FI126846B - Menetelmä yhdistelmäpartikkelien valmistamiseksi - Google Patents

Menetelmä yhdistelmäpartikkelien valmistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI126846B
FI126846B FI20135440A FI20135440A FI126846B FI 126846 B FI126846 B FI 126846B FI 20135440 A FI20135440 A FI 20135440A FI 20135440 A FI20135440 A FI 20135440A FI 126846 B FI126846 B FI 126846B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
particles
limestone
kaolin
calcium oxide
metakaolin
Prior art date
Application number
FI20135440A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Inventor
Pentti Virtanen
Original Assignee
Kautar Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kautar Oy filed Critical Kautar Oy
Priority to FI20135440A priority Critical patent/FI126846B/fi
Priority to PCT/FI2014/050311 priority patent/WO2014177767A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI126846B publication Critical patent/FI126846B/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2/00—Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/10—Preheating, burning calcining or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
    • B01J6/001—Calcining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/10—Clay
    • C04B14/106—Kaolin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/20—Mica; Vermiculite
    • C04B14/202—Vermiculite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/26—Carbonates
    • C04B14/28—Carbonates of calcium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/021—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by a mineral binder, e.g. cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2/00—Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/02—Lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2/00—Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/02—Lime
    • C04B2/04—Slaking
    • C04B2/08—Devices therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2/00—Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/10—Preheating, burning calcining or cooling
    • C04B2/104—Ingredients added before or during the burning process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/1055—Coating or impregnating with inorganic materials
    • C04B20/1066—Oxides, Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/1055—Coating or impregnating with inorganic materials
    • C04B20/1074—Silicates, e.g. glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/12—Multiple coating or impregnating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/18—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/14—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/32—Arrangement of devices for charging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/34—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/0033—Charging; Discharging; Manipulation of charge charging of particulate material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/08—Screw feeders; Screw dischargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
    • F27D2003/0038—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities comprising shakers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

MENETELMÄ YHDISTELMÄPARTIKKELIEN VALMISTAMISEKSI
Keksinnön tausta
Keksinnön ala
Esillä oleva keksintö koskee menetelmää sellaisten yhdistelmäpartikkelien valmistamiseksi, joissa on kaoliiniosuus sekä kalkkikiviosuus, ja jotka on liitetty yhteen aktivoimalla erillisten osuuksien partikkelien pinnat, esimerkiksi kalsinoinnin avulla.
Tunnetun tekniikan kuvaus
Betoni on maailman yleisin rakennusmateriaali. Se muodostetaan kiviaineksesta ja sementistä, joka sementtiosa yleisesti on muodostettu Portland-sementistä. Kasvaneen rakennusteollisuuden myötä, myös sementtiä tarvitaan yhä suurempia määriä. Tällöin sitä on pyritty korvaamaan ainakin osin muilla aineilla, tai siihen on pyritty lisäämään täyteaineita.
Muun muassa, US-julkaisussa 4588443 kuvataan menetelmä betonin valmistamiseksi käyttämällä erikokoisia partikkeleita, joihin on sekoitettu pinta-aktiivista dispergointiainetta.
Sementin raaka-aineita ovat kalsiumkarbonaatti, rautaoksidi, alumiini ja silika, jotka reagoivat muodostaen muun muassa erilaisia mineraaleja, kuten silikaatteja ja aluminaatteja. Sementti sisältää myös pieniä määriä muita materiaaleja, kuten natrium- ja kalsiumokside-ja. Kun sementti ja muut betonin ainesosat joutuvat kosketuksiin veden kanssa, nämä materiaalit hydratoituvat, jolloin betoni saadaan kovettumaan. Eri komponenttien hydratoitumi-nen tapahtuu kuitenkin eri vaiheissa ja eri nopeuksissa, ja on merkittäviltä osin vaikeasti hallittavissa. Käytännössä Portland-sementin aktivoituminen, eli hydratoituminen, ei koskaan tapahdu täydellisesti. Näin betoniin jää vettä myös alkukovettumisen jälkeen. Veden määrää pyritään usein vähentämään, jotta betonin lujuus ja kestävyys paranisivat. Tämä on tavanomaisesti tehty esimerkiksi notkistimilla. Näiden määrän lisääntyminen aiheuttaa kuitenkin omalta osaltaan ongelmia betonin laadussa.
Haasteena Portland-sementin korvaamisessa on muun muassa sellaisen sementin muodos-taminenjoka on taloudellinen, mutta joka edelleen toimii tehokkaana ja lujuudeltaan edullisena sideaineena.
Eräs käytetty vaihtoehtoinen sideaine on metakaoliini, jota tavanomaisesti on lisätty betoniin sellaisenaan jauheen muodossa. Pozzolaanisuutensa johdosta metakaoliini reagoi betonissa olevan ylimääräisen kalsiumhydroksidin kanssa tiivistäen betonia täyttämällä tyhjät tilat. Se myös suojaa betonirakennetta ympäristön vaikutuksilta, kuten teräksen korroosiolta. Näin ollen, metakaoliinin käytöllä voidaan saavuttaa lujempaa ja kestävämpää betonia, parantaa sen työstettävyyttä sekä vähentää kutistumia, jopa ilman erillisten lisäaineiden käyttöä. Myös metakaoliini sinttereitä on käytetty.
Metakaoliinilla on voitu korvata n. 1/3 Portland-sementistä betonituotteissa. Tämän osuuden suuruus on riippuvainen Portland-sementin tuottaman, edellä mainitun ylimääräisen kalsiumhydroksidin määrästä ja sen synnyn ajankohdasta.
Eräänä toisena vaihtoehtona tavanomaiselle Portland-sementille onkin muodostettu erilaisia yhdistelmäpartikkeleita. Eräs tällainen on kuvattu WO-julkaisussa 2010/130511 AI, jossa kuvattu yhdistelmä koostuu kalsiumkarbonaatista ja metakaoliinista. Tämä on valmistettu sekoittamalla yhteen kaoliinia tai muuta savea ja hienoksijauhettua kalsiumkarbo-naattia (CaCCh), sekä lämpökäsittelemällä tätä yhdistelmää 750 °C:ssa noin 20 minuuttia. WO-julkaisussa 2010/037903 kuvataan puolestaan strukturoitua sideainetta, joka muodostuu metakaoliinisinttereistä, joiden pintaan on saostettu kalsiumkarbonaattia sekä plas-tisoivia orgaanisia polymeerejä ja Portland-sementtiä. Tämä tuote valmistetaan siten, että kaoliini kalsinoidaan ennen kuin se saatetaan kosketuksiin muiden ainesosien kanssa. Metakaoliini sintteri (pallomaisessa muodossa) on haurasta ja suurikokoista. Kalsinoitaessa, nämä pallot hajoavat, jolloin muodostuu irrallisia kaoliinilevyjä. Käytettäessä metakaoliinia sellaisenaan sementin osana, aktivointiin tarvitaan korkeita lämpötiloja ja Ca(OH)2:ta voimakkaampia emäksiä (esim. NaOH:ta). Tämä on ollut pääasiallinen este tämäntyyppisten sementtien käytön leviämiselle.
Myös geopolymeerejä on muodostettu korvaamaan osaPortland-sementistä. Näissä aktivointi ei ole riippuvainen hydraattien muodostumisesta, eikä korkeista lämpötiloista, eikä niiden valmistuksessa aiheudu yhtä suuria hiilidioksidi-päästöjä kuin Portland-sementin valmistuksessa. Geopolymeeri-sementit muodostetaan ristisilloittamalla silikaatteja 3D-siliko-aluminaattirakenteiksi (J. Davidovits, Geopolymer Cement, a review, tammikuu 2013). Tavanomainen silikaatteihin perustuva geopolymeeri ei kuitenkaan vielä sisällä tarvittavia komponentteja soveltuakseen käytettäväksi sellaisenaan betonoinnin ainoana sideaineena.
Keksinnön lyhyt kuvaus
Esillä olevan keksinnön tavoitteena on tuoda esille betoniin tai laastiin soveltuva sideaine, joka voidaan sekoittaa betonin muiden kuivien ainesosien kanssa, ilman pozzolaanireak-tion hallitsematonta, ennenaikaista läpivientiä, ennen erillisen betoniveden lisäystä.
Keksinnön erityisenä tavoitteena on tuoda esille betonin tai laastin valmistukseen soveltuva ja sideaineena toimiva kuivatuote, joka sellaisenaan sisältää pozzolaanireaktion vaatimat kuivakomponentit.
