JP2023507547A - セメント添加剤 - Google Patents
セメント添加剤 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023507547A JP2023507547A JP2022530677A JP2022530677A JP2023507547A JP 2023507547 A JP2023507547 A JP 2023507547A JP 2022530677 A JP2022530677 A JP 2022530677A JP 2022530677 A JP2022530677 A JP 2022530677A JP 2023507547 A JP2023507547 A JP 2023507547A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cement
- silica
- composition
- cement additive
- perovskite
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 449
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 240
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims description 177
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 392
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 288
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 193
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 170
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 145
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 203
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 106
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 80
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 61
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 59
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 49
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 42
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 36
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 35
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 34
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 22
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 14
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 230000001180 sulfating effect Effects 0.000 claims description 11
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 10
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims description 6
- -1 stucco Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 claims 11
- 239000001175 calcium sulphate Substances 0.000 claims 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 108
- 229940095672 calcium sulfate Drugs 0.000 description 70
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 66
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 51
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 33
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 33
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 29
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 23
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 21
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 21
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 20
- 239000012465 retentate Substances 0.000 description 19
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 18
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical class [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 17
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 16
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical class [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 15
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 15
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 12
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 11
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 10
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical class [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 9
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 9
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 9
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 8
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 8
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 7
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 7
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 229910052914 metal silicate Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- WEUCVIBPSSMHJG-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ca+2].[Ti+4] WEUCVIBPSSMHJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 5
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011411 calcium sulfoaluminate cement Substances 0.000 description 4
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BIGPRXCJEDHCLP-UHFFFAOYSA-N ammonium bisulfate Chemical compound [NH4+].OS([O-])(=O)=O BIGPRXCJEDHCLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940095564 anhydrous calcium sulfate Drugs 0.000 description 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 2
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 2
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N dialuminum tricalcium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Al+3].[Ca++].[Ca++].[Ca++] HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940057307 dihydrate calcium sulfate Drugs 0.000 description 2
- 229940057306 hemihydrate calcium sulfate Drugs 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011396 hydraulic cement Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 2
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002334 isothermal calorimetry Methods 0.000 description 2
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000011404 masonry cement Substances 0.000 description 2
- 229910052953 millerite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L oxygen(2-);titanium(4+);sulfate Chemical compound [O-2].[Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000011178 precast concrete Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenenickel Chemical compound [Ni]=S WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011410 supersulfated cement Substances 0.000 description 2
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 2
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000348 titanium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002971 CaTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052639 augite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- GJYLKIZKRHDRER-UHFFFAOYSA-N calcium;sulfuric acid Chemical compound [Ca].OS(O)(=O)=O GJYLKIZKRHDRER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000010430 carbonatite Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 229910052636 pigeonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- HDUMBHAAKGUHAR-UHFFFAOYSA-J titanium(4+);disulfate Chemical class [Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O HDUMBHAAKGUHAR-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
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
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/48—Clinker treatment
-
- 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
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
- C04B22/08—Acids or salts thereof
- C04B22/14—Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
- C04B22/142—Sulfates
- C04B22/143—Calcium-sulfate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/46—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
- C04B11/00—Calcium sulfate cements
- C04B11/28—Mixtures thereof with other inorganic cementitious 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
- 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
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/067—Slags
-
- 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
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/023—Chemical treatment
-
- 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
- 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
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
- C04B40/0039—Premixtures of ingredients
- C04B40/0042—Powdery mixtures
-
- 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
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00637—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as glue or binder for uniting building or structural materials
- C04B2111/00646—Masonry mortars
-
- 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
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
- C04B2111/1018—Gypsum free or very low gypsum content cement compositions
-
- 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
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/04—Working-up slag
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本発明は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する硫酸カルシウムおよびシリカを含むセメント添加剤とともに、セメント添加剤を含むセメントおよびセメント質製品を提供する。本発明はまた、セメント添加剤ならびにセメント添加剤を含むセメントおよびセメント質製品を作製するための方法を提供する。【選択図】なし
Description
本発明は、セメント添加剤、特にペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来するセメント添加剤、ならびにセメント添加剤を含むセメント質製品、ならびにセメント添加剤およびそれを含むセメント質製品を作製する方法に関する。
セメントの製造は、石灰石と粘土、頁岩、砂、鉄鉱石、ボーキサイト、フライアッシュ、およびスラグなどのアルミノケイ酸塩材料とをキルンで焼結して、例えば、アライト(3CaO.SiO2)、ベライト(2CaO.SiO2)、アルミン酸三カルシウム(3CaO.Al2O3)、およびブラウンミレライト(4CaO.Al2O3.Fe2O3)を含む固体クリンカーを形成することを伴う。次いで、クリンカーは、典型的には、石膏(CaSO4)と組み合わせて粉砕され、セメントを形成する。石膏は主に、凝結時間を制御し、使用中のセメントの瞬結を防止するための添加剤として使用される。
クリンカーは、セメント製造の主要な原料であり、セメント工場にとって最大のコスト要因である。加えて、クリンカーを作製するためのプロセスは、非常にエネルギー集約的であり、大量のCO2排出をもたらす。
天然石膏は、伝統的にセメント製造に使用されてきた。石膏鉱山は、鉱山の近くで働き、生活する人々に重大な環境被害および健康上のリスクを引き起こすと報告されている。
工業材料および鉱石から二酸化チタンを生成および回収するための方法は、コストをかけて処分しなければならず、かつ/または環境に重大な影響を及ぼす大量の固体および/もしくは液体廃棄物を生成する。廃棄物材料を削減、リサイクル、または他のプロセスで利用して価値を付加することができれば有用である。
目的
本発明の目的は、改善されたセメントおよび/もしくはセメント添加剤ならびに/または関連するセメント質製品および/もしくは方法を提供すること、あるいは少なくとも公衆に有用な選択肢を提供することである。
本発明の目的は、改善されたセメントおよび/もしくはセメント添加剤ならびに/または関連するセメント質製品および/もしくは方法を提供すること、あるいは少なくとも公衆に有用な選択肢を提供することである。
発明の概要
第1の態様では、本発明は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来するセメント添加剤を提供し、セメント添加剤は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む。
第1の態様では、本発明は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来するセメント添加剤を提供し、セメント添加剤は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む。
一実施形態では、セメント添加剤は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から得られる組成物(A)を含み、組成物(A)は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む。
一実施形態では、組成物(A)は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収する方法から得られ、1つ以上の金属は、チタン、マグネシウム、アルミニウム、および鉄のうちの少なくとも1つから選択される。
