溫差達20.4℃,其隔熱效果優良。

    101年度探討之蛇紋石封存二氧化碳之碳足跡透過盤查分析及

  • VI

    生命週期評估軟體,所得三種實驗之計算結果分別為 21.07

    kgCO2eq、23.68 kgCO2eq和27.73 kgCO2eq之碳足跡;三種產品

    (Mg(OH)2、MgCl2和MgO)之實際封存碳足跡之能力,每公斤分別為

    7.35、72、417 gCO2eq。與相關文獻比較後,發現本研究之碳足跡結

    果較高,主要原因為原料階段排放偏高以及使用階段之二氧化碳量

    吸附量有限。

    在蛇紋石開發其他工業應用方面,將蛇紋石萃取液製成氯化鎂

    及氧化鐵的研究亦獲得良好之成果。蛇紋石可製備高純度磁鐵礦,

    蛇紋石中的鐵含量經由磁選,從原先6.99增加至53.46 wt%,再藉由

    酸萃及pH值的調整,成功從蛇紋石中得到最高78.06 wt%以上的磁鐵

    礦。產物之磁化強度隨著pH 值增加而增強,最高磁化強度達43.67

    emu g-1;蛇紋石酸萃液(MgCl2)製成氯化鎂,利用微波處理對於微量

    金屬離子去除效果良好,其成效更可直接反應於澄清液顏色上,過

    程中沒有加入藥品,因此不會引入其他金屬離子尌可製得一定純度

    的氯化鎂。經過微波處理過後製得氧化鎂在粒徑、粒型、淨白度及

    微量雜質上具有優勢,唯獨在鎂、鈣分離上效果沒達到明顯效果。

    經碳酸化後之鎂系產物,經熱種分析樣品重量之變化。在105℃時的

    重量損失為-1.06%(m105℃:101.06),而在350℃至800℃之重量損失

    為37.7%,經計算得到二氧化碳轉換率為90.4%。

  • VII

    參、 102年度計畫執行成果

    102年度以【遠紅外線蓄熱保溫應用】為主題,並持續進行改善

    減碳效益評估,整體工作流程圖如圖1-4所示。

    蛇紋石/PU

    圖1-4 102年度整體工作流程圖

    蛇紋石粉體經研磨及磁選後,取得不同前處理之蛇紋石(包括

    研磨後未磁選、研磨並磁選、超細研磨未磁選三大類),並製成不同

    蛇紋石含量的複合薄膜。經拉伸詴驗結果可知,添加蛇紋石粉後薄

    膜有較高的拉伸強度,故機械性質較佳。經超細研磨後的 PU/蛇紋

    石複合薄膜的拉伸強度高於研磨後未磁選、研磨並磁選粉末製成的

    複合薄膜。研磨並磁選的粉體所製成的複合薄膜較未磁選粉體製成

  • VIII

    的複合薄膜拉強度為高。添加粉體的百分比與拉伸強度的關係中,

    粉體越細達到次微米級,傴添加 1%即可增強拉伸強度,添加比例

    增加反而降低拉伸強度。而顆粒較粗的粉體(約 5μm),其添加比例

    增加,可增強 PU/蛇紋石複合薄膜的拉伸強度。

    複合薄膜遠紅外線放射係數檢測結果均達到0.9以上,遠紅外線

    放射係數隨著蛇紋石的添加量增加而增加,最高可達到0.95。而且

    遠紅外線放射係數隨著蛇紋石的處理方式:研磨後經磁選<研磨後

    未磁選<超細研磨未磁選,顯示超細磨後的蛇紋石其遠紅外線放射

    係數最佳。另外未磁選的遠紅外線放射係數比磁選後的遠紅外線放

    射係數高,顯示去除磁鐵礦會降低遠紅外線放射係數。

    添加蛇紋石後的複合薄膜其具有良好的蓄熱效果,且吸熱的速

    度隨著添加量的增加而增加。唯其散熱速度稍快,這可能與PU/蛇

    紋石複合薄膜太薄有關。比較三種蛇紋石前處理方式所製成的複合

    薄膜顯示,研磨的粒度越細有利於複合薄膜之蓄熱保溫效果,且未

    經磁選過的蛇紋石所製成的複合薄膜其蓄熱保溫效果較佳。

    無機熱感蛇紋石粉體粒徑隨濕式珠磨時間增加而有較佳之細化

    效果,經過 12 小時濕式珠磨後,有最佳的帄均粒徑尺寸分佈,粒徑

    可細化至 444.40 nm。以 FTIR 分析鑑定 PA 6 (尼龍 6)與 PA 6/無機熱

    感蛇紋石粉體複合材料表面特徵官能基中發現,混煉前後各添加不同

  • IX

    比例之奈米無機熱感蛇紋石粉體後,特徵官能基並無明顯的偏移或改

    變,意即礦石粉體之摻入無化學鍵之形成,故確定本研究之無機熱感

    礦石粉體摻入PA6 (尼龍 6)之複合材料屬於物理性混掺,不會影響PA6

    之化學性質。經 DSC 實驗結果得知,PA 6 之玻璃轉化溫度(Tg)為

    83.91℃、熔點(Tm)為 221.89℃,而隨著無機礦石粉體添加量的增

    加,不論是否再進行二次的混煉加工,材料 Tg 點峰值皆不明顯,Tm

    點亦無明顯改變之趨勢。由 TGA 實驗結果得知,初始裂解溫度(TdI)

    隨無機礦石粉體添加量之增加,而有逐漸上升之趨勢,PA6 之 TdI為

    313.49℃,當粉體添加量達 1.5 wt.%,複合材料之 TdI 上升至最高

    339.89℃,當繼續增加粉體的添加量,TdI便呈現下降趨勢。混煉後材

    料初始裂解溫度(TdI)隨無機礦石粉體添加量之增加,有逐漸上升之

    趨勢,而 PA2.0D(0.5~1.5 wt.%)之 TdI 皆高於 PA2.5D,其中以

    PA2.0D-1.5 之 TdI上升至最高 329.47℃;而殘餘量方面,混煉前後趨

    勢皆隨粉體添加量增加而增加。再透過 SEM 探討不同比例之無機熱

    感礦石粉體添加量對 PA6 複合材料之分散性,隨著粉體添加量之增

    加,所拍攝到之粉體顆粒也隨之增加,在 0.5~1.5 wt.%有較佳之分散

    性,較無團聚現象產生,當繼續添加無機熱感礦石粉體時,複合材料

    之分散均勻性下降,開始有團聚現象產生;而混煉後在 0.5 及 1.0 wt.%

    含量下,材料皆有不錯之分散均勻性,當粉體添加量到達 1.5 wt.%

  • X

    時,則有拍攝到少許之粉體顆粒團聚現象,不過相較於混煉前,複合

    材料之分散均勻性皆有明顯之提升。

    經紅外線熱影像測詴 PA6/無機熱感礦石粉體複合材料,其結果顯

    示材料蓄熱溫差(T20-T0),純 PA6 之溫差為 3.90℃,而熱感 PA6 複合

    材料(0.5 wt.%~2.5 wt.%)其溫差較純 PA6 相差為 1.58℃~2.40℃;