Keksintö perustuu täten uuden menetelmän hyödyntämiseen sideainepulverin valmistukseen. Kyseinen pulveri muodostuu yhdistelmäpartikkeleista tai näiden esiasteista (jäljempänä kuvatut sivutuotteet), jotka yhdistelmäpartikkelit sisältävät kaoliiniosuuden ja kalkki-kiviosuuden, joiden partikkelit ovat kiinnittyneet toisiinsa.
Kalsinoinnin avulla tuodaan mainittujen osuuksien partikkelipinnoille pozzolaanisesti reagoiva kerros, jolloin keksintö mahdollistaa hydraulisen sideaineosuuden tuottamisen poz-zolaanireaktiolla joko yhdessä erillisen Portland-sementin kanssa tai sellaisenaan, eikä erillistä hydraulista sideainetta näin tarvita. Näiden yhdistelmätuotteiden avulla voidaan myös välttää erillisten täyteaineiden lisäämistä hydraulisia sideaineita hyödyntäviin lopputuotteisiin, kuten betoniin tai laastiin.
Pozzolaanireaktio saadaan aikaan erityisesti metakaoliinin ja sen kanssa sekoitetun kal-siumoksidin tai kalsiumhydroksidin avulla.
Esillä oleva keksintö koskee täten menetelmää yhdistelmäpartikkeleita sisältävän pulverin valmistamiseksi, joka muodostetaan kalsinoinnin avulla kalkkikiviosuudesta ja kaolii-niosuudesta. Kalsinoinnin avulla yhdistelmäpartikkeleiden eri osuudet saadaan aktivoitua ainakin pinnoiltaan, jolloin saadaan muodostettua 4D-sideainepulveri. Näin ollen, ainakin yksi yhdistelmäpartikkeleiden osuus on kalsinoitu sen saattamiseksi pozzolaanisesti reaktiiviseen muotoon. Kalsinoinnissa kalkkikivi muuttuu ainakin osittain kalsiumoksidiksi (kalsinointiolosuhteiden määrittelemässä suhteessa kalkkikiveen nähden), kun kaoliini puolestaan muuttuu ainakin osittain metakaoliiniksi.
Kalkkikiviosuuden partikkelit voidaan myös saattaa reagoimaan pinnoiltaan kalsiumhyd-roksidiksi, jo ennen yhdistelmäpartikkelien hyödyntämistä esimerkiksi betonissa tai laastissa. Tämän suoritusmuodon kalkkikiviosuudesta voidaan keksinnön avulla muodostaa myös agglomeraatteja, jolloin partikkeleiden pinnassa oleva hydroksidi toimii ensin sideaineena agglomeraatin muodostamisessa ja tämän jälkeen mahdollisesti sintrausaineena sint-terirakeen muodostamisessa. Täsmällisemmin, esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle yhdistelmäpartikkeleiden valmistamiseksi on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa. Näin valmistetulle yhdistelmäpartikkelille on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa, ja betonituotteelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 12.
Keksinnöllä saavutetaan merkittäviä etuja. Muun muassa on saatu aikaan tapa, jolla tuoda betoniin tai laastiin kaikki pozzolaanireaktion vaatimat komponentit yhdessä kuivatuotteessa.
Koska yhdistelmäpartikkelit voidaan tuoda betonin valmistukseen kuivana pulverina, betonin kaikki kuivat ainesosat on mahdollista sekoittaa tehokkaasti yhteen ennen veden lisäämistä. Näin saadaan merkittävästi vähennettyä ennenaikaista hydratoitumista.
Erillistä betoninvalmistusta ei edes tarvita, kun keksinnön mukainen pulveri voidaan tuottaa erikseen, keskitettynä teollisena valmistuksena.
Keksinnön mukainen menetelmä ei ole riippuvainen OPC:n tuottamasta kalsiumhydroksi-dista eikä sen tuoton ajankodasta, vaan betonille asetetut vaatimukset määräävät tuotettu ns. yhdistelmäpartikkelinmäärä.
Kalsiumoksidin reaktio kalsiumhydroksidiksi (sammutus) tuottaa lämpöä, jonka avulla voidaan pozzolaanireaktiota nopeuttaa ja näin vaikuttaa betonin varhaisluj uuteen. Tätä varhaislujuutta saadaan keksinnöllä lisättyä myös vähentämällä veden tarvetta. Koska be-tonointivesi voi sisältää myös kaisiumvetykarbonaattia (Ca(HC03)2), keksinnöllä saadaan myös vähennettyä ns. bleeding-ilmiötä.
Edelleen, keksinnön avulla voidaan parantaa sementin ja betonin ominaisuuksia ilman korkeita kaoliinin laatuvaatimuksia. Erityisesti betonin laatuun (kuten kloridinkestävyyteen) voidaan vaikuttaa yksinkertaisesti säätämällä sekoitusvaihetta (muun muassa turbulenssia ja homogenisointia) valmistuksen aikana.
Keksinnön mukainen yhdistelmäpartikkeli voidaan muodostaa jatkuvatoimisesti, erityisesti käyttämällä taloudellista ja kompaktia laitteistoa. Laitteiston pieni koko mahdollistaa puolestaan sen sijoittamisen myös betoniaseman yhteyteen, jolloin energiatalous voidaan maksimoida.
Seuraavaksi keksintöä kuvataan täsmällisemmin oheisten piirustusten ja yksityiskohtaisen kuvauksen avulla.
Piirustusten lyhyt kuvaus
Kuviossa 1 kuvataan erilaisia kaoliinin mahdollisia rakenteita.
Kuviossa 2 on mikroskooppikuvat (kuvio 2 A ja kuvio 2B) kaoliinista, jossa kaoliinipakat ovat alkaneet hajota partikkeleiksi.
Kuvio 3 on kaavakuva keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta kalsinointiuunista, jossa myös mahdollinen yhteys esikäsittelyosaan ja prosessointitilaan on kuvattu.
Kuvio 4 on kaavakuva keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta laitteiston esikäsitte-lyosasta yhdistettynä prosessointitilaan, joka laitteisto-osien yhdistelmä soveltuu kal-siumoksidin saattamiseksi reagoimaan hydroksidiksi.
Kuvio 5 on yksityiskohtaisempi kaavakuva keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen laitteiston esikäsittelyosan staattoriosasta (ja sen yhteydestä roottoriosaan), jossa kuvio 5 A osoittaa roottorin siiven ja staattorin käännettävän siiven asennot toisiinsa nähden, kuvio 5B osoittaa staattorin käännettävän siiven mahdolliset siipiasennot, ja kuvio 5C osoittaa staattorin kääntyvän ja kiinteän siiven väliset erot.
Kuvio 6 on kaavakuva keksinnön erään erityisen edullisen suoritusmuodon mukaisista laitteiston esikäsittelyosasta ja prosessointitilasta, jossa on havainnollistettu osa myöhemmin kuvatuista laitteiston apuosista ja niiden sijoituksista laitteistokokonaisuudessa.
Kuvio 7 on kaavakuva, jossa on havainnollistettu eräs tapa yhdistää keksinnön mukaisen laitteiston osia keksinnön mukaisten yhdistelmätuotteiden 1-3 tuottamiseksi.
Keksinnön suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus
Esillä oleva keksintö koskee sideaineena toimivia yhdistelmäpartikkeleita, joissa kalkkiki-viosuus on yhdistetty kaoliiniosuuteen, jolloin ainakin yksi osuus yhdistelmästä on kal-sinoidussa muodossa. Käytännössä yhdistelmäpartikkelit on tuotettu yhdistämällä kalkkikivipartikkeleita (tai kalkkikiveä ja silikaattikiveä sisältäviä partikkeleita), jotka ainakin pinnoiltaan on kalsinoi-tu kalsiumoksidiksi (CaO), kaoliinipartikkeleihin, joissa kaoliini valinnaisesti on kalsinoitu metakaoliiniksi.
Kalkkikiviosuus muodostuu kalkkikiveä sisältävistä partikkeleista, jolloin tämä osuus edullisesti koostuu joko kalkkikivipartikkeleista tai kalkkikivi-silikaattikivi-partikkeleista. Seu- raavassa käytetään näistä yksinkertaistettua nimitystä ”kalkkikivipartikkelit”. On huomattu, että käytettäessä sekä kalkkikiveä että silikaattikiveä sisältäviä partikkeleita kalsinoinnissa, myös silikaattikivi saa pinnalleen kalsiumoksidia.
Kalkkikivellä tarkoitetaan näin, keksinnön yhteydessä, louhittua kalkkikivi-materiaalia, joka sisältää kalsiumoksidia.