一実施形態では、セメント添加剤は、少なくともペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成するステップを含む方法によって、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する。一実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を、硫酸塩材料に含有される1つ以上の他の構成成分から分離することをさらに含む。一実施形態では、セメント添加剤は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成し、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から分離して、セメント添加剤を形成することにより、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する。一実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、分離後に洗浄される。
一実施形態では、セメント添加剤は、1つ以上の追加の材料と組み合わせた組成物(A)を含む。一実施形態では、1つ以上の追加の材料は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するためのプロセスで得られる組成物(B)を含む。一実施形態では、1つ以上の金属は、チタン、マグネシウム、アルミニウム、および/または鉄である。一実施形態では、組成物(B)は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するためのプロセスの副産物である。別の実施形態では、1つ以上の追加の材料は、1つ以上の金属またはその誘導体を回収するための方法で使用される供給原料を含む。代替の実施形態では、セメント添加剤は、組成物(A)からなるか、または本質的にそれからなる。
第2の態様では、本発明は、セメント添加剤としてペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収する方法から得られる組成物(A)の使用を提供し、この組成物は、硫酸カルシウムおよびシリカを含み、1つ以上の金属は、チタン、マグネシウム、アルミニウム、鉄のうちの少なくとも1つから選択される。
一実施形態では、1つ以上の金属を回収する方法は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化することを含む。一実施形態では、この方法は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成し、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から分離することを含む。一実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、分離後に洗浄される。別の実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を1つ以上の他の材料と組み合わせることを含む。
第1または第2の態様の一実施形態では、硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分は、少なくとも1つ以上の硫酸化金属塩である。一実施形態では、1つ以上の硫酸化金属塩は、1つ以上の硫酸化チタン塩、1つ以上の硫酸化マグネシウム塩、および/または1つ以上の硫酸化アルミニウム塩から選択される。
第1または第2の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、製鉄スラグである。別の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、鉱石または天然のペロブスカイト濃縮物である。好ましい実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、VTMスラグである。別の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、赤泥である(例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する)。
第3の態様では、本発明は、硫酸カルシウムおよびシリカを含むセメント添加剤を提供する。一実施形態では、セメント添加剤は、本明細書に記載される組成物(A)からなるか、または本質的にそれからなる。別の実施形態では、セメント添加剤は、1つ以上の他の材料と組み合わせて、本明細書に記載される組成物(A)を含む。
第1~第3の態様のいずれか1つの一実施形態では、セメント添加剤は、約40%~約80%の硫酸カルシウム(w/w)を含む。別の実施形態では、それは、約40%~約75%の硫酸カルシウムを含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約40%~、約45%~、約50%~、約55%~、約60%~、約65%~、約70%~、または約75%の硫酸カルシウム(CaSO4)を含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約45%~約70%、約50%~約70%、約55%~約70%、または約60%~約70%の硫酸カルシウム(w/w)を含む。
第1~第3の態様のいずれか1つの一実施形態では、セメント添加剤は、約10%~約50%のシリカ(w/w)を含む。他の実施形態では、それは、約10%~約35%または約10%~約30%のシリカを含む。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約10%~、約15%~、約20%~、約25%~、または約30%のシリカを含む。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約15%~約25%のシリカを含む。
第1~第3の態様のいずれか1つの一実施形態では、セメント添加剤は、約0.2~約1.2のシリカ対硫酸カルシウムの比率を含む。他の実施形態では、セメント添加剤中のシリカ対硫酸カルシウムの比率は、約0.2~約0.8、約0.7、約0.6、または約0.5である。
第1、第3の態様のいずれか1つの一実施形態では、硫酸カルシウムは、無水、半水和物もしくは二水和物の硫酸カルシウム、または任意の他の形態の硫酸カルシウムのうちの1つ以上を含む。
第1~第3の態様のいずれか1つの一実施形態では、シリカは、アモルファスシリカの形態のシリカのうちの1つ以上および1つ以上の金属ケイ酸塩の形態のシリカを含む。一実施形態では、シリカは、主にアモルファスである。
第1~第3の態様のいずれか1つの一実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、および酸化カルシウムのうちの1つ以上をさらに含む。別の実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、および酸化鉄のすべてを含む。別の実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、および酸化カルシウムのすべてを含む。
第1~第3の態様のいずれか1つの一実施形態では、セメント添加剤は、約4%以下の酸化鉄(w/w)を含む。一実施形態では、セメント添加剤は、約3%以下の酸化鉄、より好ましくは約2%以下の酸化鉄、または約1%以下の酸化鉄を含む。
第4の態様では、本発明は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を使用して、硫酸カルシウムおよびシリカを含むセメント添加剤(例えば、第1または第3の態様)を得ることを提供する。
第4の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、硫酸化されて硫酸化材料を生成し、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から分離することによって硫酸化材料から回収される。一実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、分離後に洗浄される。別の実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、1つ以上の他の材料と組み合わされる。
第5の態様では、本発明は、硫酸カルシウムおよびシリカ(例えば、第1または第3の態様)を含むセメント添加剤を製造するための方法を提供し、この方法は、少なくとも
i.ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成するステップと、
ii.硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物(第1)を分離するステップと、を含む。
i.ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成するステップと、
ii.硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物(第1)を分離するステップと、を含む。
第5の態様の一実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物を、その分離後に洗浄するステップをさらに含む。
第5の態様の一実施形態では、この方法は、少なくとも
iii.硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整するステップと、
iv.液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第2の組成物を得るステップと、をさらに含む。
iii.硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整するステップと、
iv.液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第2の組成物を得るステップと、をさらに含む。
第5の態様の別の実施形態では、この方法は、少なくとも
iii.硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物を水と組み合わせるステップと、
iv.液体から固体を分離して、第2の組成物を得るステップと、
v.第2の組成物を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整するステップと、
vi.液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第3の組成物を得るステップと、をさらに含む。
iii.硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物を水と組み合わせるステップと、
iv.液体から固体を分離して、第2の組成物を得るステップと、
v.第2の組成物を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整するステップと、
vi.液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第3の組成物を得るステップと、をさらに含む。
第5の態様の一実施形態では、この方法は、第1、第2、または第3の組成物を乾燥させることをさらに含む。
本発明の特定の実施形態では、本明細書で言及される第1、第2、または第3の組成物は、本明細書の他の場所で言及される組成物(A)を表すことが理解されよう。
第5の態様の一実施形態では、pHを調整するための少なくとも1つの化合物は、水酸化カルシウムおよび酸化カルシウムから選択される。
第5の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、180μm未満の粒子サイズを有する。一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、約<250ミクロンのD90の粒子サイズを有する。
第5の態様の特定の実施形態では、この方法は、関連する方法から得られる第1、第2、または第3の組成物を1つ以上の追加の材料と組み合わせて、セメント添加剤を形成するステップをさらに含む。一実施形態では、1つ以上の追加の材料は、組成物(B)を含む。一実施形態では、組成物(B)は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するためのプロセスで得られる。一実施形態では、組成物(B)は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するためのプロセスの副産物である。一実施形態では、1つ以上の金属は、チタン、マグネシウム、アルミニウム、および/または鉄である。
第4または第5の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、製鉄スラグである。別の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、鉱石または天然のペロブスカイト濃縮物である。好ましい実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、VTMスラグである。別の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、赤泥である(例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する)。
第4または第5の態様の一実施形態では、硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分は、少なくとも1つ以上の硫酸化金属塩である。一実施形態では、1つ以上の硫酸化金属塩は、1つ以上の硫酸化チタン塩、1つ以上の硫酸化マグネシウム塩、1つ以上の硫酸化アルミニウム塩から選択される。
第4または第5の態様の一実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物(第1)を、硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から分離するステップは、固体硫酸化材料を水と接触させて硫酸化懸濁液を形成し、次いで硫酸化懸濁液を濾過して、保持液および透過液を得ることを含む。保持液は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を含む。透過液は、硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分を含む。
関連する態様では、本発明は、第5の態様で定義された方法によって作製されたセメント添加剤を提供する。
第6の態様では、本発明は、本発明の第1もしくは第3の態様のセメント添加剤、または第5の態様の方法によって作製されたセメント添加剤を含むセメントを提供する。
第6の態様の一実施形態では、セメントは、第1もしくは第3の態様のクリンカーおよびセメント添加剤、または第5の態様の方法によって作製されたクリンカーおよびセメント添加剤を含む。一実施形態では、セメントは、第1もしくは第3の態様のクリンカーおよびセメント添加剤または第5の態様の方法によって作製されたクリンカーおよびセメント添加剤からなるか、または本質的にそれらからなる。一実施形態では、セメントは、クリンカー、第1もしくは第3の態様のセメント添加剤、または第5の態様の方法によって作製されたセメント添加剤、石灰石、および粉砕助剤を含むか、それらからなるか、または本質的にそれらからなる。
第6の態様の一実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約2%~約12%(w/w)の量でセメント中に存在する。別の実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約2%~約10%(w/w)の量でセメント中に存在する。一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、全セメントの約4%~約8%(w/w)の量で存在する。一実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約6%~約8%(w/w)の量で存在する。他の実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約1%~25%(w/w)の量でセメント中に存在する。他の実施形態では、セメント添加剤は、最大約45%(w/w)の量でセメント中に存在する。
第6の態様の一実施形態では、セメントは、7日で少なくとも約30MPaの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。第6の態様の別の実施形態では、セメントは、28日で少なくとも約45MPaの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。
第7の態様では、本発明は、第6の態様のセメントまたは第1もしくは第3の態様のセメント添加剤または第5の態様の方法によって作製されたセメント添加剤を含む、セメント質製品を提供する。
好ましい実施形態では、セメント質製品は、コンクリート、モルタル、グラウト、またはスタッコである。
第8の態様では、本発明は、第7の態様の硬化セメント質製品を含む物品を提供する。
第9の態様では、本発明は、セメントを作製する方法を提供し、この方法は、少なくとも、第1もしくは第3の態様で定義されたセメント添加剤、または本発明の第5の態様の方法によって作製されたセメント添加剤を1つ以上の他のセメント成分と組み合わせるステップを含む。
第10の態様では、本発明は、セメントを作製する方法を提供し、この方法は、少なくとも
a.ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成するステップと、
b.硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物(第1)を分離するステップと、
c.第1の組成物を1つ以上の他のセメント成分と組み合わせるステップと、を含む。
a.ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成するステップと、
b.硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物(第1)を分離するステップと、
c.第1の組成物を1つ以上の他のセメント成分と組み合わせるステップと、を含む。
第10の態様の一実施形態では、この方法は、ステップb.の後、およびステップc.の前またはステップcの後に硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を洗浄するステップをさらに含む。
第10の態様の一実施形態では、ステップb.の後およびステップc.の前に、この方法は、少なくとも
b1.硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整するステップと、
b2.液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第2の組成物を得るステップと、をさらに含む。
b1.硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整するステップと、
b2.液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第2の組成物を得るステップと、をさらに含む。
第10の態様の別の実施形態では、ステップb.の後およびステップc.の前に、この方法は、少なくとも
b1.硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物を水と組み合わせるステップと、
b2.液体から固体を分離して第2の組成物を得るステップと、
b3.第2の組成物を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整するステップと、
b4.液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第3の組成物を得るステップと、をさらに含む。
b1.硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物を水と組み合わせるステップと、
b2.液体から固体を分離して第2の組成物を得るステップと、
b3.第2の組成物を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整するステップと、
b4.液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第3の組成物を得るステップと、をさらに含む。
第10の態様の一実施形態では、この方法は、第1、第2、または第3の組成物を乾燥させることをさらに含む。
第10の態様の一実施形態では、pHを調整するための少なくとも1つの化合物は、水酸化カルシウムおよび酸化カルシウムから選択される。
第10の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、180μm未満の粒子サイズを有する。第10の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、約<250ミクロンの粒子サイズD90を有する。
第10の態様の一実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を1つ以上の追加の材料(本明細書に記載)と組み合わせて、セメント添加剤を形成するステップ:例えば、ステップb.の第1の組成物をステップcの前に1つ以上の追加の材料と組み合わせるステップ、ステップb2.の第2の組成物をステップcの前に1つ以上の追加の材料と組み合わせるステップ、またはステップb4.の第3の組成物をステップcの前に1つ以上の追加の材料と組み合わせるステップをさらに含む。
一実施形態では、第9または第10の態様の方法は、セメント添加剤をクリンカーと組み合わせることを含む。特定の実施形態では、クリンカーは、セメント添加剤と組み合わせる前に粉砕される。好ましい実施形態では、クリンカーとセメント添加剤とが組み合わされ、相互粉砕される。
