專利名稱：水硬性無(wú)機(jī)組合物、其制造方法和含有這種組合物的水泥產(chǎn)品和水硬性粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及具有提高的活性指數(shù)(AI)的、可以由礦渣(特別是來(lái)自鋼廠的礦渣)和來(lái)自工業(yè)爐和發(fā)電站的粉塵(飄塵)獲得的水硬性無(wú)機(jī)組合物及其制造方法。
更特別地，本發(fā)明涉及可以取代熔塊(clinker)、在制造上經(jīng)濟(jì)并且具有提高的活性指數(shù)的新型水硬性組合物的開(kāi)發(fā)，其基于在以硅鋁酸鈣和硅鋁酸鎂為基礎(chǔ)的基體中加入特定的無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物，從而提高這些無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物的總含量至高于固定的最小值。
最新制成的水泥是由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、SO3和較小比例的K2O、Na2O、TiO2構(gòu)成的。由于缺乏包括所有這些氧化物在內(nèi)的相圖，實(shí)踐中以簡(jiǎn)化圖CaO、SiO2、Al2O3、MgO、氧化鐵來(lái)表示這些水泥，或進(jìn)一步簡(jiǎn)化成CaO、SiO2、Al2O3，它們是存在比例最高的氧化物。這些水泥是歸類為卜特蘭水泥(基于硅酸鈣)、高鋁水泥(基于鋁酸鈣)和鋁酸鈣硫的水泥。
為了改變這些水泥的性能并同樣由于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境原因，可以將水泥替換成本身非水硬性(也就是不與水反應(yīng)產(chǎn)生穩(wěn)定水合物并逐漸產(chǎn)生機(jī)械性能)、但是例如與卜特蘭水泥熔塊結(jié)合時(shí)會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定水合物并由此產(chǎn)生持久的機(jī)械或化學(xué)耐性的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品通常是其它工業(yè)的副產(chǎn)物，例如鋼鐵工業(yè)(礦渣)或發(fā)電站(飄塵)。還可以使用天然產(chǎn)品，例如火山灰，其主要是通常來(lái)自火山的硅鋁酸鹽。
這些添加劑的質(zhì)量和用量受到其來(lái)源的限制。副產(chǎn)物(礦渣、灰分，等等)的噸數(shù)和組成取決于相應(yīng)工業(yè)的主要活性，而天然產(chǎn)品(火山灰)的噸數(shù)和組成則取決于天然資源的存在。在后一種情況下，例如，可以通過(guò)煅燒高嶺土型粘土來(lái)制造人造火山灰，由此解決該問(wèn)題。在其它情況下，想要控制這些替代品質(zhì)量的水泥制造商必須購(gòu)買或制造合成產(chǎn)品。為了使該操作在經(jīng)濟(jì)上可行，通常必須使用副產(chǎn)物或廢料作為原材料。
這正是專利WO 03/068700的情況，其中作者制造了一種化學(xué)和礦物組成與高爐礦渣類似的產(chǎn)品，在這種情況下，它們主要使用水泥粉塵和/或煤灰作原材料?？梢允褂美玟搹S礦渣或焚化爐熔塊之類的其它原材料調(diào)節(jié)該產(chǎn)品的組成。
也可以如美國(guó)專利3,759,730中所述使用來(lái)自發(fā)電站的灰分。在大約1500℃熔煉該灰分，并使金屬鐵從硅鋁酸鹽相中分離。
隨后產(chǎn)生的問(wèn)題是確定產(chǎn)生最佳產(chǎn)品、即產(chǎn)生最佳性能(例如最佳機(jī)械性能或最佳抗化學(xué)侵蝕)的化學(xué)和礦物組成。
從現(xiàn)有技術(shù)中獲知，CaO、SiO2、Al2O3組成圖中的某些區(qū)域必須具有玻璃質(zhì)特性，這樣才能夠成為水泥替代品。為此必須使用熔煉法而非燒結(jié)法，還要使用下述冷卻系統(tǒng)——該冷卻系統(tǒng)的快速性必須與作為溫度的函數(shù)的液體粘度圖的斜度成比例。
在其它情況下，可以獲得本身是水硬性并因此不需要添加水泥的玻璃質(zhì)產(chǎn)品。這已經(jīng)在美國(guó)專利4,605,443中研發(fā)出，其確定了CaO/Al2O3/SiO2組成圖中可以獲得這些水泥的區(qū)域。該區(qū)域是由44.82至52.90的CaO、13.42至18.1％的SiO2、29.85至32.87的Al2O3和0.21至4.18％的諸如TiO2、K2O、Na2O、ZrO2之類的組分確定的。
在與工業(yè)水泥(卜特蘭或鋁酸鹽)相對(duì)應(yīng)的該圖中特定部分，不可以含有高比例的玻璃，因?yàn)樾纬傻臒o(wú)機(jī)物——硅酸二鈣和硅酸三鈣、鋁酸鈣——已經(jīng)是水硬性產(chǎn)品。
在是硅酸三鈣的情況下，為了避免其分解成具有較低反應(yīng)性的硅酸二鈣，快速冷卻是必須的。
為了產(chǎn)生最佳的水泥性能，制造商需要知道其中可以找到產(chǎn)品的化學(xué)和礦物組成區(qū)域。


圖1是簡(jiǎn)化的CaO、SiO2、Al2O3相圖。
如圖1所示，簡(jiǎn)化的CaO、SiO2、Al2O3圖可以分成數(shù)個(gè)區(qū)域。
區(qū)域1覆蓋了小于35重量％的SiO2濃度和小于70重量％的Al2O3濃度。該區(qū)域相當(dāng)于工業(yè)卜特蘭和高鋁水泥。它們主要由結(jié)晶相構(gòu)成(硅酸二鈣和硅酸三鈣C2S和C3S，鋁酸鈣C3A、C12A7、CA)。
區(qū)域2包括高爐礦渣(鑄鐵工業(yè)的副產(chǎn)物)，其由快速冷卻形成的玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)使其潛在地為水硬性。該區(qū)域還包括在上述美國(guó)專利4,605,443中顯示的組成(區(qū)域5)。
區(qū)域4相當(dāng)于火山灰產(chǎn)品(天然和人造火山灰、飄塵，等等)。這些產(chǎn)品在無(wú)定形時(shí)具有較好的反應(yīng)性。區(qū)域3相當(dāng)于具有高熔點(diǎn)和非常低水硬活性的產(chǎn)品。
為什么在某些區(qū)域結(jié)晶產(chǎn)品更好？為什么在其它區(qū)域必須有玻璃質(zhì)產(chǎn)品？這些是水泥化學(xué)家在過(guò)去數(shù)年來(lái)一直提出的問(wèn)題。
已經(jīng)在這些區(qū)域取得了進(jìn)展，但是不足以獲得該系統(tǒng)的完整知識(shí)或不足以使其完全最優(yōu)化。
美國(guó)專利2003/0075019描述了首先用碳還原鋼廠礦渣以制造含F(xiàn)eO＝1.1％、MnO＝0.8％和Cr2O3＝0.3％的礦渣，然后使用更有力的還原劑制造含F(xiàn)eO＝0.8％、MnO＝0.4％和Cr2O3＝0.07％的礦渣。作者要求保護(hù)具有0.15或0.08％的Cr2O3或NiO最大量的礦渣。
鋼制造商的目的是從液態(tài)金屬中回收最大量的Cr和Ni，但這降低了礦物相的質(zhì)量。
相反，本發(fā)明的目的是保持相當(dāng)大量的無(wú)機(jī)氧化物和適當(dāng)?shù)牡V物相質(zhì)量。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有較高活性指數(shù)的水硬性無(wú)機(jī)組合物。
本發(fā)明的另一目的是提供這種組合物的制造方法，并優(yōu)選使用工業(yè)副產(chǎn)物，例如礦渣(特別是鋼廠礦渣)、飄塵和來(lái)自污水處理廠的煅燒淤漿作原材料。
本發(fā)明的再一目的是提供含有這種水硬性無(wú)機(jī)組合物的水泥產(chǎn)品和水硬性粘合劑。
按照本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在基于硅鋁酸鈣和硅鋁酸鎂的基體中使某些無(wú)機(jī)氧化物和任選某些無(wú)機(jī)鹵化物的總比例保持至少占組合物重量的5重量％，可以獲得具有較高活性指數(shù)的水硬性無(wú)機(jī)組合物。