Yhdistelmäpartikkelit tai niiden kalsinoitu kalkkikiviosuus (CaO) voidaan valinnaisesti saattaa sammutusreaktioon, jolloin kalkkikiviosuudessa oleva kalsiumoksidi muuttuu edelleen kalsiumhydroksidiksi (Ca(OH)2).
Kaoliinilla tarkoitetaan keksinnön yhteydessä eri savimineraaleja sisältävää materiaalia, kuten kaoliniittia, illiittiä, vermikuliittia, smektiittiä ja kloriittia. Näissä savimineraaleissa on tetraedristä ja oktaedristä osuutta ja näiden osuuksien väliset yhteydet (erityisesti veden ja sen sisältämien ionien pääsy rakenteeseen) määrittelevät sen, onko kyse laajenemattomasta vai laajenevasta materiaalista.
Kaoliniitti, illiitti ja kloriitti ovat laajenemattomia, kun vermikuliitti puolestaan on kohtuullisesti laajeneva ja smektiitti on voimakkaasti laajeneva (kuvio 1). Näitä laajenemis-ominaisuuksia (ja tämän perusteella aikaan saatavia partikkelikokoja) voidaan hyödyntää keksinnön tuotteiden kaoliiniosuuden aktivoinnissa. Esillä olevassa keksinnössä hyödynnettävä kaoliini on edullisesti >50 % kaoliniittia.
Kaoliniitista voidaan valinnaisesti muodostaa myös sialaatteja, kuten polysialaatteja, joista yleisiä ovat natrium-, kalium- ja kalsium-ionien eri sialaattirakenteet, kuten poly(sialate), poly(disialate), poly(sialate-siloxo) ja poly(sialate-disiloxo). Nämä esiintyvät erityisesti sodaliitti-, sanidiini-, leusiitti-, kalsiliitti-ja anortiitti-mineraalirakenteella. Tämä kaoliniitin muokkaus voidaan suorittaa esimerkiksi polykondensoimalla kaaoliniitti korotetussa lämpötilassa ja paineessa käyttämällä emäksistä vesiliuosta (kuten NaOH:n liuosta).
Esillä olevan keksinnön avulla saadaan, edellä esitetyn perusteella, muodostettua neljää eri päätuotetta:
Tuote 1 on yhdistelmäpartikkeli, jossa seokselle suoritettu kalsinointi on saanut kalkkikivi-partikkelin pinnaltaan muuttumaan kalsiumoksidiksi, ja samalla kalsinoinnilla on saatu kaoliini reagoimaan metakaoliiniksi. Tämä yhdistelmätuote 1 sisältää jo sellaisenaan myös pienen määrän betoniin vaadittavaa runkoainetta, eikä pelkkää sideainetta.
Tuote 2 on vastaava yhdistelmäpartikkeli, jossa seokselle suoritettu kalsinointi on saanut kalkkikiven kokonaisuudessaan reagoimaan kalsiumoksidiksi ja samalla saanut kaoliinin reagoimaan metakaoliiniksi. Ero tuotteeseen 1 on täten se, että kalkkikivi on kokonaisuudessaan kalsiumoksidia. Tämä voidaan toteuttaa valitsemalla (tunnetulla tavalla) riittävän pienikokoiset kalkkikivipartikkelit tai tehostamalla kalsinointia. Näiden yhdistelmätuotteiden 1 ja 2 etuna on muun muassa niiden toimivuus, sellaisenaan, pozzolaani-sideaineina.
Tuote 3 on yhdistelmäpartikkeli, jossa aktivoituneessa muodossa oleva metakaoliini on sekoitettu kokonaan kalsiumoksidiksi kalsinoitujen kalkkikivipartikkeleiden kanssa, joissa kalsiumoksidi kuitenkin ennen sekoittamista on saatettu reagoimaan edelleen kalsiumhyd-roksidiksi. Tämän tuotteen etuna on muun muassa helppo kuljetettavuus haluttuun käyttökohteeseen.
Tuote 4 on yhdistelmäpartikkeli, jossa aktivoituneessa muodossa oleva metakaoliini on sekoitettu pinnoiltaan kalsiumoksidiksi kalsinoitujen kalkkikivipartikkeleiden kanssa, joissa kalsiumoksidi kuitenkin ennen sekoittamista on saatettu reagoimaan kalsiumhydroksi-diksi. Näiden päätuotteiden lisäksi, esillä olevan keksinnön avulla on mahdollista tuottaa yhdis-telmätuotetta 5, joka on pallomainen agglomeraatti, joka on muodostettu kalsiumhydroksi-dista ja metakaoliinista. Tämän tuotteen etuna on muun muassa helppo sekoitettavuus esimerkiksi betonin muihin kuiviin ainesosiin.
Yhdistelmätuotteiden ohessa, keksinnön menetelmässä syntyvistä tuote-ja välituotevirrois-ta voidaan myös erottaa fraktioita hyödynnettäväksi esimerkiksi edellä mainittujen yhdistelmätuotteiden muodostamiseen eri kohteissa. Näistä merkittävimmät ovat seuraavat: Välituote 1 muodostuu kalkkikivipartikkeleista, jotka ainakin pinnoiltaan on kalsinoitu kalsiumoksidiksi. Välituote 2 muodostuu kalkkikivipartikkeleista, jotka ainakin pinnoiltaan on kalsinoitu kalsiumoksidiksi ja edelleen sammutettu kalsiumhydroksidiksi.
Tuotepartikkelit ovat kaikki kooltaan edullisesti pienempiä kuin 2 mm. Luonnollisestikin, yhdistelmäpartikkelit, joissa kalkkikiviosuus edelleen on osittain (sydänosastaan) alkuperäisessä kalkkikivimuodossa, ovat suurempia kooltaan kuin ne, joissa on kokonaan kalsinoitu (ja valinnaisesti sammutettu) kalkkikiviosuus.
Mainitut sydänosaltaan alkuperäistä kalkkikiveä (tai kalkkikiven ja silikaattikiven seosta) olevat yhdistelmäpartikkelit sisältävät edullisesti 50 - 95 tilavuus-%, edullisemmin 75 - 95 tilavuus-%, sopivimmin noin 90 tilavuus-%, tätä sydänosaa, kun muu on pintaosaa, joka muodostuu kalsiumoksidista (tai kalsiumhydroksidista) ja kaoliiniosuudesta. Tässä pinta-osassa kalsiumoksidin ja metakaoliinin välinen suhde on puolestaan edullisesti 1:1-3:1, sopivimmin noin 2:1.
Mainituilla eri yhdistelmätuotteilla on yhteistä se seikka, että ne kaikki sisältävät kalkkiki-viosuuden ja kaoliiniosuuden. Kaikilla mainituilla tuotteilla ja sivutuotteilla on puolestaan yhteistä ne seikat, että ne saadaan talteen kuivina, eli kiinteinä, pulverin muodossa, jolloin ne ovat helposti kuljetettavissa ja sekoitettavissa muiden kuivien ainesosien (ja tietenkin veden) kanssa, ja että ne sisältävät ainakin yhden kalsinoidun komponentin.
Kun yhdistelmätuotteiden sisältämät komponentit tuodaan yhteen, muodostuvat mainitut yhdistelmäpartikkelit, joissa kaoliinipartikkelit ja kalsiumoksidi-partikkelit ovat kiinnittyneet toisiinsa hydroksidin kautta. Mainittujen yhdistelmätuotteiden sisältämät hydraatit antavat erittäin hyvän korroosiosuojan.
Yhdistelmien kalkkikiviosuus perustuu näin edullisesti kalkkikiveen, jonka partikkelit saadaan esimerkiksi murskaamalla louhinnasta saatua kalkkikiveä, edullisesti kokoluokan 50 pm - 5 mm partikkeleiksi, jolloin kokonaan kalsinoitavat partikkelit edullisesti murskataan kokoluokkaan 50 pm - 2 mm.
Kuten edellä on esitetty, kalkkikivipartikkelit voidaan saattaa ainakin ulkopinnoiltaan, (mahdollisesti kokonaan) poltetun kalkin, eli kalsiumoksidin (CaO), muotoon. Tämä vaihe voidaan suorittaa esimerkiksi kalsinoimalla.
Ellei muuta ole esitetty, kalsinoidut kalkkikivipartikkelit voivat seuraavassa olla joko kal-siumoksidia tai kalsiumhydroksidia ainakin pinnoiltaan olevia kalkkikivipartikkeleita.