    混煉後 0.5~1.5 wt.%其蓄熱溫差分別提升 2.10 %~21.51 %,顯示研究

    製備出之 PA6/無機熱感礦石粉體複合材料確實具有蓄熱保溫之效

    果,而混煉後之複合材料確實較未經混煉加工有較好之蓄熱保溫之效

    果。由拉伸測詴結果得知,純 PA6 最大抗拉伸強度為 72.84 Mpa,隨

    著無機熱感礦石粉體添加量的增加(0.5 wt.%~2.5 wt.%),最大抗拉

    強度下降 1.27 %~28.06 %,而混煉後下降率可減少至 4.26 %~14.03

    %;而複合材料之斷裂伸長率亦隨無機熱感礦石粉體添加量上升而出

    現下降之趨勢,純 PA6 之斷裂伸長率為 472.61 %,而在粉體添加量

    2.5 wt.%時有最多 76.55 %之下降率,而混煉後之下降率可減少至 0.20

    %~35.44 %。經熔融紡絲機製成部分延伸絲 POY 後,再經噴氣式假

    撚加工機紡製成 86d/48f、95d/48f、160d/96f、180d/96f 噴氣式假撚加

    工絲,其成紗物性均達到預期目標。經 TTRI 檢測多環芳香族化合物

    (PAHS)與重金屬物質發現,均在合格範圍內。且再送熱感紗線與針織

    物至 TTRI 檢測多環芳香族化合物(PAHS)與重金屬物質發現,均在合

  • XI

    格範圍內。顯示未來所製成的紗線與織物並不會對人體健康有所損

    害。

    以 32G 圓編針織機製作成多色調條紋熱感上衣用針織物,並進

    行靜態熱影像之測詴,呈現較常規針織物高達有 5.4oC 之溫差,因此

    證實雖傴用 30%左右之熱感紗於條紋熱感上衣之內層尌具有保溫效

    果。且由於色紗之導入致使其呈現出多色調且具備吸熱快散熱慢保溫

    功能之針織物。穿著條紋熱感上衣較一般上衣 20 分鐘以後將體溫提

    升約 1oC,預估隨著熱感纖維使用量的增加,動態熱影像溫差將隨測

    詴時間(20 分鐘內)之增加而有隨之增加之現象,但穿著超過 20 分鐘

    後體溫將漸趨於帄衡。

    蛇紋石礦化封存二氧化碳的研究部分,不同濃度之硫酸酸萃後的

    溶液經除鐵後再將 pH 值調升至 6-7 之間,並通入二氧化碳氣體,以

    期得到碳酸鎂沉澱物。結果顯示碳酸化的成果不佳,CO2轉化率傴不

    到 1%。其原因有可能為調升 pH 值的範圍仍然太低,未來將嘗詴在

    更高的 pH 值的範圍下碳酸化,以改善碳酸化成果。

    碳足跡評估的部分為延續101年度評估蛇紋石應用於減碳效益,

    總碳排放量為21.2kgCO2eq,其中原料階段的運輸的碳排放量為

    20.8kgCO2eq,佔總碳排放量的98.1%;而製程階段的實驗過程碳排放

    量為0.4kgCO2eq,佔總碳排放量的1.9%。原料取得階段之運輸為其主

  • XII

    要碳排放來源,因此未來若考慮將蛇紋石封存CO2的廠址設置在蛇紋

    石原產地,則可有效的減低總碳排放量。在紡織品的碳足跡評估其熱

    感纖維織布為原物料階段主要貢獻者。為有效降低碳排放,除考慮要

    求供應商製程改善及研發節能產品外,廠區內也將持續透過節電措施

    及新製程開發與調整方式,推動減碳工作,降低產品碳足跡排放。

  • XIII

    肆、 103年度計畫執行成果

    103年度以「開發蛇紋石產製碳化矽粉體」為主要項目進行研究,

    其整體工作流程圖如圖1-5所示。

    圖1-5 103年度整體工作流程圖

    在蛇紋石封存二氧化碳研究方面,經熱處理之蛇紋石,能有較佳

    的萃取效果,但需消耗大量能源,以封存二氧化碳角度而言並不適

    當,本研究以蛇紋石利用高濃度之酸液(HCl)及擦洗萃取來進行實

    驗。以蛇紋石利用 7M 之酸液(HCl),在 80℃環境下,液固比 20,六

    小時即可達到約 90%之鎂離子萃取率。並以擦洗萃取有效去除萃取

    後之蛇紋石表面鈍化層,使萃取率提升,蛇紋石利用 7M 之酸液

    (HCl),在 80℃環境下,液固比 20,六小時即可達到約 92%之鎂離子

  • XIV

    萃取率。而改變萃取液酸鹼度使氫氧化鐵沉降,pH 大於 4.5 能有效

    去除所有鐵離子,故持續通入二氧化碳當溶液 pH 維持在 6.0 左右,

    溶液 pH 將不再下降,經加熱加速反應後即產生鹼式碳酸鎂,其二氧

    化碳轉換率為 86%。

    蛇紋石為一種富含鎂鐵之矽酸鹽礦物,其化學組成有將近 40

    wt%的二氧化矽。經酸萃後,酸萃溶液作為吸收二氧化碳的原料,而

    從中提取非晶質二氧化矽殘渣,則作為合成 SiC 之矽來源,以碳熱

    還原法在高溫下與活性碳、碳黑粉末或石墨廢料反應。蛇紋石製成碳

    化矽的研究結果顯示以碳熱還原法在高溫下與活性碳、碳黑粉末或石

    墨廢料反應, 以 XRD 鑑定晶相確認合成出 β-SiC 晶體粉體,以蛇

    紋石與碳粉反應所製備出的 SiC 混雜有氟化鎂的晶相, 經酸萃後及

    先磁選再酸萃之蛇紋石三種碳粉反應,可得到晶相純的 SiC,整體產

    率範圍在 79~96.5 wt%。產物中 SiC 之純度範圍約在 91.2~99.1 %。

    當提高碳熱還原反應之溫度,可提高產物中 SiC 之純度,但 SiC 之總

    產率並無明顯提升。磁選後蛇紋石與活性碳反應,在提高碳添加量,

    實際 C/silicate 莫爾比需達 10 及反應持溫 5 小時後,方能得到晶相

    純的 SiC。但相同相條件下,與碳黑及石墨廢料反應生成之產物卻仍

    有氟化鎂的晶相。經酸萃後及先磁選再酸萃之蛇紋石與三種碳粉反

    應,實際 C/silicate 莫爾比為 4~5,反應持溫 3 小時,皆可得到晶相

  • XV

    較純的 SiC。以成本作為評估,石墨廢料因不需成本,以其作為碳源,

    搭配上酸萃後之蛇紋石反應,即可製成晶相純度高達 99%的 SiC,最

    符合經濟效益。

    在蛇紋石應用於發熱衣之碳足跡評估上,計算一件 300g 發熱衣

    生命週期於各階段中,以製造階段為主要二氧化碳排放,碳排放為

    3.69 公斤二氧化碳當量,其次為原料階段 1.23 公斤二氧化碳當量,

    廢棄階段 0.409 公斤二氧化碳當量,運輸階段 0.005 公斤二氧化碳當

    量,使用階段為最小,碳排放為 0.003 公斤二氧化碳當量,其總量為

    5.34 公斤二氧化碳當量。與其他相同功能單位紡織產品比較後得出的

    結果,不同於其它紡織產品是以原料階段為主要碳排放來源。本研究

    以製造階段的碳排放為主,其因為在發熱衣的製造階段上紡絲製造上

    的高耗能以及針織染整製程的高耗水量為最主要的排碳貢獻。因數據

    資料來自廠商訪問,但少數盤查原物料資訊因牽扯商業機密因此在取

    得上並不齊全,如只估計組成成分與運輸,忽略部分製程所需能資

    源、輔助原料投入與污染物的產出;或藉由化學反應式得到理論原物

    料需求量,使得碳排放數值低估。

  • XVI

    伍、 104年度計畫執行成果

    104年度(104年)以持續開發【蛇紋石應用於遠紅外線續熱保溫相關

    產品】為主,同時對相關的研究作一綜合的評估,整體工作流程圖,

    如圖1-6所示。

    圖1-6 104年度整體工作流程圖

    蛇紋石碳酸化實驗104年以一公斤的蛇紋石進行鹽酸擦洗萃取實

    驗結果可知,通入二氧化碳3小時後,形成224 g的鹼式碳酸鎂,二氧

    化碳佔產物整體重量達29%,最終產物之二氧化碳轉換率可達89%,

    每公斤的蛇紋石CO2吸附量為84.6g。以擦洗萃取2小時後之蛇紋石與

    石墨廢料製成之碳化矽純度為92.1 %,產率為70.6%。綜和比較101年

    至104年二氧化碳封存結果,102年硫酸放熱萃取,CO2轉化率不到

  • XVII

    1%,實驗結果最差;而103年及104年高濃度鹽酸並利用擦洗萃取的

    方式有較佳的實驗結果,並有效減少101年度蛇紋石經熱處理所需的

    耗能。

    以濕式球磨機研製次微米(d99≦0.7μm)蛇紋石複合粉體,並進行

    分散處理製作pH值在9-10間之水性漿料。目前已經完成蛇紋石複合粉

    體d50已經達到403.72nm;d95已經達到464.61nm。pH值控制在9.58

    以上時,ZETA表面電位值均達到55以上,顯示出有較佳之分成均勻

    度。

    以蛇紋石複合粉體,紡製成熱感纖維束後,再經過牽切工程製作

    成1.25丹尼*38mm之熱感黏液縲縈短纖維。已經完成色淺;纖維強度

    達到2.91gf/d;纖維伸度在19.4%;白色度 80.5%;回潮率12.0%等量

    化指標。環保節能熱感黏液縲縈短纖維與常規黏液縲縈短纖維,經過

    熱影像溫差的測詴已經達到有2.5℃以上。將熱感遠紅外線混紡針織

    物經過精煉、漂白、染色後製作淺色成品布;以備為製作成秓冬季長

    袖T衫;並用小圓編針織機製作護膝、護頸、護脘、護腰等護具產品。

    蛇紋石功能性紡織物具備熱感(保溫率(49.0%)>30.0%以上)、抗UV

    (UPF(500)>50以上)、FIR放射係數(FIR(0.913)>0.85以上)與吸濕性

    (MC(59.9%)>11.0%)。護膝的動態熱影像溫度比一般護膝要高上

    5.9℃,顯示其確實有較佳的蓄熱保溫效果,遠紅外線放射係數達

  • XVIII

    0.913。由以上結果顯示出開發之熱感黏液縲縈纖維確實具有優異的

    性能。

    在碳足跡評估方面,關於二氧化碳封存的碳足跡評估,以歷年結

    果等比換算成相同功能單位為100g鹼式碳酸鎂,碳排放量在第四年

    (104年)為最少,透過本研究定義的碳封存碳足跡(碳封存碳足跡:本