更具體地，本發(fā)明的水硬性無(wú)機(jī)組合物包含占組合物的至少25重量％且優(yōu)選至少30重量％的基于硅鋁酸鈣和硅鋁酸鎂的玻璃質(zhì)或結(jié)晶基體、占組合物的至少5重量％的選自Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Pb、Ba、Sr、P、S、Na、K、Zr、Mo、Be、Tl、As、Sn和Cd的氧化物和鹵化物的一種或數(shù)種特定無(wú)機(jī)氧化物和任選一種或數(shù)種特定無(wú)機(jī)鹵化物、相對(duì)于組合物重量最多31重量％的氧化鋁(Al2O3)、小于10重量％的鐵酸鹽(ferrite)、和小于0.05重量％且優(yōu)選小于0.01重量％的碳。
所述鐵酸鹽是鋁鐵酸鈣，其通常相當(dāng)于組合物中0.3至5重量％的氧化鐵含量。
本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)水硬性無(wú)機(jī)組合物是指主要含有下述無(wú)機(jī)化合物的組合物——該無(wú)機(jī)化合物與水反應(yīng)產(chǎn)生含穩(wěn)定水合物的產(chǎn)物并產(chǎn)生長(zhǎng)期穩(wěn)定的機(jī)械性能，特別是具有低尺寸變化(特別是膨脹，等等)。
本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)玻璃質(zhì)基體是指包含占基體的至少80重量％且優(yōu)選至少85％的玻璃相的、基于硅鋁酸鈣和硅鋁酸鎂的基體。
本發(fā)明的水硬性無(wú)機(jī)組合物的結(jié)晶基體優(yōu)選對(duì)應(yīng)于下列礦物組成，其相對(duì)于基體總重量，包含礦物組成A-硅酸二鈣(C2S)5至35％，優(yōu)選10至30％；-鋁酸一鈣(CA) 20至60％，優(yōu)選30至55％；和-黃長(zhǎng)石(鈣黃長(zhǎng)C2AS和鎂黃長(zhǎng)C2MS2的固溶體) 5至50％，優(yōu)選10至40％；或礦物組成B-硅酸二鈣(C2S)20至60％，優(yōu)選20至50％；
-鋁酸鈣(C12A7) 20至70％，優(yōu)選20至60％；和-鋁酸鈣(C3A)0至45％，優(yōu)選0至40％此外，礦物組成A可含有優(yōu)選多達(dá)5％、更優(yōu)選多達(dá)0.5％的FeO，多達(dá)10％、更優(yōu)選3至8％的MgO，和0至8％的方鎂石，而礦物組成B可含有優(yōu)選多達(dá)10％、更優(yōu)選多達(dá)8％的FeO，多達(dá)10％、更優(yōu)選2至5％的MgO和0至8％的方鎂石。
至于玻璃質(zhì)基體，如上所述，它們含有占基體總重量的至少80重量％的玻璃相。明顯地，不可以用礦物相定義這些玻璃相。
然而，可以用潛在礦物組成定義它們，也就是如果在制造本發(fā)明的這些水硬性無(wú)機(jī)組合物的過(guò)程中使用緩慢冷卻過(guò)程(以獲得結(jié)晶基體組合物)代替產(chǎn)生主要為玻璃質(zhì)基體組合物的快速冷卻(驟冷)時(shí)可以獲得的礦物組成。因此，本發(fā)明的玻璃質(zhì)基體可以定義為相對(duì)于基體的總重量潛在地具有下列礦物組成的基體礦物組成A-黃長(zhǎng)石(C2AS/C2MS2)10至60％；-硅酸二鈣(C2S) 15至80％；-鎂硅鈣石(C3MS2) 3至15％；和-氧化鐵(FeO/Fe2O3)0.5至5％；或礦物組成B-硅酸二鈣(C2S) 5至75％；-黃長(zhǎng)石(C2AS/C2MS2)5至50％；-鋁酸一鈣(CA) 10至45％；-氧化鐵(FeO/Fe2O3) 5至20％-方鎂石2至10％優(yōu)選地，特定無(wú)機(jī)氧化物在本發(fā)明的水硬性無(wú)機(jī)組合物中以下列重量比存在，條件是這些無(wú)機(jī)氧化物和任選的鹵化物占組合物重量的至少5重量％-氧化鈦0至10％，優(yōu)選0.1至10％；-氧化釩0至0.5％，優(yōu)選0.2至0.5％；-氧化鉻0至0.5％；-氧化錳0至5％，優(yōu)選0.5至5％；-氧化鋅0至2％，優(yōu)選0.1至2％；-氧化鈷0至0.05％，優(yōu)選0.01至0.5％；-氧化鎳0至0.5％，優(yōu)選0.01至0.5％；-氧化銅0至2％，優(yōu)選0.1至2％；-氧化鉛0至0.01％，優(yōu)選0.001至0.01％；-氧化鋇0至2％，優(yōu)選0.1至2％；-氧化鍶0至2％，優(yōu)選0.1至2％；-氧化磷0至2％，優(yōu)選0.1至2％；-氧化硫0至3％，優(yōu)選0.2至3％；-氧化鈉0至10％，優(yōu)選0.5至10％；-氧化鉀0至10％，優(yōu)選0.5至10％；-氧化鋯0至0.1％，優(yōu)選0.01至0.1％；-氧化鉬0至0.1％，優(yōu)選0.01至0.1％；-氧化鉈0至0.1％，優(yōu)選0.01至0.1％；-氧化錫0至0.1％，優(yōu)選0.01至0.1％；-氧化鎘0至0.005％，優(yōu)選0.0002至0.005％；-氧化砷0至0.002％，優(yōu)選0.0001至0.002％優(yōu)選地，本發(fā)明的組合物含有氧化鈉、氧化鉀、氧化鉻、氧化鎳、氧化鈷、氧化磷、氧化鋅、氧化硫、氧化鈦、氧化鋇、氧化錳和氧化鍶。
此外，優(yōu)選地，本發(fā)明的組合物還含有至少所有下列元素的特定氧化物S、Ti、Mn、Ba、Sr、Zn。
如上所述，除了特定的無(wú)機(jī)氧化物，組合物還可以含有與所列無(wú)機(jī)氧化物相對(duì)應(yīng)的鹵化物，優(yōu)選氯化物、氟化物和碘化物。
優(yōu)選地，這些鹵化物的存在量為0.1至2重量％。
優(yōu)選地，當(dāng)本發(fā)明的組合物含有結(jié)晶基體時(shí)，特定無(wú)機(jī)氧化物和任選鹵化物最多占組合物總重量的7重量％。
此外，優(yōu)選地，當(dāng)本發(fā)明的組合物含有結(jié)晶基體時(shí)，特定無(wú)機(jī)氧化物和任選鹵化物最多占組合物總重量的15％。
本發(fā)明還涉及本發(fā)明的組合物的制造方法。
一般而言，該方法包括(a)獲得一種材料，其能夠形成占最終水硬性無(wú)機(jī)組合物的至少25重量％、優(yōu)選至少30重量％的基于硅鋁酸鈣和硅鋁酸鎂的基體，并含有一定量的前述無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物——該量足以或不足以使這些無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物在最終水硬性無(wú)機(jī)組合物中的比例為最終組合物的至少5重量％；(b)當(dāng)能夠形成基體的材料具有的無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物的濃度不足時(shí)，在該材料中加入含有一定量的前述特定無(wú)機(jī)氧化物和任選特定無(wú)機(jī)鹵化物的補(bǔ)充材料——該量足以使這些無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物在最終水硬性無(wú)機(jī)組合物中的比例為至少5重量％；(c)在氧分壓等于或小于10-7大氣壓、優(yōu)選10-7≤pO2≤10-5大氣壓的還原氣氛中，在1450℃至1650℃的溫度、優(yōu)選在至少1500℃、更優(yōu)選至少1550℃的溫度，熔煉在具有足夠的無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物濃度時(shí)的步驟(a)的材料，或在步驟(b)中獲得的產(chǎn)物，并(d)回收最終水硬性無(wú)機(jī)組合物。
最終水硬性無(wú)機(jī)組合物可以如下回收通過(guò)例如在水中或在空氣中快速冷卻(驟冷)以獲得玻璃質(zhì)基體，或通過(guò)緩慢冷卻以獲得結(jié)晶基體。明顯地，快速或緩慢冷卻的選擇取決于原材料的化學(xué)和礦物組成，以確保獲得本發(fā)明的最終水硬性無(wú)機(jī)組合物。
能夠形成基于硅鋁酸鈣和硅鋁酸鎂的基體的材料可以是能夠在該組合物中獲得這種基體的任何材料，特別是鋁土礦，并優(yōu)選工業(yè)副產(chǎn)物，特別是來(lái)自鋼鐵工業(yè)的副產(chǎn)物，例如礦渣，特別是鋼廠礦渣，或來(lái)自發(fā)電站的副產(chǎn)物，例如飄塵，或來(lái)自其它工業(yè)的副產(chǎn)物，例如來(lái)自污水處理廠的煅燒淤漿、來(lái)自水泥廠的爐灰和石屑，和過(guò)濾器粉塵，例如來(lái)自鋼廠過(guò)濾器的粉塵。
表I、II、III和IV以重量％為單位列出了鋼廠礦渣、飄塵、鋁土礦和來(lái)自污水處理廠的煅燒淤漿的常見(jiàn)礦物和/或化學(xué)組成。
表I-鋼廠礦渣原材料1(鋼廠礦渣)
表II-飄塵原材料2(飄塵)
表III-鋁土礦原材料3(鋁土礦)
表IV-來(lái)自污水處理廠的煅燒淤漿原材料4(來(lái)自污水處理廠的煅燒淤漿)
要指出的是，在能夠形成基于鋁酸鈣和鋁酸鎂的基體的材料中的未燃碳和任選添加以彌補(bǔ)特定無(wú)機(jī)物濃度的材料(特別是飄塵)在本發(fā)明的方法的還原過(guò)程中起到主要作用。這是因?yàn)樵摬牧现兴臍堄嗵季哂杏邢薜倪€原力(在金屬氧化物的還原動(dòng)力學(xué)方面)，但是具有在介質(zhì)中局部保持還原性質(zhì)的能力，這防止了高度氧化的金屬氧化物的存在，并由此可以控制特定氧化物、特別是Cr VI氧化物的溶解。
因此，優(yōu)選地，在能夠形成基體的材料和任選添加的材料中的未燃碳與在該過(guò)程中為產(chǎn)生還原氣氛而加入的還原劑(例如煤或無(wú)煙煤)的碳的重量比保持0.05至5。
可以通過(guò)測(cè)量這些材料的燒失量(LOI)來(lái)確定在能夠形成基體的材料和任選添加的材料中存在的未燃碳的重量。
可以通過(guò)碳分析法(例如Leco設(shè)備)確定還原劑的碳。
燒失量(LOI)是在空氣中加熱至975℃(EN標(biāo)準(zhǔn)1962)的樣品的重量變化(通常是損失)。在某些情況下，這可以在惰性氣體中測(cè)量(以避免氧化)。
能夠形成本發(fā)明的硅鋁酸鹽基體的材料的熔煉是在至少1450℃、優(yōu)選至少1500℃、更優(yōu)選1550℃、但是在1650℃以下的溫度進(jìn)行的，以避免特定氧化物揮發(fā)。
熔煉在氧分壓等于或小于10-5大氣壓、優(yōu)選10-7≤pO2≤10-5大氣壓的受控還原氣氛中進(jìn)行，以避免氧化物完全還原。
如上所述，根據(jù)能夠形成硅鋁酸鹽基體的原材料，有兩種制造本發(fā)明的組合物的可能方法。
在第一種情況下，原材料已經(jīng)含有足以獲得所需最終濃度的量的特定氧化物和任選鹵化物，這樣只需要按照本發(fā)明在受控還原氣氛中進(jìn)行熔煉以獲得最終水硬性組合物。
在第二種情況下，原材料不含足以獲得所需最終濃度的量的特定氧化物和任選鹵化物，因此在原材料熔煉之前或熔煉之中，加入含有足量特定無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物的補(bǔ)充材料，以便在最終水硬性無(wú)機(jī)組合物中獲得至少5重量％的這些無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物。
該補(bǔ)充材料可以是含有一種或數(shù)種特定無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物的任何材料，其不會(huì)降低最終組合物的水硬性，并特別地，是來(lái)自鋼廠、發(fā)電站、水泥廠和化學(xué)工業(yè)的殘?jiān)?br> 本發(fā)明的水硬性無(wú)機(jī)組合物可以像水泥或水硬性粘合劑那樣使用，或者可以與所有的水泥產(chǎn)品和水硬性粘合劑(例如卜特蘭水泥、高鋁水泥、天然和合成石膏灰泥、磷石膏和它們的混合物)混合。
一般而言，它們可以最多占所得產(chǎn)品總重量的80重量％、優(yōu)選50重量％地與這些水泥產(chǎn)品和水硬性粘合劑混合。
下列實(shí)施例非限制性地闡釋了本發(fā)明。
在這些實(shí)施例中，除非另行指明，所有比例和量都以重量計(jì)。
實(shí)施例1將具有下表V所述化學(xué)和礦物組成的兩種原材料以70/30的比率混合。第一種是來(lái)自鋼鐵工業(yè)的殘?jiān)?，第二種是發(fā)電站殘?jiān)?br> 通過(guò)在1550℃在限定氣氛中熔煉以保持原材料的部分無(wú)機(jī)氧化物，由此制造硅鋁酸鹽基體。通過(guò)在水中驟冷，可以使基體保持大于86％的玻璃態(tài)。通過(guò)在空氣中驟冷，可以獲得玻璃態(tài)(玻璃質(zhì)含量等于86％)的基體。最終組合物和受控組合物的礦物和化學(xué)組成也列在表V中。
表V原材料1鋼廠礦渣
原材料2，飄塵
最終產(chǎn)物
對(duì)照物
將所得最終產(chǎn)物以4500平方厘米/克研磨并測(cè)量反應(yīng)性指數(shù)(ASTMC989)。
在含有小于3％的微量組分的硅鋁酸鹽基體(對(duì)照物)上進(jìn)行相同的測(cè)量。
下表VI列出結(jié)果。
表VI-活性指數(shù)A.I.
實(shí)施例2用基于C2S、CA、C2AS(N°1和2表VI)或C2S、C12A7(N°3表VI)或C2S、C12A7、C3A(N°4、5、6表VIII)的基體，通過(guò)在1500℃熔煉，并通過(guò)礦渣、鋁土礦和石灰的混合物的緩慢冷卻進(jìn)行結(jié)晶，由此制造本發(fā)明的組合物。
礦渣和鋁土礦的化學(xué)組成列在表VII中。
所用礦渣、鋁土礦和石灰的比例、和本發(fā)明的最終組合物的化學(xué)和礦物組成顯示在表VIII中。
表VII
表VIII
將研磨至4500 Blaine的產(chǎn)品N°1與含阻滯劑(0.1重量％檸檬酸鈉)的水(W/C＝0.35)混合?？箟簭?qiáng)度在6小時(shí)為5MPa，在24小時(shí)為20MPa。
將研磨至4500 Blaine的產(chǎn)品N°2與含阻滯劑(0.1重量％檸檬酸鈉)的水(W/C＝0.35)混合?？箟簭?qiáng)度在6小時(shí)為10MPa，在24小時(shí)為30MPa。
將研磨至4000平方厘米/克(100克)的產(chǎn)品N°3與卜特蘭水泥(100克)、細(xì)砂(＜40微米)、白堊(250克)、無(wú)水石膏(125克)、纖維素(例如Tylose H 300p，Hoechst提供)、碳酸鋰(0.8克)、酒石酸(1克)和Melment F10型添加劑混合。水需求量為22立方厘米，且坍落度在開(kāi)始時(shí)和在15分鐘后為155毫米。該混合物具有自流平性質(zhì)。固化時(shí)間為20分鐘，且產(chǎn)品可以在2.5小時(shí)后用磚覆蓋。
將研磨至4500平方厘米/克(100克)的產(chǎn)品N°4與卜特蘭水泥、無(wú)水石膏、細(xì)砂(＜40微米)、甲基纖維素、聚乙烯醇、碳酸鋰和檸檬酸鈉以比率(7/25/3/63/0.5/0.2/0.5/0.5)混合。所得可加工時(shí)間為15分鐘且硬化時(shí)間為30分鐘。
將研磨至4500平方厘米/克(100克)的產(chǎn)品N°5與玻璃化工業(yè)高爐礦渣、無(wú)水石膏(10％)、細(xì)砂(＜40微米)和檸檬酸鈉(0.05％)混合。在6和24小時(shí)獲得的抗壓強(qiáng)度為20和40MPa。
將研磨至4500平方厘米/克(100克)的產(chǎn)品N°6與來(lái)自發(fā)電站(Carling)的飄塵(30％)、無(wú)水石膏(10％)、細(xì)砂(＜40微米)和檸檬酸鈉(0.2％)混合。在6和24小時(shí)獲得的抗壓強(qiáng)度為15和30MPa。
Melment F10是Degussa出售的三聚氰胺甲醛縮合物。
按照標(biāo)準(zhǔn)NF EN 196-1測(cè)量抗壓強(qiáng)度。
按照標(biāo)準(zhǔn)NF EN 196-3測(cè)量固化時(shí)間和水需求量。
按照標(biāo)準(zhǔn)P 18 451測(cè)量坍落度。
權(quán)利要求
1.一種水硬性無(wú)機(jī)組合物，其特征在于含有占組合物的至少25重量％且優(yōu)選至少30重量％的基于硅鋁酸鈣和硅鋁酸鎂的玻璃質(zhì)或結(jié)晶基體、占組合物的至少5重量％的選自Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Pb、Ba、Sr、P、S、Na、K、Zr、Mo、Be、Tl、As、Sn和Cd的氧化物和鹵化物的一種或數(shù)種特定無(wú)機(jī)氧化物和任選一種或數(shù)種特定無(wú)機(jī)鹵化物、相對(duì)于組合物重量最多31重量％的氧化鋁(Al2O3)、小于10重量％的鐵酸鹽(鋁鐵酸鈣)、和小于0.05重量％且優(yōu)選小于0.01重量％的碳。
2.按照權(quán)利要求1的水硬性無(wú)機(jī)組合物，其特征在于相對(duì)于組合物的總重量，按重量百分比計(jì)，其含有-氧化鈦0至10％，優(yōu)選0.1至10％；-氧化釩0至0.5％，優(yōu)選0.2至0.5％；-氧化鉻0至0.5％；-氧化錳0至5％，優(yōu)選0.5至5％；-氧化鋅0至2％，優(yōu)選0.1至2％；-氧化鈷0至0.05％，優(yōu)選0.01至0.5％；-氧化鎳0至0.5％，優(yōu)選0.01至0.5％；-氧化銅0至2％，優(yōu)選0.1至2％；-氧化鉛0至0.01％，優(yōu)選0.001至0.01％；-氧化鋇0至2％，優(yōu)選0.1至2％；-氧化鍶0至2％，優(yōu)選0.1至2％；-氧化磷0至2％，優(yōu)選0.1至2％；-氧化硫0至3％，優(yōu)選0.2至3％；-氧化鈉0至10％，優(yōu)選0.5至10％；-氧化鉀0至10％，優(yōu)選0.5至10％；-氧化鋯0至0.1％，優(yōu)選0.01至0.1％；-氧化鉬0至0.1％，優(yōu)選0.01至0.1％；-氧化鉈0至0.1％，優(yōu)選0.01至0.1％；-氧化錫0至0.1％，優(yōu)選0.01至0.1％；-氧化鎘0至0.005％，優(yōu)選0.0002至0.005％；和-氧化砷0至0.002％，優(yōu)選0.0001至0.002％
3.按照權(quán)利要求1或2的水硬性無(wú)機(jī)組合物，其中所述任選的鹵化物選自氯化物、氟化物和碘化物。
4.按照權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的水硬性無(wú)機(jī)組合物，其中所述無(wú)機(jī)氧化物選自氧化鈉、氧化鉀、氧化鉻、氧化鎳、氧化鈷、氧化磷、氧化鋅、氧化硫、氧化鈦、氧化鋇、氧化錳和氧化鍶。
5.按照權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的水硬性無(wú)機(jī)組合物，其至少含有所有下列氧化物氧化硫、氧化鈦、氧化鋇、氧化錳、氧化鍶和氧化鋅。
6.按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的水硬性無(wú)機(jī)組合物，其中所述基體是結(jié)晶基體，且其中所述特定無(wú)機(jī)氧化物和所述任選的鹵化物最多占組合物總重量的7重量％。
7.按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的水硬性無(wú)機(jī)組合物，其中所述基體是結(jié)晶的，并相對(duì)于基體總重量，含有礦物組成A-硅酸二鈣(C2S)5至35％，優(yōu)選10至30％；-鋁酸一鈣(CA) 20至60％，優(yōu)選30至55％；和-黃長(zhǎng)石(鈣黃長(zhǎng)石C2AS和鎂黃長(zhǎng)石C2MS2的固溶體)5至50％，優(yōu)選10至40％；或礦物組成B-硅酸二鈣(C2S)20至60％，優(yōu)選20至50％；-鋁酸鈣(C12A7)20至70％，優(yōu)選20至60％；和-鋁酸鈣(C3A) 0至45％，優(yōu)選0至40％
8.一種水泥產(chǎn)品或水硬性粘合劑，其含有最多占所得產(chǎn)品總重量的80重量％、優(yōu)選最多50重量％的按照權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的水硬性無(wú)機(jī)組合物。
9.按照權(quán)利要求8的水泥產(chǎn)品或水硬性粘合劑，其中所述水硬性無(wú)機(jī)組合物的補(bǔ)充物選自卜特蘭水泥、高鋁水泥、天然和合成石膏灰泥、磷石膏和它們的混合物。
10.按照權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的水硬性無(wú)機(jī)組合物的制造方法，其包含(a)獲得一種材料，其能夠形成占最終水硬性無(wú)機(jī)組合物的至少25重量％、優(yōu)選至少30重量％的基于硅鋁酸鈣和硅鋁酸鎂的基體，并含有一定量的如權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)氧化物和任選的無(wú)機(jī)鹵化物——該量足以或不足以使這些無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物在最終水硬性無(wú)機(jī)組合物中的比例為最終組合物的至少5重量％；(b)當(dāng)能夠形成基體的材料具有的無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物的濃度不足時(shí)，在該材料中加入含有一定量的如權(quán)利要求1所述的特定無(wú)機(jī)氧化物和任選的特定無(wú)機(jī)鹵化物的補(bǔ)充材料——其量足以使這些無(wú)機(jī)氧化物和任選的無(wú)機(jī)鹵化物在最終水硬性無(wú)機(jī)組合物中的比例為至少5重量％；(c)在氧分壓為10-7≤pO2≤10-5大氣壓的還原氣氛中，于1450℃至1650℃的溫度、優(yōu)選在至少1500℃、更優(yōu)選至少1550℃的溫度，熔煉在具有足夠的無(wú)機(jī)氧化物和任選無(wú)機(jī)鹵化物濃度時(shí)的步驟(a)的材料，或在步驟(b)中獲得的產(chǎn)物，并(d)回收最終水硬性無(wú)機(jī)組合物。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其中能夠形成基于硅鋁酸鈣和硅鋁酸鎂的基體的材料選自鋼廠礦渣和來(lái)自工業(yè)爐和發(fā)電廠的粉塵。
12.按照權(quán)利要求10或11的方法，其中能夠形成基體的材料和任選添加的材料中的未燃碳與為獲得還原氣氛而加入的還原劑的碳的重量比為0.02至5。
13.按照權(quán)利要求10至12任一項(xiàng)的方法，其中所述添加的材料選自來(lái)自鋼廠、發(fā)電站、水泥廠和化學(xué)工業(yè)的殘?jiān)?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種水硬性無(wú)機(jī)組合物，其特征在于含有占組合物的至少25重量％且優(yōu)選30重量％的基于硅鋁酸鎂和硅鋁酸鈣的玻璃質(zhì)或結(jié)晶基體、選自Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Pb、Ba、Sr、P、S、Na、K、Zr、Mo、Be、Tl、As、Sn和Cd的氧化物和鹵化物并占組合物的至少5重量％的一種或多種無(wú)機(jī)氧化物和任選一種或多種特定無(wú)機(jī)鹵化物、相對(duì)于組合物重量最多31重量％的氧化鋁(Al
文檔編號(hào)C04B5/06GK1906137SQ200480040627
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者F·索倫蒂諾, M·吉門內(nèi)澤 申請(qǐng)人:拉法爾熱公司