Kalsinoinnilla muodostettu CaO-kerros muodostaa 5-100 tilavuus-% koko kalkkikivipoh-jaisesta partikkelista. Suhteessa partikkelien halkaisijaan, joka voi olla esimerkiksi 50 -1000 pm, tämä kerros on sopivimmin paksuudeltaan noin 15 pm.
Valinnaisesti, tämä kalsiumoksidi saatetaan edelleen reagoimaan sammutetuksi kalkiksi, eli kalsiumhydroksidiksi (Ca(OH)2).
Valinnaisen sammutusreaktion jälkeen, keksinnön mukaisessa yhdistelmäpartikkelissa on täten sydänpartikkeli, joka on ainakin pinnoiltaan kalsiumhydroksidin muodossa (vaikka oksidiakin voi olla jäljellä), ja sen pintaan on kiinnitetty ainakin yhtä toista materiaalia (erityisesti yhdistelmäpartikkelin kaoliiniosuus).
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan, louhittu kalkkikivi fraktioidaan ja eri kokoisia partikkeleita sisältävät fraktiot johdetaan erikseen jatkokäsittelyihin, tai vaihtoehtoisesti, suurikokoiset kalkkikivipartikkelit (> 20 mm) murskataan pienemmiksi.
Erään edullisen suoritusmuodon mukaan, keksinnön mukainen menetelmä sisältää vaiheet, joissa sopivan kokoisiksi partikkeleiksi murskattu kalkkikivi fraktioidaan (esimerkiksi seulalla), sekoitetaan haluttu fraktio yhteen kaoliinipartikkeleiden kanssa fluiditilassa, jolloin kaoliinipartikkelit tarttuvat kalkkikiven pintaan, ja johdetaan tämä seos kalsinointiin. Kalkkikivipartikkeleiden kokoaja kalsinoinnin olosuhteita säätämällä saadaan joko edellä mainittua tuotetta 1 tai tuotetta 2. Valinnaisesti samaan kalsinointiin voidaan johtaa myös kalkkikiveen pohjautuvia partikkeleita Jotka ainakin pinnoiltaan ovat kalsiumhydroksidin muodossa (yhdessä kaoliinipartikkeleiden kanssa), koska kalsinointi muuttaa tämän hydroksidin jälleen oksidiksi, jolloin lopputuotteet ovat samat.
Erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaan, keksinnön menetelmä sisältää vaiheet, joissa partikkeleiksi murskattu kalkkikivi jauhetaan hienompaan partikkelikokoon ennen fraktiointia (esimerkiksi seulalla), poltetaan haluttu fraktio kalsium oksidiksi (CaO), sekoitetaan kaoliinin tai metakaoliinin partikkeleiden kanssa fluiditilassa, jolloin kaoliinipartik-kelit tarttuvat kalsiumoksidin pintaan, ja johdetaan tämä seos CaO:n sammutukseen Ca(OH)2:ksi. Kaoliinia (perusmuodossa) sisältävä seos voidaan tämän jälkeen johtaa kal-sinointiin, jolloin saadaan tuotetta 2. Metakaoliinia sisältävä seos on jo sammutuksen jälkeen tuotteen 3 muodossa. Jauhamisen yhteydessä syntyy CaO-pintoja, joissa ei ole ilmaa. Tällöin sammutusreaktio tapahtuu nopeasti.
Murskaus, valinnainen jauhatus ja fraktiointi säädetään edullisesti siten, että saadaan koko-jakaumassa 0,01 - 2 mm olevia partikkeleita. Edullisemmin kerätään kahta tai useampaa seuraavista fraktioista, sopivimmin kaikkia mainittuja fraktioita (suurimpien seulan läpäisevien partikkelien koon mukaan): 2 mm, 1 mm, 0,5 mm ja 0,25 mm
Kalsinoinnin aikana kalkkikiveen perustuvan partikkelin pinta muuttuu ainakin osittain kalsiumoksidiksi, edullisesti 1-10 %:sesti, sopivimmin 1-5 %:sesti. Erityisesti, kal-sinointia säädetään, jotta saavutetaan 10 - 100 %:n peitto, edullisemmin 10 - 85 %:n, sopivimmin 40 - 80 %:sesti.
Yleisesti, voidaan olettaa, että pienimmät partikkelit sisältävässä fraktiossa CaO:ta muodostuu kalkkikiven pintaan suuremmalla peitolla kuin suurimmat partikkelit sisältävässä fraktiossa.
CaO:n valinnainen sammutus suoritetaan siten, että kalkkikiviosuudesta ja kaoliiniosuu-desta muodostettuun seokseen lisätään vettä, edullisesti vesihöyrynä ja/tai -sumuna, määrässä, joka on stökiometrinen CaO:n sammuttamiseen tarvittavaan vesimäärään nähden. Kaoliini ja CaO sekoitetaan edullisesti keskenään suhteessa, joka vastaa niiden tuottamaa aineyhdistelmää, joka teoreettisesti on 1/1,35 (kaoliini/kalsiumoksidi) ja käytännössä noin 1/1. Esillä olevassa keksinnössä käytetään näin sopivimmin suhdetta 1/1 - 1/1,4. Vesihöyryn lisäys suoritetaan edullisesti sekoitettaessa siten, että muodostuu olennaisesti homogeeninen fluidi. Tämän jälkeen muodostettu reaktioseos johdetaan prosessointiin, jossa CaO:n sammutusreaktio viedään loppuun samalla, kun muodostuvan nano- tai mikrokokoi-sen kalsiumhydroksidin (Ca(OH)2:n) annetaan liittyä kaoliinipartikkelin pintaan. Tämän prosessoinnin aikana reaktioseoksen lämpötila nousee lähelle 200 °C.
Muodostuvan hydroksidin ansiosta kaoliiniosuus reaktioseoksen partikkeleista sekä kal-siumoksidien osuus partikkeleista kiinnittyvät toisiinsa pinnoiltaan. Ca(OH)2:n liittyminen (tai tarttuminen) kaoliinipartikkelin pintaan tapahtuu ilman kemiallista reaktiota, fysikaalisten voimien avulla (kuten varausten perusteella). Ca(OH)2:n määrän kriteeri kaoliinin pinnassa on sen teräksille antama korroosiosuoja lopputuotteessa (erityisesti betonissa). Esimerkiksi, täydelliseen pozzolaanireaktioon 1 kg metakaoliinia tarvitsee saman verran Ca(OH)2:a kuin n. 10 kg Portland-sementtiä tuottaa.
Joko CaO:n sammutuksessa lisätyn veden ansiosta tai nopean lämpötilan nousun ansiosta (kalsinoinnissa), pakkojen muodossa oleva kaoliini hajoaa pienemmiksi partikkeleiksi (kuvio 2) ja muuttuu näin esillä olevaan keksintöön sopivampaan muotoon.
Raaka-aineena käytettävän kaoliinin on oltava sellaisessa reaktiivisessa muodossa (kao-liniitin muodossa), jossa se voisi osallistua pozzolaanireaktioon. Lopullinen aktivointi (eli kaoliinin saattaminen reagoimaan metakaoliiniksi) tapahtuu kuitenkin valinnaisen kal-sinoinnin aikana.
Kalsinoinnin aikana kaoliinin osana oleva kaoliniittimineraali poltetaan korkeassa lämpötilassa, jolloin se aktivoituu ja muodostaa ainakin osittain (erityisesti pinnoiltaan) korkean reaktiokyvyn metakaoliinia edullisesti > 40 %:sesti, edullisemmin 40 - 60 %:sesti ja sopivimmin noin 50 %:sesti.
Al2Si205(0H)4 -> A1203 · 2Si02 + 2H20
Korkea lämpötila aiheuttaa ensin (100 - 200 °C:ssa) absorboituneen veden poistumisen (haihtumalla), jolloin alkaa kaoliniitin uudelleenjärjestäytyminen. Tämän jälkeen, lämpöti- lan noustessa edelleen, alkaa dehydroksylaatio, jolloin myös sitoutunutta vettä poistuu. Tämä poltto aiheuttaa kaoliinin ns. aktivoitumisen, eli metakaoliinin muodostumisen.
Kaoliinipartikkeleilla tai kaoliiniosuudella tarkoitetaan täten seuraavassa joko kaoliinin tai metakaoliinin muodossa olevia partikkeleita (tai pinnoiltaan metakaoliiniksi reagoineita kaoliinipartikkeleita).
Keksinnön kalsinointi suoritetaan edullisesti lämpötilassa, joka on > 500 °C, edullisemmin 600 - 800 °C, sopivimmin noin 700 °C.