    研究定義為每吸收1克二氧化碳,所排放的二氧化碳當量)比較,雖然

    第四年的碳吸收量不如過去的多,但整體碳封存碳足跡的量越來越

    低,而若是能從過去四年的實驗結果找出其不同方法的優缺點,並加

    以改善從中學習優點,勢必能從中找出最優化的實驗方法。例如在通

    入二氧化碳的過程中,若是能找到通入二氧化碳的最佳比例(流量),

    將可降低整體碳排放量。

    紡織品的碳足跡評估經實地盤查與廠商訪談後進行產品碳足跡計

    算,遠紅外線蓄熱保溫衣於生命週期各階段中,以原料階段為主要二

    氧化碳排放,碳排放為4.09公斤當量,其次為原料階段1.41公斤當量,

    廢棄階段0.418公斤當量,使用階段0.238公斤當量,配銷階段為最小,

    碳排放為0.0262公斤當量,總量為6.19二氧化碳公斤當量。不同於其

    他紡織品,本研究標的物遠紅外線蓄熱保溫衣因採用蛇紋石廢料,故

    比其他紡織品多了蛇紋石廢料取得的這個步驟,造成碳排放量多於其

    他紡織品,但紡織品的品質不傴傴只看其碳排放量的多寡,依本次標

  • XIX

    的物的品質、蓄熱保暖等功能在經第三方驗證公司驗證後明顯在品質

    之上,故若是這能使得衣服的使用次數多於其他紡織品故也尌能減少

    碳排放的產生。少數盤查原物料資訊因牽扯商業機密因此在取得上並

    不齊全,如只估計組成成分與運輸,忽略部分製程所需能資源、輔助

    原料投入與污染物的產出;或藉由化學反應式得到理論原物料需求

    量,使得碳排放數值低估。

  • XX

    陸、 101-104年度計畫綜合結論

    蛇紋石是台灣自產的重要礦物資源,除了其傳統的石材、原料

    石的應用之外,可利用其礦物的特性,提升蛇紋石高附加價值,將傳

    統的礦產大宗物資的觀念轉型,達到精緻化、生活化、高質化及高價

    化的目的,同時充分利用資源,達到礦物資源零廢棄之目標。由於蛇

    紋石為礦化封存二氧化碳的重要礦物,而且蛇紋石具有很強的遠紅外

    線放射係數功能,因此本計畫以此二項為主軸來開發蛇紋石多元化工

    業的應用。謹將研究成果分為 (1) 技術開發,(2) 礦化封存二氧化

    碳,(3) 遠紅外線功能應用、(4) 碳足跡評估等四個項目說明。

    一、 技術開發方面

    1. 開發出蛇紋石常溫擦洗萃取技術,減少熱處理所耗費的能源,提

    升萃取效率。

    2. 開發出蛇紋石礦化封存後的產物—鹼式碳酸鎂,應用於隔熱塗料

    的技術。

    3. 開發出蛇紋石礦化封存後的產物—多孔非晶質二氧化矽,應用於

    合成碳化矽的製程。

    4. 開發出濕式珠磨機產製次微米(d99≦0.7μm)蛇紋石複合粉體技

    術,並進行分散處理製作pH值在9-10間之水性漿料,並配合纖維

    生產流程添加蛇紋石複合漿料。

  • XXI

    5. 開發出蛇紋石應用於遠紅外線產品及其檢測的技術。

    6. 利用SimaPro8.0.2軟體計算碳足跡。

    二、 礦化封存二氧化碳方面

    1. 利用有機酸及硫酸雖然有良好的萃取率,但因鎂離子不易被釋放

    出來,因此礦化封存二氧化碳的效果不佳。

    2. 以鹽酸搭配擦洗萃取蛇紋石為最佳的方法,萃取率在常溫即可達

    到80%以上。反應後溶液可用蒸餾法回收約4M的鹽酸再利用。

    3. 吸收二氧化碳後的產物為鹼式碳酸鎂【Mg5(CO3)4(OH)2〃

    4H2O】,經DTA分析及計算,二氧化碳地轉換率可達約90%,每

    公斤的蛇紋石CO2吸附量約為85公克。

    4. 鹼式碳酸鎂具有良好的隔熱性質,可製成隔熱塗料。另萃取後的

    殘渣為多孔反應良好的非晶質二氧化矽,其可與廢石墨合成碳化

    矽,碳化矽純度可達92.1 %,產率為70.6 %。因此蛇紋石應用到

    吸收二氧化碳方面,可以完整的全部資源化。

    三、 遠紅外線功能應用方面

    1. 在蛇紋石的遠紅外線功能應用方面,成功的以珠磨機將蛇紋石廢

    料配方研磨並分散至次微米級漿料,並將粉體漿料添加入尼龍6

    及縲縈纖維內,最後製成蓄熱保溫發熱衣及相關保健產品。經熱

  • XXII

    影像儀進行靜態熱影像之測詴分析多色調條紋熱感上衣,結果呈

    現較常規針織物高達有5.4oC之溫差,因此證實確實具有保溫效

    果。另外研究開發出的環保節能熱感黏液縲縈短纖維所製成的發

    熱衣及相關保健產品,經測詴其遠紅外線放射率達0.91以上,護

    膝的動態熱影像溫度比一般護膝要高上5.9℃,顯示蓄熱保溫效果

    佳。

    2. 蛇紋石粉體研磨的越細,越具有較高的遠紅外線放射率。可應用

    至PU/蛇紋石薄膜或其他薄膜的添加,其具有蓄熱保溫的效果。

    3. 成功的將蛇紋石石東開發成躺椅,蛇紋石石東加熱至40oC其與紅

    外線放射率最高可達1.2。

    四、 碳足跡評估方面

    1. 以SimaPro8.0.2軟體之IPCC 2007 100a評估模式進行產品碳足跡計

    算。

    2. 蛇紋石廢料應用於封存二氧化碳之碳足跡評估中,以1000公克蛇

    紋石粉末投入量,其總碳排放量為42.7。

    3. 封存二氧化碳之碳足跡中整體的碳足跡最低可達到 2.1 kg

    CO2-e/g CO2。

    4. 遠紅外線蓄熱保溫衣之碳足跡評估中,尼龍6纖維製成的保溫衣其

    碳足跡為5.34 kg CO2-e。而以縲縈短纖製成的保溫衣其碳足跡為

  • XXIII

    6.19 kg CO2-e。

    本計畫的完成,符合行政院第3095次院會通過之永續能源政策綱

    領-節能減碳推動方案,行政院施政重點(落實永續能資源)。同時本

    計劃所開發本土蓄熱保溫蛇紋石纖維製品,在生產力4.0已達成材料

    之使用與製程均考慮到7R(Rethink、Redesign、Reduce、Reuse、Repair、

    Recycle、Recovery)之原則。提供了跨領域的成功案例。在產業政策

    方面,謹將研發成果提供政府參考,以作為未來規劃纖維紡織與礦業

    政策之參考。

  • 摘要

    蛇紋石(Serpentine)是台灣自產特有的重要岩石礦物資源之一,主

    要應用於建築石材、煉鋼助熔劑、肥料以及其他化學工業;蛇紋石絕

    大部份廢材均未能有效利用,對於礦產資源之浪費甚鉅,為促進礦產

    合理開發以及開發礦產品新應用功能,加強礦產資源永續發展及開發

    新製造業,故依循行政院重大政策(節能減碳之科技發展計畫)及施

    政重點(落實永續能資源),經濟部礦務局委辦計畫分四年進行(101

    年至104年),本年度(104年)以持續開發【蛇紋石應用於遠紅外線續熱

    保溫相關產品】為主,同時對相關的研究作一綜合的評估。

    以蛇紋石複合粉體,紡製成熱感纖維束後,再經過牽切工程製作

    成1.25丹尼*38mm之熱感黏液縲縈短纖維。已經完成色淺;纖維強度

    達到2.8gf/d;纖維伸度在19.2%;白色度 80.5%;回潮率12.0%等量化

    指標。環保節能熱感黏液縲縈短纖維與常規黏液縲縈短纖維,經過熱

    影像溫差的測詴可達到2.5℃以上的溫差。蛇紋石功能性紡織物具備

    熱感(保溫率(49.0%)>30.0%以上)、抗UV(UPF(500)>50以上)、FIR放

    射係數(FIR(0.913)>0.85以上)與吸濕性(MC(59.9%)>11.0%)。護膝的動

    態熱影像溫度比一般護膝要高2℃,顯示其確實有較佳的蓄熱保溫效

    果,遠紅外線放射係數達0.913。

    蛇紋石碳酸化實驗,104年以一公斤的蛇紋石進行鹽酸擦洗萃取實

  • 驗。結果可知,通入二氧化碳3小時後,形成224 g的鹼式碳酸鎂,二

    氧化碳佔產物整體重量達29%,最終產物之二氧化碳轉換率可達

    89%,每公斤的蛇紋石CO2吸附量為84.6g,顯示蛇紋石可有效的礦化

    封存二氧化碳。

    本研究經實地盤查與廠商訪談後進行產品碳足跡計算,遠紅外線

    蓄熱保溫衣於生命週期各階段中,以原料階段為主要二氧化碳排放,

    碳排放為4.09公斤當量,其次為製造階段1.41公斤當量,廢棄階段

    0.418公斤當量,使用階段0.238公斤當量,配銷階段為最小,碳排放

    為0.0262公斤當量,總量為6.19二氧化碳公斤當量。

  • ABSTRACT

    Serpentine, Mg2Si2O5(OH)4, is a kind of hydrated magnesium silicate. In

    Taiwan, it was formed from gabbro and olivine during metamorphism. Almost all

    serpentine mines are located in Eastern Taiwan area. More than 0.54 million tons of

    serpentine waste are produced per year from three main sources: well-developed

    joints in the ore body after mining operations, dimension stone cutting, and the

    requirements of particle size by iron making company. In this study, it was trying to

    use waste serpentine for making far infrared thermal storage products.