特定の実施形態では、第9または第10の態様の方法は、追加の成分をセメント添加剤およびクリンカーと任意の順序で組み合わせることをさらに含む。
別の態様では、本発明は、本発明の第9または第10の態様の方法によって作製されたセメントを提供する。
第11の態様では、本発明は、セメント質製品を作製する方法を提供し、この方法は、少なくとも第1もしくは第3の態様のセメント添加剤または第5の態様の方法によって作製されたセメント添加剤を含むセメントをa)水またはb)骨材および水と組み合わせるステップを含む。一実施形態では、この方法は、第10の態様のステップならびにセメントをa)水またはb)骨材および水と組み合わせる追加のステップを含む。特定の実施形態では、追加の成分が含まれ得る。好ましい実施形態では、セメント質製品は、コンクリート、モルタル、スタッコ、またはグラウトである。
第12の態様では、本発明は、第11の態様の方法によって作製されたセメント質製品を提供する。
本発明の方法の好ましい実施形態(例えば、第5または第10の態様)では、材料を硫酸化するステップi.は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸と接触させて、ケーキ(固体硫酸化材料)を形成することを含み、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を分離するステップii.は、ケーキを水および/または希硫酸と接触させて、硫酸化懸濁液を形成し、次いで硫酸化懸濁液中の液体から固体を分離して、保持液(硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物)ならびに透過液(硫酸化材料に含有される他の構成成分を含む)を生成することを含む。
本発明はまた、本出願の明細書において、個別にまたは集合的に、部品、要素、または特徴のうちの2つ以上の任意またはすべての組み合わせで言及または示される該部分、要素、および特徴を含み、本発明が関連する当技術分野で既知の同等物を有する場合、そのような既知の同等物を有する特定の整数が本明細書で言及される場合、そのような既知の同等物は、個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれるとみなされる。
すべてのその新規な態様で考慮されるべきである本発明のさらなる態様は、以下の説明を読むと、当業者には明らかになるであろう。
本発明者は、セメント添加剤として使用される新規の組成物を考案した。特に、本発明者らは、驚くべきことに、溶融炉スラグまたは高炉スラグから二酸化チタンを回収するプロセス中に得られた組成物が、セメント中のクリンカーおよび/または石膏および/またはポゾラン材料の代替として、少なくとも部分的に作用し得ることを特定した。試験は、本発明の組成物で作製されたセメントが、組成物を含まない対照セメントと同等またはそれ以上、特に強度に関して性能が高いことを示している。予期せぬことに、モルタル試験は、モルタルに含有される本発明の組成物の量が増加するにつれて、モルタルサンプルの圧縮強度が増加することを示した。加えて、本発明の組成物は、驚くべきことに、それらの中に存在するシリカのレベルに対して予想よりも高いポゾラン活性を有する。さらに、試験は、本発明の組成物を含有するモルタルが、一般に、対照と比較してより速い凝結時間を示すことを示しており、これは、プレキャストコンクリートおよび低温環境でのコンクリートの配置を含むがこれらに限定されない多くの用途において有益であり得る。加えて、本発明者は、本発明の組成物を使用することにより、特定の用途のためのセメント質製品(例えば、コンクリートまたはモルタル)を調製するときにセメント促進剤を使用する必要性が低減され得る(または使用するセメント促進剤の量が低減され得る)と企図している。これまでに生じた結果は、溶融炉および高炉スラグ出発材料から得られた組成物からのものであるが、本発明者は、ペロブスカイトおよびシリカを含む他の材料から同様の組成物を得ることができると考えている。
本発明者は、本発明のセメント添加剤について観察された予想外の特徴により、強度、耐久性、および比較的速い凝結時間が望ましい民間用途のためのセメントでの使用にそれらが特に適していることに留意する。
本発明の組成物の使用は、セメントの品質を損なうことなく、セメント製造のコストおよび/または環境への影響を低減するという利点を有する。例えば、強度を損なうことなくセメント製造に必要なクリンカーを数パーセント削減できることは、セメントメーカーに大幅なコストおよび環境の節約をもたらす。同様に、セメントでの他の石膏源を使用する必要性を置換するまたは置き換えることは、例えば、環境への影響および天然に存在する石膏の調達に関連する追加コストを低減するという利点を有する。本発明の組成物はまた、さらなる効率およびコスト節約を提供するポゾラン材料(フライアッシュおよびヒュームシリカなど)の補助的な供給源を使用する必要性を置換するまたは置き換えることができる。本発明の組成物はまた、セメント産業で使用される石膏およびポゾラン材料の単一の供給源を便利に提供する。
本発明は、ペロブスカイトおよびシリカを含む供給原料から金属価値(例えば、二酸化チタン)を回収するための工業プロセスからの廃棄生成物から価値を生み出し、そのようなプロセスの経済性を改善し、かつそれらの環境への影響を最小限に抑えるというさらなる利点を有する。
定義
特に定義されていない限り、本明細書全体で使用される次の用語は次のように定義される。
特に定義されていない限り、本明細書全体で使用される次の用語は次のように定義される。
本明細書および以下の特許請求の範囲全体を通して、文脈上別段の定めがない限り、「含む(comprise)」という言葉、ならびに「含む(comprises)」および「含む(comprising)」などの変形は、排他的な意味ではなく、包括的な意味で、すなわち、「含むがこれに限定されない」という意味で解釈されるべきである。
本明細書で使用される場合、「セメント質製品」という用語は、少なくともセメントを含む任意の製品、組成物、または物品を意味すると理解されるべきである。非限定的な例として、「セメント質製品」には、モルタル、グラウト、スタッコ、スクリード、セルフレベリング化合物または組成物、およびコンクリートが含まれる。
「セメント添加剤」という用語は、本明細書では、本発明の組成物を説明するために使用される。この用語の使用には、硫酸化材料から直接回収(分離)されたそれらの組成物、ならびに回収(分離)され、次いでさらに処理された(例えば、洗浄、乾燥、および/または本明細書に記載されている1つ以上の他の材料との組み合わせによる)組成物への言及が含まれる。
本発明は、「ペロブスカイトおよびシリカを含む」材料に関して本明細書に記載されている。「ペロブスカイト」とは、チタン酸カルシウムCaTiO3から構成されるチタン-酸化カルシウム鉱物を指す。ペロブスカイトは、典型的には、立方晶構造を有するが、本明細書で使用される用語は、他の材料との複合体を含む、任意の形態のチタン酸カルシウムを指すことを意図している。材料は、任意のレベルのペロブスカイトを含み得る。「ペロブスカイトおよびシリカを含む」という表現は、特定の量のペロブスカイトおよび/またはシリカが材料中に存在しなければならないことを暗示するものと解釈すべきではない。
本明細書では、本発明のセメント添加剤、および「シリカ」を含有するそれが由来する材料または供給原料について言及する。これは、1つ以上のケイ酸塩、例えば金属ケイ酸塩の形態である添加剤または供給原料中に存在するシリカへの言及を含むように広く解釈されるべきである。例えば、本発明のセメント添加剤は、特定の量のシリカを含むと言うことができる。これは、添加剤中に存在するシリカおよび/またはケイ酸塩の全量への言及を含むと解釈されるべきである。
特定の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、「スラグ」であり、すなわち、鉱石の製錬または精製中に金属から分離された任意の廃棄物である。好ましい実施形態では、スラグは、製鉄スラグまたはバナジウムチタノマグネタイト(VTM)スラグ(もしくはVTM由来のスラグ)である。「製鉄スラグ」は、鋼または鉄の製造プロセスで生じるスラグである。特定の実施形態では、製鉄スラグは、溶融炉(もしくは製錬所)スラグまたは高炉スラグである。
「VTMスラグ」は、VTM含有鉱石などのVTM含有材料からの生成物(例えば、鋼もしくは鉄)の処理または製造中に得られるスラグである。
他の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、天然のペロブスカイト(すなわち、鉱石)または濃縮物である。「鉱石」は、金属または鉱物が抽出され得る天然に存在する固体材料である。一実施形態では、鉱石は、バナジウムチタノマグネタイト(VTM含有)鉱石である。
「濃縮スラグ」は、例えばパイロ冶金技術を使用して、1つ以上の他の金属種を分離および除去することによって、標的金属酸化物の濃度が増加した材料である。
「反応器」という用語は、本発明の材料を処理、混合、および/または加熱することができる、1つ以上の容器および/もしくは塔または配管構成からなる任意の装置を含む。好ましい実施形態では、反応器は、連続プロセスを行うように適合されている。
1つまたは複数の化学化合物を「回収」することに言及する場合、1つまたは複数の化合物が100%の純度で回収または分離されることを意味すると解釈されるべきではない。また、特定の化学化合物の「精製」(または精製などの同様の用語)に言及する場合、その化合物が100%の純度で回収されることを意味すると解釈されるべきではない。他の化合物による化合物のあるレベルの汚染が起こり、許容され得ることが理解されよう。同様に、化学化合物または組成物を他の構成成分(例えば、1つ以上の化合物または組成物)から「分離する」ことに言及する場合、化合物、組成物、および構成成分が互いに完全に分離されていることを意味すると解釈されるべきではない。他方による一方のあるレベルの汚染が存在し、許容され得ることが理解されよう。特定の実施形態では、本発明の方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を、材料中の1つ以上の他の構成成分から実質的に分離することを含む。
「硫酸化金属塩」または「硫酸化X塩」(Xは特定の金属)という表現は、単一または二重塩および三重塩などの複数塩の形態を含む、金属(または特定の金属X)を含む任意の硫酸塩を意味するように広く解釈されるべきである。この表現は、関連する塩の任意の水和形態への言及を含むものと解釈されるべきである。特定の実施形態では、硫酸化金属塩は、カルシウム、チタン、マグネシウム、および/またはアルミニウムの硫酸化塩を含む。別の実施形態では、それは、鉄の硫酸塩を含む。
「硫酸化材料」は、硫酸化反応またはステップに供した材料である。
供給原料中の二酸化チタンの割合、比率、またはパーセンテージが言及される場合、二酸化チタンの実際の形態は、精製するのに適切な形態でなくてもよいことが当業者によって理解されるであろう。例えば、ペロブスカイトでは、二酸化チタンの形態は、主にチタン酸カルシウム(CaTiO3)である。二酸化チタンに言及する分析結果または文言が提供される場合、それらの分析結果または文言は、例えばチタン酸カルシウムにおいて他の元素と結合し得る二酸化チタンの量として読まれることを意図している。本明細書で言及される他の金属酸化物についても同じことが理解されるべきである。
比率およびパーセンテージは、セメント添加剤、セメント、組成物、または材料中の元素または化合物の量またはレベルを定義するために本明細書で使用され得る。これらは、重量比およびパーセンテージの重量(%w/w)である。
本明細書で言及される「硫酸」は、任意の濃度であり得、水溶液中の重量パーセント(%w/w)濃度に対する重量と呼ばれる。他の命名法には、m%または単に%が含まれ得る。これらは、互換的に使用されることを意図しており、当業者によってそのように理解されるであろう。
本発明の特徴は、材料または供給原料(例えば、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料)から1つ以上の「金属」を回収するための方法に関して本明細書に記載され得る。「金属」または特定の金属への言及は、金属を含む化合物への言及を含むと理解されるべきである。例えば、チタン、マグネシウム、アルミニウム、および鉄のうちの1つ以上を回収する方法が参照され得る。これらの金属は、例えば、二酸化チタン、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、および硫酸鉄などの化合物の形態で回収され得ることを理解されたい。
本明細書には、「硫黄(sulfur)」、「硫酸化(sulfation)」、「硫酸塩(sulfate)」などの単語の代替スペル、例えば、「硫黄(sulphur)」、「硫酸化(sulphation)」、および「硫酸塩(sulphate)」として含まれる場合がある。
本明細書では、GP、GL、GB、HE、LH、SR、またはSLセメントなどの異なるタイプのセメントが参照され得る。GPは、汎用ポルトランドセメントである。GLは、汎用石灰石セメントである。GBは、汎用ブレンドセメントである。HEは、初期強度の高いセメントである。LHは、低熱セメントである。SLは、収縮制限セメントである。SRは、耐硫酸塩セメントである。当業者は、そのようなセメントの性質を容易に理解するであろう。しかしながら、例として、セメントに関する情報は、以下で見ることができる:www.ccanz.org.nz/page/Cements.aspx
セメント添加剤
本発明者は、セメント添加剤として使用できる新規の組成物を考案した。セメント添加剤は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む。好ましい実施形態では、セメント添加剤は、ペロブスカイトならびにシリカを含む材料に由来する(例えば、本明細書に記載の方法および/またはステップを使用する)。
本発明者は、セメント添加剤として使用できる新規の組成物を考案した。セメント添加剤は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む。好ましい実施形態では、セメント添加剤は、ペロブスカイトならびにシリカを含む材料に由来する(例えば、本明細書に記載の方法および/またはステップを使用する)。
一実施形態では、セメント添加剤はまた、1つ以上の金属塩および/または金属酸化物を含む。非限定的な例として、添加剤は、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、およびマンガンの金属塩または酸化物を含み得る。
一実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、および酸化カルシウムのうちの1つ以上を含む。別の実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、および酸化鉄のすべてを含む。別の実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、および酸化カルシウムのすべてを含む。
一実施形態では、セメント添加剤は、本明細書に記載された方法から回収された組成物(A)を含む。別の実施形態では、セメント添加剤は、1つ以上の他の材料と組み合わせて、本明細書に記載された方法から回収された組成物(A)を含む。
一実施形態では、1つ以上の他の材料は、材料または供給原料から1つ以上の金属を回収するための方法で生成された組成物または生成物(B)である。好ましい一実施形態では、組成物または生成物(B)は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するための方法で生成される。一実施形態では、組成物または生成物(B)は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するための方法の副産物である。一実施形態では、この方法は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料からチタン、マグネシウム、アルミニウム、および/または鉄のうちの1つ以上を回収するためのものである。一実施形態では、この方法は、二酸化チタンを回収するためのものである。別の実施形態では、この方法は、二酸化チタンおよび硫酸アルミニウムを回収するためのものである。別の実施形態では、この方法は、二酸化チタン、硫酸アルミニウム、および硫酸マグネシウムを回収するためのものである。例として、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するための方法で生成された1つ以上の他の組成物または生成物(B)は、PCT/NZ2019/050159、PCT/NZ2015/050085、またはPCT/NZ2017/050002に記載された方法で生成された1つ以上の生成物である。
別の実施形態では、1つ以上の他の材料は、1つ以上の金属またはその誘導体を回収するための方法で使用される材料または供給原料を含む。一実施形態では、この方法は、チタン、アルミニウム、マグネシウム、および/または鉄のうちの1つ以上を回収するためのものである。一実施形態では、この方法は、二酸化チタン、硫酸アルミニウム、および/または硫酸マグネシウムのうちの1つ以上を回収するためのものである。特定の実施形態では、供給原料は、鉱石、鉱石濃縮物、スラグ、および/または赤泥である。好ましい実施形態では、供給原料は、ペロブスカイトを含む。特定の実施形態では、供給原料は、製鉄スラグ、溶融炉スラグ、VTMスラグ、天然に存在するペロブスカイト含有鉱石、および赤泥を含むがこれらに限定されない、本明細書の後に例示されるもののうちの1つである。
一実施形態では、セメント添加剤は、遅延特性を設定している。一実施形態では、モルタルでのセメント添加剤の使用は、モルタルでの石膏の使用と比較して、より速い凝結時間をもたらす。いくつかの用途では、セメント質製品のための凝結時間を加速または短縮することが望ましく、例えば、プレキャストコンクリート、民間用途のコンクリート、または例えば冬季などの低温環境でのコンクリート配置である。一実施形態では、本発明のセメント添加剤の使用は、セメント質製品を調製するときにセメント促進剤を使用する必要性を低減もしくは実質的に排除する(または使用する必要のあるセメント促進剤の量を低減する)ことができる。一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、本発明のセメント添加剤を含まない対照セメントモルタルよりも初期凝結時間において少なくとも約15分(一実施形態では、約15~約45分(例えば、約20.0%~約37.5%))速く、かつ/または最終的な凝結時間において、少なくとも約20分(一実施形態では、約20~約60分(例えば、約20%~約31%))速いセメントモルタルを生成することができ、試験セメントは、全セメントの約8%(w/w)のクリンカーおよびセメント添加剤を含み、対照セメントは、全セメントの約4.5%w/wのクリンカーおよび石膏を含む。試験は、以下の実施例のセクションに記載されている方法を使用して実施され得る。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、上記の対照セメントモルタルと比較して、初期凝結時間において、約15、約20、約25、約30、約35、約40、または約45分速いセメントモルタルを生成することができる。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、上記の対照セメントモルタルと比較して、最終的な凝結時間において、約20、約25、約30、約35、約40、約45、約50、約55、または約60分速いセメントモルタルを生成することができる。
別の実施形態では、セメント添加剤は、ポゾラン特性を有する。一実施形態では、セメント添加剤は、R3試験手順を使用するJ/g熱放出によって決定されるように、少なくとも約80J/g、またはより好ましくは少なくとも約85J/gのポゾラン活性のレベルを有する。別の実施形態では、セメント添加剤は、約100J/g~約180J/gのポゾラン活性のレベルを有する。別の実施形態では、セメント添加剤は、約100J/g~約110または約120J/gのポゾラン活性のレベルを有する。別の実施形態では、セメント添加剤は、約120または130J/g~約160J/gのポゾラン活性のレベルを有する。一実施形態では、セメント添加剤は、約115J/g~約155J/g(例えば、約120、約125、約130、約135、約140、約150、または約155J/g)のポゾラン活性のレベルを有する。好ましい実施形態では、セメント添加剤は、約130~約155J/gのポゾラン活性のレベルを有する。一実施形態では、セメント添加剤は、中程度または高反応性のフライアッシュと実質的に同等のレベルのポゾラン活性を有する。
別の実施形態では、セメント添加剤は、それが使用されるセメントの潜在的な圧縮強度を改善する。これは、本明細書において後でさらに説明する。一実施形態では、本発明は、本発明のセメント添加剤の使用を提供して、それが存在しないセメント、セメント質材料、または物品に対して、それが使用されるセメント、セメント質材料、または物品の潜在的な圧縮強度を改善する。
一実施形態では、セメント添加剤は、石膏の別個の供給源を含む必要なしに、少なくともクリンカーと組み合わせてセメントを提供または形成することができる。別の実施形態では、セメント添加剤は、ポゾラン材料の別個の供給源を含む必要なしに、少なくともクリンカーと組み合わせてセメントを提供または形成することができる。一実施形態では、セメント添加剤は、石膏の別個の供給源およびポゾラン材料の別個の供給源を含む必要なしに、少なくともクリンカーと組み合わせてセメントを提供または形成することができる。
一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約5%~約30%(w/w)のカルシウムを含む。一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約10%~約25%のカルシウムを含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、約20%、約21%、約22%、約23%、約24%、または約25%のカルシウムを含む。
一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約40%~約80%の硫酸カルシウム(CaSO4)w/wを含む。別の実施形態では、それは、約40%~約75%の硫酸カルシウムを含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約40%~、約45%~、約50%~、約55%~、約60%~、約65%~、約70%~、または約75%の硫酸カルシウム(CaSO4)を含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約45%~約70%、約50%~約70%、約55%~約70%、または約60%~約70%の硫酸カルシウム(w/w)を含む。他の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約41%、約42%、約43%、約44%、約45%、約46%、約47%、約48%、約49%、約50%、約51%、約52%、約53%、約54%、約55%、約56%、約57%、約58%、約59%、約60%、約61%、約62%、約63%、約64%、約65%もしくは約66%、約67%、約68%、約69%、約70%、約71%、約72%、約73%、約74%、または約75%の硫酸カルシウムを含む。
一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約5%~約25%(w/w)のケイ素を含む。他の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約5%~約20%のケイ素または約5%~約15%のケイ素を含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%または約20%のケイ素を含む。
一実施形態では、セメント添加剤は、約10%~約50%のシリカ(w/w)を含む。他の実施形態では、それは、約10%~約35%または約10%~約30%のシリカを含む。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約10%~、約15%~、約20%~、約25%~、または約30%~のシリカを含む。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約15%~約25%のシリカを含む。他の実施形態では、セメント添加剤は、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、約20%、約21%、約22%、約23%、約24%、約25%、約26%、約27%、約28%、約29%、または約30%のシリカを含む。
一実施形態では、セメント添加剤中に存在するケイ素対カルシウムの比率は、約0.3~約2である。他の実施形態では、セメント添加剤中に存在するケイ素対カルシウムの比率は、約0.3~約1、または約0.3~約0.9である。一実施形態では、存在するケイ素対カルシウムの比率は、約0.35~約0.85、または約0.4~約0.8である。特定の実施形態では、ケイ素対カルシウムの比率は、約0.3、約0.35、約0.4、約0.45、約0.5、約0.55、約0.6、約0.65、約0.7、約0.75、約0.8、約0.85、約0.90、約0.95、または約1である。
一実施形態では、セメント添加剤中のシリカ対硫酸カルシウムの比率は、約0.2~約1.2である。他の実施形態では、セメント添加剤中のシリカ対硫酸カルシウムの比率は、約0.2~約0.8、約0.7、約0.6、または約0.5である。特定の実施形態では、比率は、約0.2、約0.25、約0.30、約0.35、約0.4、約0.45、約0.50、約0.55、または約0.6である。特定の実施形態では、セメント添加剤中のシリカ対硫酸カルシウムの比率は、約0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、または0.39である。
一実施形態では、硫酸カルシウムは、無水、半水和物もしくは二水和物の硫酸カルシウム、または任意の他の形態の硫酸カルシウムのうちの1つ以上を含む。例えば、硫酸カルシウム含有量は、石膏およびバサナイトのうちの1つ以上を含み得る。一実施形態では、セメント添加剤中の硫酸カルシウムは、異なる水和状態の混合物である。一実施形態では、硫酸カルシウムは、アモルファス形態である。
一実施形態では、シリカは、アモルファスシリカの形態のシリカのうちの1つ以上および1つ以上の金属ケイ酸塩の形態のシリカを含む。ほんの一例として、金属ケイ酸塩は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、およびマンガンのうちの1つ以上を含み得る。一実施形態では、ケイ酸塩は、普通輝石、ピジョン輝石、ケイ酸塩複合体、およびペロブスカイトケイ酸塩のうちの1つ以上を含み得る。一実施形態では、本発明の組成物/セメント添加剤中に存在するシリカは、主にアモルファスである(例えば、少なくとも約90%のアモルファスシリカ)。
一実施形態では、セメント添加剤は、約4%(w/w)以下の鉄を含む。一実施形態では、セメント添加剤は、約3%以下の鉄、より好ましくは約2%以下の鉄、または約1%以下の鉄を含む。
一実施形態では、セメント添加剤は、約4%(w/w)以下の酸化鉄を含む。一実施形態では、セメント添加剤は、約3%以下の酸化鉄、より好ましくは約2%以下の酸化鉄、または約1%以下の酸化鉄を含む。
上記のように、一実施形態では、セメント添加剤は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する。
好ましい実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、スラグ、濃縮スラグ、鉱石、または鉱石濃縮物から選択される。一実施形態では、スラグは、製鉄スラグである。特定の一実施形態では、製鉄スラグは、ニュージーランド鋼から得られる溶融炉スラグである。他の実施形態では、製鉄スラグは、南アフリカから得られた溶融炉スラグ、または中国もしくはロシアから得られた高炉スラグである。一実施形態では、製鉄スラグは、VTMスラグである。別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物である。特定の実施形態では、鉱石は、アルカリ性カーボナタイト鉱石複合体に見られる天然鉱物資源であり、例えば、北アメリカまたは南アメリカに見られるものである。
特定の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、2つ以上の異なる材料の組み合わせを含み得る。例えば、それは、鉱石濃縮物とスラグとの組み合わせ、または2つ以上の異なるタイプのスラグおよび/もしくは濃縮物を含み得る。
特定の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料はまた、酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムのうちの1つ以上を含む。特定の実施形態では、材料はまた、酸化鉄および酸化バナジウムのうちの1つ以上を含む。他の実施形態では、材料はまた、酸化クロムおよび/または酸化マンガンを含み得る。本明細書で前述したように、材料中のシリカ含有量は、少なくとも部分的に、金属ケイ酸塩などの1つ以上のケイ酸塩の形態で存在し得る。
一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、少なくとも約5%~少なくとも約65%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、少なくとも約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、または65%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、または65%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、約15%~約60%または約65%の二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、約30%~約40%の二酸化チタンを含む。一実施形態では、材料は、約30%~約35%w/wの二酸化チタンを含む。別の実施形態では、材料は、約25%~約45%の二酸化チタンを含む。一実施形態では、材料は、約5%~約25%の二酸化チタンを含む。
一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約5%~少なくとも約40%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、少なくとも約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、または40%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、製鉄スラグは、約5%~約65%、約5%~約60%、約5%~約55%、約5%~約50%、約5%~約45%、約5%~約40%、約5%~約35%、約5%~約30%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、または65%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、製鉄スラグは、約15%~約40%の二酸化チタン、約15%~約35%、または約15%~約30%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、製鉄スラグは、約20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、または35%の二酸化チタンを含む。他の実施形態では、製鉄スラグは、約36%、37%、38%、39%、または40%の二酸化チタンを含む。
別の実施形態では、材料は、鉱石であり、少なくとも約15%~少なくとも約60%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、鉱石は、少なくとも約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、または60%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、鉱石は、約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、または60%w/wの二酸化チタンを含む。
別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、少なくとも約15%~少なくとも約45%、または少なくとも約25%~少なくとも約45%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、少なくとも約15%、20%、25%、30%、35%、40%、または45%w/wの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、約15%、20%、25%、30%、35%、40%、または45%w/wの二酸化チタンを含む。
別の実施形態では、材料は、赤泥(例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する)であり、少なくとも約5%~少なくとも約25%w/wの二酸化チタンを含む。一実施形態では、赤泥は、約5%~約35%の二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、赤泥は、約5%、10%、15%、20%、または25%の二酸化チタンを含む。
一実施形態では、材料は、少なくとも約2%~少なくとも約60%w/wの酸化カルシウムを含む。一実施形態では、それは、約2%~約60%の酸化カルシウムを含む。一実施形態では、材料は、約5%~約60%の酸化カルシウムを含む。一実施形態では、材料は、約5%~約25%w/wの酸化カルシウムを含む。特定の一実施形態では、材料は、約10%~約20%w/wの酸化カルシウムを含む。別の実施形態では、材料は、約25%~約40%w/wの酸化カルシウムを含む。別の実施形態では、材料は、約10%~約60%の酸化カルシウムを含む。別の実施形態では、材料は、約2%~約10%の酸化カルシウムを含む。特定の実施形態では、材料は、約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、または60%w/wの酸化カルシウムを含む。
一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約5%~少なくとも約40%w/wの酸化カルシウムを含む。一実施形態では、スラグは、約5%~約40%、約5%~約35%、約5%~約30%、または約5%~約25%w/wの酸化カルシウムを含む。特定の実施形態では、スラグは、約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、または45%w/wの酸化カルシウムを含む。特定の一実施形態では、スラグは、約10%~約30%w/wの酸化カルシウムを含む。一実施形態では、スラグは、約10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、または35%の酸化カルシウムを含む。
別の実施形態では、材料は、鉱石であり、少なくとも約10%~少なくとも約60%w/wの酸化カルシウムを含む。一実施形態では、鉱石濃縮物は、約10%~約60%w/wの酸化カルシウムを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、約10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、または60%w/wの酸化カルシウムを含む。
別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、少なくとも約15%~少なくとも約40%w/wの酸化カルシウムを含む。他の実施形態では、それは、約15%~約40%、約20%~約40%、または約25%~約40%w/wの酸化カルシウムを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、約15%、20%、25%、30%、35%、または40%w/wの酸化カルシウムを含む。
別の実施形態では、材料は、赤泥(例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する)であり、少なくとも約2%~少なくとも約10%w/wの酸化カルシウムを含む。一実施形態では、赤泥は、約2%~約10%w/wの酸化カルシウムを含む。特定の実施形態では、赤泥は、約2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、または10%の酸化カルシウムを含む。
一実施形態では、材料は、少なくとも約1%~少なくとも約50%w/wのシリカを含む。一実施形態では、材料は、約1%~約50%w/wのシリカを含む。一実施形態では、材料は、約1%~約40%のシリカを含む。別の実施形態では、材料は、約3%~約50%のシリカを含む。特定の実施形態では、材料は、約5%~約25%w/wのシリカを含む。特定の一実施形態では、材料は、約10%~約20%w/wのシリカを含む。別の実施形態では、材料は、約1%~約40%のシリカを含む。別の実施形態では、材料は、約10%~約35%のシリカを含む。特定の実施形態では、材料は、約1%、2%、3%、4%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、または40%w/wのシリカを含む。
一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約5%~少なくとも約30%w/wのシリカを含む。一実施形態では、スラグは、約5%~約30%w/wのシリカを含む。特定の実施形態では、スラグは、約5%、10%、15%、20%、25%、30%w/wのシリカを含む。特定の一実施形態では、スラグは、約10%~約20%w/wのシリカを含む。一実施形態では、スラグは、約10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、または30%のシリカを含む。
別の実施形態では、材料は、鉱石であり、少なくとも約1%~少なくとも約40%w/wのシリカを含む。一実施形態では、チタン含有材料は、鉱石であり、約1%~約40%w/wのシリカを含む。特定の実施形態では、チタン含有材料は、鉱石であり、約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、または40%w/wのシリカを含む。
別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、少なくとも約10%~少なくとも約35%w/wのシリカを含む。一実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、約10%~約35%w/wのシリカを含む。特定の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、約10%、15%、20%、25%、30%、または35%w/wのシリカを含む。
別の実施形態では、材料は、赤泥(例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する)であり、少なくとも約3%~少なくとも約50%w/wのシリカを含む。一実施形態では、赤泥は、約3%~約50%w/wのシリカを含む。特定の実施形態では、赤泥は、約3%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、45%、または50%w/wのシリカを含む。
一実施形態では、材料は、少なくとも約0%~少なくとも約20%w/wの酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、材料は、約0%~約20%w/wの酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、材料は、約1%~約20%または5%~約20%の酸化マグネシウムを含む。別の実施形態では、材料は、約10%~約15%の酸化マグネシウムを含む。別の実施形態では、材料は、約1%~約5%の酸化マグネシウムを含む。特定の実施形態では、材料は、約1%、2%、3%、4%、5%、10%、15%、または20%w/wの酸化マグネシウムを含む。
一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約5%~約20%w/wの酸化マグネシウムを含む。特定の実施形態では、チタン含有材料は、約5%、10%、15%、または20%w/wの酸化マグネシウムを含む。特定の一実施形態では、材料は、約10%~約15%w/wの酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、材料は、約10%、11%、12%、13%、14%、または15%の酸化マグネシウムを含む。
別の実施形態では、チタン含有材料は、鉱石であり、少なくとも約0%~少なくとも約5%の酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、鉱石は、約0%~約5%の酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、鉱石は、少なくとも約1%~少なくとも約5%の酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、鉱石は、約1%~約5%の酸化マグネシウムを含む。特定の実施形態では、鉱石は、約1%、2%、3%、4%、または5%w/wの酸化マグネシウムを含む。
別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、少なくとも約1%~少なくとも約5%の酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、鉱石濃縮物は、約1%~約5%の酸化マグネシウムを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、約1%、2%、3%、4%、または5%w/wの酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、鉱石濃縮物は、約2%~約3%、例えば、2.5%を含む。
一実施形態では、材料は、少なくとも約0%~少なくとも約~少なくとも約25%w/wの酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、材料は、約0%~約25%の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、材料は、約10%~約25%w/wの酸化アルミニウムを含む。特定の一実施形態では、材料は、約15%~約20%w/wの酸化アルミニウムを含む。別の実施形態では、材料は、約10%~約20%w/wの酸化アルミニウムを含む。別の実施形態では、材料は、約0%~約15%の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、材料は、約1%~約15%の酸化アルミニウムを含む。別の実施形態では、材料は、約1%~約10%の酸化アルミニウムを含む。特定の実施形態では、材料は、約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、または25%の酸化アルミニウムを含む。
一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約10%~少なくとも約25%w/wの酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、スラグは、約10%~約25%w/wの酸化アルミニウムを含む。特定の実施形態では、スラグは、約10%、15%、20%、25%w/wの酸化アルミニウムを含む。特定の一実施形態では、スラグは、約10%~約20%w/wの酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、スラグは、約10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、または20%の酸化アルミニウムを含む。
別の実施形態では、材料は、鉱石であり、少なくとも約0%(または少なくとも約1%)~少なくとも約15%の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、鉱石は、約0%(または約1%)~約15%の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、鉱石は、少なくとも約1%~少なくとも約10%の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、鉱石は、約1%~約10%の酸化アルミニウムを含む。特定の実施形態では、鉱石は、約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、または10%w/wの酸化アルミニウムを含む。
別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、少なくとも約1%~少なくとも約10%の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、鉱石濃縮物は、約1%~約10%の酸化アルミニウムを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、または10%w/wの酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、鉱石濃縮物は、約5%~約8%の酸化アルミニウムを含む。
一実施形態では、材料は、赤泥(例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する)であり、少なくとも約10%~少なくとも約20%の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、赤泥は、約10%~約20%の酸化アルミニウムを含む。特定の実施形態では、赤泥は、約10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、または20%の酸化アルミニウムを含む。
一実施形態では、材料は、少なくとも約0%~少なくとも約60%w/wの酸化鉄を含む。一実施形態では、材料は、約0%~約60%w/wの酸化鉄を含む。一実施形態では、材料は、約30%~約60%w/wの酸化鉄を含む。一実施形態では、材料は、約0%~約10%w/wの酸化鉄を含む。一実施形態では、材料は、約1%~約5%w/wの酸化鉄を含む。特定の実施形態では、材料は、約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、または10%w/wの酸化鉄を含む。他の実施形態では、材料は、約30%、35%、40%、45%、50%、55%、または60%の酸化鉄を含む。
一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約0%~少なくとも約10%w/wの酸化鉄を含む。一実施形態では、スラグは、約0%~約10%の酸化鉄を含む。一実施形態では、スラグは、少なくとも約1%~少なくとも約5%の酸化鉄を含む。一実施形態では、スラグは、約1%~約5%の酸化鉄を含む。特定の実施形態では、スラグは、約1%、2%、3%、4%、5%、または6%の酸化鉄を含む。
別の実施形態では、材料は、鉱石または鉱石濃縮物であり、少なくとも約0%~少なくとも約5%または10%w/wの酸化鉄を含む。一実施形態では、鉱石または濃縮物は、約0%~約5%または約10%の酸化鉄を含む。特定の実施形態では、鉱石または鉱石濃縮物は、約0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、または10%の酸化鉄を含む。
一実施形態では、材料は、赤泥(例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する)であり、少なくとも約30%~少なくとも約60%の酸化鉄を含む。一実施形態では、赤泥は、約30%~約60%の酸化鉄を含む。特定の実施形態では、赤泥は、約30%、35%、40%、45%、50%、55%、または60%w/wの酸化鉄を含む。
他の実施形態では、材料は、酸化バナジウムをさらに含む。特定の実施形態では、材料は、少なくとも約0%~少なくとも約2%の酸化バナジウムを含む。一実施形態では、材料は、約0%~約2%の酸化バナジウムを含む。特定の実施形態では、材料は、製鉄スラグまたは鉱石もしくは鉱石濃縮物であり、約0%~約1%、または約0%~約0.5%、または約0.25%~0.5%の酸化バナジウムを含む。特定の実施形態では、スラグ、鉱石、または鉱石濃縮物は、約0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、または1%の酸化バナジウムを含む。
一実施形態では、材料は、鉄または鋼の製造プロセスの結果として生成される製鉄スラグである。製鉄スラグ成分の例は、以下の表1に提供され、これは、ニュージーランドでNZ Steelの鋼製造プロセスによって生成された溶融炉スラグの成分の詳細を示している。値は、蛍光X線分析技術を使用して決定される。
製鉄スラグ成分のさらなる例は、以下の実施例12に提供される。
好ましい実施形態では、材料は、スラグであり、約15%~約65%の二酸化チタン、約5%~約40%の酸化カルシウム、約5%~約30%のシリカ、約5%~約20%の酸化マグネシウム、および約10%~約25%の酸化アルミニウムを含む。
一実施形態では、材料は、約5%~約30%のカルシウムw/wを含む。一実施形態では、材料は、約10%~約30%のカルシウムを含み、例えば、製鉄スラグであり得る。特定の実施形態では、材料は、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、約20%、約21%、約22%、約23%、約24%、約25%、約26%、約27%、約28%、約29%、または約30%のカルシウムw/wを含む。
一実施形態では、材料は、約5%~約20%のケイ素w/wを含む。一実施形態では、材料は、約5%~約15%のケイ素を含み、例えば、製鉄スラグであり得る。特定の実施形態では、材料は、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、または約20%のケイ素w/wを含む。
一実施形態では、材料中に存在するケイ素対カルシウムの比率は、約0.2~約2である。特定の実施形態では、存在するケイ素対カルシウムの比率は、約0.2~約1.8、または約0.2~約1.5である。一実施形態では、存在するケイ素対カルシウムの比率は、約0.2~約1であり、例えば、製鉄スラグであり得る。特定の実施形態では、ケイ素対カルシウムの比率は、約0.2、約0.3、約0.4、約0.5、約0.6、約0.7、約0.8、約0.9、または約1である。
一実施形態では、材料中のシリカ対酸化カルシウムの比率は、約0.5~約2.5である。他の実施形態では、比率は、約0.6~約2.2、または約0.7~約2.1、または約0.6~約2である。他の実施形態では、比率は、約0.5~約1.1、約0.5~約1、または約0.6~約0.9である。特定の実施形態では、比率は、約0.5、約0.6、約0.7、約0.8、約0.9、または約1である。
一実施形態では、材料中の二酸化チタン対酸化カルシウムの比率(TiO2:CaO)は、約0.2~約3である。特定の実施形態では、比率は、約0.2~約2.5、または約0.2~約2である。
一実施形態では、材料中の二酸化チタン対酸化マグネシウムの比率(TiO2:MgO)は、約0.5~約25である。別の実施形態では、比率は、約0.5~約18である。一実施形態では、比率は、約0.5~約10である。特定の実施形態では、比率は、約0.7または約0.8~約3もしくは約4、または約4~約10である。
一実施形態では、材料中の二酸化チタン対酸化アルミニウムの比率(TiO2:Al2O3)は、約0.2~約21である。別の実施形態では、比率は、約0.2~約6である。別の実施形態では、比率は、約0.2~約2.6である。一実施形態では、比率は、約0.5~約2.5である。別の実施形態では、比率は、約1~約5である。
好ましい実施形態では、材料は、スラグであり、約0.5~約2.5の二酸化チタン対酸化アルミニウムの比率、約0.2~約2.5の二酸化チタン対酸化カルシウムの比率、および約0.7~約4の二酸化チタン対酸化マグネシウムの比率を含む。好ましい実施形態では、チタン含有材料は、スラグ(例えば、製鉄スラグまたはVTMスラグ)である。
添加剤の作製方法
一実施形態では、セメント添加剤は、i.ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成することと、ii.硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を分離して、セメント添加剤を形成することと、を伴うプロセスによって、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する。一実施形態では、この方法は、分離後に硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を洗浄して、セメント添加剤を形成するステップをさらに含む。一実施形態では、この方法は、セメント添加剤を形成するための硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を乾燥させるステップをさらに含む。特定の実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を1つ以上の他の材料と組み合わせて、セメント添加剤を形成するステップをさらに含む。
一実施形態では、セメント添加剤は、i.ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成することと、ii.硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を分離して、セメント添加剤を形成することと、を伴うプロセスによって、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する。一実施形態では、この方法は、分離後に硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を洗浄して、セメント添加剤を形成するステップをさらに含む。一実施形態では、この方法は、セメント添加剤を形成するための硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を乾燥させるステップをさらに含む。特定の実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を1つ以上の他の材料と組み合わせて、セメント添加剤を形成するステップをさらに含む。
ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、当業者によって理解されるように、任意の好適な形態で使用され得る。しかしながら、好ましい実施形態では、材料は、粒子形態である。粒子材料は、粉砕などの既知の方法に従って調製され得る。特定の実施形態では、本発明の方法は、硫酸化の前に材料を粉砕するステップをさらに含み得る。当業者は、材料を粉砕する手段を容易に理解するであろう。しかしながら、例として、粉砕は、ボールミルを使用して行われ得る。
好ましい実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、180μm未満の平均粒子サイズを有する粒子形態である。好ましい実施形態では、材料は、10~180μm、または40~110μmの平均粒子サイズを有する。特定の実施形態では、材料は、約30μm、45μm、60μm、70μm、80μm、90μm、または100μmの平均粒子サイズを有する。好ましい一実施形態では、材料は、約<250ミクロンのD90の目標サイズを有するように処理される。本発明者は、供給原料の材料の粒子サイズがこれらの範囲内にある場合、ある範囲の粒子サイズを有する固体粒子を含む本発明のセメント添加剤の生成に寄与し得ることに留意する。本発明者は、この範囲の粒子サイズが、本発明の組成物で観察されるポゾラン活性に加えて、それを含むセメントおよびセメント質製品の強度を高めることができると信じている。
ペロブスカイトおよびシリカを含む材料の硫酸化は、当業者によって理解されるであろう任意の適切な方法を使用して行われ得る。しかしながら、例として、プロセスは、一般に、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を、熱の有無にかかわらず、任意の適切な量の硫酸塩源(例えば、硫酸、硫酸アンモニウム、重硫酸アンモニウム)と組み合わせて、1つ以上の硫酸化カルシウム塩を含む1つ以上の硫酸化金属塩、およびシリカを含む硫酸化材料を形成することを伴う。一実施形態では、硫酸化材料は、硫酸化チタン塩、1つ以上の硫酸化マグネシウム塩、および/または1つ以上の硫酸化アルミニウム塩のうちの少なくとも1つ以上を含む。硫酸化ステップで使用される硫酸塩源の性質および量に応じて、得られる硫酸化材料は、例えば、固体または懸濁液中の液体および1つ以上の固体物質(例えば、スラリー)を含む混合物であり得る。それが懸濁液中の1つ以上の固体物質を有する液体を含む混合物である場合、全体的な方法は、混合物を濾過して、固体の硫酸化材料を得る追加のステップを含み得る。次いで、硫酸化材料が処理され(例えば、浸出され)、本発明による組成物が、硫酸化材料中の他の構成成分から分離される。
好ましい実施形態では、硫酸化ステップは、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を適切な反応器に導入することを含み、そこでそれは、所望の量の硫酸と組み合わされて、硫酸化混合物を形成する。
-反応は、硫酸化混合物が約130℃~約250℃の温度に達するように、大気圧および外部熱を加えて実施され得る。一実施形態では、温度は、約130℃~約220℃である。好ましい実施形態では、温度は、約170または約180℃~約210℃である。好ましい一実施形態では、温度は、約210℃未満である。外部加熱は、任意の既知の手段を使用して適用され得る。しかしながら、例としては、加熱された空気または蒸気の追加、加熱された熱流体を備えたジャケット付き反応器または蒸気を備えたジャケット付き反応器、間接赤外線加熱または接触電気ヒートトレースの使用。
-反応は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料中に存在する酸化物の所望の量を硫酸塩に変換するのに十分な時間継続することができる。出発材料中のいかなるケイ素も反応しない。一実施形態では、反応は、材料中の酸化物の少なくとも約70%、75%、80%、または少なくとも約85%もしくは約90%が硫酸塩に変換されるのを可能にするのに十分長い期間行われる。
-一実施形態では、反応が実施される(すなわち、混合物をある温度で保持する)か、または硫酸化混合物が、約30分~約4時間の期間、反応器内に含有される。好ましい一実施形態では、反応は、最大約3時間、例えば、約30分~約3時間の期間実施される。別の好ましい実施形態では、反応は、最大約2時間、例えば、約30分~約2時間、約30分~約90分、または約30分~約1時間実施される。別の好ましい実施形態では、反応は、約2時間未満で実施される。特定の好ましい実施形態では、反応時間は、約30分、約45分、約60分、約75分、約90分、約105分、または約2時間である。別の実施形態では、反応時間は、約3時間または約4時間である。
-硫酸化反応に使用される硫酸の濃度は、好ましくは少なくとも約50%からである。特定の実施形態では、濃度は、少なくとも約60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または少なくとも約98%である。一実施形態では、使用される硫酸の濃度は、約68%~約98%である。好ましい実施形態では、使用される硫酸の濃度は、約75%~約98%、より好ましくは約80%~約95%、または約80%~約90%である。
-硫酸化反応に使用される硫酸対ペロブスカイトおよびシリカを含む材料の比率は、好ましくは、約0.75:1~約2:1である。一実施形態では、比率は、約1.3:1を超える。好ましい実施形態では、硫酸対チタン含有材料の比率は、約1.3:1~約1.7:1、例えば、約1.3:1、約1.4:1、約1.5:1、約1.6:1~約1.7:1である。
-好ましい実施形態では、反応器は、連続反応器である。
-さらなる例として、PCT/NZ2019/050159に記載されている硫酸化の方法および条件のいずれかが使用され得る。
-反応は、硫酸化混合物が約130℃~約250℃の温度に達するように、大気圧および外部熱を加えて実施され得る。一実施形態では、温度は、約130℃~約220℃である。好ましい実施形態では、温度は、約170または約180℃~約210℃である。好ましい一実施形態では、温度は、約210℃未満である。外部加熱は、任意の既知の手段を使用して適用され得る。しかしながら、例としては、加熱された空気または蒸気の追加、加熱された熱流体を備えたジャケット付き反応器または蒸気を備えたジャケット付き反応器、間接赤外線加熱または接触電気ヒートトレースの使用。
-反応は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料中に存在する酸化物の所望の量を硫酸塩に変換するのに十分な時間継続することができる。出発材料中のいかなるケイ素も反応しない。一実施形態では、反応は、材料中の酸化物の少なくとも約70%、75%、80%、または少なくとも約85%もしくは約90%が硫酸塩に変換されるのを可能にするのに十分長い期間行われる。
-一実施形態では、反応が実施される(すなわち、混合物をある温度で保持する)か、または硫酸化混合物が、約30分~約4時間の期間、反応器内に含有される。好ましい一実施形態では、反応は、最大約3時間、例えば、約30分~約3時間の期間実施される。別の好ましい実施形態では、反応は、最大約2時間、例えば、約30分~約2時間、約30分~約90分、または約30分~約1時間実施される。別の好ましい実施形態では、反応は、約2時間未満で実施される。特定の好ましい実施形態では、反応時間は、約30分、約45分、約60分、約75分、約90分、約105分、または約2時間である。別の実施形態では、反応時間は、約3時間または約4時間である。
-硫酸化反応に使用される硫酸の濃度は、好ましくは少なくとも約50%からである。特定の実施形態では、濃度は、少なくとも約60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または少なくとも約98%である。一実施形態では、使用される硫酸の濃度は、約68%~約98%である。好ましい実施形態では、使用される硫酸の濃度は、約75%~約98%、より好ましくは約80%~約95%、または約80%~約90%である。
-硫酸化反応に使用される硫酸対ペロブスカイトおよびシリカを含む材料の比率は、好ましくは、約0.75:1~約2:1である。一実施形態では、比率は、約1.3:1を超える。好ましい実施形態では、硫酸対チタン含有材料の比率は、約1.3:1~約1.7:1、例えば、約1.3:1、約1.4:1、約1.5:1、約1.6:1~約1.7:1である。
-好ましい実施形態では、反応器は、連続反応器である。
-さらなる例として、PCT/NZ2019/050159に記載されている硫酸化の方法および条件のいずれかが使用され得る。
好ましい実施形態では、反応は、約75%~約98%(好ましくは、約80%~約95%または約80%~約90%、例えば、75、80、85、90、または95%)の硫酸を使用して、約170~約210℃の温度で実施される。反応は、好ましくは、最大約3時間(または最大もしくは約2時間未満-例えば、約30、約45、約60、約75、約90、約105)の期間実施される。使用される硫酸対チタン含有材料の比率は、好ましくは、約0.75:1~2:1(より好ましくは、約1.3:1を超える、または約1.3:1~1.7:1、例えば、1.4:1、1.5:1、1.6:1、または1.7:1)である。これらの好ましい実施形態では、使用される反応器は、好ましくは、固体反応生成物を粒子状または粉末状の硫酸塩ケーキに変換するように適合されたものである。好ましい実施形態では、チタン含有材料は、スラグであり、より好ましくは、製鉄スラグまたはVTMスラグである。
他の実施形態では、材料の硫酸化は、PCT/NZ2015/050085またはPCT/NZ2017/050002に記載されているように行う。これらの方法では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、材料を、懸濁液中の液体および1つ以上の固体物質(例えば、スラリー)を含む混合物の形態で、硫酸化材料を形成する量の硫酸と接触させ、次いで、硫酸化材料を濾過して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む硫酸化金属種を含むフィルターケーキ(固体硫酸化材料)、ならびに硫酸を含む透過液を生成することを含む方法によって硫酸化される。
硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を分離するステップは、使用される硫酸化方法に関して当業者によって理解されるであろう任意の適切な方法を使用して行われ得る。しかしながら、例として、分離プロセスは、一般に、固体硫酸化材料を水(または例えば希硫酸)と接触させて硫酸化懸濁液を形成し、次いで硫酸化懸濁液を処理して不溶性残留物および透過液を回収することを含む。硫酸化懸濁液は、不溶性残留物および透過液を分離するのに十分な任意の手段で処理され得る。しかしながら、例として、濾過が使用され得る。不溶性残留物は、硫酸カルシウムおよびシリカを含み、透過液は、それが分離される1つ以上の他の構成成分を含む。一実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、少なくとも1つ以上の硫酸チタニル、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウムから実質的に分離される。
一実施形態では、浸出ステップ(例えば、固体の硫酸化材料を水または希酸と接触させ、濾過する)は、任意の適切な温度で実施され得る。しかしながら、好ましい実施形態では、それは、約30℃~約95℃、または約50℃~約90℃、または約30~約80℃で実施される。特定の実施形態では、それは、約35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、または95℃で実施される。水は、好ましくは、約0.5:1または約0.75:1~約2:1、例えば約1:1の比率で固体材料と混合される。希硫酸が使用される場合、それは、固体材料を浸出させるために使用される液体の約0.5%または約1%~約15%の濃度で使用される。他の実施形態では、約0.5%~約15%、約5%~約15%、または約5%~約10%の濃度が使用される。一実施形態では、希硫酸が使用される場合、ケーキを浸出させるために使用される液体のpHは、約2以下である。浸出ステップは、固体材料からの硫酸塩種の所望のレベルの抽出を可能にするのに十分な時間実行される。一実施形態では、浸出は、硫酸塩種の少なくとも約70%、75%、80%、85%、90%、または95%が固体材料から抽出されることを可能にするのに十分な時間実行される。特定の実施形態では、浸出は、約30分~約4時間、または約30分~約2時間の期間実行される。特定の実施形態では、浸出は、約30分、1時間、2時間、3時間、または4時間実行される。浸出は、当業者によって容易に理解されるように、任意の好適な容器で実施され得る。硫酸化材料中に存在する硫酸塩種(例えば、硫酸チタン、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウムを含む)は、浸出中に溶解し、CaSO4、SiO2、および任意の他の未反応の酸化物は、溶解しない。
好ましい実施形態では、次いで、硫酸化懸濁液を分離ステップに供して、溶解した硫酸塩種(例えば、硫酸チタン、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム)を溶解していない化合物から分離する(すなわち、固体を液体から分離する)。濾過が好ましいが、他の方法も使用され得る。分離により、少なくともCaSO4およびSiO2を含む不溶性残留物または保持液、ならびに例えば、硫酸チタニル、硫酸マグネシウム、および硫酸アルミニウムのうちの少なくとも1つ以上を含む透過液が生じる。保持液は、耐火材料によってカプセル化された結果として、または供給材料の不完全な反応のために、他の未反応の酸化物(ケイ酸塩など)を含み得る。
硫酸化混合物の濾過は、当業者に既知であるように、任意の好適な濾過手段を使用して行われ得る。しかしながら、例として、濾過手段は、フィルターおよびフィルタープレスを備え得る。一実施形態では、濾過ユニットは、フィルターを横切る差圧勾配によって支援される。
分離ステップは、透過液と保持液(硫酸カルシウムおよびシリカ、ならびに1つ以上の他の構成成分を含む組成物)との実質的な分離を可能にするのに十分な時間実施される。しかしながら、特定の実施形態では、分離ステップは、約15分~約3時間の期間、例えば、約15分、30分、45分、1時間、2時間、または3時間実施される。
好ましい実施形態では、分離ステップは、存在する金属塩の凝固点を超える温度で実施される。
特定の実施形態では、分離は、PCT/NZ2019/050159、PCT/NZ2015/050085、またはPCT/NZ2017/050002に記載されているように行われる。
硫酸化プロセスから保持液(セメント添加剤)を分離および回収した後、セメント添加剤として使用する前に、それは、標準的な方法を使用してさらに処理され得る。例として、それは、洗浄され、乾燥され、ペレット化され、造粒され、任意の好適なサイズに粉末化され、1つ以上の他の材料(成分)と組み合わされ、かつ/または標準的な方法論を使用して練炭に形成され得る。言い換えれば、本明細書での説明から明らかなように、本明細書でのセメント添加剤への言及は、1つ以上の他の材料と組み合わされた保持液を含むセメント添加剤への言及を含む、そのような方法で、処理された保持液(すなわち、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から得られるまたは由来する、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物)を含むセメント添加剤への言及を含む。一実施形態では、セメント添加剤は、ペレットで提供され、本明細書で後述するようにクリンカーで相互粉砕される。
好ましい一実施形態では、保持液が分離されて回収された後、それは、洗浄プロセスに供される。好ましい実施形態では、プロセスは、保持液を、水および/または水と、存在する任意の酸を少なくとも部分的かつ好ましくは実質的に中和することができる少なくとも1つの化合物との混合物で洗浄することを含む。好ましい実施形態では、プロセスは、保持液を、水と、存在する任意の酸を少なくとも部分的かつ好ましくは実質的に中和することができる少なくとも1つの化合物との混合物で洗浄することを含む。次いで、分離(液体から固体)ステップ、好ましくは濾過ステップを実施して、本発明によるセメント添加剤として、またはセメント添加剤中で使用することができる硫酸カルシウムおよびシリカに富む組成物を形成する。
好ましい一実施形態では、洗浄プロセスは、保持液を水で洗浄し、固体と液体とを分離し(例えば、濾過によって)、固体を得て、次いでそれらの固体を水および存在する任意の酸を少なくとも部分的かつ好ましくは実質的に中和することができる少なくとも1つの化合物と組み合わせることを含む。次いで、さらなる固液分離ステップ(好ましくは濾過ステップ)を実施して、本発明によるセメント添加剤としてまたはセメント添加剤中で使用することができる硫酸カルシウムおよびシリカに富む組成物を形成する。
好ましい実施形態では、少なくとも1つの化合物は、固体および水と組み合わされて、pHを約4~約9に調整する。特定の実施形態では、pHは、約5~約8または約6~約7に調整される。
一実施形態では、存在する任意の酸を少なくとも部分的かつ好ましくは実質的に中和することができる少なくとも1つの化合物は、CaOまたはCa(OH)2である。別の実施形態では、化合物は、NaOHである。
好ましい実施形態では、i)硫酸カルシウムおよびシリカを含む保持液(第1の組成物)を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整し、ii)混合物中の固体と液体とを分離して(例えば濾過によって)、本発明のセメント添加剤としてまたはセメント添加剤中で使用することができる硫酸カルシウムおよびシリカを含む第2の組成物を得る。
別の好ましい実施形態では、i)硫酸カルシウムおよびシリカを含む保持液(第1の組成物)は、水と組み合わされ、ii)混合物中の固体と液体とは、分離されて(好ましくは濾過によって)、第2の組成物を得て、iii)第2の組成物は、水および少なくとも1つの化合物と組み合わされて、pHを約4~約9に調整し、iv)固体および液体を混合物中で分離して(好ましくは濾過によって)、本発明のセメント添加剤としてまたはセメント添加剤中で使用することができる硫酸カルシウムおよびシリカを含む第3の組成物を得る。
特定の実施形態では、第1の組成物および/または第2の組成物は、第1または第2の組成物の固体質量の約2倍または約3倍~約10倍の比率で水と組み合わされる。一実施形態では、比率は、固体質量の約5倍である。
特定の実施形態では、組み合わされた水および第1の組成物は、約1~約3時間の時間撹拌される。一実施形態では、それらは、約1.5時間撹拌される。
特定の実施形態では、pHが調整された場合、組み合わされた組成物/固体および水は、約1~約3時間の期間、関連するpHに保持される。特定の実施形態では、それらは、約1時間または約1.5時間の期間、関連するpHに保持される。
好ましい実施形態では、プロセスの最後に得られた組成物は、乾燥される。好ましい実施形態では、組成物/固体は、高温で乾燥される。特定の実施形態では、組成物は、約50~約90度、または約100度の温度で乾燥される。特定の実施形態では、温度は、約70度または約130度である。特定の実施形態では、組成物は、関連する温度で所望の期間乾燥される。好ましい一実施形態では、組成物は、約12時間の期間または一晩乾燥される。
特定の実施形態では、保持液は、保持液の固体質量の約2~約10倍(例えば、約5倍)の比率で水と組み合わされ、約1~約3時間(例えば、約1.5時間)撹拌され、次いで濾過される。次いで、洗浄ステップから生じる固体は、固体質量の約2倍~約10倍(例えば、約5倍)の比率で水と組み合わされるさらなるステップに供され、Ca(OH)2は、pHが約4~約9(例えば、約5~約8、または約6~約7)になるまで添加され、約1~約3時間(例えば、約1または約1.5時間)の期間保持され、次いで濾過される。次いで、固体は、所望の期間(例えば、約12時間または一晩)乾燥させ得る(例えば、約70℃または約130℃の温度で)。さらなる例として、以下の実施例に記載されている洗浄条件とステップとの組み合わせが使用され得る。
一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、本質的に、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から回収された硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物からなる((第1の組成物)前、好ましくは上記の洗浄および中和(neturalisation)ステップの後(第2または第3の組成物))。しかしながら、他の実施形態では、そのような組成物は、1つ以上の他の材料(本明細書で前述したように)と組み合わされて、セメント添加剤を形成する。この実施形態では、本発明の方法は、関連する組成物を1つ以上の追加の材料と任意の順序で組み合わせ、混合などの任意の適切な手段を使用することをさらに含み得る。一実施形態では、1つ以上の追加の材料と組み合わせる前に、組成物を洗浄および/またはさらに処理され得る(本明細書で前述したように)。別の実施形態では、組成物は、1つ以上の他の材料と組み合わされ、次いで、洗浄され、および/または所望にさらに処理され得る。
一実施形態では、1つ以上の追加の材料は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するためのプロセスで得られる組成物(B)を含む。一実施形態では、1つ以上の金属は、チタン、マグネシウム、アルミニウム、および/または鉄である。一実施形態では、組成物(B)は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するためのプロセスの副産物である。別の実施形態では、1つ以上の追加の材料は、1つ以上の金属またはその誘導体を回収するための方法で使用される供給原料を含む。
本発明のセメント添加剤を回収または調製するために使用される方法または方法の1つ以上のステップは、バッチ式または連続的に実施され得る。
セメント
本発明のセメント添加剤は、セメント製造においてクリンカーを部分的に置換するために、または製造中に石膏をセメントに添加する必要性を部分的に、好ましくは完全に置き換えるために、またはクリンカーもしくはセメント中のポゾラン材料を少なくとも部分的に置き換えるために使用され得る。
本発明のセメント添加剤は、セメント製造においてクリンカーを部分的に置換するために、または製造中に石膏をセメントに添加する必要性を部分的に、好ましくは完全に置き換えるために、またはクリンカーもしくはセメント中のポゾラン材料を少なくとも部分的に置き換えるために使用され得る。
セメント添加剤は、当業者によって理解されるように、任意の適切なセメントの製造に使用され得る。しかしながら、例として、セメント添加剤は、水硬性セメント、ポルトランドセメント、GPセメント、GBセメント、GLセメント、HEセメント、LHセメント、SLセメント、SRセメントを含む群から選択されるセメントの製造に使用され得る。セメント添加剤は、特殊セメント、例えば超硫酸化セメント(SSC)またはカルシウムスルホアルミネートセメント(CSA)の製造にも使用され得る。
一態様では、本発明は、1つ以上の他のセメント成分とともに、本明細書に記載のセメント添加剤を含むセメントを提供する。
好ましい実施形態では、1つ以上の他のセメント成分は、少なくともクリンカーを含む。別の実施形態では、1つ以上の他のセメント成分は、少なくとも既製のセメントを含む。他の実施形態では、1つ以上の他のセメント成分は、石膏を含む。しかしながら、好ましい実施形態では、本発明のセメント添加剤の使用は、セメントに追加の石膏を含める必要性を取り除く。一実施形態では、1つ以上の他のセメント成分は、石灰石および/または粉砕助剤を含む。
好ましい実施形態では、セメントは、本明細書に記載されるように、クリンカーおよびセメント添加剤を含む。一実施形態では、セメントは、本発明のクリンカーおよびセメント添加剤からなる(または本質的になる)。一実施形態では、セメントは、クリンカー、本発明のセメント添加剤、および1つ以上の追加のセメント成分からなり、1つ以上の追加の成分は、石膏を含まない(または少なくとも実質的に石膏を含まない)。別の実施形態では、セメントは、クリンカー、本発明のセメント添加剤、および1つ以上の追加のセメント成分からなり、1つ以上の追加の成分は、ポゾラン材料を含まない(または少なくとも実質的にポゾラン材料を含まない)。一実施形態では、セメントは、クリンカー、本発明のセメント添加剤、石灰石、および粉砕助剤を含むか、それからなるか、または本質的にそれらからなる。一実施形態では、セメントは、クリンカー、本発明のセメント添加剤、ならびに石灰石および粉砕助剤の一方もしくは両方を含むか、それらからなるか、または本質的にそれらからなる。
代替の実施形態では、セメントは、本明細書に記載されるように、既製のセメントおよびセメント添加剤を含む。別の実施形態では、セメントは、本明細書に記載されるように、クリンカー、石膏、およびセメント添加剤を含む。
特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、全セメントの約1%~約25%(w/w)の量でセメント中に存在する。一実施形態では、セメント添加剤は、セメント中に約2%~約10%(w/w)の量で存在する。一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、全セメントの約4%~約8%(w/w)の量で存在する。一実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約6%~約8%(w/w)の量で存在する。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、または約10%(w/w)の量でセメント中に存在する。好ましい実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約8%(w/w)の量で存在する。本発明のセメント添加剤のこれらの使用レベルは、例えば、ポルトランドセメントクリンカーを含むセメントでの使用に好適であり得る。
他の実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約10%~約25%(w/w)の量で存在する。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約10%~約15%(例えば、約11もしくは12%)、約15%~約20%、または約20%~約25%(w/w)の量で存在する。他の実施形態では、セメント添加剤は、約25%(w/w)を超える量で存在する。一実施形態では、セメント添加剤は、最大約45%(w/w)の量で存在し得る。
セメント中に存在する本発明のセメント添加剤のレベルは、セメントに含まれるセメント添加剤、クリンカー、および/または他の成分中の硫黄含有量を考慮して、最終セメント製品中の三酸化硫黄の所望のレベルに基づいて調整され得る。
本発明のセメント添加剤のより高いレベル(例えば、約10~約25%(w/w))は、標準的なポルトランドセメントクリンカーよりも低い硫黄(典型的には、三酸化硫黄として表される)レベルを有するクリンカーを利用するセメントでの使用に好適であり得るか、またはより高い硫黄(典型的には、三酸化硫黄として表される)含有量が許容される(CSAなどの特殊セメントなど)。例として、一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、比較的低い三酸化硫黄レベルを有するポルトランドセメントクリンカーを含むセメントにおいて、最大約12%(w/w)のレベルで使用され得る。他の実施形態では、セメント添加剤がCSA(伝統的に最大約25%の石膏を含み得る)などの特殊セメントで使用される場合、本発明のセメント添加剤は、最大約45%(w/w)の量で存在し得る。
一実施形態では、セメントは、本明細書で前述した量の本発明のクリンカーおよびセメント添加剤を含む。一実施形態では、セメントは、全セメントw/wの約4%~約8%(例えば、約4%、約6%、または約8%)の量の本発明のクリンカーおよびセメント添加剤を含む。一実施形態では、セメントは、通常のポルトランドセメントである。
一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、通常のポルトランドセメントで伝統的に使用されるクリンカーの最大約3.5%、最大約5%、または最大約7%を置き換えることができる。
任意の適切なクリンカーが使用され得、当業者は、本発明で使用されるクリンカーを容易に理解するであろう。しかしながら、例として、本発明で使用されるクリンカーは、アライト、ベライト、アルミン酸三カルシウム、およびアルミノフェライトカルシウム(ブラウンミレライト)などのケイ酸カルシウムのうちの1つまたは2つ以上の組み合わせを含み得る。クリンカーは、例えば、既知の方法論を使用して、粘土、砂、鉄鉱石、ボーキサイト、フライアッシュ、および/またはスラグと組み合わせた石灰石などの既知の供給源から作製され得る。あるいは、容易に入手可能な市販のクリンカーのうちの1つまたは組み合わせ、例として、この文章の後半の例で参照されているグラッドストーンクリンカーが使用され得る。
当業者は、本発明の特定の実施形態では有用であり得る(例えば、セメント添加剤と組み合わせて)既製のセメントを容易に理解するであろう。典型的には、既製のセメントは、少なくともクリンカーおよび石膏を含む。非限定的な例として、セメントは、水硬性セメント、ポルトランドセメント、GPセメント、GBセメント、GLセメント、HEセメント、LHセメント、SLセメント、SRセメントを含む群から選択され得る。特定の実施形態では、2つ以上の異なるセメントの組み合わせが使用され得る。特殊セメントも使用され得る。
当業者は、本明細書で前述したものを含む、本発明で使用され得る追加の石膏の供給源を容易に理解するであろう。しかしながら、一実施形態では、本発明は、石膏の別個の供給源を供給および追加する必要性を、排除しないとしても、低減するという恩恵を提供する。
本発明のセメントはまた、例えば、装飾的または審美的目的を含む所望の目的のために、あるいはセメントの性能および/または1つ以上の特徴を変更するために含まれ得る追加の成分を含み得る。例えば、着色剤および/または水和制御添加剤をセメントに添加することができる。一実施形態では、1つ以上の別個のポゾラン材料をセメントに含めることができる。しかしながら、本発明者らは、本発明のセメント添加剤をセメントに使用することにより、そのような追加の材料をセメントに含める必要性が低減または排除されると企図している。
一実施形態では、本発明のセメントは、(適切な量の水と混合され、かつ凝結および硬化することができる場合)硬化モルタルを生成することができ、これは、GPセメントの場合、少なくともオーストラリア規格AS3972-2010に準拠する圧縮強度を有する。一実施形態では、セメントは、7日で少なくとも約30MPaの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる(例えば、オーストラリア規格2350.12(以前は2350.6)による。一実施形態では、セメントは、7日で少なくとも約35MPaの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。一実施形態では、セメントは、7日で少なくとも約40MPaの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤(例えば、GPセメントとして)で作製された硬化モルタルは、7日で約30MPa~約42MPa、例えば、約30、約31、約32、約33、約34、約35、約36、約37、約38、約39、約40、約41、または約42MPaの圧縮強度を有する。別の実施形態では、セメントは、28日で少なくとも約45MPaの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる(例えば、オーストラリア規格2350.12(以前は2350.6)による。別の実施形態では、セメントは、28日で少なくとも約50MPaの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。別の実施形態では、セメントは、28日で少なくとも約55MPaの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤(例えば、GPセメントとして)で作製された硬化モルタルは、28日で約45MPa~約58MPa、例えば、約45、約46、約47、約48、約49、約50、約51、約52、約53、約54、約55、約56、約57、または約58MPaの圧縮強度を有する。
本発明のセメントは、当業者によって容易に理解されるような方法で、本明細書に記載のセメント添加剤を1つ以上の他のセメント成分と組み合わせることによって作製され得る。しかしながら、例として、クリンカー、既製のセメント、ならびに/または石膏は、セメント添加剤(および任意選択で、追加の成分)と所望の量で組み合わされ、一緒に混合され得る。
好ましい実施形態では、クリンカーとセメント添加剤とが組み合わされ、一緒に混合される。一実施形態では、クリンカーは、セメント添加剤と組み合わせる前に粉砕される。好ましい実施形態では、クリンカーとセメント添加剤とが組み合わされ、相互粉砕される。
特定の実施形態では、この方法は、特定のセメント用途に望まれる1つ以上の他の成分の添加をさらに含む。
セメント質製品
本発明はまた、モルタル、グラウト、スタッコ、またはコンクリートなどのセメント質製品を提供する。これらの製品は、(少なくともそれらの水和状態で)少なくともセメントおよび水、またはセメント、骨材、および水を含み、セメントは、本明細書に記載のセメント添加剤を含む。
本発明はまた、モルタル、グラウト、スタッコ、またはコンクリートなどのセメント質製品を提供する。これらの製品は、(少なくともそれらの水和状態で)少なくともセメントおよび水、またはセメント、骨材、および水を含み、セメントは、本明細書に記載のセメント添加剤を含む。
当業者が容易に理解するように、セメント質製品は、本発明による任意の量のセメントを含み得る。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび/または公表された業界標準に従うことができる。しかしながら、例として、それらは、全製品混合物(w/w)に対して、約1%~約50%のセメントを含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物(w/w)に対して、約5%~約45%、約10%~約40%、約15%~約35%、または約20%~約30%のセメントを含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物(w/w)に対して、約1%、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、または50%のセメントを含み得る。
当業者が容易に理解するように、セメント質製品は、任意の量の骨材を含み得る。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび/または公表された業界標準に従うことができる。しかしながら、例として、セメント質製品は、全製品混合物(w/w)に対して、約50%~約90%の骨材を含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物(w/w)に対して、約55%~約85%、約60%~約80%、約65%~約75%の骨材を含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物(w/w)に対して、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、または約90%の骨材を含み得る。
当業者が容易に理解するように、セメント質製品は、任意の量の水を含み得る。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび/または公表された業界標準に従うことができる。しかしながら、例として、セメント質製品は、全製品混合物(w/w)に対して、約2%~約20%の水を含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物(w/w)に対して、約5%~約15%の水を含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物(w/w)に対して、約2%、約5%、約10%、約15%、または約20%の水を含み得る。この段落で表されている全製品混合物に対する水の%w/wは、湿式製品混合物の全重量に基づいている。
当業者は、セメント質製品を調製するために使用される骨材対セメントの適切な比率を容易に理解するであろう。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび/または公表された業界標準に従うことができる。しかしながら、例として、製品に使用される全骨材対全セメントの比率は、約1:1~約10:1であり得る。特定の実施形態では、比率は、約1:1、約2:1、約3:1、約4:1、約5:1、約6:1、約7:1、約8:1、約9:1、または約10:1である。
当業者はまた、セメント質製品を調製するために使用される水対セメントの適切な比率を容易に理解するであろう。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび/または公表された業界標準に従うことができる。しかしながら、例として、湿式製品混合物中の水対セメントの比率は、約0.4~約0.8であり得る。特定の実施形態では、湿式混合物中の水対セメントの比率は、約0.4、約0.5、約0.6、約0.7、または約0.8であり得る。
もしあれば、セメント質製品に使用される骨材のタイプは、当業者が行うように、最終製品(例えば、コンクリート、スタッコ、グラウト、またはモルタルのいずれであるかを含む)の所望の美的および機能的ニーズに応じて変動し得る。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび/または公表された業界標準に従うことができる。骨材は、細かいとみなされるものから粗いとみなされるものまで、任意の適切なサイズであり得る。異なるサイズの骨材の組み合わせは、任意の所望の比率で使用され得る。ほんの一例として、粗骨材は、約4.75mm以上、例えば、直径が5mm~約40mmであり得、1つ以上の異なるサイズを含み得る。粗骨材の例には、砂利および石が含まれる。ほんの一例として、細骨材は、直径が約0.075mm~約4.75mmであり得、1つ以上の異なるサイズを含み得る。細骨材の例には、砂および砕石または砂利が含まれる。例として、粗骨材は、典型的には、コンクリートに使用され、細骨材は、モルタルに使用され得るか、またはコンクリート中の粗骨材と組み合わせて使用され得る。本発明で使用する骨材は、商業的に容易に調達することができる。
本発明のセメント質製品(例えば、モルタル、スタッコ、グラウト、およびコンクリート)はまた、例えば、着色剤、可塑剤、追加の天然もしくは合成ポザラン、ならびに/または特殊な混和剤を含む特定の用途に望まれ得る1つ以上の追加の成分を含み得る。
本発明のセメント質製品は、当業者によって理解されるように、従来の方法を使用して作製され得る。しかしながら、一般に、この方法は、少なくとも、本発明のセメント添加剤を含むセメントを水または骨材(1つ以上の骨材への言及を含む)および水と組み合わせるステップを含む。成分は、任意の順序で組み合わされ得る。一度組み合わせて混合すると、湿式セメント質製品は、必要に応じて加工し(例えば、注ぐ、広げる、配置する、成形するなど)、次いで凝結させて硬化させ得る。したがって、本発明はまた、本発明の硬化セメント質製品を含むセメント質製品を提供する。そのような物品は、例えば、レンガ、舗装材、タイル、ブロック、パネル、椅子、テーブル、および傘立てなどの家具、ならびに装身具などの装飾品、彫刻、彫像、および植木鉢を含む、1つ以上のセメント質製品から作製することができるものであれば何でもよい。
上記の化合物は、酸化物または硫酸塩として報告される。しかしながら、元素は、供給原料中に存在していた未反応の鉱物の形態で少なくとも部分的に存在し得る。
サンプルC112は、次の方法で調製した。
硫酸化:スラグを乾燥させたが粉砕せず、次いで98%の硫酸をスラグの質量の1.6倍の比率で反応容器に添加し、次いでスラグを添加し、混合物を合わせて撹拌下で維持した。反応の発熱温度のピークに達するまで混合物の温度を外部加熱で上昇させ、次いで30分間保持した。
浸出:次いで、反応した材料を1:1の比率で水と混合し、70℃で60分間保持し、次いでスラリーを濾過して固形分を回収した。
洗浄:固体を固体質量の5倍の比率で水と合わせ、1.5時間撹拌してから濾過した。次いで、固体を5倍の水と再び合わせ、pHが6~7になるまでCa(OH)2を添加し、次いで濾過する前に1.5時間保持した。次いで、固体を70℃で12時間乾燥させた。
実施例2
次の表は、本発明の例示的なセメント添加剤の組成のXRF分析を提供する。サンプルは、ニュージーランド鋼(131 Mission Bush Rd、Glenbrook 2681、ニュージーランド)溶融炉スラグに由来した。
次の表は、本発明の例示的なセメント添加剤の組成のXRF分析を提供する。サンプルは、ニュージーランド鋼(131 Mission Bush Rd、Glenbrook 2681、ニュージーランド)溶融炉スラグに由来した。
上記の化合物は、酸化物または硫酸塩として報告される。しかしながら、元素は、供給原料中に存在していた未反応の鉱物の形態で少なくとも部分的に存在し得る。
C110は、次の方法で調製した。
硫酸化:スラグを粉砕し、次いで75%の硫酸をスラグの質量の1.5倍の比率で5Lの炭素鋼反応容器に添加し、次いでスラグを添加し、混合物を合わせて、オーバーヘッドスターラーを用いた撹拌下で維持した。反応の発熱温度のピークに達するまで混合物の温度を外部加熱で上昇させ、次いで2時間保持した。
浸出:反応した材料を1:1の比率で水と混合し、40℃で60分間保持し、次いでスラリーを濾過して固形分を回収した。
洗浄:固形分を固体質量の5倍の比率で水と合わせ、1.5時間撹拌してから濾過した。次いで、固体を5倍の水と再び合わせ、pHが6~7になるまでCa(OH)2を添加し、次いで濾過する前に1.5時間保持した。次いで、固体を70℃で12時間乾燥させた。
実施例3
GPセメントの石膏代替品としてC110で試行を実施した。試行は、Cement Australia Darra研究所(オーストラリア)で実施した。
GPセメントの石膏代替品としてC110で試行を実施した。試行は、Cement Australia Darra研究所(オーストラリア)で実施した。
グラッドストーンクリンカーのサンプルを実験用ボールミルで粉砕して、試行用のセメントを生成した。生成したセメントには、粉砕助剤、石灰石、石膏は含有されておらず、実験室での試行に使用する前に分析した。得られた結果の詳細を以下の表3および4に示す。
セメントは、モルタルの凝結および圧縮強度の観点から相対的な性能を評価するために、様々な線量率で分析する前に、石膏または本発明の例示的なセメント添加剤C110のいずれかと、相互粉砕ではなくブレンドした。硫酸塩源を一切添加しない粉砕されたクリンカーである対照セメントの各分析を行った。
比較のために、粉砕助剤に加えて石灰石および石膏を使用した、工場粉砕されたグラッドストーンクリンカーの典型的な結果を含んだ。ペースト試験は、公開されているオーストラリア規格AS 2350.3、AS 2350.4、および2350.5に従って実施した。モルタルの圧縮強度は、オーストラリア規格AS 2350.6に従って試験した。
通常の粘稠度
結果は、6%を超える線量率でセメント添加剤C110が通常の粘稠度にプラスの影響を与えることを示している。
結果は、6%を超える線量率でセメント添加剤C110が通常の粘稠度にプラスの影響を与えることを示している。
凝結時間
結果は、4%を超える線量率でC110セメント添加剤が凝結時間にプラスの影響を与えることを示している。AS3972は、GPセメントの凝結時間が45分~6時間の範囲内である必要があると述べている。一般に、凝結時間は、速いほど良い。サンプルを含有するC110の結果は、石膏を含有する対照サンプルと同等またはそれ以上である。
結果は、4%を超える線量率でC110セメント添加剤が凝結時間にプラスの影響を与えることを示している。AS3972は、GPセメントの凝結時間が45分~6時間の範囲内である必要があると述べている。一般に、凝結時間は、速いほど良い。サンプルを含有するC110の結果は、石膏を含有する対照サンプルと同等またはそれ以上である。
8%未満の線量率では、結果は混合物が瞬結する傾向を示している。しかしながら、瞬結特徴は、硫酸塩源(石膏またはC110)の相互粉砕の欠如によって影響を受ける可能性がある。異常凝結の結果から結論を引き出すことはできない。相互粉砕の欠如は、すべての混合物の異常凝結をもたらしたが、このクリンカーから工場で生成されたセメントは、異常凝結の傾向を示していない。相互粉砕は、あらゆる異常凝結の問題に対処することが期待されている。
健全性
健全性は、硬化セメントペーストのセメントの膨張性の尺度であり、AS 3972、汎用およびブレンドセメントに従って、タイプGP、GL、GB、HE、LH、SR、またはSLセメントに分類するには、セメントが5%以下の健全性を有する必要がある。粉砕されたクリンカーを示された比率でC110とブレンドすることによって生成されたセメントは、<5%の健全性を有していた。これは、生成されたセメントが健全性要件を満たし、少なくとも健全性の観点から、タイプGP、GL、GB、HE、LH、SR、またはSLセメントとして分類できることを示している。
健全性は、硬化セメントペーストのセメントの膨張性の尺度であり、AS 3972、汎用およびブレンドセメントに従って、タイプGP、GL、GB、HE、LH、SR、またはSLセメントに分類するには、セメントが5%以下の健全性を有する必要がある。粉砕されたクリンカーを示された比率でC110とブレンドすることによって生成されたセメントは、<5%の健全性を有していた。これは、生成されたセメントが健全性要件を満たし、少なくとも健全性の観点から、タイプGP、GL、GB、HE、LH、SR、またはSLセメントとして分類できることを示している。
圧縮強度
結果は、試験サンプル中のC110のレベルが増加するにつれて、圧縮強度が増加することを示している。言い換えれば、クリンカーレベルが低下するにつれて、サンプルの強度が増加する。特に6%を超える線量率では、C110サンプルは、石膏を投与した混合物と同様のレベルの性能でモルタル強度にプラスの影響を及ぼす。これらの結果は、予想されておらず、本発明のセメント添加剤が、セメント製品中のクリンカーの少なくとも部分的に代替物として作用し得ることを示している。
結果は、試験サンプル中のC110のレベルが増加するにつれて、圧縮強度が増加することを示している。言い換えれば、クリンカーレベルが低下するにつれて、サンプルの強度が増加する。特に6%を超える線量率では、C110サンプルは、石膏を投与した混合物と同様のレベルの性能でモルタル強度にプラスの影響を及ぼす。これらの結果は、予想されておらず、本発明のセメント添加剤が、セメント製品中のクリンカーの少なくとも部分的に代替物として作用し得ることを示している。
実施例4
モルタルの圧縮強度試験は、サンプルC110で実施した。サンプルC110は、実施例2に記載されているように調製した。モルタルの圧縮強度試験は、AS/NZS2350.11(Methods of Testing Portland, Blended and Masonry Cements.Compressive Strength.)ならびにAS/NZS2350.12(Methods of Testing Portland, Blended and Masonry Cements.Preparation of a Standard Mortar and Moulding of Specimens.)に記載されている方法を使用して、ニュージーランドのHolcim NZ研究所で実施した。
モルタルの圧縮強度試験は、サンプルC110で実施した。サンプルC110は、実施例2に記載されているように調製した。モルタルの圧縮強度試験は、AS/NZS2350.11(Methods of Testing Portland, Blended and Masonry Cements.Compressive Strength.)ならびにAS/NZS2350.12(Methods of Testing Portland, Blended and Masonry Cements.Preparation of a Standard Mortar and Moulding of Specimens.)に記載されている方法を使用して、ニュージーランドのHolcim NZ研究所で実施した。
結果
表7は、本発明の天然石膏およびセメント添加剤のモルタル圧縮強度の結果を示している。結果は、セメント添加剤の量が増加するにつれて、圧縮強度も増加することを示している。試験セメント添加剤の添加率が8%の場合、天然石膏を4.5%含有するサンプルと比較して、28日でより高い圧縮強度が達成される。
表7は、本発明の天然石膏およびセメント添加剤のモルタル圧縮強度の結果を示している。結果は、セメント添加剤の量が増加するにつれて、圧縮強度も増加することを示している。試験セメント添加剤の添加率が8%の場合、天然石膏を4.5%含有するサンプルと比較して、28日でより高い圧縮強度が達成される。
実施例5
GPセメントの石膏代替品としてC112で試行を実施した。試行は、Cement Australia Darra研究所(オーストラリア)で実施した。グラッドストーンクリンカーおよび試験サンプルは、C110の代わりに試験セメント添加剤C112(実施例1による)を使用したことを除いて、上記の実施例3で記載したように調製および試験した。対照サンプル#1は、いかなる硫酸塩源も添加せずに粉砕されたクリンカーで構成されていた。
GPセメントの石膏代替品としてC112で試行を実施した。試行は、Cement Australia Darra研究所(オーストラリア)で実施した。グラッドストーンクリンカーおよび試験サンプルは、C110の代わりに試験セメント添加剤C112(実施例1による)を使用したことを除いて、上記の実施例3で記載したように調製および試験した。対照サンプル#1は、いかなる硫酸塩源も添加せずに粉砕されたクリンカーで構成されていた。
通常の粘稠度
結果は、4%を超える線量率でC112セメント添加剤が正常な粘稠度にプラスの影響を与えることを示している。
結果は、4%を超える線量率でC112セメント添加剤が正常な粘稠度にプラスの影響を与えることを示している。
凝結時間
結果は、4%を超える線量率でC112セメント添加剤が凝結時間にプラスの影響を与えることを示している。瞬結は、問題ではない。異常凝結の結果が初期には懸念されるように見えるかもしれないが、これは、サンプルの調製に使用された方法のアーティファクトであると考えられている。実施例3に記載されているように、相互粉砕の欠如は、すべての対照混合物の異常凝結をもたらしたが、同じクリンカーから工場で生成されたセメントは、異常凝結の傾向を示さない。相互粉砕は、あらゆる異常凝結の問題に対処することが期待されている。
結果は、4%を超える線量率でC112セメント添加剤が凝結時間にプラスの影響を与えることを示している。瞬結は、問題ではない。異常凝結の結果が初期には懸念されるように見えるかもしれないが、これは、サンプルの調製に使用された方法のアーティファクトであると考えられている。実施例3に記載されているように、相互粉砕の欠如は、すべての対照混合物の異常凝結をもたらしたが、同じクリンカーから工場で生成されたセメントは、異常凝結の傾向を示さない。相互粉砕は、あらゆる異常凝結の問題に対処することが期待されている。
健全性
実施例3で述べたように、健全性は、硬化セメントペーストのセメントの膨張性の尺度である。AS 3972に従って、タイプGP、GL、GB、HE、LH、SR、またはSLセメントとして分類するには、セメントは、5%以下の健全性を有する必要がある。粉砕されたクリンカーを示された比率でC112とブレンドすることによって生成されたセメントは、<5%の健全性を有していた。これは、生成されたセメントが健全性要件を満たし、少なくとも健全性の観点から、タイプGP、GL、GB、HE、LH、SR、またはSLセメントとして分類できることを示している。
実施例3で述べたように、健全性は、硬化セメントペーストのセメントの膨張性の尺度である。AS 3972に従って、タイプGP、GL、GB、HE、LH、SR、またはSLセメントとして分類するには、セメントは、5%以下の健全性を有する必要がある。粉砕されたクリンカーを示された比率でC112とブレンドすることによって生成されたセメントは、<5%の健全性を有していた。これは、生成されたセメントが健全性要件を満たし、少なくとも健全性の観点から、タイプGP、GL、GB、HE、LH、SR、またはSLセメントとして分類できることを示している。
モルタル強度
結果は、C112セメント添加剤がモルタル強度にプラスの影響を与えることを示している。試験サンプル中のC112のレベルが増加すると、圧縮強度が増加する。言い換えれば、クリンカーレベルが低下するにつれて、サンプルの強度が増加する。これらの結果は、予想されておらず、本発明のセメント添加剤が、セメント製品中のクリンカーの少なくとも部分的に代替物として作用し得ることを示している。
結果は、C112セメント添加剤がモルタル強度にプラスの影響を与えることを示している。試験サンプル中のC112のレベルが増加すると、圧縮強度が増加する。言い換えれば、クリンカーレベルが低下するにつれて、サンプルの強度が増加する。これらの結果は、予想されておらず、本発明のセメント添加剤が、セメント製品中のクリンカーの少なくとも部分的に代替物として作用し得ることを示している。
上記の化合物は、酸化物または硫酸塩として報告される。しかしながら、元素は、供給原料中に存在していた未反応の鉱物の形態で少なくとも部分的に存在し得る。
P180は、次の方法論を使用して調製した。
硫酸化:スラグを粉砕し、次いで89%の硫酸をスラグの質量の10倍の比率で5Lの反応容器に添加し、次いでスラグを添加し、混合物を合わせて撹拌下で維持した。混合物の温度を、外部加熱により2℃/分で200℃に上昇させ、2時間(2rs)保持した。次いで、スラリーを濾過し、固体を保った。
浸出:次いで、反応した固体を1:1.5の比率で水と混合し、70℃で30分間保持し、次いでスラリーを濾過して固形分を回収した。
洗浄:固体を固体質量の2倍の比率で水と合わせ、撹拌し、次いでNaOHをpHが6~7になるまで添加し、次いで濾過する前に1時間保持した。次いで、固体を130℃で12時間乾燥させた。
実施例7
次の表は、本発明の他の例示的なセメント添加剤の組成のXRF分析を提供する。サンプルは、実施例1および2に記載されているように、中国およびニュージーランドに記載されている製鉄所スラグに由来した。
次の表は、本発明の他の例示的なセメント添加剤の組成のXRF分析を提供する。サンプルは、実施例1および2に記載されているように、中国およびニュージーランドに記載されている製鉄所スラグに由来した。
上記の化合物は、酸化物または硫酸塩として報告される。しかしながら、元素は、供給原料中に存在していた未反応の鉱物の形態で少なくとも部分的に存在し得る。
サンプルは、硫酸水素アンモニウムを硫酸化剤として使用して調製した。
実施例8
サンプルC110およびC112を等温熱量測定によって分析し、これらの材料が示すポゾラン反応性の程度を確認した。分析は、R3試験手順(迅速、再現性、および関連性)を使用して実施し、これは、40℃で3日間維持された標準混合物の反応熱を測定することにより、補足材料のポゾラン活性を決定する。
サンプルC110およびC112を等温熱量測定によって分析し、これらの材料が示すポゾラン反応性の程度を確認した。分析は、R3試験手順(迅速、再現性、および関連性)を使用して実施し、これは、40℃で3日間維持された標準混合物の反応熱を測定することにより、補足材料のポゾラン活性を決定する。
熱放出の結果は、C110で105J/gおよびC112で88J/gであった。結果は、両方の材料がポゾラン活性を示すことを示している。
上記の化合物は、酸化物または硫酸塩として報告される。しかしながら、元素は、スラグ供給原料中に存在した未反応の鉱物(例えば、金属ケイ酸塩錯体、ペロブスカイト)の形態で少なくとも部分的に存在し得る。
材料C116およびC118は、VTMスラグ(中国の四川地域にある攀枝花鉱体を処理する中国の製鉄所から供給)に由来した。材料C117およびC119は、ニュージーランド鋼(131 Mission Bush Rd、Glenbrook 2681、ニュージーランド)溶融炉スラグに由来した。材料は、次の方法論を使用して調製した。
硫酸化:スラグを乾燥させ、必要な粉砕サイズに粉砕し、次いで<90%の濃度の硫酸をスラグの質量の約1.5倍の比率で反応容器に添加した。次いで、スラグを添加し、混合物を合わせ、撹拌下で維持した。反応の発熱温度のピークに達するまで混合物の温度を外部加熱で上昇させ、次いで60分間保持した。
浸出:次いで、反応した材料を1:1の比率で水と混合し、70℃で60分間保持し、次いでスラリーを濾過して固形分を回収した。
洗浄:固体を固体質量の5倍の比率で水と合わせ、1.5時間撹拌してから濾過した。次いで、固体を5倍の水と再び合わせ、pHが5~8になるまでCa(OH)2を添加し、次いで濾過する前に1.5時間保持した。次いで、固体を70℃で一晩乾燥させた。
実施例10
4つのサンプル(C116、C117、C118、およびC119)を等温熱量測定によって分析し、これらの材料が示すポゾラン反応性の程度を確認した。分析は、R3試験手順(迅速、再現性、および関連性)を使用して実施し、これは、40℃で3日間維持された標準混合物の反応熱を測定することにより、補足材料のポゾラン活性を決定する。結果を他の補助材料のいくつかの典型的な熱放出結果とともに以下の表11に示す。低反応性フライアッシュは、AS 3583.6に従って加速された7日間の強度指数が約90%であるとみなされるが、中反応性フライアッシュは、約100%の強度指数を有する。
4つのサンプル(C116、C117、C118、およびC119)を等温熱量測定によって分析し、これらの材料が示すポゾラン反応性の程度を確認した。分析は、R3試験手順(迅速、再現性、および関連性)を使用して実施し、これは、40℃で3日間維持された標準混合物の反応熱を測定することにより、補足材料のポゾラン活性を決定する。結果を他の補助材料のいくつかの典型的な熱放出結果とともに以下の表11に示す。低反応性フライアッシュは、AS 3583.6に従って加速された7日間の強度指数が約90%であるとみなされるが、中反応性フライアッシュは、約100%の強度指数を有する。
結果は、4つの材料すべてがポゾラン活性を示し、中程度から高い反応性のフライアッシュと同様にランク付けされることを示している。
実施例13
本発明で使用されるチタン含有材料に含有される成分の例は、以下の表に提供される。これは、ニュージーランドおよび南アフリカで生成された溶融炉スラグサンプル、ならびに中国およびロシアで生成された高炉スラグの成分の詳細を提供する。中国のスラグは、四川地域にある攀枝花鉱体を処理する中国の製鉄所から供給された。また、ブラジルから入手したペロブスカイト含有VTM鉱石濃縮物サンプルの成分についても詳細を示す。値は、蛍光X線分析技術を使用して得られた元素質量%データから計算した。
本発明で使用されるチタン含有材料に含有される成分の例は、以下の表に提供される。これは、ニュージーランドおよび南アフリカで生成された溶融炉スラグサンプル、ならびに中国およびロシアで生成された高炉スラグの成分の詳細を提供する。中国のスラグは、四川地域にある攀枝花鉱体を処理する中国の製鉄所から供給された。また、ブラジルから入手したペロブスカイト含有VTM鉱石濃縮物サンプルの成分についても詳細を示す。値は、蛍光X線分析技術を使用して得られた元素質量%データから計算した。
結論
上記の実施例で提供された結果は、本発明のセメント添加剤が、セメント製品中のクリンカーおよび/または石膏の代替物として少なくとも部分的に作用し、得られたセメント製品が標準のセメント製品と同等または驚くほど良好に機能できることを示している。これは、セメントの品質を損なうことなく、セメント製造のコストおよび/または環境への影響を低減するという利点を有する。
上記の実施例で提供された結果は、本発明のセメント添加剤が、セメント製品中のクリンカーおよび/または石膏の代替物として少なくとも部分的に作用し、得られたセメント製品が標準のセメント製品と同等または驚くほど良好に機能できることを示している。これは、セメントの品質を損なうことなく、セメント製造のコストおよび/または環境への影響を低減するという利点を有する。
本発明は、読者が過度の実験なしに本発明を実施することを可能にするために、特定の好ましい実施形態に関して本明細書に記載されている。当業者は、本発明が、具体的に記載されたもの以外の多数の変形例および修正例で実施できることを理解するであろう。本発明は、そのようなすべての変形例および修正例を含むことが理解されるべきである。さらに、タイトル、見出しなどは、読者がこの文書を理解するのを助けるために提供されており、本発明の範囲を限定するものとして読まれるべきではない。
本明細書で引用されたすべての出願、特許、および刊行物の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。しかしながら、本明細書における先行技術への言及は、その先行技術がいかなる国の努力の分野における一般的な知識の一部を形成するという承認またはいかなる形式の示唆でもなく、またそのように解釈されるべきではない。
Claims (36)
- ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来するセメント添加剤であって、前記セメント添加剤が、硫酸カルシウムおよびシリカを含む、セメント添加剤。
- 前記セメント添加剤が、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から得られる組成物(A)を含み、前記組成物(A)が、硫酸カルシウムおよびシリカを含む、請求項1に記載のセメント添加剤。
- 前記セメント添加剤が、約40%~約80%の硫酸カルシウムおよび約10%~約50%のシリカを含む、請求項1または2に記載のセメント添加剤。
- 前記セメント添加剤が、約0.2~約1.2のシリカ対硫酸カルシウムの比率を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のセメント添加剤。
- 前記セメント添加剤が、本質的に前記組成物(A)からなる、請求項2~4のいずれか一項に記載のセメント添加剤。
- 前記セメント添加剤が、1つ以上の追加の材料を含む、請求項2~4のいずれか一項に記載のセメント添加剤。
- 前記1つ以上の追加の材料が、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するためのプロセスで得られる組成物(B)を含む、請求項6に記載のセメント添加剤。
- 組成物(B)が、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するためのプロセスの副産物である、請求項7に記載のセメント添加剤。
- 前記1つ以上の追加の材料が、1つ以上の金属またはその誘導体を回収するための方法で使用される供給原料を含む、請求項8に記載のセメント添加剤。
- セメント添加剤を作製する方法であって、前記方法が、少なくとも
i.ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成するステップと、
ii.前記硫酸化材料に含有される1つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む第1の組成物を分離するステップと、を含む、方法。 - 前記方法が、少なくとも
iii.硫酸カルシウムおよびシリカを含む前記第1の組成物を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整するステップと、
iv.固体と液体とを分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第2の組成物を得るステップと、をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記方法が、少なくとも
iii.硫酸カルシウムおよびシリカを含む前記第1の組成物を水と組み合わせるステップと、
iv.固体と液体とを分離して、第2の組成物を得るステップと、
v.前記第2の組成物を水および少なくとも1つの化合物と組み合わせて、pHを約4~約9に調整するステップと、
vi.固体と液体とを分離して、前記第2の組成物と水とを組み合わせて、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第3の組成物を得るステップと、をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - pHを調整するための前記少なくとも1つの化合物が、硫酸カルシウムおよび酸化カルシウムから選択される、請求項11または12に記載の方法。
- 前記方法が、硫酸カルシウムおよびシリカを含む前記第1、第2、または第3の組成物を乾燥させるステップをさらに含む、請求項11~13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ペロブスカイトおよびシリカを含む材料が、180μm未満の粒子サイズまたは約<250ミクロンのD90を有する、請求項10~14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、請求項10に記載の第1の組成物、請求項11に記載の第2の組成物、または請求項12に記載の第3の組成物を1つ以上の追加の材料と組み合わせて、前記セメント添加剤を提供するステップをさらに含む、請求項10~15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、請求項10に記載の第1の組成物、請求項11に記載の第2の組成物、または請求項12に記載の第3の組成物を組成物(B)と組み合わせて、前記セメント添加剤を提供するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 組成物(B)が、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するためのプロセスで得られる組成物である、請求項17に記載の方法。
- 組成物(B)が、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から1つ以上の金属を回収するためのプロセスの副産物である、請求項18に記載の方法。
- 前記1つ以上の追加の材料または組成物(B)が、鉱石、鉱石濃縮物、スラグ、および/または赤泥を含む、請求項16~19のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項10~20のいずれか一項に記載の方法によって作製された、セメント添加剤。
- 前記ペロブスカイトおよびシリカを含む材料が、製鉄スラグ、鉱石、鉱石濃縮物、VTMスラグ、および赤泥のうちの1つ以上から選択される、請求項1~21のいずれか一項に記載のセメント添加剤または方法。
- セメントであって、クリンカーおよび請求項1~9、21または22のいずれか一項に記載のセメント添加剤を含む、セメント。
- 前記セメントが、本質的に、クリンカーおよび請求項1~9、21もしくは22のいずれか一項に記載のセメント添加剤、またはクリンカー、請求項1~9、21もしくは22のいずれか一項に記載のセメント添加剤、ならびに石灰石および粉砕助剤の一方もしくは両方からなる、請求項23に記載のセメント。
- 前記セメントが、7日で少なくとも約30MPaの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる、請求項21~24のいずれか一項に記載のセメント。
- 前記セメントが、28日で少なくとも約45MPaの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる、請求項21~25のいずれか一項に記載のセメント。
- セメント質製品であって、請求項1~10、21もしくは22のいずれか一項に記載のセメント添加剤、または請求項23~26のいずれか一項に記載のセメントを含む、セメント質製品。
- 前記セメント質製品が、コンクリート、モルタル、グラウト、およびスタッコを含む群から選択される、請求項27に記載のセメント質製品。
- 物品であって、請求項27または28に記載の硬化セメント質製品を含む、物品。
- セメントを作製するための方法であって、前記方法が、少なくとも、請求項1~10、21または22のいずれか一項に記載のセメント添加剤をクリンカーと組み合わせるステップを含む、方法。
- セメントを作製するための方法であって、前記方法が、少なくとも請求項10~20のいずれか一項に記載のステップ、および前記セメント添加剤をクリンカーと組み合わせるさらなるステップを含む、方法。
- 請求項30または31に記載の方法によって作製された、セメント。
- セメント質製品を作製する方法であって、前記方法が、少なくとも請求項23~26のいずれか一項に記載のセメントをa)水またはb)骨材および水と組み合わせるステップを含む、方法。
- セメント質製品を作製する方法であって、前記方法が、少なくともセメントを提供するための請求項31に記載の方法のステップ、ならびに前記セメントをa)水またはb)骨材および水と組み合わせるさらなるステップを含む、方法。
- 前記セメント質製品が、コンクリート、モルタル、スタッコ、およびグラウトを含む群から選択される、請求項34に記載の方法。
- 請求項33~35のいずれか一項に記載の方法によって作製された、セメント質製品。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NZ76040419 | 2019-12-19 | ||
NZ760404 | 2019-12-19 | ||
PCT/NZ2020/050175 WO2021125979A1 (en) | 2019-12-19 | 2020-12-16 | Cement additive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023507547A true JP2023507547A (ja) | 2023-02-24 |
Family
ID=76477649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022530677A Pending JP2023507547A (ja) | 2019-12-19 | 2020-12-16 | セメント添加剤 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230033308A1 (ja) |
EP (1) | EP4077236A4 (ja) |
JP (1) | JP2023507547A (ja) |
CN (1) | CN114901610A (ja) |
BR (1) | BR112022012095A2 (ja) |
CA (1) | CA3157771A1 (ja) |
WO (1) | WO2021125979A1 (ja) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4562049A (en) * | 1984-09-20 | 1985-12-31 | The United States Of America As Represented By Secretary Of Interior | Recovery of titanium from perovskite by acid sulfation |
CN101979683A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-02-23 | 攀枝花市硕盛工贸有限公司 | 利用钛白粉厂的废酸从铬渣中提取钒、铬的工艺 |
CN102115823B (zh) * | 2010-12-31 | 2012-12-12 | 谢善情 | 用拜尔法赤泥制备铁和铝并联产硫酸钠的方法 |
JP2012193422A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Nisshin Steel Co Ltd | 鉄鋼スラグからの有用成分の合成方法 |
US10287176B2 (en) * | 2014-07-08 | 2019-05-14 | Avertana Limited | Extraction of products from titanium-bearing minerals |
CN106564945A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-04-19 | 四川省高能钛坦环保科技有限公司 | 一种从高炉矿渣中提取二氧化钛的方法 |
-
2020
- 2020-12-16 CA CA3157771A patent/CA3157771A1/en active Pending
- 2020-12-16 JP JP2022530677A patent/JP2023507547A/ja active Pending
- 2020-12-16 EP EP20902841.4A patent/EP4077236A4/en active Pending
- 2020-12-16 BR BR112022012095A patent/BR112022012095A2/pt unknown
- 2020-12-16 CN CN202080087557.7A patent/CN114901610A/zh active Pending
- 2020-12-16 WO PCT/NZ2020/050175 patent/WO2021125979A1/en unknown
- 2020-12-16 US US17/787,333 patent/US20230033308A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4077236A1 (en) | 2022-10-26 |
US20230033308A1 (en) | 2023-02-02 |
BR112022012095A2 (pt) | 2022-08-30 |
CA3157771A1 (en) | 2021-06-24 |
CN114901610A (zh) | 2022-08-12 |
WO2021125979A1 (en) | 2021-06-24 |
EP4077236A4 (en) | 2024-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11001527B2 (en) | Composite cement and method of manufacturing composite cement | |
JP5747407B2 (ja) | 高活性セメントクリンカ、高活性セメント及び早強セメント組成物 | |
CN110357548A (zh) | 一种快硬早强高性能全固废混凝土及其制备方法 | |
CN111978061A (zh) | 一种高耐水性无水磷石膏胶凝材料的制备方法 | |
JP5800387B2 (ja) | 土質改良材 | |
CN110799472B (zh) | 混凝土组合物及其制造方法 | |
JP5750011B2 (ja) | 高炉セメント組成物 | |
CN108164164A (zh) | 复合水泥及其制备方法 | |
CN106866090B (zh) | 一种无水泥脱硫石膏抹灰砂浆及其制备方法 | |
JP6855691B2 (ja) | セメント組成物およびその製造方法 | |
JP4171173B2 (ja) | スラグ骨材を用いたコンクリート | |
JP2023507547A (ja) | セメント添加剤 | |
Groot et al. | The recovery of manganese and generation of a valuable residue from ferromanganese slags by a hydrometallurgical route | |
CN114455861A (zh) | 一种改性aod渣及其制备方法和应用、建筑材料 | |
JP5008296B2 (ja) | 水硬性組成物及び水和固化体 | |
CN111138101A (zh) | 一种利用矿渣废料生产水泥的方法 | |
JPH11292578A (ja) | ビーライトスラグ | |
JPS62502399A (ja) | セメント・キルン ダストおよび赤泥を使用する水硬セメントの製造方法 | |
CN110590213A (zh) | 一种混凝土膨胀剂及制备方法 | |
CN108863115A (zh) | 一种水泥及其制备方法 | |
Kirsanova et al. | Influences of steelmaking slags on hydration and hardening of concretes | |
CN109369040A (zh) | 一种新型复合水泥 | |
Palod et al. | Parametric study of steel slag powder as cementitious material on cement mortars | |
CN103214197B (zh) | 一种低温烧成水硬性胶凝材料的制备方法 | |
Zhanabaevna et al. | Gypsum binders based on Karakalpakstan field |