Alentamalla lämpötilaa esim. 100 °C:lla sen jälkeen, kun korkein kalsinointilämpötila on saavutettu, ja ylläpitämällä tämä alennettu lämpötila tietyn ajan, joka edullisesti on > 10 minuuttia, kunnes haluttu lopputulos on saavutettu, voidaan aktivoidun kaoliinin tai kalkkikiven osuuksia säätää.
Kalkkikiven mukana kulkeutuu sen murskauksesta ja valinnaisesta jauhamisesta aina jonkin verran pölymäistä kalkkikiveä, joka kalsinoinnissa muodostuu irralliseksi kalsium oksidiksi.
Kuten edellä on esitetty, sekä kalkkikivi että kaoliini voivat kalsinoinnissa mahdollisesti reagoida vain osittain. Erityisen edullisesti, näin kalsinoiduissa partikkeleissa, kaoliini on noin 50 %:sesti kaoliinin muodossa ja noin 50 %:sesti metakaoliini muodossa, kun kalsiumin oksidi puolestaan on 20 - 100 %:sesti kalsiumoksidin muodossa, ja 0 - 80 %:sesti kalsiumhydroksidin muodossa. Näin saadaan kalsinoitu yhdistelmäpartikkeli, joka mahdollistaa hydraulisen sideaineen tuottamisen pozzolaanireaktiolla joko yhdessä erillisen Portland-sementin kanssa tai sellaisenaan, ainoana pozzolaani-sideaineena. Käytettäessä keksinnön mukaista partikkelia ainoana pozzolaani-sideaineena, veden avulla aikaansaatu pozzolaanireaktio tapahtuu metakaoliinin ja sen pinnassa olevien mikrokokoisten (tai nanokokoisten) kalsiumhydroksidi- ja kalsiumoksidipartikkelien avulla. Näin ollen, ”pozzolaanisuudella” tarkoitetaan keksinnön yhteydessä kaoliinissa olevan silikaatin kykyä reagoida kalsiumhydroksidin kanssa siten, että muodostuu kalsiumsilikahydraattia.
Alios · 2Si02 + 8Ca(OH)2 + 7,34H20 -» 2(2CaO · Si02 · 1,17H20) + 4CaO · A1203 · 13H20 Tämän pozzolaanireaktion seurauksena, kalkkikivipartikkelit saavat korroosiolta suojaavan ja polymeeriverkosta muodostuvan kuoren, joka myös osaltaan auttaa kiinnittämään tämä kalkkikiviosuus yhdistelmäpartikkelien kaoliiniosuuteen.
Keksinnön mukaisesta yhdistelmäpartikkelista voidaan myös muodostaa betonituote, joka sisältää yhtä tai useampaa sideainetta, josta ainakin osa on tätä pozzolaanista sideainetta. Näin 25 - 100 % kokonaissideaineen kuivapainosta on edellä mainittua yhdistelmäpartik-kelia, ja loppuosa sopivimmin Portland-sementtiä.
Keksinnön mukaiset yhdistelmäpartikkelit antavat betonille erityisesti varhaislujuutta sekä huokoisuutta, jolloin sen pakkasenkestävyys on erittäin hyvällä tasolla. Pozzolaanisen sideaineen sisältämän kalsiumoksidin reaktio veden kanssa muodostaa myös suurikokoisem-paa kalsiumhydroksidia, joka kompensoi betonissa tapahtuvaa kutistumista. Pozzolaanire-aktiossa syntyy myös riittävästi lämpöä nostamaan betonituotteen lämpötilaa noin 30 °C:lla.
Keksinnön mukaiset tuotteet ja välituotteet voidaan valmistaa seuraavassa kuvatulla laitteistolla.
Laitteisto sisältää ainakin kalsinointiuunin 1 (kuvio 3). Tällainen uuni 1 sisältää edullisesti täryttimet 11, joilla saadaan aikaan liike-energiaa käsiteltäviin partikkeleihin ja joilla ne saadaan kuljetettua eteenpäin uunin 1 syöttöpäästä sen poistopäähän.
Vastaavaa kalsinointiuunia on myös mahdollista käyttää raaka-aineen polttouunina 23 kalkkikiven saattamiseksi reagoimaan, ainakin pinnaltaan, kalsiumoksidiksi (CaO).
Kalsinointi- tai polttoreaktion vaatima lämpö- tai säteilyenergia saadaan puolestaan edullisesti aikaan uuniin 1 (tai 23) sijoitetuilla sähkövastuksilla tai muilla lämpöelementeillä 12.
Kalsinointiuuni 1 sisältää myös edullisesti varastointitilan 13, kalsinoitujen tai poltettujen partikkeleiden säilyttämiseen, jossa lämpötila on saatettavissa matalammaksi kuin uunissa 1, sekä poistoruuvit 14, jotka on sijoitettu uunin 1 poistopäähän, ja joiden kautta kal-sinoidut partikkelit kerätään talteen.
Kalsinoinnissa (tai poltossa) vallitseva lämpötila on edullisesti 500 - 800 °C, sopivimmin 600 - 800 °C, ja viipymäaika uunissa yleensä 10 - 20 min. Kapinoinnilla saadaan kaoliinista aikaan aktivoituja hiukkasia, jotka tarttuvat herkästi esimerkiksi kalsiumhydroksidiin yksinkertaisilla fysikaalisilla voimilla, kuten van der Waalsin voimien avulla, tai kiinnittyvät matriiseihin, kuten kumiin ja muihin polymeereihin.
Myös kalkkikivi-raaka-aine voidaan prosessoida erillisissä laitteiston osissa muun muassa sen polttamiseksi ainakin partikkelien pinnoilta CaO:ksi. Koska tässä käytetään luonnontuotetta (kalkkikiveä), jota on saatavissa eri kokoluokissa, se saatetaan erään suoritusmuodon mukaan ennen varsinaista prosessointia murskaukseen. Tämä vaihe suoritetaan erityisesti jos raaka-aineen partikkelien keskimääräinen halkaisija on > 20 mm. Raaka-aineesta voidaan myös poistaa metallit. Näin ollen, laitteistoon valitaan valinnaisia apuosia joukosta, johon sisältyvät raaka-aineen annostelu- ja käsittely välineet 32 jotka yleisesti on sijoitettu laitteistossa ennen muita käsittelyosia, ja joihin puolestaan sisältyvät esimerkiksi: o partikkeleiden fraktioijatai murskaaja 21 (edullisesti murskaaja, joka edeltää fraktioijan), kalkkikiviraaka-aineen murskaamiseksi pienemmiksi (<20 mm) partikkeleiksi, joka edullisesti on lovetun valssin muodossa, tai erikokoisten kalkkikivipartikkeleiden erottamiseksi toisistaan ja kuljettamiseksi erillisiin jatkokäsittelyihin, o vaaka-laitteisto 22 raaka-aineiden annostuksen säätämiseen, tai o raaka-aineiden polttouunin 23, CaO:n, muodostamiseksi ainakin kalkkikiven pinnoille, tai kaoliinin saattamiseksi metakaoliinin muotoon, o tai useamman näistä (esimerkiksi sekä murskaajan 21 että vaaka-laitteiston 22), - tai metallinpoistovälineet 3, jotka edullisesti on sijoitettu laitteistossa siten, että ne eivät keskeytä laitteistossa kulkeutuvan prosessoitavan materiaalin virtaa, ja joihin sisältyvät o metallinilmaisija 31, tai o metallin erottaja 32, johon valinnaisesti on liitetty metallinpoistaja 33, o tai kumpikin näistä (sekä ilmaisija 31 että erottaja 32, johon valinnaisesti voidaan liittää poistaja 33).
Mikäli käytetään kalkkikiveä, jonka halkaisija on <20 mm, se voidaan kuitenkin saattaa jauhatukseen tai fraktiointiin ilman erillistä (louhinnan jälkeistä) murskausta.
On myös yleistä sijoittaa raaka-aineiden säilyttämiseen tarvittavat kalkkikivi- ja kaoliini-säiliöt 4 juuri kyseisen laitteiston yhteyteen, jolloin ne edullisesti sijoitetaan juuri ennen partikkeleiden murskaajaa 21, mikäli tällaista käytetään.
Laitteisto sisältää myös: - partikkelien esikäsittely- ja sekoitusosan 5, jossa kalkkikivi-raaka-aine (<20 mm:n partikkeleina) voidaan sekoittaa kaoliinin kanssa fluiditilassa, ja käsitellä halutun kokoisiksi partikkeleiksi, edullisesti isku-attritio-hajottimen avulla.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan, kalsiumhydroksidia voidaan muodostaa esikä-sittelyosaan 5 valinnaisesti liitetyllä laitteisto-osiolla, joka sisältää (katso kuvio 4): - prosessointiosan 6, jossa esikäsittelyosasta 5 johdettu materiaali voidaan saattaa reagoimaan siten, että kalsiumoksidi muuttuu hydroksidiksi ja liittyy kaoliinin tai metakaoliinin pintaan, sekä - valinnaisesti yhden tai useamman apuosan.