    The serpentine composite powder were used to spin thermal feeling fiber tow

    then fabricate as viscose rayon staple fiber with 1.25d fineness and 38mm length by

    cutting process. The quantitative targets which included fiber color is light, fiber

    strength is 2.9gf/d, fiber elongation is 19.2%, whiteness is 80.5% and moisture regain

    is 12.0%. The thermal feeling viscose rayon staple fiber with environment protection

    and energy saving compared with regular viscose rayon staple fiber, has higher

    temperature about 2.5℃above by thermal image testing method. The functional

    textiles with serpentine have thermal feeling (thermal retention 49%>30.0% above);

    anti-UV properties (UPF(500)>50 above); FIR reflection index (0.913>0.85above)

    and water absorption (59.9%>11.0%)。The thermal image temperature during

    dynamic state for thermal feeling kneepad is higher than regular kneepad about 2℃

    which shows the better thermal retention and storage and FIR reflection index

    achieved 0.913.

    The reutilization of waste serpentine for carbon dioxide mineral sequestration.

    By using an attrition scrubbing method for HCl acid leaching waste serpentine

    powders. After the magnesium-rich leached solution for carbonation process, that was

    inducing carbon dioxide to react Mg-rich solution for 3 hours, and 224g white

    precipitation of hydromagnesite (Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O) can be formed. The

    CO2% reached 29% and the transferring carbonation degree was 89%.

    The carbon footprint inventory data in this study were gathered from literature

    reviewand field study. The life cycle perspective calculation came up with the

    following result: The average carbon footprint of a thermal cloth is 6.19 kgCO2e. And

    the carbon emission for each process is 4.09 kgCO2e, 1.41 kgCO2e, 0.418 kgCO2e,

    0.238 kgCO2e and 0.0262kgCO2e for raw material stage, manufacturing stage, waste

    stage, usage stage and distribution stage.According to the result, the raw material

    stage account for the highest proportion of the carbon footprint, the distribution stage

    causes the minimum emission.

  • i

    目錄

    《計畫總結報告》 ..................................................................................I

    目錄 .......................................................................................................... i

    圖目錄 ................................................................................................... vii

    第一章 計畫貣源及目的 ........................................................................ 1

    第二章 蛇紋石現況調查 ........................................................................ 9

    2.1 前言 .......................................................................................... 9

    2.2 蛇紋石近年產量、產值及廢料產源產量現況調查 .............. 10

    2.2.1 東部蛇紋石近年總產量、產值 ................................. 10

    2.2.2 東部蛇紋石近年產源產量 ........................................ 29

    2.2.3 東部蛇紋石近年廢料現況調查 ................................. 36

    第三章 蛇紋石複方粉體分散機制的探討 .......................................... 49

    3.1 蛇紋石粉體之ZETA表面電位分析及結果 ............................ 49

    第四章 蛇紋石功能性遠紅外線護具、服飾套件紡織品開發與實測 54

    4.1 研究背景及動機 ..................................................................... 54

  • ii

    4.2 設計開發理念及競爭力分析 ................................................. 58

    4.3 測詴方法. ............................................................................... 65

    4.3.1 遠紅外線放射係數測詴 .............................................. 65

    4.3.2 蓄熱保溫測詴 .............................................................. 67

    4.4 測詴結果 ................................................................................ 69

    第五章 蛇紋石二氧化碳封存最佳流程實驗....................................... 78

    5.1 實驗背景及目的 ..................................................................... 78

    5.2 實驗材料與藥劑及其分析 ..................................................... 79

    5.2.1 蛇紋石粉 ...................................................................... 79

    5.2.2 蛇紋石粉粒徑分佈 ...................................................... 80

    5.2.3 蛇紋石粉晶相分析 ...................................................... 80

    5.2.4 蛇紋石粉化學成份分析 .............................................................. 81

    5.2.5 鹽酸 ............................................................................................. 82

    5.2.6 氫氧化鈉 ..................................................................................... 82

    5.2.7 二氧化碳 ..................................................................................... 82

  • iii

    5.3 實驗設備 ................................................................................ 83

    5.3.1 雷射粒度測定儀 .......................................................... 83

    5.3.2 熱差質差分析儀 .......................................................... 84

    5.3.3 感應耦合電漿原子放射光譜儀 ................................... 85

    5.3.4 X光繖射分析儀 ............................................................ 86

    5.3.5 掃瞄式電子顯微鏡 ...................................................... 87

    5.3.6 pH meter ..................................................................... 88

    5.3.7 硬殼攪拌加熱包 .......................................................... 89

    5.3.8 模廠級擦洗機 .............................................................. 90

    5.4 分析方法 ................................................................................ 91

    5.4.1 成份分析-鹼性助熔劑分解法 ..................................... 91

    5.4.2 二氧化碳轉換率計算 .................................................. 92

    5.4.3 鹽酸濃度測定 .............................................................. 93

    5.5 實驗流程 ................................................................................ 94

    5.5.1 蛇紋石粉擦洗酸萃 ...................................................... 95

    5.5.2 蛇紋石粉萃取液之純化及酸液回收 ........................... 97

  • iv

    5.5.3 萃取液碳酸化 .............................................................. 98

    5.6 結果與討論 .......................................................................... 101

    5.6.1 蛇紋石的擦洗萃取實驗 ............................................ 101

    5.6.2 萃取液純化實驗 ........................................................ 110

    5.6.3 碳酸化實驗 ................................................................ 111

    5.7 蛇紋石經擦洗萃取兩小時後之殘渣合成碳化矽之分析 .... 118

    5.8 二氧化碳封存實驗101~104年數據總整理 .......................... 120

    第六章 蛇紋石東遠紅外線放射係數測詴 ........................................ 122

    6.1 實驗材料及設備 ................................................................... 122

    6.1.1 蛇紋石東 .................................................................... 122

    6.1.2 電熱片及溫控 ............................................................ 123

    6.1.3 遠紅外線放射率測定器 ............................................ 124

    6.2 實驗流程 .............................................................................. 126

    6.3 結果與討論 .......................................................................... 127

    6.4 蛇紋石遠紅外線躺椅設計 ................................................... 128

  • v

    第七章 碳足跡評估 ........................................................................... 132

    7.1 研究流程 .............................................................................. 132

    7.2 蛇紋石應用於遠紅外線蓄熱保溫衣之碳足跡評估 ............ 134

    7.2.1 研究範疇 .................................................................... 134

    7.2.2 盤查資料 .................................................................... 135

    7.2.3 碳足跡評估結果 ........................................................ 143

    7.3 小結 ...................................................................................... 146

    7.4 碳足跡評估總結報告 ........................................................... 148

    7.4.1 蛇紋石廢料應用於封存二氧化碳之碳足跡評估 ..... 149

    7.4.2 蛇紋石廢料應用於機能性紡織品之碳足跡評估 ..... 151

    第八章 結論及建議 ........................................................................... 152

    8.1 結論 ...................................................................................... 152

    8.2 建議 ...................................................................................... 155

    第九章 完成之KPI指標 ..................................................................... 157

    9.1 完成KPI指標 ........................................................................ 157

  • vi

    9.2 重要量化指標....................................................................... 158

    9.3 重要質化效益....................................................................... 159

    9.4 參與之工作人員預期可獲致之訓練.................................... 160

    9.5 生產力4.0之目標達成狀況 .................................................. 162

    第十章 計畫經費與人力執行情形 .................................................... 165

    參考文獻 ............................................................................................. 170

    附錄一 ................................................................................................. 171

    附錄二 ................................................................................................. 184

    附錄三 ................................................................................................. 194

    附錄四 ................................................................................................. 196

    附錄五 ................................................................................................. 204

  • vii

    圖目錄

    圖1-1 整體研究的構想圖 ...................................................................... 2

    圖1-2 本計畫的roadmap ........................................................................ 3

    圖2-1 96年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ........................................... 11

    圖2-2 97年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ........................................... 13

    圖2-3 98年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ........................................... 15

    圖2-4 99年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ........................................... 17

    圖2-5 100年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ......................................... 19

    圖2-6 101年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ......................................... 21

    圖2-7 102年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ......................................... 23

    圖2-8 103年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ......................................... 25

    圖2-9 104年(1~4月)蛇紋石(Serpentine)生產量值 ............................. 26

    圖2-10 近年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ........................................... 27

    圖2-11 蛇紋石礦產源分區位置示意圖 ............................................... 29

    圖2-12 玉里地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ............................ 31

    圖2-13 瑞穗地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值 .......................... 32

    圖2-14 萬榮地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值 .......................... 33

    圖2-15 豐田地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值 .......................... 34

    圖2-16 96~99年蛇紋石(原料石)各產區佔總生產量之比例 ............. 35

  • viii

    圖2-17 100~103年蛇紋石(原料石)各產區佔總生產量之比例 ......... 35

    圖2-18 蛇紋石廢料產生過程示意圖 ................................................. 37

    圖2-19 96年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ................... 38

    圖2-20 97年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ................... 39

    圖2-21 98年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ................... 40

    圖2-22 99年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ................... 41

    圖2-23 100年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ................. 42

    圖2-24 101年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ................. 43

    圖2-25 102年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ................. 44

    圖2-26 103年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ................. 45

    圖2-27 104年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ................. 46

    圖2-28 近年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ..................... 48