Esikäsittelyosaan 5 liitetyllä prosessointiosalla 6 suoritetaan poltetun kalkin (eli kal-siumoksidin) sammutusreaktio:
CaO + H20 -> Ca(OH)2. Tämän suoritusmuodon mukaan, raaka-aineesta saadut, ainakin pinnoiltaan CaO:n muodossa olevat partikkelit jauhetaan esikäsittelyosassa 5 erityisesti mikroniluokkaan, esimerkiksi partikkeleiksi, joiden keskimääräinen halkaisija on 1 - 20 pm. Samalla CaO-partikkelit saavat vettä pinnalleen ja ainakin osittain sisään huokosrakenteeseensa. Koska vettä on hyvin vähän, sammutusreaktiota ei tapahdu merkittävissä määrin tässä esikäsittelyosassa 5. Sammutusreaktio viedään kuitenkin loppuun laitteiston prosessointiosassa 6.
Kaoliini ei merkittävästi reagoi veden vaikutuksesta, mutta mahdollisesti läsnä olevat kao-liinipakat voivat hajota pienemmiksi osiksi, jolloin saadaan juuri haluttuja partikkeleita. Nämä partikkelit myös kiinnittyvät muodostuneeseen hydroksidiin.
Laitteiston apuosia voidaan myös hyödyntää prosessiolosuhteiden säätämiseen tai muodostettavan tuotteen ominaisuuksien, kuten puhtauden, säätämiseen.
Laitteiston esikäsittelyosa 5 sisältää seuraavat apuosat: roottoriosa 51, staattoriosa 52 ja vesisumun muodostaja 53. Näin ollen, esikäsittelyosassa 5 on yksi roottoriosa 51 (roottorisiipineen 51a), joka edullisesti on poly elastomeeriä, ja joka toimii kiihdyttämällä kalsiumoksidipartikkelit (vesihöyryssä) roottoriosan 51 uloimmassa roottorissa sopivaan nopeuteen, joka edullisesti on 200 - 900 m/s. Sen kierrosluku sekä kiertosuunta ovat säädettävissä, edullisesti siten, että kehänopeus (siipinopeus) säädetään arvoon 100 - 900 m/s, edullisemmin arvoon 100-300 m/s, sopivimmin arvoon 300 m/s.
Vastaavasti esikäsittelyosassa 5 on yksi staattoriosa 52, joka sisältää staattorisiivet 52a,b, jotka edullisesti ovat terästä ja muodoltaan V-mallisia ja järjestetty kehiin, erityisesti siten, että uloimmassa kehässä on käännettävä siipi 52a, jonka avulla siipikulma on säädettävissä, kun muut siivet 52b ovat kiinteitä. Tämä staattoriosa 52 on aseteltu siten, että roottoriosas-ta 51 kiihdytetyt CaO-partikkelit voidaan törmäyttää mainittuihin staattorisiipiin 52a,b sopivasti säädetyssä törmäyskulmassa (katso kuvio 5). Näin pyritään muun muassa säätämään radiaalinopeuden jatangentiaalinopeuden suhdetta.
Roottoriosa 51 ja staattoriosa 52 yhdistettynä siten, että roottoriosasta 51 voidaan ohjata partikkelit staattoriosaan 52, soveltuvat hyvin partikkeleiden jauhamiseen. Vesisumun muodostajan 53, kuten suuttimen, avulla voidaan puolestaan vettä sumuttaa tähän esikäsit-telyosaan 5, joka näin toimii sekä jauhimena että esihydratointitilana.
Roottorien suuri kierrosluku mahdollistaa pienen halkaisijan omaavien roottorien käytön (kuten 250 - 600 mm:n halkaisijan), ja staattorin kääntyvillä siivillä 52a voidaan ohjata radiaalinopeuksia ja iskun suuruutta partikkeliin. Laitteessa käytetään täten suurnopeus-moottoreitaJoiden avulla saatetaan roottorit kierroslukuihin, jotka ovat jopa 9000 r/min, tai jopa 20000 r/min. Tässä esikäsittelyosassa 5 partikkelit viipyvät keskimäärin <1 s, tavanomaisesti 0,01 - 0,1 s.
Laitteistoon voidaan vahtaa valinnaisia apuosia sellaisten joukosta, jotka kykenevät edistämään esikäsittelyosan 5 toimintaa tai ohjausta, ja näihin sisältyvät - vesimäärän annostelija 54 reaktioseokseen syötettävän vesisumun määrän säätämiseen, joka edullisesti on sijoitettu esikäsittelyosan 5 vesisumun muodostajan 53 yhteyteen, tai säätövälineet 55 esikäsittelyosan 5 roottoriosan 51 roottorien kierrosluvun ja staat-torin 52 siipikulmien säädön ohjaamiseen, joka edullisesti on kytketty roottoriosaan 51 ja staattoriosaan 52, - tai kumpikin näistä (sekä annostelija 54 että säätövälineet 55).
Laitteiston prosessointitila 6 voi sisältää seuraavan apuosan: ruuvi-osa 61.
Edellä kuvatussa esikäsittelyosassa 5 kalsiumoksidi, kaoliini ja esimerkiksi kalsium oksidin sammuttamiseen tarvittava vesi esikäsitellään voimakkaassa turbulenssissa. Tällöin partikkelit saavat voimakkaan attrition sekä laitteiston siivistä 51a/12a,b iskuja (eli yli- ja ali-painepulsseja), jotka edelleen synnyttävät kavitaatiota. CaO:n pintaan osuvan vesisumun (tai höyryn), ja kondensoituvan veden, seurauksena tapahtuu CaO:n sammutusreaktio, jolloin syntyy ohut Ca(OH)2-kalvo, jonka attritio osittain rikkoo.
Laitteiston esikäsittelyosasta 5 muodostunut jauhettu ja esihydratoitu liete (eli fluidi) voidaan johtaa prosessointitilaan 6, jossa on kahden ruuvin muodostama ruuviosa 61, edullisesti kahden ruuvin ruuvikuljetin 61, erityisen edullisesti kahden helixruuvin muodostama kuljetin 61. Tässä ruuviosassa 61 kalsiumoksidipartikkelien pintaan ja huokosrakenteeseen sitoutunut vesi aiheuttaa kemiallisen reaktion, jolloin hydroksidinmuodostusreaktio saadaan saatettua loppuun sekoittamatta olennaisesti siihen syötettävää lietettä. Samalla meta-vaiheessa oleva Ca(OH)2 ja kaoliinipartikkelit tarttuvat toisiinsa.
Kyseisen reaktion etenemistä voidaan valinnaisesti edistää korottamalla lämpötilaa, esimerkiksi arvoon > 100 °C, edullisesti arvoon 100 - 300 °C, sopivimmin arvoon 100 - 295 °C. Prosessointitilassa 6 syntyy CaO-partikkeleiden välillä myös pientä attritiota, mikä edistää reaktiota. Tätä attritiota säädetään ruuviosassa 61 olevan kahden ruuvin kierrosluvun säädöillä.
Prosessoitavan CaO:n grit’tien (eli raaka-aineessa olevien muiden materiaalien partikkelei-den) määrän vaihtelun vuoksi prosessiin muodostuu epätarkkuuksia, joiden säädöissä (myös laitteiston avulla) on pieni viive. Tämä saa aikaan lievää höyryn muodostusta. Laitteiston prosessointiosan 6 ruuvien avulla voidaan kuljettaa muodostunut höyry ruuviosan 61 ruuvien muodostaman tilan ns. purkauspäästä joko sen ns. syöttöpäähän tai suoraan laitteiston esikäsittelyosaan 5. Ruuvien kierrosluku säädetään näin prosessin lämpötilan kehittymisen mukaan. Vesihöyry myös vähentää prosessointitilaan pääsevän ilman määrää, kun se johdetaan tähän roottorimurskan syöttöosaan. Mikäli höyry lauhdutetaan ennen hyödyntämistä, se tehdään edullisesti lauhdutuslämpötilassa, joka on < 120 °C. Kun tämä lauhdutuslämpötila on < 100 °C, saadaan aikaiseksi alipaine, ja kun tämä lämpötila on > 100 °C, joudutaan käyttämään ylipainetta.
On myös edullista jäljestää prosessointitilan 6 tilavuus kasvavaksi sen purkauspäätä kohti, jolloin laitteisto ei mene tukkoon prosessoitavan materiaalin paisumisesta.
Sopivan reaktionopeuden säilyttämiseksi, lämpötilan prosessointitilassa 6 annetaan edullisesti nousta tasolle, joka on > 100 °C, edullisemmin 100 - 310 °C, erityisen edullisesti 110 - 300 °C, sopivimmin 260 - 290 °C.
Laitteistoon voidaan vahtaa valinnaisia apuosia joukosta, jotka kykenevät edistämään prosessointitilan 6 ohjausta, ja näihin sisältyvät - lämpötilan mittausvälineet 62, jotka edullisesti on sijoitettu prosessointiosaan 6, edullisemmin sen ruuviosaan 61, tai sen alapuolelle, ja jotka ovat yhteydessä esikä-sittelyosan 5 roottoriosaan 51 ja staattoriosaan 52, sopivimmin näiden säätövälinei-den 55 kautta, siten, että ruuviosasta 61 saadaan mitattua prosessoitavan kal-siumoksidin lämpötila, jolla voidaan ohjata roottorien kierroslukua ja staattorin sii-pikulmia, tai erilliset lämmitysvälineet 63, jotka edullisesti on sijoitettu prosessointiosaan 6, - tai kumpikin näistä (sekä mittausvälineet 62 että lämmitysvälineet 63).
Osa edellä kuvattujen edullisten suoritusmuotojen apuosista ja niiden keskinäisistä sijoitteluista on havainnollistettu kuviossa 6.
Eräs tapa yhdistää edellä kuvattuja laitteiston osia keksinnön mukaisten eri tuotteiden valmistamiseksi on havainnollistettu kuviossa 7. Näin valmistettuja partikkeleita voidaan käyttää esimerkiksi sideaineena betonissa, laastissa tai kumissa, tai täyteaineena, erityisesti paperissa.
Valmistettu tuote omaa hyvän opasiteetin ja siinä on useita erilaisia tartuntamekanismeja, joilla hyvä sidontakyky lopullisissa applikaatioissa saadaan aikaan.
Seuraavien esimerkkien tarkoitus ei ole rajoittaa keksinnön suojapiiriä, vaan pelkästään kuvata tietyille suoritusmuodoilla saavutettavia tuotteita ja niiden etuja.
Esimerkit
Esimerkki 1
Muodostettiin keksinnön mukainen Tuote 2 käyttämällä vaihtoehtoista menetelmää, jossa kokonaan CaO-muotoon kalsinoidut kalkkikivipartikkelit (0 < 0,25 mm) sekoitettiin kaoliinin kanssa fluiditilassa, suoritettiin ruuvisammutus (jolloin saatiin Tuotetta 3) ja johdettiin näin muodostetut yhdistelmäpartikkelit edelleen kalsinointiin (jolloin saatiin haluttua Tuotetta 2). Suoritettiin epäsuora analyysi, jossa määritettiin CaO:n ja Ca(OH)2:n keskinäiset suhteet kalsinoinnin jälkeen.
Reaktiossa käytetty seos: kaoliini 5,6 kg
CaO 4,4 kg yht. 10,0 kg
Analyysiin otettiin 1000 g seosta ja suoritettiin sammutusreaktio sekä kalsinointi, jolloin saatiin tuoteseosjoka sisälsi kaoliinin lisäksi 440 g CaO:n ja veden vaikutuksesta muodostuneen Ca(OH)2:n seosta. Tämä tuoteseos titrattiin 1000 N HCkllä käyttämällä indikaattorina fenolftaleiinia, minkä perusteella laskettiin CaO:n ja Ca(OH)2:n keskinäiset suhteet. Analyysitulokset on annettu taulukossa 1.
Taulukko 1
Esimerkki 2
Suoritettiin eri fraktioihin kerättyjen kalkkikivipartikkelien kalsinointi 800 °C:ssa Välituotteeksi 1. Nämä kalsinoidut välituotteet (ainakin pinnoiltaan CaO:ksi muuttuneet kalkkiki-vipartikkelit) titrattiin 1000 N HCkllä käyttämällä indikaattorina fenolftaleiinia, minkä perusteella laskettiin CaO:n määrät partikkelien pinnoissa. Analyysitulokset on annettu taulukossa 2.
Taulukko 2
Esimerkki 3
Suoritettiin kalsinointi 800 °C:ssa seoksille, joissa oli eri kokofraktioihin kerättyjä kalkki-kivipartikkeleita (5,00 g) ja 0,25 mm seulan läpäisseitä kaoliinipartikkeleita (2,00 g), ja annettiin kalsinoitujen yhdistelmäpartikkelien jäähtyä 700 °C:ssa 10 minuutin ajan. Suoritettiin myös vastaavien seosten kahinoinnit alemmissa lämpötiloissa. Näin saatiin muodostettua Yhdistelmätu otteita 1 ja 2. Nämä kalsinoidut tuotteet (n. 50 % ainakin pinnoiltaan CaO:ksi muuttunutta kalkkikivipar-tikkelia ja n. 50 % silikaattia) titrattiin 1000 N HCkllä käyttämällä indikaattorina fenolfta-leiinia, minkä perusteella laskettiin CaO:n määrät kalkkikivipartikkelien pinnoissa. Analyysitulokset on annettu taulukossa 3.
Taulukko 3
Pienimmän kokoluokan fraktio kalsinoituu näin n. 90-%, eli olennaisesti kokonaan, CaO:ksi.

Claims (13)

1. Menetelmä sideaineina toimivien yhdistelmäpartikkeleiden valmistamiseksi, jotka yhdistelmäpartikkelit sisältävät kalkkikivipartikkeleihin tai kalkkikivi-silikaattikivi-partikkeleihin perustuvan kalkkikiviosuuden, tunnettu siitä, että - kalkkikiviosuus sekoitetaan kaoliinipartikkeleita sisältävän kaoliiniosuuden kanssa - suoritetaan kalsinointi kalkkikiviosuudelle tai kaoliiniosuudelle ennen niiden sekoittamista keskenään, tai suoritetaan kalsinointi näiden osuuksien seokselle, jolloin kalsinoinnissa muodostunut aktivoitu kerros ainakin yhden mainitun osuuden partikkelien pinnassa aiheuttaa osuuksien partikkeleiden kiinnittymisen toisiinsa yhdistelmäpartikkeleiksi, ja - ainakin kalkkikivipartikkelit tai kalkkikivi-silikaattikivi-partikkelit kalsinoidaan olosuhteissa, joissa ne ainakin pinnoiltaan reagoivat kalsiumoksidiksi, edullisesti 10 - 100 %:sesti, edullisemmin 10 - 85 %:sesti, sopivimmin 10 - 50 %:sesti, ja - suoritetaan kalsiumoksidin sammutusreaktio vesisumun avulla, jolloin kalkkikivipartikkelien tai kalkkikivi-silikaattikivi-partikkelien pintaan muodostuu kalsiumhydroksidia.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaoliinipartikkelit muodostetaan raaka-aineista, jotka sisältävät kaoliniittia, illiittia, vermikuliittia, smektiittia, tai kloriittia tai kahta tai useampaa mainittua mineraalia, edullisesti ainakin kaoliniittia, sopivimmin > 50 % kaoliniittia.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin kaoliinipartikkelit kalsinoidaan olosuhteissa, joissa ne ainakin pinnoiltaan aktivoituvat metakaoliiniksi, edullisesti > 40 %:sesti, edullisemmin 40 - 60 %:sesti ja sopivimmin noin 50 %:sesti.
4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suoritetaan kalsiumoksidin sammutusreaktio siten, että ainakin kalkkikivipartikkelien tai kalkkikivi-silikaattikivi-partikkelien pintaan muodostuu sellaisia kalsiumhydroksidipartikkel eitä Jotka ovat keskimääräiseltä halkaisijaltaan <100 nm.
5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suoritetaan kalsinointi lämpötilassa, joka on > 500 °C, edullisemmin 600 - 800 °C, sopivimmin noin 700 °C.