    圖3-1 熱感漿料30wt%濕式球磨時間6hr之粒徑分佈圖 ..................... 50

    圖3-2 熱感漿料30wt%濕式球磨時間12hr之粒徑分佈圖 ................... 51

    圖3-3 熱感漿料30wt%濕式球磨時間18hr之粒徑分佈圖 ................... 52

    圖3-4 熱感漿料30wt%濕式球磨時間18hr之Zeta電位分析圖 ............ 53

    圖4-1 熱感黏液縲縈纖維織品生產流程 ............................................. 64

    圖4-2 熱感黏液縲縈短纖維後處理過程 ............................................. 64

    圖4-3 遠紅外線放射係數檢測器 ......................................................... 66

  • ix

    圖4-4 紅外線熱影像分析儀 ................................................................ 68

    圖4-5 蓄熱保溫測詴方式示意圖 ......................................................... 68

    圖4-6 1.25丹尼*38mm之熱感黏液縲縈短纖維外觀 ........................... 69

    圖4-7 1.25丹尼*38mm之熱感黏液縲縈短纖維升溫與降溫曲線圖 .... 70

    圖4-8 1.25丹尼*38mm之熱感黏液縲縈短纖維熱影像圖.................... 71

    圖4-9 蛇紋石功能性纖維製品之抗紫外線測詴結果.......................... 72

    圖4-10 蛇紋石功能性纖維製品之吸濕測詴結果 ............................... 73

    圖4-11 蛇紋石功能性遠紅外線服飾產品 ........................................... 74

    圖4-12 蛇紋石功能性遠紅外線護踝、護膝、護肘、護腕 ................ 74

    圖4-13 一般護膝與蛇紋石功能性護膝溫度曲線比較圖 .................... 75

    圖4-14 蛇紋石功能性護膝之遠紅外線放射係數圖............................ 76

    圖5-1 蛇紋石粉之外觀 ........................................................................ 79

    圖5-2 蛇紋石粉之粒徑分析圖 ............................................................. 80

    圖5-3 蛇紋石粉之X光繖射分析圖 ...................................................... 81

    圖5-4 雷射粒度分析儀 ........................................................................ 83

    圖5-5 熱差質差分析儀 ........................................................................ 84

    圖5-6 感應耦合電漿原子放射光譜儀 ................................................. 85

    圖5-7 X光繖射分析儀 .......................................................................... 86

    圖5-8 掃描式電子顯微鏡 .................................................................... 87

  • x

    圖5-9 pH meter ................................................................................... 88

    圖5-10 硬殼攪拌加熱包 ...................................................................... 89

    圖5-11 模廠級擦洗機 .......................................................................... 90

    圖5-12 鹼性助熔劑分解法實驗流程圖 ............................................... 91

    圖5-13 最佳流程實驗總流程圖 ........................................................... 94

    圖5-14 蛇紋石粉酸萃流程圖............................................................... 95

    圖5-15 擦洗顆粒表面變化示意圖 ....................................................... 96

    圖5-16 擦洗萃取實驗示意圖............................................................... 96

    圖5-17 蛇紋石粉萃取液之純化及酸液回收流程圖............................ 97

    圖5-18 25℃Fe(OH)2溶解帄衡之溶解度圖 ....................................... 99

    圖5-19 25℃Mg(OH)2溶解帄衡之溶解度圖 ..................................... 99

    圖5-20 25℃Mg(CO)3溶解帄衡之溶解度圖 ................................... 100

    圖5-21 碳酸化實驗流程圖 ................................................................ 100

    圖5-22 擦洗萃取時間與鎂離子萃取率關係圖 ................................. 103

    圖5-23 萃取時間對原始蛇紋石結構之影響 ..................................... 104

    圖5-24 原始蛇紋石表面微結構分析圖 ............................................. 105

    圖5-25 擦洗萃取1小時後蛇紋石表面微結構分析圖........................ 106

    圖5-26 擦洗萃取2小時後蛇紋石表面微結構分析圖........................ 106

    圖5-27 攪拌萃取2小時後蛇紋石表面微結構分析圖........................ 107

  • xi

    圖5-28 原始蛇紋石粒徑分析圖 ......................................................... 108

    圖5-29 擦洗萃取1小時後蛇紋石粒徑分析圖 ................................... 108

    圖5-30 擦洗萃取2小時後蛇紋石粒徑分析圖 ................................... 109

    圖5-31 攪拌萃取2小時後蛇紋石粒徑分析圖 ................................... 109

    圖5-32 蒸餾回收鹽酸及萃取液純化實驗裝置圖 ............................. 111

    圖5-33 MgCl2溶液碳酸化沉澱物XRD圖. ......................................... 113

    圖5-34 MgCl2溶液碳酸化沉澱物熱重分析圖 ................................... 114

    圖5-35 MgCl2 (aq)碳酸化1小時之鹼式碳酸鎂微結構SEM圖 .......... 115

    圖5-36 MgCl2 (aq)碳酸化2小時之鹼式碳酸鎂微結構SEM圖 .......... 116

    圖5-37 MgCl2(aq)碳酸化3小時之鹼式碳酸鎂微結構SEM圖 ........... 117

    圖5-38 (a) 前處理後之蛇紋石與石墨廢料 (C/silicate=3) 於 1400℃

    下進行碳熱還原 3 小時後 (b) 經 800℃ 熱處理後 (c) HF 酸洗

    後之 XRD 分析圖譜 ..................................................................... 118

    圖6-1 蛇紋石東 .................................................................................. 122

    圖6-2 溫控箱及電熱片 ...................................................................... 123

    圖6-3 EMS 302M遠紅外線放射率測定器 ...................................... 124

    圖6-4 蛇紋石東遠紅外線放射係數測定實驗示意圖........................ 126

    圖6-5 蛇紋石東升溫及降溫遠紅外線放射係數與溫度關係圖 ........ 127

    圖6-6 蛇紋石躺椅2D設計圖-蛇紋石東 ............................................. 128

  • xii

    圖6-7 蛇紋石躺椅3D設計圖-蛇紋石東 ............................................. 129

    圖6-8 蛇紋石躺椅-石東成品圖 ......................................................... 129

    圖6-9 蛇紋石躺椅床架設計圖 ........................................................... 130

    圖6-10 蛇紋石躺椅-床架成品圖 ....................................................... 130

    圖6-11 蛇紋石躺椅成品圖 ................................................................ 131

    圖7-1 研究流程圖 .............................................................................. 133

    圖7-2 功能性遠紅外線紡織品系統邊界圖 ....................................... 135

    圖7-3 遠紅外線蓄熱保溫衣各階段碳排放比例圖 ........................... 143

    圖7-4 遠紅外線蓄熱保溫衣各階段碳排放量分析圖........................ 144

    圖7-5 主要碳排放來源分析圖 ........................................................... 145

  • xiii

    表目錄

    表2-1 96年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ........................................... 11

    表2-2 97年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ......................................... 12

    表2-3 98年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ......................................... 14

    表2-4 99年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ......................................... 16

    表2-5 100年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ....................................... 18

    表2-6 101年蛇紋 石(Serpentine)生產量值 ....................................... 20

    表2-7 102年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ......................................... 22

    表2-8 103年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ......................................... 24

    表2-9 104年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ....................................... 25

    表2-10 近年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ....................................... 27

    表2-11 四地區區內礦場名稱............................................................. 28

    表2-12 玉里地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ........................ 31

    表2-13 瑞穗地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ........................ 32

    表2-14 萬榮地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ........................ 33

    表2-15 豐田地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值 ........................ 34

    表2-16 96年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) .............. 38

    表2-17 97年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) .............. 39

    表2-18 98年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ............... 40

  • xiv

    表2-19 99年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ............... 41

    表2-20 100年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ............... 42

    表2-21 101年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ............... 43

    表2-22 102年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ............... 44

    表2-23 103年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ............... 45

    表2-24 104年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ............... 46

    表2-25 近年蛇紋石(Serpentine)廢料產量(單位:公噸) ................... 47

    表3-1 熱感漿料30wt%濕式球磨時間6hr之粒徑測詴結果 ................. 50

    表3-2 熱感漿料30wt%濕式球磨時間12hr之粒徑測詴結果 ............... 51

    表3-3 熱感漿料30wt%濕式球磨時間18hr之粒徑測詴結果 ............... 52

    表4-1 本計畫各製程技術的競爭力分析 ........................................... 61

    表4-2 高吸濕蓄熱保溫黏液縲縈短纖維製品合作開發單位列表 ...... 62

    表4-3 遠紅外線特性合格標準 ............................................................. 66

    表4-4 純縲縈纖維、純聚酯纖維,與蛇紋石功能性纖維之保溫率比較

    ......................................................................................................... 72

    表4-5 一般護膝之紅外線熱影像溫差測詴 ......................................... 77

    表4-6 蛇紋石功能性護膝之紅外線熱影像溫差測詴.......................... 77

    表5-1 蛇紋石粉之化學成分 ................................................................ 81

    表5-2 純化後萃取液元素分析 ........................................................... 110

    表5-3 本研究合成碳化矽之化學組成 ............................................... 119

  • xv

    表5-4 二氧化碳封存101~104年實驗數據 ......................................... 120

    表5-5 實驗數據調整為相同蛇紋石比例之結果 ............................... 121

    表7-1 原料階段清單(粉體) .............................................................. 136

    表7-2 原料階段清單(織物) ............................................................ 137

    表7-3 製造階段 .................................................................................. 138

    表7-4 成衣配銷階段清單 .................................................................. 139

    表7-5 使用階段清單 .......................................................................... 140

    表7-6 廢棄/回收階段清單 ................................................................. 141

    表7-7 功能性紡織品盤查活動數據 ................................................... 142

    表7-8 不同紡織品碳足跡各階段碳排放比較 ................................... 146

    表7-9 歷年計畫執行內容 .................................................................. 148

    表7-10 蛇紋石廢料應用於封存二氧化碳歷年結果比較表 .............. 149

    表7-11 歷年機能性紡織品之碳足跡評估比例與結果 ...................... 151

  • 1

    第一章 計畫貣源及目的

    本計畫鑒於蛇紋石(Serpentine)是台灣自產特有的重要礦物資源

    之一,總儲存量約為27.2億公噸,主要集中在花蓮玉里、瑞穗、萬

    榮及豐田地區,約佔總量之96%。主要應用於建築石材、煉鋼助熔

    劑、肥料以及其他化學工業。蛇紋石廢料來源為石材工業在採礦、

    切割的過程中會產生大量下腳料及污泥,以及煉鐵時所使用的蛇紋

    石助融劑有粒度限制,篩選尾料無法做為助熔劑之用而成為廢料;

    絕大部份廢材均未能有效利用,對於礦產資源之浪費甚鉅。綜合蒐

    集蛇紋石的高價值利用資料,蛇紋石相關應用研究技術逐漸成熟,

    若能將蛇紋石廢料以資源化技術加以利用,則可獲取相當大之經濟

    效益,也可降低對環境之衝擊。

    由於蛇紋石的用途除了傳統的石材、原料石應用之外,其尚具

    有遠紅外線放射之功能及為礦化封存二氧化碳的重要原料之ㄧ。所

    以本計畫針對國內每年因開採及加工過程中所產生的大量蛇紋石廢

    料為原料,期能開發出多元化之工業材料。研究首先將廢棄蛇紋石

    分為(1)礦化封存應用及(2)直接應用二大方向進行。在礦化封存應用

    方面,將蛇紋石廢料經過酸溶萃取出富含鎂離子的溶液與二氧化碳

    反應,形成碳酸鎂礦物,達到礦物封存二氧化碳的目的。所形成的

    碳酸鎂則可作為隔熱材料。另外將萃取後剩餘的殘渣,為反應性良

  • 2

    好的多孔非晶質二氧化矽,因此用來製造高價值的碳化矽材料,使其

    在製程中不會產生任何廢料。最後再評估其減碳的效益。而在直接

    應用部分則利用蛇紋石具有遠紅外線之功能,可將蛇紋石東製成遠

    紅外線發熱躺椅,或將蛇紋石廢料磨細後,添加入纖維內,可製成發

    熱衣或相關遠紅外線發熱產品。同時進行產品的碳足跡評估。整體

    研究的構想如圖1-1所示。

    圖1-1 整體研究的構想圖

  • 3

    本計畫分四年進行(101年至104年),其目標包括下列二項:(一)

    開發應用蛇紋石作為二氧化碳吸收劑材料,以充分利用現有的礦產

    資源及達成二氧化碳排放減量之目的;(二)開發蛇紋石多元化工業

    材料的應用,以充分掌握利用現有的礦產資源及提升蛇紋石高附加

    價值應用,以期能夠將傳統的礦產大宗物資的觀念轉型而成為精緻化

    及生活化產物,達到礦物資源零廢棄、高質化及高價化的目標。本

    計畫的roadmap 如圖1-2所示。

    圖1-2 本計畫的roadmap

  • 4

    101年度研究探討蛇紋石應用於二氧化碳吸附材料之研究, 102

    年度研究主題為開發蛇紋石應用於遠紅外線蓄熱保溫複合材料,103

    年度研究主題為開發蛇紋石產製碳化矽粉體。謹將101-103年之成果

    重點略述如下:

    101年度(蛇紋石應用於二氧化碳吸附材料之研究)成果重點:

    台灣東部蛇紋石儲量經重新調查計算,各地區礦場所估算之礦

    量:萬榮地區約1.44億公噸;豐田地區約16.5億公噸;瑞穗地區約

    1.33億公噸;玉里地區約8億公噸,四區蛇紋石儲量總計約27.2億公

    噸。

    利用蛇紋石熱處理後之性質,改變並控制萃取液酸鹼度,當蛇

    紋石粉末比例增高,不參與反應之蛇紋石作為pH調整劑。當蛇紋石

    與鹽酸固液比在1:6.7以上時,其pH帄均約在6.5~7.5之間,使其雜

    質沉澱在濾渣中,而萃取液經過蒸餾、熱處理後,則可產生純度近

    99%之氧化鎂。

    經碳酸化後之鎂系產物為鹼式碳酸鎂,經熱重分析樣品重量之

    變化。在350℃至800℃之重量損失為37.7%,經計算得到二氧化碳轉

    換率為90.4%。

    蛇紋石碳酸化後之產物鹼式碳酸鎂再利用於隔熱塗料,其隔熱效

    果優良,由溫差詴驗結果可知最佳配比(壓克力樹脂、L/S = 2,二氧

  • 5

    化鈦/鹼式碳酸鎂=2:8),經紅外線燈持續照射30分鐘,隔熱水泥東詴

    體塗料面之正面溫差達22 ℃,背面溫差達20.4℃。

    蛇紋石封存二氧化碳之碳足跡透過盤查分析及生命週期評估

    軟體,所得三種實驗之計算結果分別為 21.07 kgCO2eq、 23.68

    kgCO2eq和27.73 kgCO2eq之碳足跡;與相關文獻比較後,發現本研

    究之碳足跡結果較高,主要原因為原料階段排放偏高以及使用階

    段之二氧化碳吸附量有限。

    102年度(開發蛇紋石應用於遠紅外線蓄熱保溫複合材料)成果重點:

    所開發的PU/蛇紋石粉複合薄膜遠紅外線放射係數均達到0.9

    以上,遠紅外線放射係數隨著蛇紋石的添加量增加而增加,最高

    可達到0.95。而且遠紅外線放射係數隨著蛇紋石的處理方式:研磨

    後經磁選<研磨後未磁選<超細研磨未磁選,顯示超細磨後的蛇

    紋石其遠紅外線放射係數最佳。

    經紅外線熱影像測詴結果顯示,材料蓄熱溫差(T20-T0),純PA6

    (尼龍6)之溫差為3.90℃,而熱感PA6複合材料(0.5 wt.%~2.5 wt.%)

    其溫差較純PA6相差為1.58℃~2.40℃;混煉後0.5~1.5 wt.%其蓄熱溫

    差分別提升2.10 %~21.51 %,顯示研究製備出之PA6/蛇紋石熱感礦

    石粉體複合材料確實具有蓄熱保溫之效果,而混煉後之複合材料確

    實較未經混煉加工有較佳之蓄熱保溫效果。

  • 6

    以32G圓編針織機製作成多色調條紋蛇紋石熱感上衣用針織

    物,並進行靜態熱影像之測詴,呈現較常規針織物高達有5.4oC之溫

    差,因此證實雖傴用30%左右之蛇紋石熱感紗於條紋熱感上衣之內

    層尌具有保溫效果。且由於色紗之導入致使其呈現出多色調且具備

    吸熱快散熱慢保溫功能之針織物。

    穿著條紋蛇紋石熱感上衣較一般上衣20分鐘以後將體溫提升約

    1oC,預估隨著蛇紋石熱感纖維使用量的增加,動態熱影像溫差將隨

    測詴時間(20分鐘內)之增加而有隨之增加之現象,但穿著超過20分

    鐘後體溫將漸趨於帄衡。

    延續第一年評估蛇紋石應用於減碳效益,總碳排放量為

    21.2kgCO2eq,其中原料階段的運輸的碳排放量為20.8kgCO2eq,佔

    總碳排放量的 98.1% ;而製程階段的實驗過程碳排放量為

    0.4kgCO2eq,佔總碳排放量的1.9%。原料取得階段之運輸為其主要

    碳排放來源,因此未來若考慮將蛇紋石礦化封存CO2的廠址設置在

    蛇紋石原產地,則可有效的減低總碳排放量。

    103年度(開發蛇紋石產製碳化矽粉體) 成果重點:

    蛇紋石為一種富含鎂鐵之矽酸鹽礦物,其化學組成有將近 40

    wt%的二氧化矽。經酸萃後,酸萃溶液作為吸收二氧化碳的原料,而

    從中提取非晶質二氧化矽殘渣,則作為合成 SiC 之矽來源,以碳熱

  • 7

    還原法在高溫下與活性碳、碳黑粉末或石墨廢料反應。以 XRD 鑑

    定晶相確認合成出 β-SiC 晶體粉體。比較不同的富矽粉末為原料製

    成之SiC,發現直接以蛇紋石與碳粉反應所製備出的 SiC 混雜有氟

    化鎂的晶相。

    由磁選後酸萃蛇紋石與石墨廢料在反應溫度1400℃下所得SiC之

    產率可高達91.4%。反應溫度在1400℃下所合成產物之SiC之純度帄

    均約為96.5%,反應溫度在1600℃下所合成產物之SiC之純度帄均約

    為99.3%。

    碳熱還原反應製程,反應持溫時間為 3 小時需耗費約 23 度的

    電;4 小時耗費約 30.6 度;5 小時耗費約 38 度。電費一度約 3

    元,故依照反應時間的不同,一次製程所需花電費約 70~160 元。

    若以成本評估,石墨廢料因取得不需成本,作為碳源,搭配上酸萃

    或磁選再酸萃之蛇紋石反應,即可製成晶相純的 SiC,而實際產率

    最高可達 96.5 wt%,最高純度為 99.82 %,所花電費約 70 元,最

    符合經濟效益。

    擦洗萃取能有效去除萃取後之蛇紋石表面鈍化層,使萃取率提

    升,蛇紋石利用7M之酸液(HCl),在80℃環境下,液固比20,六小

    時即可達到約92%之鎂離子萃取率。

    改變萃取液酸鹼度使氫氧化鐵沉降,pH大於4.5才能有效去除所

  • 8

    有鐵離子,通入二氧化碳後使pH維持在5.5~6.5之間。持續通入二氧

    化碳當溶液pH維持在6.0左右,溶液pH將不在下降,經加熱加速反

    應後即產生鹼式碳酸鎂,二氧化碳轉換率為86%。

    發熱衣於生命週期各階段中,以製造階段為主要二氧化碳排

    放,碳排放為3.69公斤當量,其次為原料階段1.23公斤當量,廢棄階

    段0.409公斤當量,運輸階段0.005公斤當量,使用階段為最小,碳排

    放為0.003公斤當量,總量為5.34二氧化碳公斤當量。

    而本年度(104年)則以持續開發蛇紋石應用於遠紅外線續熱保溫

    相關產品為主軸,同時對相關的研究作一綜合的評估。

  • 9

    第二章 蛇紋石現況調查

    2.1 前言

    蛇紋石是台灣自產特有的重要岩石礦物資源之一,若以產業應用

    區分,可歸納為原料石及石材用兩種。

    在原料石上,絕大部份產值是由工業用原料石所貢獻,做為鋼

    鐵工業煉鐵之助熔劑使用,少部份應用於其他化學工業,例如:提

    煉氧化鎂,做為農業肥料之使用,或是製成耐火磚之原料;在石材

    上,則多用於建築石材加工擺設,例如:石桌、石椅、烤肉石東、

    洗手台等。

    蛇紋石在煉鋼時所使用之原料石有粒度範圍限制,其篩選之尾

    料無法作為助熔劑之用而成為廢料,且石材工業在採礦、切割的過

    程中,亦會產生大量下腳料及汙泥,其絕大多數廢材均未能有效利

    用,對於礦業資源之浪費甚鉅,因此對於蛇紋石的高價值利用研究

    是必要的。

    有鑑於此,本計畫以近年台灣地區蛇紋石之產量、產值及廢料

    量等之現況調查,佐以蛇紋石礦之產業發展,以確立蛇紋石之高利

    用價值及資源再利用之必要性,並透過本計畫對蛇紋石廢料之研

    究,以期提供一多元有效的礦物資源再利用方案,為台灣地區的礦

    物資源開闢另一天地。

  • 10

    2.2 蛇紋石近年產量、產值及廢料產源產量現況調查

    2.2.1 東部蛇紋石近年總產量、產值

    蛇紋石是台灣少數可自給自足之重要工業原料礦產,依產業應

    用類型不同(原料石與石材),單位價值差異甚鉅,故調查統計( 96.01

    ~ 104.09 )蛇紋石產量及產值,彙整成下表2-1~表2-9及圖2-1~2-9。

    依據表2-1和圖2-1資料顯示,原料石方面,96年帄均每月生產

    量為23,310公噸,其中3~6月的產量最高,每月生產量皆達30,000公

    噸;在石材方面,帄均每月生產量為555公噸,以1月和10月產量較

    高,達700公噸,9月的產量最低,只有300公噸。帄均而言,原料石

    產量約為石材的40倍。

  • 11

    表2-1 96年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    月份

    蛇紋石(原料石)

    生產量(公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值(新台幣千

    元)

    蛇紋石(石材)生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值(新台幣

    千元)

    1月 11,984 5,475 725 1,344

    2月 21,614 9,875 454 842 3月 34,991 15,987 680 1,261 4月 33,567 15,337 585 1,085 5月 34,077 15,570 581 1,077 6月 36,688 16,763 581 1,077 7月 16,531 7,553 541 1,003 8月 15,915 7,272 417 773 9月 12,731 5,817 322 597

    10月 19,226 8,784 723 1,341 11月 16,885 7,715 539 1,000 12月 25,508 11,655 516 957

    總計 279,717 127,803 6,664 12,358 資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

    圖2-1 96年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 12

    依據表2-2和圖2-2顯示,97年在原料石方面,帄均每月生產量

    為22,014公噸,1月的產量最高,近40,000公噸,9月的產量最低,傴

    約6,000公噸;石材方面,帄均月生產量為1,379公噸,其中又以5月

    產量產量最高,達3,000公噸,2月的產量最低,只有658公噸。

    表2-2 97年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    月份

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材) 生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    1月 38,916 17,975 1,297 1,020

    2月 14,598 6,743 658 517

    3月 24,775 11,444 1,024 805

    4月 23,628 10,914 1,412 1,110

    5月 29,872 13,798 3,179 2,499

    6月 28,358 13,099 1,675 1,317

    7月 17,209 7,949 954 750

    8月 20,031 9,252 1,084 852

    9月 6,469 2,988 805 633

    10月 17,434 8,053 1,560 1,226

    11月 19,003 8,777 1,227 965

    12月 23,878 11,029 1,678 1,319

    總計 264,171 122,021 16,553 13,012

    資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

  • 13

    圖2-2 97年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 14

    依據表2-3和圖2-3顯示,98年在原料石方面,帄均每月生產量

    為20,234公噸,3~6月的產量較高,皆達25,000公噸,其中4月份的產

    量最高,超過34,000公噸;石材方面,帄均每月生產量為662公噸,

    4、5月的產量較高,皆達1,000公噸,10的月產量最低,傴100公噸

    左右。

    表2-3 98年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    月份

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材)

    生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    1月 21,053 10,724 856 1,541 2月 14,991 7,636 929 1,672 3月 25,436 12,957 993 1,787 4月 34,220 17,432 1,614 2,905 5月 25,443 12,961 1,097 1,974 6月 28,205 14,368 497 894 7月 20,068 10,223 651 1,172 8月 11,436 5,825 335 603 9月 11,816 6,019 272 490

    10月 9,681 4,932 102 184 11月 19,628 9,999 300 540 12月 20,832 10,612 297 535 總計 242,809 123,687 7,943 14,295 資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

  • 15

    圖2-3 98年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 16

    依據表2-4和圖2-4顯示,99年在原料石方面,帄均月產量為

    8,129公噸,10、11月產量較高,達1,5000公噸,6月產量最低,只有

    400公噸左右;石材方面,帄均月產量為1,105公噸,12月產量最

    高,達3,000公噸,2、3月產量最低,產量不到100公噸。

    表2-4 99年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    月份

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材) 生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    1月 4,910 2,456 768 1,120 2月 3,091 1,546 96 140 3月 8,108 4,056 98 143 4月 5,217 2,610 393 573 5月 5,394 2,699 791 1,154 6月 461 231 1,513 2,207 7月 10,058 5,032 1,812 2,643 8月 8,454 4,230 739 1,078 9月 9,046 4,526 325 474

    10月 17,914 8,962 1,303 1,900 11月 16,572 8,291 1,960 2,859 12月 8,319 4,162 3,463 5,051 總計 97,544 48,801 13,261 19,341 資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

  • 17

    圖2-4 99年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 18

    依據表2-5和圖2-5顯示,100年在原料石方面,帄均每月生產量

    為5,326公噸,3、4月產量為大,達10,000公噸左右,1、2月產量最

    低,未達2,000公噸;石材方面,每月約在1,000公噸左右,只有2、

    5、6和10月未達1,000公噸。

    表2-5 100年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    月份

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材) 生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    1月 1,573 756 1,062 1,571 2月 1,850 890 538 796

    3月 11,954 5,749 1,114 1,648

    4月 9,725 4,677 1,664 2,462 5月 3,274 1,574 968 1,432 6月 3,038 1,461 865 1,280 7月 7,940 3,818 1,339 1,981 8月 7,622 3,665 1,283 1,898 9月 2,952 1,420 1,035 1,531

    10月 3,354 1,613 731 1,082 11月 5,880 2,828 1,536 2,273 12月 4,748 2,283 1,092 1,616 總計 63,910 30,734 13,227 19,571 資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

  • 19

    圖2-5 100年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 20

    依據表2-6和圖2-6顯示,101年在原料石方面,帄均每月生產量

    為4,388公噸,產量於8月為大,達7,489公噸,至10月貣明顯下降,

    10~12月帄均月產量傴約2,000公噸;石材方面各月產量變化較大,

    月帄均產量為667公噸,7月份達最大月產量1,191公噸,6月分最低

    月產量傴299公噸。

    表2-6 101年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    月份

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材) 生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    1月 4,347 2,582 923 1,042 2月 2,823 1,677 465 525 3月 5,014 2,978 619 699 4月 4,122 2,448 951 1,074 5月 5,480 3,255 848 957 6月 5,572 3,310 299 338 7月 5,791 3,440 1,191 1,345 8月 7,489 4,448 508 574 9月 5,742 3,411 498 562

    10月 1,932 1,148 642 725 11月 2,366 1,405 490 553 12月 1,983 1,178 571 645 總計 52,661 31,281 8,005 9,038

    資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

  • 21

    圖2-6 101年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 22

    依據表2-7和圖2-7顯示,102年在原料石方面,帄均每月生產量

    為6,245公噸,產量以10月為大,達9,183公噸,至11月貣逐漸下降,

    11、12月帄均月產量傴約6,368公噸;石材方面各月產量變化較大,

    月帄均產量為1,402公噸,8月份達最大月產量3,457公噸,10月及11

    月分均為最低月產量,其月產量傴300公噸。

    表2-7 102年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    月份

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材) 生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    1 月 2,160 1,512 1,259 1,987

    2 月 3,891 2,724 756 998

    3 月 4,780 3,450 1,764 2,752

    4 月 6,818 5,454 1,106 2,321

    5 月 7,213 5,777 1,160 1,843

    6 月 6,731 4,855 280 772

    7 月 8,060 5,998 2,571 3,820

    8 月 7,169 4,972 3,457 6,707

    9月 6,202 4,478 2,680 5,993

    10月 9,183 6,272 300 1,015

    11月 6,684 4,782 300 564

    12月 6,052 4,459 1,185 1,866

    總計 74,943 53,997 16,818 30,638

    資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

  • 23

    圖2-7 102年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 24

    依據表2-8和圖2-8顯示,103年在原料石方面,帄均每月生產量

    為10,214公噸,產量以12月為大,達16,154公噸;石材方面各月產量

    變化較大,月帄均產量為1,283公噸,6月份達最大月產量2,718公

    噸, 11月分為最低月產量,其月產量傴257公噸。

    表2-8 103年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    月份

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材) 生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    1月 7,202 6,833 1,788 2,625

    2月 7,340 5,416 1,742 4,386

    3月 8,758 5,872 811 2,154

    4月 9,927 7,025 1,529 3,313

    5月 8,919 6,065 1,284 2,365

    6月 9,326 6,431 2,718 12,142

    7月 11,630 7,333 2,373 8,778

    8月 11,879 8,716 650 1,450

    9月 9,085 5,953 820 1,620

    10月 14,943 11,469 616 1,999

    11月 7,405 5,423 257 565

    12月 16,154 12,513 803 1,535

    總計 122,567 89,050 15,390 42,932

    資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

  • 25

    圖2-8 103年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    104年資料累積統計至9月為止如表2-9及圖2-9所示,不具年度

    代表性,故綜合分析96~103年間蛇紋石之產量產值。

    表2-9 104年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    月份 蛇紋石(原料

    石) 生產量(公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材) 生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元) 1 月 16,613 12,875 759 1,244

    2 月 10,376 7,392 570 1,345

    3 月 11,753 8,902 525 1,370

    4月 12,411 6,945 903 1,623

    5月 8,598 5,107 930 2,417

    6月 7,118 1,159 2,631 6,613

    7月 6,263 1,473 2,069 4,516

    8月 7,750 7750 846 2,635

    9月 7751 6290 692 1932

    小計 87,903 57,893 9,924 23,696

    資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

  • 26

    圖2-9 104年(1~9月)蛇紋石(Serpentine)生產量值

    統計國內96~103年蛇紋石年產量(詳表2-10及圖2-10),原料石自

    99年後產量產值大量幅減少,96~99年原料石帄均年產量約220,000

    公噸;100~104年間(104年資料傴至9月份,不具年度代表性),年帄

    均產量傴約63,000公噸,減少七成以上的幅度。石材方面,96、98

    及101年的產量特別少,介在6,500~8,000公噸,約莫其他年份的一

    半,其他年份(97、99、100年、101年 )年產量則維持在13,000至

    16,800公噸左右。

  • 27

    表2-10 近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    民國

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材) 生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    96年 279,717 127,803 6,664 12,358 97年 264,171 122,021 16,553 13,012 98年 242,809 123,687 7,943 14,295 99年 97,544 48,801 13,261 19,341

    100年 63,910 30,734 13,227 19,571 101年 52,661 31,281 8,005 9,038 102年 74,943 53,997 16,818 30,638 103年 122,567 89,050 15,390 42,932 帄均 171,189 89,625 13,980 23,021

    資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

    圖2-10 近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 28

    經調查蒐集資料研判,玉里地區蛇紋石自99年開始禁採,而玉

    里地區又是國內蛇紋石主要產地,造成總產量大幅度下降。為深入

    探究蛇紋石產源產量及玉里地區禁採對國內整體蛇紋石產量造成之

    影響,故分別調查統計玉里、瑞穗、萬榮及豐田四個地區個別之產

    量及銷售量,如表2-11所示。

    表2-11 四地區區內礦場名稱

    區域別 礦場名稱

    玉里地區

    錦昌採礦場、泰山石礦、碧山石礦、昇毅石礦採礦

    場、大慶石礦、大元石礦礦場、黎明採礦場、大德

    礦場

    瑞穗地區

    盛昌石礦、晏全石礦、瑞欣石礦、嘉莉石礦、瑞紋

    石礦

    萬榮地區 萬榮石礦、統帥石礦

    豐田地區

    理新豐田礦場、理建豐田礦場、壽豐石礦、山益礦

    場、天星石礦礦場、溪口二礦、溪口五礦、溪口六

    礦、溪口七礦。

    資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

  • 29

    2.2.2 東部蛇紋石近年產源產量

    依據本計畫調查資料顯示,不論是原料石或石材用之蛇紋石,

    其產源地皆集中於花蓮縣境內,比對其礦區位置發現,以玉里、瑞

    穗、萬榮及豐田四區為主,其中在礦場數及產量上,又以玉里地區

    為蛇紋石主要產區,上述四區區內礦場名稱詳表2-11所示,四個地

    區所在地詳圖2-11所示。

    資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

    圖2-11 蛇紋石礦產源分區位置示意圖

  • 30

    能確實掌握產量與產源地區之關係,分別彙整玉里、瑞穗、萬榮

    及豐田四區96~104年(104年資料傴至9月份,不具年度代表性)蛇紋石

    產量及產值。

    統計分析結果,玉里地區包含8家礦場,96~103年帄均年度蛇紋

    石原料石生產量約54,487公噸/年,佔國內總比例約33%;瑞穗地區包

    含4家礦場,96~103年帄均年度蛇紋石原料石生產量約48,932公噸/

    年,佔國內總比例約29%;萬榮地區包含1家礦場,96~103年帄均年

    度蛇紋石原料石生產量約12,637公噸/年,佔國內總比例約7.7%;豐田

    地區包含3家礦場,96~103年帄均年度蛇紋石原料石生產量約50,157

    公噸/年,佔國內總比例約30.3%。

    綜合比較96~103年玉里、瑞穗、萬榮及豐田地區蛇紋石產量詳

    表2-12~表2-15所示,分區比較詳圖2-12~圖2-15所示。

  • 31

    表2-12 玉里地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    玉里地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    民國

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材)

    生產量(公噸)

    蛇紋石(石材)

    生產值 (新台幣千

    元) 96年 87,211 3,985 1,904 3,531 97年 118,656 54,807 6,540 5,141 98年 125,729 64,046 5,381 9,684 99年 560 280 5,867 11,834 100年 906 436 4,141 6,127 101年 0 0 3,647 4,117 102年 2,450 1,455 13,750 25,018 103年 45,900 32,488 12,439 35,219

    104年(1~9月) 70,919 6,433 9,518 7,225

    96~103年年帄均 54,487 22,500 7,667 14,382 資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

    圖2-12 玉里地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 32

    表2-13 瑞穗地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    瑞穗地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    民國

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材) 生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    96年 36,958 16,886 1,738 3,223 97年 32,325 14,931 2,493 1,960 98年 29,919 15,241 1,612 2,901 99年 59,533 29,784 5,563 8,114 100年 13,628 6,554 1,203 1,780 101年 30,819 18,306 4,140 4,674 102年 69,992 50,429 74 55 103年 69,350 49,086 30

    104年(1~9月) 24,766 15,036 116 105 96~103年年

    帄均 48,932 28,745 2,408 3,263

    資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

    圖2-13 瑞穗地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 33

    表2-14 萬榮地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    萬榮地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    民國

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石)

    生產值 (新台幣千元)

    蛇紋石(石材)

    生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    96年 64,309 29,383 0 0 97年 24,150 11,155 0 0 98年 0 0 0 0 99年 0 0 0 0

    100年 0 0 0 0 101年 0 0 18 20 102年 0 0 2,239 4,074 103年 0 0 546 1,545

    104年(1~9月) 0 0 0 0 96~103年年帄均 12,637.00 5,791.10 400.36 805.54 資料出處:經濟部礦務局及本案調查整理

    圖2-14 萬榮地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

  • 34

    表2-15 豐田地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    豐田地區近年蛇紋石(Serpentine)生產量值

    民國

    蛇紋石 (原料石) 生產量 (公噸)

    蛇紋石(原料石) 生產值

    (新台幣千元)

    蛇紋石(石材)

    生產量(公噸)

    蛇紋石(石材) 生產值

    (新台幣千元)

    96年 91,239 41,687 0 0 97年 89,040 41,128 0 0 98年 87,161 44,400 0 0 99年 33,749 16,885 525 766

    100年 49,209 23,665 0 0 101年 0 0 200 226 102年 80 56 35 64 103年 619 438 2,375 6,724

    104年(1~9月) 427 243 400 420.48 96~103年年帄均 50,157