6. Yhdistelmäpartikkelit, jotka on tarkoitettu käytettäviksi betonin sideaineena, ja jotka sisältävät kalkkikivipartikkeleihin tai kalkkikivi-silikaattikivi-partikkeleihin perustuvan kalkkikiviosuuden tunnetut siitä, että - kalkkikiviosuus on kiinnittynyt kaoliinipartikkeleita sisältävään kaoliiniosuuteen, jolloin vähintään yksi yhdistelmäpartikkeleiden osuus on ainakin osittain kalsinoidussa muodossa, - kalkkikivipartikkelit tai kalkkikivi-silikaattikivi-partikkelit ovat muodossa, jossa ne ainakin pinnoiltaan ovat reagoineet kalsiumoksidiksi, edullisesti 10 -100 %:sesti, edullisemmin 10 - 85 %:sesti, sopivimmin 10 - 50 %:sesti, ja - kalkkikivipartikkeleiden tai kalkkikivi-silikaattikivi-partikkeleiden kalsiumoksidi on sammutetussa muodossa, eli kalsiumhydroksidin muodossa, joka kalsiumhydroksidi edullisesti on sellaisten partikkeleiden muodossa, joka on keskimääräiseltä halkaisijaltaan <100 nm.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukaiset yhdistelmäpartikkelit, tunnetut siitä, että ne on tuotettujenkin patenttivaatimuksen 1-5 mukaisella menetelmällä.
8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukaiset yhdistelmäpartikkelit, tunnetut siitä, että ne ovat kooltaan pienempiä kuin 2 mm.
9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukaiset yhdistelmäpartikkelit, tunnetut siitä, että kaoliinipartikkelit on valittu raaka-aineista, jotka sisältävät kaoliniittia, illiittia, vermikuliittia, smektiittia, tai kloriittia tai kahta tai useampaa mainittua mineraalia, edullisesti ainakin kaoliniittia, sopivimmin > 50 % kaoliniittia.
10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukaiset yhdistelmäpartikkelit, tunnetut siitä, että kaoliinipartikkelit ovat muodossa, joissa ne ainakin pinnoiltaan on aktivoitu metakaoliiniksi, edullisesti > 40 %:sesti, edullisemmin 40 - 60 %:sesti ja sopivimmin noin 50 %:sesti.
11. Jonkin patenttivaatimuksen 6-10 mukaiset yhdistelmäpartikkelit, tunnetut siitä, että ne on valittu seuraavista: kalkkikivipartikkelit tai kalkkikivi-silikaattikivi-partikkelit, joiden pinnassa on kalsiumoksidikerrokset, jotka ovat kiinnittyneinä metakaoliinipartikkeleihin, kokonaan kalsiumoksidiksi reagoineet kalkkikivipartikkelit, jotka ovat kiinnittyneinä metakaoliinipartikkeleihin, kokonaan kalsiumoksidiksi ja edelleen kalsiumhydroksidiksi reagoineet kalkkikivipartikkelit, jotka ovat kiinnittyneinä metakaoliinipartikkeleihin, pinnaltaan kalsiumoksidiksi ja edelleen kalsiumhydroksidiksi reagoineet kalkkikivipartikkelit tai kalkkikivi-silikaattikivi-partikkelit, jotka ovat kiinnittyneinä metakaoliinipartikkeleihin, agglomeraatit, jotka on muodostettu kokonaan kalsiumoksidiksi ja edelleen kalsiumhydroksidiksi reagoineista kalkkikivipartikkeleista sekä metakaoliinista.
12. Betonituote, joka sisältää yhtä tai useampaa sideainetta, josta ainakin osa on pozzolaanista sideainetta, tunnettu siitä, että 25 - 100 % kokonaissideaineen kuivapainosta on jonkin patenttivaatimuksen 6-11 mukaisia yhdistelmäpartikkeleita.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen betonituote, tunnettu siitä, että kokonaissideaineen kuivapainosta 0-75 % on Portland-sementtiä. Patentkrav
FI20135440A 2013-04-29 2013-04-29 Menetelmä yhdistelmäpartikkelien valmistamiseksi FI126846B (fi)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20135440A FI126846B (fi) 2013-04-29 2013-04-29 Menetelmä yhdistelmäpartikkelien valmistamiseksi
PCT/FI2014/050311 WO2014177767A1 (en) 2013-04-29 2014-04-29 Method of producing composite particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20135440A FI126846B (fi) 2013-04-29 2013-04-29 Menetelmä yhdistelmäpartikkelien valmistamiseksi

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FI126846B true FI126846B (fi) 2017-06-15

Family

ID=51843210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20135440A FI126846B (fi) 2013-04-29 2013-04-29 Menetelmä yhdistelmäpartikkelien valmistamiseksi

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI126846B (fi)
WO (1) WO2014177767A1 (fi)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113198544B (zh) * 2021-04-28 2023-10-20 浙江新火原新材料科技有限公司 一种成型收缩率低的纳米氧化物催化剂蜂窝的制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9303410A (pt) * 1992-08-26 1994-03-22 Engelhard Corp Pigmentos de caulim calcinados,e processo para produzir os mesmos
NL9401366A (nl) * 1994-08-24 1996-04-01 Brp De Bilt Bv Werkwijze voor de bereiding van een puzzolaan materiaal uit papierresidu en werkwijze voor het daaruit vervaardigen van cement.
JP4217035B2 (ja) * 2001-08-20 2009-01-28 日鉄鉱業株式会社 無機又は金属微粒子−炭酸カルシウム複合粒子の製造方法、並びに該複合粒子を含有する複合組成物の製造方法及び複合体の製造方法
FI115047B (fi) * 2001-11-01 2005-02-28 Kautar Oy Metakaoliiniagglomeraatit sekä menetelmät kalsinoitujen kaoliiniagglomeraattien ja metakaoliiniagglomeraattien valmistamiseksi
FI120733B (fi) * 2008-11-14 2010-02-15 Fractivator Oy Menetelmä ja laite hienojakoisen kalsiumhydroksidin valmistamiseksi
FI123962B (fi) * 2009-12-07 2014-01-15 Kautar Oy Huokoisia rakeita sisältävä betonin tai laastin kuiva-ainekoostumus
FI124634B (fi) * 2010-06-11 2014-11-14 Upm Kymmene Oyj Menetelmä ja laitteisto kalkkimaidon in-line valmistamiseksi kuiturainakoneen yhteyteen järjestettyyn PCC:n in-line valmistusprosessiin
FI122805B (fi) * 2010-12-13 2012-07-13 Fractivator Oy Menetelmä ja laitteisto hienojakoisen kalsiumhydroksidin valmistamiseksi

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014177767A1 (en) 2014-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moukannaa et al. Alkaline fused phosphate mine tailings for geopolymer mortar synthesis: Thermal stability, mechanical and microstructural properties
TWI737596B (zh) 來自矽酸鈣碳化的複合材料與結合元件及其方法
JP6274465B2 (ja) ナノセメント及びナノセメントの生産方法
CN112567104B (zh) 颗粒状湿灰浆喷枪、有喷枪的装置及使用喷枪和/或装置的喷射方法
CN111630020B (zh) 非烧制整体料
CN107010860B (zh) 超高性能混凝土掺合料及其制备方法
KR20150086257A (ko) 플라이 애시 처리 공정 및 이를 위한 로터리 밀
EP1458489B1 (en) Binder admixture, kaolin product and their manufacture
KR101135175B1 (ko) 칼슘 알루미네이트 골재를 사용한 보호 몰탈 및 그에 사용되는 유무기 복합 하이브리드 코팅제
CN109071350A (zh) 二氧化硅涂覆的膨胀剂及其在水泥体系中的用途
WO2018049264A1 (en) Cement formulations and methods
EP1204614B1 (en) Method of making a gypsum set accelerator
KR101436780B1 (ko) 내구성 및 부착 강도가 우수한 수중 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법
CN100457413C (zh) 一种混凝土砂浆界面处理剂及处理方法
FI126846B (fi) Menetelmä yhdistelmäpartikkelien valmistamiseksi
KR101415539B1 (ko) 내구성 및 접착 강도가 우수한 수중 콘크리트 구조물 보수 보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 수중 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법
CN106380181A (zh) 一种废料制成的环保建材用砖块及其制备方法
CN114804807B (zh) 一种全固废软基淤泥固化粉料及其制备方法
Sutar et al. Study and review of ordinary Portland cement
CN104276772B (zh) 一种水硬性胶凝材料的制备方法
WO2013139961A1 (en) A composition for production of construction materials
JPH07165455A (ja) 硬化性無機質組成物
CN110862254B (zh) 陶瓷胶凝材料及其制备方法与应用
CN107162445A (zh) 一种由电石渣和铜渣熔分渣制备硅酸盐水泥的方法
CN101643330A (zh) 一种用电石渣制造的硅酸盐高碱水泥的方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 126846

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed