專利名稱：：硬化組合物和硬化產(chǎn)物的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及含有礦渣組合物的硬化組合物及其硬化產(chǎn)物，更具體地，涉及通過使用把各種廢料轉變?yōu)榈V渣的形式制備的組合物制備一種硬化組合物。所說的硬化組合物與水混合并養(yǎng)護時能形成具有優(yōu)良強度的硬化產(chǎn)物，這種硬化組合物可以用作砂漿、混凝土及類似的用途。水泥通常廣泛用作砂漿、混凝土和類似的用途中的硬化組合物。通過在窯爐內焙燒以石灰石作為主要原料的組合物獲得以波特蘭水泥為代表的水泥，水泥被稱為水硬性材料，它通過水化可以硬化。已知顆粒狀的高爐礦渣是一種與水泥混合的硬化材料。顆粒狀高爐礦渣是在生鐵制造過程中得到的，主要由SiO2、Al2O3和CaO組成，通常具有下列組成CaO38～45％、SiO233～35％、Al2O314～18％、MgO4～8％、Fe2O30.5～2％。通過淬冷從高爐中出來的熔融的爐渣得到顆粒狀的高爐礦渣。由于淬冷，顆粒狀的高爐礦渣大部分玻璃化而沒有結晶；因此，據(jù)說顆粒狀高爐礦渣具有潛在的水硬性。通過穩(wěn)定化，顆粒狀的高爐礦渣以CaO-SiO2-H2O基凝膠的形式硬化，據(jù)說CaO含量對這種硬化是一個重要的因素。具體地，由顆粒狀高爐礦渣和波特蘭水泥組成的高爐礦渣水泥，由于其高的長期強度和高的耐化學侵蝕性，可以方便地用作港口作業(yè)、排水設備作業(yè)和廢水處理作業(yè)。但是由于其較差的表面硬化，所以必須注意它有養(yǎng)護方面的缺點。因此，對于可以代替顆粒狀高爐礦渣的優(yōu)良的硬化組合物有強烈的需求。當前，尤其是大城市有各種與廢料相關的問題，如污泥和城市廢料的處理和各種工業(yè)廢料，包括建筑廢料的最后處理場的確定等。因此有關這些廢料的再循環(huán)方面，各種研究正在活躍地進行。各個市政當局和設備制造商正在開發(fā)利用為了減小其體積而焚燒污泥和城市垃圾后殘留的灰分的技術，以及利用為了進一步減小其體積而把這些灰分熔化得到的礦渣的技術。已經(jīng)開始使用這樣得到的礦渣作為路基材料、混凝土塊、瓦、磚的骨料等。但是由于技術和價格方面的限制以及分布問題，使用的規(guī)模非常小。這樣的礦渣還沒有進入廣泛應用的階段，但是仍然是令必須處理這些礦渣的城市頭痛的事情。至于污泥，自從1975年，建設部一直在進行污泥的再循環(huán)方面的調查研究。同時，為了促進污水的利用，建設部對利用污泥的工廠給予獎金。而且，從1988年以來，建設部一直進行污泥資源利用的示范項目，其中，污泥產(chǎn)品(路基材料，土壤調節(jié)劑等)積極地用于污水設備建造作業(yè)中。盡管在污泥和垃圾的利用方面進行了這樣的長期研究，焚燒污泥的灰分和焚燒垃圾的灰分及其熔融的礦渣的利用至今還沒有顯著地進行。為了尋找可以代替顆粒狀高爐礦渣的新型水硬性材料，本發(fā)明者對從各種廢料的焚燒灰分制得的礦渣的組成和硬化性能進行了各種研究。意外地發(fā)現(xiàn)，盡管CaO含量不超過37wt.％，但是在加入堿性激活劑時，大多數(shù)由污泥和垃圾焚燒后的物質制得的礦渣表現(xiàn)出良好的水硬性，并提供了具有優(yōu)良強度的硬化產(chǎn)物。作為進一步研究的結果，發(fā)現(xiàn)具有某一組成的礦渣組合物通過添加堿性激活劑，表現(xiàn)出良好的水硬性，并提供了具有優(yōu)良強度的硬化產(chǎn)物，從而導致了本發(fā)明的成果。因此，本發(fā)明提供了一種硬化組合物，特點在于包括(A)一種礦渣組合物，含有0～37wt％的CaO，23～90wt％的SiO2，0～40wt％的Al2O3和0.1～50wt％的一種或多種選自由氧化鐵、堿性組分、含磷的組分、二氧化鈦、氧化錳和氧化鎂組成的組中的化合物，和/或0.1～10wt％的鹵素；和(B)一種堿性激活劑。本發(fā)明還提供一種硬化組合物，特點在于含有(A’)一種選自由用污泥焚燒后的物質制得的礦渣、用垃圾焚燒后的物質制得的礦渣和用工業(yè)廢料焚燒后的物質制得的礦渣組成的組中的礦渣組合物；和(B’)一種堿性激活劑。用于本發(fā)明的礦渣(A)是通過在高溫下熔融粘土、石灰石、污泥焚燒后的物質、垃圾焚燒后的物質和工業(yè)廢料等各種物質的混合物得到的一種礦渣組合物，混合這種礦渣以得到上述的化學組成，然后淬冷該熔體。這種混合物可以是工業(yè)上現(xiàn)有的混合物。但是由于大多數(shù)污泥焚燒后的物質、垃圾焚燒后的物質和工業(yè)廢料具有落在上述范圍內的化學組成，所以從經(jīng)濟方面和現(xiàn)有資源的利用方面考慮，優(yōu)選的是直接使用這些物質。所說的礦渣組合物(A)的CaO含量是0～37wt％，優(yōu)選的是1～37wt％，特別優(yōu)選的是1～35wt％。SiO2含量是23～90wt％，優(yōu)選的是23～90wt％，特別優(yōu)選的是25～90wt％。Al2O3含量是0～40wt％，優(yōu)選的是1～40wt％，特別優(yōu)選的是10～30wt％。同時，在所說的礦渣組合物(A)中，CaO/SiO2的重量比對于硬化產(chǎn)物的強度是重要的，優(yōu)選的是不超過1.3，更優(yōu)選的是不超過1.1，最優(yōu)選的是不超過1.0。此外，所說的礦渣組合物(A)含有總量為0.1～50wt％的一種或多種選自由氧化鐵(用Fe2O3表示)、堿性組分(用Na2O和K2O的總和表示)、含磷組分(用P2O5表示)、二氧化鈦(用TiO2表示)、氧化錳(用MnO表示)和氧化鎂(用MgO表示)和/或0.1～10wt％的鹵素組分。這里，從硬化產(chǎn)物的強度方面考慮，氧化鐵、堿性組分、含磷組分、二氧化鈦、氧化錳和氧化鎂的一種或多種化合物的總量可以為0.1～50wt％，但是優(yōu)選的是總量為0.5～50wt％，特別優(yōu)選的是5～50wt％。這些組分的一種或多種的總量可以為0.1～50wt％，但是優(yōu)選的是，各個組分的含量落在下列范圍內氧化鐵，0～20wt％、堿性組分，0～30wt％、含磷組分，0～25wt％、二氧化鈦，0～20wt％、氧化錳，0～10wt％、氧化鎂，0～15wt％。氧化鐵的含量可以為0～20wt％，但是優(yōu)選的是含量為0.5～20wt％。堿性組分的含量可以為0～30wt％，但是優(yōu)選的是含量為0.1～20wt％，更優(yōu)選的是1～10wt％。含磷組分的含量可以為0～25wt％，但是優(yōu)選的是含量為0.5～10wt％。氧化鈦含量可以為0～20wt％，但是優(yōu)選的是含量為0.1～20wt％。氧化錳的含量可以為0～10wt％，但是優(yōu)選的是含量為0.1～5wt％。氧化鎂的含量可以為0～15wt％，但是優(yōu)選的是含量為1～10wt％。所說的鹵素的實例包括氟和氯，其中氟是特別優(yōu)選的。鹵素的含量為0.1～10wt％，優(yōu)選的是0.1～8wt％，特別優(yōu)選的是0.5～7.5％?？梢院宣u素，或者一種或多種選自由氧化鐵、堿性組分、含磷組分、二氧化鈦、氧化錳和氧化鎂組成的組中的化合物，但是也可以同時含有這兩類物質。當然，在含有這兩類物質時，其含量可能落在上述的較小的范圍內。除了上述的組分外，所說的礦渣組合物(A)還可以含有少量的到痕量的B2O3、SO3，氧化銅、SnO2和ZnO2。如上所述，由污泥焚燒后的物質制得的礦渣和由垃圾焚燒制得的礦渣可能不含有Ca組分。一般認為含有非常少量的Ca組分和沒有Ca組分的礦渣適合于混合，尤其是與波特蘭水泥混合制造混合的水泥?？紤]到C-S-H水化物的形成，這種水化物的形成對強度的發(fā)展是有利的，優(yōu)選的是礦渣中含有Ca組分。優(yōu)選的是由垃圾焚燒后的物質制得的礦渣和由污泥制得的礦渣的Ca組分含量為1～37wt％(用CaO表示)，更優(yōu)選的是1～35wt％，最優(yōu)選的是8～35wt％。由于用垃圾或污泥焚燒后的物質制得的礦渣通常含有大量的鐵和堿性組分，這與高爐礦渣不同，甚至當CaO含量超過37wt％時也是這樣，所以所說的礦渣能產(chǎn)生硬化材料，但是由于作為玻璃形成氧化物的二氧化硅和含磷組分的含量較低，所得的硬化材料可能非常容易變成難以玻璃化的組合物，或者變成迅速凝結的化合物或具有較低強度的化合物。而且，礦渣的形成一般需要高溫，因此需要許多焚燒能量。這將伴隨產(chǎn)生一個不良的現(xiàn)象，即隨溫度提高，爐材容易被侵蝕。因此，把礦渣和波特蘭水泥混合在許多情況下是優(yōu)選的。當然，通過調整SiO2、CaO、Al2O3等的加入，可以獲得類似于高CaO類型的高爐礦渣組合物的組合物。然而，由于本發(fā)明的組合物可以是良好的硬化材料并且可以提供良好的硬化產(chǎn)物而不必增加CaO含量，當?shù)V渣材料具有較高的CaO含量和較低的SiO2含量，例如，可以向材料內添加SiO2從而促進玻璃化過程并減少CaO的相對含量(1≥C/S)。使這樣制備的材料變成礦渣，從而彌補上述的問題。在這種情況下，由于具有優(yōu)選的方面，即這樣得到的礦渣吸收堿性組分和氫氧化鈣，沒必要地高的CaO含量的組分不是優(yōu)選的。具有40wt％或更多的CaO含量的高爐礦渣不是少見的。根據(jù)許多研究人員已經(jīng)進行的對高爐礦渣相關的組合物的研究，具有高水化活性和良好強度的高爐礦渣組合物是由SiO2、Al2O3、CaO和MgO組成的4組分礦渣組合物，這些組分是高爐礦渣的主要組分，可以具有下列組成SiO2，31.28wt％、Al2O3，15.48wt％、CaO，49.08wt％、MgO，4.69wt％。象這些研究人員所報導的那樣，具有高CaO含量的高爐礦渣具有高的水化活性。在實際的高爐礦渣組合物中，已知當CaO含量減小到約35wt％以下時，其反應活性明顯降低。通過對比，不僅當CaO含量約為35wt％時，礦渣組合物表現(xiàn)出了高的反應活性，而且當CaO含量低到8wt％時，礦渣組合物也表現(xiàn)出了高的反應活性，這在傳統(tǒng)研究的觀點來看是不能想象的，甚至不含CaO時，礦渣組合物也表現(xiàn)出了高的反應活性。這也表明本發(fā)明的礦渣明顯不同于傳統(tǒng)的高爐礦渣。一種含有0～8wt％CaO的礦渣組合物優(yōu)選的是與作為堿性激活劑的波特蘭水泥混合從而以混合水泥的形式使用。由于上述的原因，本發(fā)明限制CaO含量在上述的范圍內。上述的礦渣優(yōu)選的是含有含量為0～40wt％的氧化鋁組分，特別優(yōu)選的是10～30wt％。限制氧化鋁組分在這個范圍內是因為含量超過40wt％的氧化鋁會導致難以獲得良好硬度的硬化產(chǎn)物，礦渣化也需要很高的溫度。同時，即使不含有氧化鋁組分，也可以得到硬化組合物。這是為什么把氧化鋁含量限制在上述范圍內的另一個原因。在通過本發(fā)明的礦渣的水化產(chǎn)生沸石時，氧化鋁的含量優(yōu)選的是在這個范圍內，更優(yōu)選的是其含量為10～30wt％。本發(fā)明的礦渣組合物的二氧化硅含量是23～90wt％。當二氧化硅含量減小到23wt％以下時，礦渣化(玻璃化)難以進行，因此減少了保證強度必不可少的硅酸鈣水化物的產(chǎn)生，導致較差的強度。相反，當二氧化硅含量超過90wt％時，礦渣化(玻璃化)需要高溫，導致礦渣化困難。上述礦渣優(yōu)選的是含有P組分。特別地，P含量為0～25wt％(特別優(yōu)選的是1～10wt％)的用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和用市政垃圾焚燒后的物質制得的礦渣是優(yōu)選的。P含量限制在上述范圍內是因為當磷組分含量超過25wt％時，其它對硬化和強度產(chǎn)生有效的組分的含量相對減少，導致難以得到良好的硬化產(chǎn)物。上述用污泥焚燒后的物質制得的礦渣優(yōu)選的是含有Na和/或K組分(堿性組分)。特別地，優(yōu)選的是用垃圾焚燒后的物質制得的礦渣和用污泥焚燒后的物質制得的礦渣的Na和K組分含量為0～30wt％(用Na2O和K2O的總量表示)，更優(yōu)選的是0.1～30wt％，最優(yōu)選的是1～10wt％。當堿含量超過30wt％時，惡化了強度的產(chǎn)生，堿性組分更容易從硬化產(chǎn)物中流出，導致硬化產(chǎn)物的耐久性惡化。當用于本發(fā)明的礦渣組合物與作為激活劑的波特蘭水泥混合形成所謂混合水泥時，較高的堿含量尤其對長期強度有不良影響。因此，雖然必須考慮與其它組分的平衡，但是所說的礦渣組合物的堿含量優(yōu)選的是不超過10wt％。一般地，上述從污泥焚燒后的物質制得的礦渣和類似的礦渣優(yōu)選的是含有Fe組分。用垃圾焚燒后的物質制得的礦渣和用污泥焚燒后制得的礦渣優(yōu)選的是Fe組分的含量用Fe2O3表示為0～20wt％(特別優(yōu)選的是0.5～20wt％)。Fe組分可以產(chǎn)生使玻璃結構不穩(wěn)定并降低熔融溫度，即焚燒能量的良好的作用。但是當其含量超過20wt％時對強度的發(fā)展有明顯的不良影響。上述的用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和類似的礦渣優(yōu)選的是含有Mg組分，用MgO表示，其含量為0～15wt％(特別優(yōu)選的是1～10wt％)。Mg組分也產(chǎn)生使玻璃結構不穩(wěn)定從而激活礦渣的良好作用，但是當其含量超過15wt％時，對強度的發(fā)展有不良影響。上述的用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和類似的礦渣優(yōu)選的是含有Ti組分，用TiO2表示，其含量為0～20wt％(特別優(yōu)選的是0.1～20wt％)。Ti組分也產(chǎn)生使玻璃結構不穩(wěn)定從而激活礦渣的良好作用，但是當其含量超過20wt％時，對強度的發(fā)展有不良影響，并且在經(jīng)濟上產(chǎn)生不利的影響。上述的用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和類似的礦渣優(yōu)選的是含有Mn組分，用MnO表示，其含量為0～10wt％(特別優(yōu)選的是0.1～5wt％)，Mn組分也產(chǎn)生使玻璃結構不穩(wěn)定從而激活礦渣的良好作用，但是當其含量超過10wt％時，對強度的發(fā)展有不良影響，并且在經(jīng)濟上產(chǎn)生不利的影響。上述的用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和類似的礦渣優(yōu)選的是含有鹵素(氟和氯)，其含量為0～10wt％，更優(yōu)選的是0.1～8wt％，更優(yōu)選的是0.5～7.5wt％。鹵素也產(chǎn)生使玻璃結構不穩(wěn)定從而激活礦渣的良好作用，但是當其含量超過10wt％時，對強度的發(fā)展有不良影響，并且在經(jīng)濟上產(chǎn)生不利的影響。鹵素的實例包括氟、氯、溴等。但是一般來說氟是優(yōu)選的，因為氯和溴對增強的鋼筋有腐蝕性。如上所述，通過在高溫下熔化混合在一起以獲得上述化學組成的各種物料的混合物，淬冷所得的熔體，得到用于本發(fā)明的礦渣組合物(A)。也可以通過使污泥焚燒后的物質、垃圾焚燒后的物質、或工業(yè)廢料礦渣化制備所說的礦渣組合物(A)。用各種方法把污泥脫水得到污泥焚燒后的物質。污泥焚燒后的物質的實例包括用消石灰或類似的物質作為脫水助劑制備的石灰基污泥焚燒后的灰分、用聚合物絮凝劑作為脫水助劑制備的聚合物基污泥焚燒后的灰分。垃圾焚燒后的物質的一個實例是通常的市政垃圾焚燒后的物質。工業(yè)廢料是除了市政垃圾以外的廢料。工業(yè)廢料的實例包括破碎石頭的污泥和廢混凝土。不特別限制這些物料的熔融溫度，但是通常優(yōu)選的是1200～1600℃。例如，在電弧型熔窯、等離子體型熔窯和電阻型熔窯等電熔窯內，或者在反射型表面熔窯或輻射型表面熔窯等燒氣或燒燃料的熔窯內，進行熔化過程。淬冷的實例包括水淬冷和空氣淬冷。水淬冷是特別優(yōu)選的。當這樣得到的礦渣組合物(A)含有用污泥焚燒后的物質制得的礦渣、用垃圾焚燒后的物質制得的礦渣、或用工業(yè)廢料制得的礦渣時，通常具有下列組成5～35wt％的CaO、30～70wt％的SiO2、5～25wt％的Al2O3、2～20wt％的氧化鐵、1～15wt％的堿性組分、0.5～23wt％的含磷組分、0.1～3wt％的二氧化鈦、0.1～3wt％的氧化錳、2～6wt％的氧化鎂、0～5wt％的鹵素、和0～5wt％的SO3。更具體地，在用主要由通常的垃圾焚燒后的灰分構成的垃圾焚燒后的物質制得的礦渣的情況下，上述組分的含量如下7～35wt％的CaO、30～70wt％的SiO2、約5～22wt％的Al2O3、0.5～15wt％的Fe2O3、0.5～6wt％的MgO、2～15wt％的Na2O和K2O合量，0.5～5wt％的P2O5、約0.0～5wt％的鹵素(氯等)、0.0～5wt％的SO3、約0.1～3wt％的氧化錳、2～6wt％的氧化鎂、約0.0～5wt％的鹵素、0.0～5wt％的SO3、約0.1～1wt％的MnO和約0.5～3wt％的TiO2。對于用污泥焚燒后的物質制得的礦渣，CaO含量落在約5～35wt％范圍內。SiO2含量落在約20～45wt％范圍內，一般在25～40wt％范圍內。Al2O3含量落在約5～25wt％范圍內，通常為10～20wt％。MgO含量落在約2～5wt％范圍內，在許多情況下，通常為3wt％。對于石灰基污泥焚燒后的灰分，P2O5含量落在約1～10wt％，通常為5～10wt％；對于聚合物基污泥焚燒后的灰分，P2O5含量落在約7～23wt％，通常為7～20wt％。堿含量用Na2O和K2O的總量表示落在約1～5wt％，在許多情況下，通常約為3wt％。Fe含量用Fe2O3表示，落在約5～20wt％范圍內，在許多情況下，通常約為10wt％。不特別限制用于本發(fā)明的礦渣組合物(A)的形狀，但是優(yōu)選的是粉末狀、粒狀，和顆粒，根據(jù)用途、使用的百分數(shù)、混合和成型條件等，更優(yōu)選的是粉末狀或粒狀。特別地，表面積優(yōu)選的是用Blaine值表示，不小于2000cm2/g或粉末的顆粒尺寸優(yōu)選的是0.1～5mm。用于本發(fā)明的堿性激活劑是一種或多種選自由堿金屬氫氧化物、堿土金屬氫氧化物和堿金屬的弱酸鹽組成的組中的化合物。堿金屬氫氧化物的實例包括NaOH、KOH和LiOH。堿土金屬氫氧化物的實例包括Ca(OH)2和Mg(OH)2。堿金屬的弱酸鹽的實例包括碳酸鈉、碳酸鉀、硅酸鈉、硅酸鉀、鋁酸鈉和鋁酸鉀。同時，由于波特蘭水泥含有少量堿性硅酸鹽和鋁硅酸鹽并通過其水解產(chǎn)生Ca(OH)2，所以也可以作為堿性激活劑。這里，波特蘭水泥不局限于普通的波特蘭水泥，但是可以是早強型和低放熱型水泥。在本發(fā)明中，在礦渣組合物(A)和堿性激活劑(B)之間的合適的混合比例隨礦渣的化學組成變化，并不特別限制。例如，在礦渣組合物(A)和堿性激活劑之間的比例優(yōu)選的是為如下數(shù)值當堿金屬化合物用作堿性激活劑時，100份重量的礦渣組合物(A)用0.01～10份重量的堿性激活劑，當堿土金屬化合物用作堿性激活劑時，100份重量的礦渣組合物(A)用3～100份重量的堿性激活劑。由于波特蘭水泥本身是堿和氫氧化鈣的來源，當波特蘭水泥組合物用作堿性激活劑時，波特蘭水泥可以看作上述堿性激活劑和堿土金屬化合物的組合。而且，由于波特蘭水泥本身有凝結硬化性能，用于獲得硬化產(chǎn)物的波特蘭水泥的量沒有上限，即波特蘭水泥可以大量混合。但是，由于本發(fā)明的礦渣組合物(A)和波特蘭水泥的混合物是所謂混合水泥組合物，它們優(yōu)選的是按下列比例混合100份重量的波特蘭水泥用約0.1～60份重量的礦渣組合物(A)。本發(fā)明的硬化組合物(A)還可以含有除了上述的礦渣組合物(A)和堿性激活劑(B)以外的物料。這樣的物料的實例包括SO3、高爐礦渣和粉煤灰。如上所述，本發(fā)明的硬化組合物具有良好的水硬性，僅通過與水混合可以形成具有優(yōu)良強度的硬化產(chǎn)物。具體地說，上述的硬化組合物與水混合，使所得的混合物養(yǎng)護并硬化，得到具有優(yōu)良強度的硬化產(chǎn)物。同時，上述的硬化組合物與水和骨料混合，使所得的混合物養(yǎng)護并硬化，得到硬化產(chǎn)物。不特別限制養(yǎng)護條件，但是優(yōu)選的是在60～80℃的溫度下進行4～24小時的養(yǎng)護。如同波特蘭水泥一樣，合適制備的礦渣組合物也可在室溫下養(yǎng)護以獲得好的硬化產(chǎn)物?？捎玫墓橇喜粌H包括本發(fā)明的礦渣，而且包括用于通常的混凝土、砂漿、預制塊和建筑材料的骨料。這樣的骨料的實例包括砂子、礫石、破碎的石頭和輕質骨料。為什么用污泥焚燒后的物質制得的礦渣或用市政垃圾焚燒后的物質制得的礦渣和堿性激活劑(包括波特蘭水泥)的混合物硬化的詳細科學說明還需要進一步研究。本發(fā)明者分析其原因如下。用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和用市政垃圾焚燒后的物質制得的礦渣不僅富含玻璃形成體氧化物SiO2，而且富含Al2O3和CaO以及鐵組分(Fe2O3等)、MgO、堿性組分(Na2O，K2O)，含磷組分(P2O5)、還含有硫(S)組分、錳組分和TiO2。此外，市政垃圾焚燒后的灰分含有鹵素(尤其是氯，Cl)。也就是說，不僅作為高爐礦渣的主要組分，在氧化硅組分、鈣組分、氧化鋁組分和鎂組分之間的定量關系，而且在高爐礦渣中含量極少或很少的組分，包括含磷組分(P2O5)、堿性組分、錳等對用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和用市政垃圾焚燒后的物質制得的礦渣的反應活性有很大的影響。堿、鐵組分、含磷組分和鹵素(氯、氟等)是特別有影響的。由于用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和用市政垃圾焚燒后的物質制得的礦渣主要是玻璃，通過對玻璃形成氧化物的氧化硅(SiO2)的玻璃結構的擾亂或部分切斷，可以使用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和用市政垃圾焚燒后的物質制得的礦渣的玻璃結構不穩(wěn)定。因此，所說的玻璃結構特別是在堿性環(huán)境中容易被侵蝕。通過用波特蘭水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣侵蝕析出的組分，從而形成沸石等化合物，這些化合物是硅酸鈣水合物(C-S-H)，堿(鈣)-氧化鋁-氧化硅等的化合物。因此形成了強度。也就是說，用污泥焚燒后的物質制得的礦渣的玻璃結構可以認為具有鏈狀結構，以-Si-O-Fe-O-Si-O-Al-O-P-O-為代表，是通過氧化硅和氧化鋁、鐵、磷酸等的耦合形成的。用污泥焚燒后的物質制得的礦渣比通常的鈉-鈣基玻璃和鋁硅酸鹽玻璃的SiO2含量少，因此其玻璃結構容易變得不穩(wěn)定。此外，用污泥焚燒后的物質制得的礦渣不僅含有在通常的鈉-鈣基玻璃中含有的玻璃網(wǎng)絡改性氧化物，如Na2O、K2O、氧化鈣(CaO)、氧化鋁(Al2O3)、和氧化鎂(MgO)，而且還含有鐵組分(Fe2O3和FeS)、含磷組分(P2O5)、氧化錳(MnO)、硫(S)和二氧化鈦(TiO2)，這些氧化物在通常的玻璃中含量很少或不多，并且通常認為可以使玻璃結構不穩(wěn)定。例如，與已知的不穩(wěn)定的、容易與堿和水反應的、含有磷組分的玻璃一樣，一旦磷組分(P2O5)、堿、鐵、氧化鈣、氧化鎂和氧化鋁進入玻璃結構，它們就會產(chǎn)生使玻璃結構不穩(wěn)定的復合效應。結果進一步擾亂或部分破壞了玻璃形成氧化物，二氧化硅的耦合鏈結構。因此所說的玻璃結構處于不穩(wěn)定狀態(tài)，這在普通的玻璃(如窗玻璃)結構中是觀察不到的，即，所說的玻璃結構處于一種“激活的、高反應活性”狀態(tài)。但是，在一種含磷組分的情況下，向磷酸鹽玻璃中加入氧化鋁在一定范圍內可以進一步穩(wěn)定玻璃結構。所以，認為堿性組分、鐵等產(chǎn)生較高的使玻璃結構不穩(wěn)定的復合效應。當處于這樣的不穩(wěn)定的玻璃狀態(tài)的礦渣與堿的氫氧化物、硅酸鈉(水玻璃)、波特蘭水泥等堿性物料混合時，所說的礦渣容易被侵蝕，從而析出礦渣中的離子和化合物，如Si、Al、Mg、Fe和P等，形成水化物。因此所說的混合物硬化。這就是本發(fā)明者推測的硬化機理。例如，在向上述的礦渣組合物和廣泛用作水泥混凝土材料的波特蘭水泥的混合物中加入水時，形成硅酸鈣的水化物、沸石等不溶性化合物，這些化合物是通過在波特蘭水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣和來自礦渣組合物中的氧化硅、氧化鋁等之間的水化反應形成的。因此，所說的混合物硬化。認為形成堿性組分、氧化鋁、氧化硅等的水化物，即沸石等硅酸鹽化合物的組合物是CaO/SiO2摩爾比低于約1.2的礦渣。隨C/S增大，象在用高爐礦渣的情況下觀察到的那樣，鋁酸鹽化合物的形成可能成為主要的。也就是說，已知通常的高爐礦渣(通常C/S＞1.3)和高爐礦渣水泥，即波特蘭水泥與高爐礦渣的混合水泥，的水化反應產(chǎn)生上述的硅酸鈣水化物(C-S-H)、硫鋁酸鈣水化物、鋁酸鈣水化物等。對于用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和用市政垃圾焚燒后的物質制得的礦渣，鈣(C)和氧化硅(S)之間的比例(C/S摩爾比)一般低于高爐礦渣(大多數(shù)為C/S≤1.3)，通常不超過約1.15，大多數(shù)為不大于1。因此鈣太少不足以形成鋁酸鈣水化物，所以形成沸石等硅酸鹽化合物。然而，對于用石灰基污泥焚燒后的物質制得的礦渣，即用石灰作為脫水劑制得的礦渣，在某些情況下，C/S超過1.2。在這種情況下，和高爐礦渣一樣，可以形成鋁酸鈣水化物，導致較差的表面硬化的類似問題，這是高爐礦渣的缺點。因此，當?shù)V渣組合物的氧化鋁含量較高時，用有氧化硅源的堿的硅酸鹽，如硅酸鈉，作為激活劑可以防止鋁酸鹽基水化物的形成，并且可以使硅酸鹽化合物形成。在這種情況下，堿的硅酸鹽，如水玻璃，而不是堿的氫氧化物適合于作為堿性激活劑。但是，當C/S比例非常高時，礦渣和波特蘭水泥一起，可以以混合水泥的形式使用。當用波特蘭水泥作為激活劑，使用具有較低C/S比的用污泥焚燒后的物質制得的礦渣或用市政垃圾焚燒后的物質制得的礦渣時，尤其是在以混合水泥的形式使用時，鈣含量太低，不足以產(chǎn)生鋁酸鈣水化物。這已經(jīng)通過水化物的X射線分析證實。還已經(jīng)證實對于某些使用礦渣的情況，幾乎不產(chǎn)生氫氧化鈣(幾乎不殘留)。對于具有低C/S比例的組合物，容易產(chǎn)生沸石化合物。因此在堿性激活劑的用量(如NaOH)太少時，由于全部堿的吸收，有一種極端情況，即這樣的組合物幾乎不硬化的情況，但是當激活劑的用量增大時，表現(xiàn)出強度的良好發(fā)展。所以明顯的是本發(fā)明的硬化組合物具有較高的吸收和固定NaOH、Ca(OH)2等的能力。因此，例如，通過把本發(fā)明的硬化組合物與適量的用作堿性激活劑的波特蘭水泥混合，可以形成抑制甚至防止了氫氧化鈣產(chǎn)生的硬化產(chǎn)物。因此，這種混合物具有解決風化問題和在傳統(tǒng)的波特蘭水泥的硬化產(chǎn)物中觀察到的堿-骨料反應的問題的可能性。此外，由于所說的混合物反應吸收堿性組分，堿性組分對玻璃纖維有不良影響，并且所說的混合物反應吸收氫氧化鈣從而減少或防止氫氧化鈣的產(chǎn)生，所以所說的混合物可以用作玻璃纖維增強混凝土制品的水泥。與傳統(tǒng)的波特蘭水泥相比，所說的混合物提供了具有優(yōu)良耐酸性和耐海水侵蝕性的硬化產(chǎn)物，所以具有應用于要求耐腐蝕的結構中的可能性，如海運方面的結構和污水管。具體的硬化機理還是未知的，但是與高爐礦渣不同，通過所說的礦渣組合物與堿性激活劑，如堿的氫氧化物、堿的硅酸鹽、波特蘭水泥，或類似的物質的混合使用，甚至含CaO非常少或不含CaO的礦渣組合物也可以提供具有強度良好發(fā)展的硬化組合物。實施例下面將通過實施例來詳細描述本發(fā)明，這些實施例不應該看作是限制本發(fā)明的。實施例1-1～1-64和對比實施例1-1～1-11用來自KantoKagakuCo.，Ltd的特定級別的化學試劑制備試樣，使其具有表1～5中所示的組成。通過在1200～1500℃加熱60分鐘和在1250～1550℃加熱60分鐘熔化這樣制備的試樣。在熔體粘度太高不能流出或當玻璃化似乎不夠時，在1300～1580℃下再進行10～20分鐘的加熱。隨后，把所得的熔體放入水中淬冷，從而得到礦渣。在球磨機中粉碎這樣得到的礦渣到3000cm2/g和4500cm2/g(用Blaine值表示)的細度。向85份重量的這樣粉碎的物料中加入255份重量的用于ISO砂漿強度試驗的標準砂，加入含量如表1～5所示的作為堿性激活劑的氫氧化鈉，和42.5份重量的水。把所得的混合物在霍巴特(Hobart)混合器中混合。把混合后的混合物放入模具中，在對構件使用振動的情況下，成型為用于強度試驗的尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在50℃的恒溫恒濕室(由Tabai制造)內。然后，在相對濕度為98％的條件下，在3小時內把所說的恒溫恒濕室的溫度從20℃升高到80℃，隨后把所說的室在80℃保溫12小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。表1～4表示每個這樣得到的試樣的耐壓強度的測定。表1注)C.Ex.對比實施例表3</tables>表4</tables>從表1～4可以看出，含有滿足上述條件的礦渣組合物(A)和堿性激活劑(B)的本發(fā)明的硬化組合物僅通過加水并混合和養(yǎng)護所得的混合物，就可以提供具有優(yōu)良強度的硬化產(chǎn)物。實施例2-1把的石灰基污泥礦渣(來自OsakaMunicipalSewerageCorp.的具有下列主要化學組成(wt％)SiO2，32.1、Al2O3，14.1、Fe2O3，4.5、CaO，34.4、MgO，2.4、P2O5，8.0、S，1.2、Na2O，0.80、K2O，0.51和其他組分的物料)每份200g在圓盤磨中粉碎10分鐘使其在90μm的篩上殘留約9wt％，在63μm的篩上殘留約23wt％。向1600份重量這樣粉碎的物料中，加入16份重量的氫氧化鈉作為堿性激活劑，加入264份重量的水。在Hobart混合器中混合所得的混合物。把混合后的混合物裝入模具中，在對模具施加振動的條件下，形成用于通常的波特蘭水泥砂漿的強度試驗的尺寸為4cm×4cm×16cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在50℃的恒溫-恒濕室(由Tabai制造)內。隨后，在相對濕度為98％的條件下，把所說的室的溫度在約20分鐘內從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫2小時(和4小時)(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-2用實施例2-1的石灰基污泥礦渣的粉碎后的物料通過混合并在與實施例1類似的條件下進行養(yǎng)護制備試樣，除了NaOH的量是48份重量以外，得到在80℃養(yǎng)護1小時、2小時、4小時和22小時的試樣。實施例2-3用實施例2-1的石灰基污泥礦渣的粉碎后的物料通過混合并在與實施例1類似的條件下進行養(yǎng)護制備試樣，除了NaOH的量是48份重量，混合水的量為224份重量以外，得到在80℃養(yǎng)護1小時、2小時、4小時和22小時的試樣。實施例2-4用實施例2-1的石灰基污泥礦渣的粉碎后的物料以與實施例2-1相似的方式制備試樣，除了NaOH的量為48份重量，養(yǎng)護在20℃潮濕的環(huán)境內進行1天(和3天)以外。實施例2-5用實施例2-1的石灰基污泥礦渣的粉碎后的物料以與實施例2-1相似的方式制備試樣，除了NaOH的量為80份重量，養(yǎng)護在20℃潮濕的環(huán)境內進行1天(和3天)以外。實施例2-6用類似于實施例2-1～2-5的方式制備五(5)種試樣，除了分別用48份、160份、240份和320份重量的Ca(OH)2代替NaOH，水的用量分別為264份、288份、335份和352份(用重量表示)以外，除了在1000份重量的污泥礦渣的粉碎后物料中用1000份重量的氫氧化鈣和880份重量的水以外。以與實施例2-1類似的方式從這樣得到的5種試驗物料得到試樣。對于所有的試樣，80℃下的養(yǎng)護時間為4小時。實施例2-7把713份重量的實施例2-1的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料、1147份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣到顆粒尺寸為0.5～2.5mm制得的骨料、21.4份重量的NaOH和168份重量的水混合。然后，以與實施例2-1類似的方式從混合后的混合物得到試樣，在80℃下的養(yǎng)護時間為4小時。實施例2-8以與實施例2類似的方式混合并養(yǎng)護實施例2-1的石灰基污泥礦渣的粉碎后的物料(除了在80℃下的養(yǎng)護時間是18小時以外)。破碎所得的硬化產(chǎn)物。然后，在110℃的溫度下把破碎的物料干燥1天。然后在圓盤磨內把每份200g的所說的破碎物料粉碎3分鐘(在90μm的篩上的殘留物14.6wt％)。向1200份重量的這樣粉碎的物料中加入228份重量的水。在Hobart混合器中混合所得的混合物。隨后以與實施例2-1類似的方式在80℃的溫度下通過4小時養(yǎng)護得到試樣。實施例2-9以與實施例8類似的方式混合并養(yǎng)護實施例2-1的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料(除了在80℃下的養(yǎng)護時間為18小時)。破碎所得的硬化產(chǎn)物。然后，把破碎后的物料在110℃干燥1天。然后在圓盤磨內把每份200g的破碎物料粉碎10分鐘(在90μm的篩上的殘留物12wt％)。向1700份重量的這樣粉碎的物料中加入34份重量的NaOH和280.5wt％的水。在Hobart混合器中混合所得的混合物。然后，以與實施例1類似的方式通過在80℃的溫度下進行4小時的養(yǎng)護得到試樣。實施例2-10把100份重量的實施例2-1的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料放在多個燒杯的每一個中。向相應的燒杯中加入加入量為5份重量的碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鋰、氫氧化鉀、水玻璃No.1、水玻璃No.2、硅酸鉀溶液、和鋁酸鈉溶液作為堿性激活劑。然后向每個燒杯中加入18份重量的水。混合所得的混合物。把這些燒杯放在確定為保持80℃和98％的潮濕環(huán)境的高溫高濕室內放置4～8小時，得到試樣。這些燒杯中的混合物全都硬化。實施例2-11在電爐內在1400℃的溫度下把聚合物基污泥焚燒后的灰分熔化1小時。把所得的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)聚合物基污泥礦渣(來自TokyoMetropolitanGovernment，SewageWorksBureau，具有下列主要的化學組成(wt％)SiO235.1、Al2O318.6、Fe2O39.7、CaO11.8、MgO3.1、P2O514.1、S0.04、Na2O1.37、K2O2.69、MnO0.35、和其它)。在圓盤磨中把每份200g這種礦渣粉碎10分鐘使其在90μm的篩上留下的殘留物約為9wt％。向150份重量的這樣粉碎的物料中加入4.5份重量的氫氧化鈉作為堿性激活劑，和45份重量的水，然后混合。把混合后的混合物裝入模具，在對模具施加振動的條件下，成型尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在來自Tabai的定溫在50℃的恒溫恒濕室內。然后，在相對濕度為98％的條件下，在約20分鐘內把所說的室內的溫度從50℃提高到80℃，隨后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-12向150g重量份的實施例2-11的聚合物基污泥礦渣的粉碎后物料中加入37.5份重量的氫氧化鈣作為堿性激活劑，和45份重量的水，然后混合。把混合后的混合物裝入模具，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在來自Tabai的定溫在50℃的恒溫恒濕室內。然后把所說的室的溫度在相對濕度為98％的條件下，在20分鐘內從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-13向150g重量份的實施例2-11的聚合物基污泥礦渣的粉碎后物料中加入4.5份重量的作為堿性激活劑的氫氧化鈣、37.5份重量的氫氧化鈣、和45份重量的水，然后混合。由于這種混合后的混合物表現(xiàn)出在短時間內硬化的特性，再加入水到最高80重量份，然后強制混合。把所得的混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把這種成型后的物體放在定溫在20℃的來自Tabai的恒溫恒濕室內，在相對濕度為98％的條件下在其中放置1天(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-14向150g重量份的實施例2-11的聚合物基污泥礦渣的粉碎后物料中加入0.38份重量的作為堿性激活劑的氫氧化鈉、37.5份重量的氫氧化鈣、和45份重量的水，然后混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把這種裝料后的模具放在定溫在50℃的來自Tabai的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約20分鐘內把所說的室內的溫度從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-15向150g重量份的實施例2-11的聚合物基污泥礦渣的粉碎后物料中加入0.75份重量的作為堿性激活劑的氫氧化鈉、37.5份重量的氫氧化鈣、和45份重量的水，然后混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在50℃的來自Tabai的恒溫恒溫室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約20分鐘內把所說的室內的溫度從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-16在電爐內在1450℃的溫度下，把70份重量的實施例2-11的聚合物基污泥焚燒后的灰分和30份重量的Ca(OH)2(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的一級化學試劑)的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的聚合物基污泥礦渣。在圓盤磨中把每份200g的這種污泥礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm的篩上留下的殘留物約為8wt％。向150份重量的這樣粉碎的物料中加入4.5份重量作為堿性激活劑的氫氧化鈉和27份重量的水，然后混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在50℃的來自Tabai的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約20分鐘內把所說的室內的溫度從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-17在電爐內在1400℃的溫度下，把70份重量的實施例2-11的聚合物基污泥焚燒后的灰分、20份重量的Ca(OH)2(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的一級化學試劑)和10份重量的破碎石頭的污泥(來自YukouKogyoCo.，Ltd.的物料，具有下列的主要化學組成(wt％)SiO254.4、Al2O318.6、Fe2O36.2、CaO5.6、MgO2.8、Na2O3.08、K2O1.67和其它物質)的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的聚合物基污泥礦渣。在圓盤磨中把每份200g的這種污泥礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm的篩上留下的殘留物約為8wt％。向150份重量的這樣粉碎的物料中加入4.5份重量作為堿性激活劑的氫氧化鈉和25份重量的水，然后混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在50℃的來自Tabai的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約20分鐘內把所說的室內的溫度從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-18在電爐內在1400℃的溫度下，把70份重量的實施例2-11的聚合物基污泥焚燒后的灰分、10份重量的Ca(OH)2(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的一級化學試劑)和20份重量的在實施例13中所述的破碎石頭的污泥的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的聚合物基污泥礦渣。在圓盤磨中把每份200g的這種污泥礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm的篩上留下的殘留物約為8wt％。向150份重量的這樣粉碎的物料中加入4.5份重量作為堿性激活劑的氫氧化鈉和25份重量的水，然后混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在50℃的來自Tabai的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約20分鐘內把所說的室內的溫度從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-19在電爐內在1500℃的溫度下，把40份重量的實施例2-11的聚合物基污泥焚燒后的灰分、40份重量的Ca(OH)2(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的一級化學試劑)和20份重量的在實施例13中所述的破碎石頭的污泥的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的聚合物基污泥礦渣。在圓盤磨中把每份200g的這種污泥礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm的篩上留下的殘留物約為11wt％。向150份重量的這樣粉碎的物料中加入2.3份重量作為堿性激活劑的氫氧化鈉和30份重量的水，然后混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在50℃的來自Tabai的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約20分鐘內把所說的室內的溫度從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-20在電爐內在1550℃的溫度下，把50份重量的實施例2-11的聚合物基污泥焚燒后的灰分和50份重量的Ca(OH)2(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的一級化學試劑)的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的聚合物基污泥礦渣。在圓盤磨中把每份200g的這種污泥礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm的篩上留下的殘留物約為11wt％。向150份重量的這樣粉碎的物料中加入4.5份重量作為堿性激活劑的氫氧化鈉和26份重量的水，然后混合?；旌虾蟮幕旌衔锉憩F(xiàn)出快速硬化的特性，但是再加入最多33份重量的水，然后強制混合。把所得的混合后的混合物裝入模具中，在灌注所說的混合物的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把這種成型后的物體放在定溫在50℃的來自Tabai的恒溫恒溫室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約20分鐘內把所說的室內的溫度從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-21在電爐內在1500℃的溫度下，把40份重量的實施例2-11的聚合物基污泥焚燒后的灰分、40份重量的磷酸三鈣(由WakoJyunyakuKogyoCo.，Ltd.制造的食品添加劑)和20份重量的在實施例13中所述的破碎石頭的污泥的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的聚合物基污泥礦渣。在圓盤磨中把每份200g的這種污泥礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm的篩上留下的殘留物約為10wt％。向150份重量的這樣粉碎的物料中加入4.5份重量作為堿性激活劑的氫氧化鈉和24份重量的水，然后混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在50℃的來自Tabai的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約20分鐘內把所說的室內的溫度從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例2-22在電爐內在1400℃的溫度下，把聚合物基污泥焚燒后的灰分熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的聚合物基污泥礦渣(來自SaitamaPrefecturalSewerageCorp.的物料，具有下列的主要化學組成(wt％)SiO229.3、Al2O315.8、Fe2O313.0、CaO9.7、MgO3.4、P2O522.5、S0.05、Na2O1.01、K2O2.36、MnO0.19、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種污泥礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm的篩上留下的殘留物約為8wt％。向150份重量的這樣粉碎的物料中加入4.5份重量作為堿性激活劑的氫氧化鈉、37.5份重量的Ca(OH)2、和49份重量的水，然后混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在50℃的來自Tabai的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約20分鐘內把所說的室內的溫度從50℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。對比實施例2-1用實施例2-1的石灰基污泥礦渣的粉碎后的物料，通過在類似于實施例2-5的條件下混合和養(yǎng)護，(但未使用堿性激活劑)并通過與實施例1類似的方式成型制備試樣，得到在80℃養(yǎng)護4小時的試樣。這種試樣不同于在實施例1中得到的硬化產(chǎn)物。對比實施例2-2把100份重量的實施例2-1的石灰基污泥礦渣之前的污泥焚燒后的灰分放在多個燒杯的每一個中。把NaOH含量范圍為1～5份(用重量表示)和水含量范圍為20～60份(用重量表示)的各種混合物混合。通過使用這些物料，以與實施例2-1類似的方式進行成型，然后在80℃進行4小時養(yǎng)護。這樣制備的試樣不硬化。焚燒后的灰分的化學組成與用所說的焚燒后的灰分制得的玻璃化礦渣的化學組成沒有太大差別，但是不存在水硬性或潛在的水硬性?？赡艿脑蚴墙M成焚燒后的灰分的化合物處于穩(wěn)定的形式，因此不能進一步進行反應。表5和6表示在上述的實施例2-1～2-22中得到的試樣的耐壓強度的測定。表6</tables>從表5和6可以看出，本發(fā)明的含有用污泥焚燒后的物質制得的礦渣和堿性激活劑的硬化組合物僅僅通過與水混合，混合并養(yǎng)護所得的混合物即可變成具有優(yōu)良強度的硬化產(chǎn)物。實施例3-1在電爐內在1400℃的溫度下，把來自AsakaCity，SaitamaPrefecture的市政垃圾焚燒后的灰分熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO230.1、Al2O320.5、Fe2O38.2、CaO28.0、MgO4.5、P2O51.85、8O30.1、Na2O1.36、K2O0.24、Cl1.08、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其細度變?yōu)锽laine值約為2100cm2/g。向400份重量的這樣粉碎的物料中加入12份重量作為堿性激活劑的氫氧化鈉和68份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在20℃的(由Tabai制造)的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約3小時內把所說的室內的溫度從20℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(和8小時)(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例3-2在電爐內在1400℃的溫度下，把60份重量的實施例3-1的市政垃圾焚燒后的灰分、20份重量的破碎石頭的污泥(來自YukouKogyoCo.，Ltd.的物料，具有下列主要化學組成(wt％)SiO254.4、Al2O318.6、Fe2O36.2、CaO5.6、MgO2.8、Na2O3.08、K2O1.67、和其它物質)和20份重量的磷酸三鈣(由WakoJyunyakuKogyoCo.，Ltd.制造的食品添加劑)熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的垃圾礦渣。通過在與實施例3-1類似的條件下混合和養(yǎng)護用這種垃圾礦渣制備試樣，得到在80℃養(yǎng)護4小時的試樣和在80℃養(yǎng)護8小時的試樣。表7表示這種礦渣的化學組成。實施例3-3在電爐內在1400℃的溫度下，把來自YokohamaCity的市政垃圾焚燒后的灰分熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO239.2、Al2O316.0、Fe2O311.8、CaO20.0、MgO3.4、P2O51.9、SO30.5、Na2O2.75、K2O1.38、Cl0.4、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其細度變?yōu)锽laine值約為2100cm2/g。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入9份重量作為堿性激活劑的氫氧化鈉和111份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在20℃的(由Tabai制造)的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約3小時內把所說的室內的溫度從20℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時、8小時、16小時(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例3-4用實施例3-3的粉碎后的礦渣物料通過在類似于實施例3-3的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了NaOH的量是18份(以重量計)以外，從而得到在80℃養(yǎng)護2小時、4小時、和22小時的試樣。表7表示在上述的實施例3-1～3-4中得到的試樣的耐壓強度的測定。表7從表8可以看出，本發(fā)明的含有用垃圾焚燒后的物質制得的礦渣和堿性激活劑的硬化組合物僅僅通過與水混合并養(yǎng)護得到的混合物，即可變?yōu)榫哂袃?yōu)良強度的硬化產(chǎn)物。實施例4-1在電爐內在1400℃的溫度下，在氧化鋁容器內把來自YokohamaCity的市政垃圾焚燒后的灰分熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO239.1、Al2O315.6、Fe2O312.3、CaO20.3、MgO3.3、SO30.6、Na2O2.70、K2O1.41、TiO21.74、P2O51.70、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為17.6wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為31wt％。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量商業(yè)上可以得到的堿的硅酸鹽溶液(水玻璃No.1)和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物裝入模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在20℃的(由Tabai制造)的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約3小時內把所說的室內的溫度從20℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(8小時和16小時)(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例4-2用實施例4-1的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作為堿的硅酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-3用實施例4-1的垃圾礦渣的粉碎后物料和作為堿的硅酸鹽的水玻璃No.1通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣。這樣形成的物料在20℃的潮濕環(huán)境中養(yǎng)護3天(和7天)。實施例4-4把200份重量的實施例4-1的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、120份重量的水玻璃No.1、和10份重量的水混合，隨后按與實施例4-1類似的方式進行，得到試樣。實施例4-5把200份重量的實施例4-1的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、和120份重量的水玻璃No.3混合，隨后按與實施例4-1類似的方式進行，得到試樣。實施例4-6把200份重量的實施例4-1的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、和120份重量的鋁酸鈉(由AsadaKagakuKogyo，Co.，Ltd.制備的產(chǎn)品#2019)混合，隨后按與實施例4-1類似的方式進行，得到試樣。實施例4-7把200份重量的實施例4-1的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、和120份重量的鋁酸鈉(由AsadaKagakuKogyo，Co.，Ltd.制備的產(chǎn)品#1219)混合，隨后按與實施例4-1類似的方式進行，得到試樣。實施例4-8在電爐內在1400℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的90份重量的來自YokohamaCity的市政垃圾焚燒后的灰分和10份重量的氫氧化鈣(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑)的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO235.1、Al2O314.4、Fe2O311.9、CaO27.2、MgO2.9、SO30.7、Na2O2.29、K2O1.10、TiO21.5、P2O51.5、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為14.4wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為27.9wt％。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按與實施例4-1類似的方式進行操作，得到試樣。實施例4-9用實施例4-8的垃圾礦渣的粉碎后物料和水玻璃No.1作為堿的硅酸鹽通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣。這樣形成的物料在20℃的潮濕環(huán)境中養(yǎng)護3天(7天和28天)。實施例4-10用實施例4-8的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作為堿的硅酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-11在電爐內在1400℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的80份重量的來自YokohamaCity的市政垃圾焚燒后的灰分和20份重量的氫氧化鈣(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑)的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO231.5、Al2O313.3、Fe2O310.3、CaO34.4、MgO2.7、SO30.9、Na2O2.08、K2O0.89、TiO21.4、P2O51.4、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為16.1wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為26.1wt％。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按與實施例4-1類似的方式進行操作，得到試樣。實施例4-12用實施例4-11的垃圾礦渣的粉碎后物料和作為堿的硅酸鹽的水玻璃No.1通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣。這樣形成的物料在20℃的潮濕環(huán)境中養(yǎng)護3天(7天和28天)。實施例4-13用實施例4-11的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作為堿的硅酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-14在電爐內在1500℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的70份重量的來自YokohamaCity的市政垃圾焚燒后的灰分和30份重量的氫氧化鈣(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑)的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO227.4、Al2O318.1、Fe2O38.1、CaO39.0、MgO2.1、SO30.1、Na2O1.63、K2O0.51、TiO20.9、P2O51.2、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為17.8wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為31.3wt％。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按與實施例4-1類似的方式進行操作，得到試樣。實施例4-15在電爐內在1550℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的60份重量的來自YokohamaCity的市政垃圾焚燒后的灰分和40份重量的氫氧化鈣(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑)的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO221.9、Al2O324.0、Fe2O36.7、CaO40.7、MgO1.8、SO30.4、Na2O1.41、K2O0.42、TiO20.9、P2O50.9、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為19wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為31.1wt％。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。但是，所說的混合物在混合過程中硬化，表明具有快速硬化的性質。因此沒有從這種混合物制備強度試驗的試樣。X-射線分析表明這種垃圾礦渣沒有完全玻璃化。實施例4-16在電爐內在1400℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的40份重量的來自YokohamaCity的市政垃圾焚燒后的灰分和60份重量的破碎石頭的污泥(由YukouKogyoCo.，Ltd.提供的廢料)的混合物熔化1小時。把所得的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO254.3、Al2O317.9、Fe2O36.8、CaO7.7、MgO3.5、SO30.3、Na2O3.55、K2O1.18、TiO21.0、P2O50.4、Cl0.0和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為11wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為25.5wt％。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按與實施例4-1類似的方式進行操作，得到試樣。實施例4-17用實施例4-16的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作為堿的硅酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-18用實施例4-16的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的作為堿的鋁酸鹽的鋁酸鈉溶液(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-19在電爐內在1400℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的來自KumagayaCity的市政垃圾焚燒后的灰分熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO236.6、Al2O317.7、Fe2O35.9、CaO23.4、MgO3.8、SO30.2、Na2O3.42、K2O1.82、TiO21.9、P2O53.5、MnO0.1、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為18.1wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為31wt％。向200份重量的這樣粉碎的物料和200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入20份重量的商業(yè)上可以得到的堿的硅酸鹽溶液(水玻璃No.1)和36份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物裝在模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在20℃的(由Tabai制造)的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約3小時內把所說的室內的溫度從20℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(8小時和16小時)(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例4-20把200份重量的實施例4-19的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、40份重量的水玻璃No.1、和32份重量的水混合，然后按類似于實施例4-1的方式操作，得到試樣。實施例4-21把200份重量的實施例4-19的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、80份重量的水玻璃No.1、和16份重量的水混合，然后按類似于實施例4-1的方式操作，得到試樣。實施例4-22把200份重量的實施例4-19的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、120份重量的水玻璃No.1、和8份重量的水混合，然后按類似于實施例4-1的方式操作，得到試樣。實施例4-23把200份重量的實施例4-19的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、和200份重量的水玻璃No.1混合，然后按類似于實施例4-1的方式操作，得到試樣。實施例4-24把200份重量的實施例4-19的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、400份重量的水玻璃No.1混合，然后按類似于實施例4-1的方式操作，得到試樣。實施例4-25把200份重量的實施例4-19的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、80份重量的水玻璃No.3混合，然后按類似于實施例4-1的方式操作，得到試樣。實施例4-26把200份重量的實施例4-19的垃圾礦渣的粉碎后物料、200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、80份重量的作為堿的鋁酸鹽的鋁酸鈉溶液(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)水玻璃No.1混合，然后按類似于實施例4-1的方式操作，得到試樣。實施例4-27在電爐內在1400℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的來自KumagayaCity的市政垃圾焚燒后的灰分(主要的灰分)熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO230.6、Al2O319.1、Fe2O32.0、CaO30.9、MgO5.6、SO32.1、Na2O1.50、K2O0.51、TiO23.1、P2O52.2、MnO0.1、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為15.1wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為25.5wt％。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的商業(yè)上可以得到的堿的硅酸鹽溶液(水玻璃No.1)和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物裝在模具中，在向模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在20℃的(由Tabai制造)的恒溫恒濕室內。然后在相對濕度為98％的條件下，在約3小時內把所說的室內的溫度從20℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(8小時和16小時)(養(yǎng)護時間)，得到試樣。實施例4-28用實施例4-27的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作為堿的硅酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-29用實施例4-27的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的鋁酸鈉溶液(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)作為堿的鋁酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-30在電爐內在1400℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的100份的來自KumagayaCity的市政垃圾焚燒后的灰分(主要的灰分)和50份重量市政垃圾焚燒的灰分(粉煤灰)的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO234.1、Al2O317.5、Fe2O35.0、CaO26.3、MgO4.1、SO31.4、Na2O2.71、K2O1.20、TiO22.2、P2O53.1、MnO0.1、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為15.6wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為26.3wt％。向200份重量的這樣粉碎的物料和200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入90份重量的商業(yè)上可以得到的堿的硅酸鹽溶液(水玻璃No.1)和10份重量的水，通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護加工所得的混合物，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-31用實施例4-30的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向200份重量的所說的粉碎后物料和200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入90份重量的商業(yè)上可以得到的堿的硅酸鹽溶液(水玻璃No.1)、10份重量的水、和90份重量的水玻璃No.3作為堿的硅酸鹽以外，然后按類似于實施例4-1的方式操作，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時和16小時的試樣。實施例4-32用實施例4-30的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向200份重量的所說的粉碎后物料和200份重量的通過粗粉碎所說的垃圾礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入90份重量的鋁酸鈉(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)作為堿的鋁酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時和16小時的試樣。實施例4-33用2.38mm的篩子除去來自KumagayaCity的市政垃圾焚燒后的灰分(主要的灰分)中的細粉。把剩余的物料，可能富含玻璃垃圾和金屬垃圾，如鋁罐等，裝在氧化鋁容器內，在電爐內在1400℃熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO254.6、Al2O39.7、Fe2O33.1、CaO17.6、MgO2.0、SO30.1、Na2O7.49、K2O1.38、TiO21.1、P2O51.7、MnO0.1、Cl0.1和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為26wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為35.6wt％。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按與實施例4-1類似的方式進行操作，得到試樣。這樣得到的試樣在養(yǎng)護后都膨脹。所以，用金剛石切割機切掉其表面部分得到用于強度測量的試樣，每個試樣的尺寸為2cm×2cm×8cm。這種在養(yǎng)護過程中的膨脹可能是以下列機理產(chǎn)生。由于金屬與堿反應，特別是在垃圾礦渣和污泥礦渣中以金屬形式殘留的鋁，這樣的金屬與堿性水玻璃反應產(chǎn)生氫氣，其膨脹壓力導致試樣膨脹。這表明不需要在反應釜中進行高溫高壓養(yǎng)護可以容易地得到類似于ALC(蒸壓輕質混凝土)的輕質硬化產(chǎn)物。實施例4-34用實施例4-33的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作為堿的硅酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。這些試樣在養(yǎng)護后都膨脹。所以，用金剛石切割機切掉其表面部分得到用于強度測定的試樣，每個試樣的尺寸為2cm×2cm×8cm。實施例4-35用實施例4-33的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的鋁酸鈉溶液(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)作為堿的鋁酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。這些試樣在養(yǎng)護后都膨脹。所以，用金剛石切割機切掉其表面部分得到用于強度測定的試樣，每個試樣的尺寸為2cm×2cm×8cm。實施例4-36在電爐內在1400℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的10份重量的來自KumagayaCity的市政垃圾焚燒后的灰分和90份重量的破碎石頭的污泥(由YukouKogyoCo.，Ltd.提供的廢料)的混合物熔化1小時。把所得的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO254.6、Al2O318.1、Fe2O36.7、CaO7.7、MgO3.5、SO30.3、Na2O3.55、K2O1.18、TiO21.0、P2O50.4、Mn0.1、Cl0.0和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為28wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為28wt％。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按與實施例4-1類似的方式進行操作，得到試樣。實施例4-37用實施例4-36的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作為堿的硅酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-38用實施例4-36的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入180份重量的作為堿的鋁酸鹽的鋁酸鈉溶液(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-39把來自EasternAssociationofPublicCleaning，Yoshikawa-cho，Saitama的垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO236.6、Al2O318.8、Fe2O38.2、CaO21.5、MgO3.7、SO30.3、Na2O3.24、K2O1.33、TiO22.2、P2O52.5、MnO0.2、Cl0.3和其它物質)每份200g在圓盤磨中粉碎10分鐘使其在90μm的篩上殘留約12.8wt％，在63μm的篩上殘留約26wt％。向1800份重量這樣粉碎的物料中，加入540份重量的商業(yè)上可以得到的堿的硅酸鹽溶液(水玻璃No.1)和90份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物裝入模具中，在對模具施加振動的條件下，形成尺寸為4cm×4cm×16cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在20℃的恒溫-恒濕室(由Tabai制造)內。隨后，在相對濕度為98％的條件下，把所說的室的溫度在約3小時內從20℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(8小時和16小時)(養(yǎng)護時間)，得到試樣。這些試樣在養(yǎng)護后都膨脹。所以，用金剛石切割機切掉其表面部分得到用于強度測定的試樣。實施例4-40用實施例4-39的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-37的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向1800份重量的所說的粉碎的物料中加入540份重量的水玻璃No.3作為堿的硅酸鹽以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。和在實施例4-33中一樣，這些試樣在養(yǎng)護后都膨脹。所以，用金剛石切割機切掉其表面部分得到用于強度測定的試樣，每個試樣的尺寸為4cm×4cm×16cm。實施例4-41用實施例4-39的垃圾礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-37的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的所說的粉碎的物料中加入540份重量的作為堿的鋁酸鹽的鋁酸鈉溶液(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。和在實施例4-33中一樣，這些試樣在養(yǎng)護后都膨脹。所以，用金剛石切割機切掉其表面部分得到用于強度測定的試樣，每個試樣的尺寸為4cm×4cm×16cm。如上所述，實施例4-33～4-35和實施例4-39～4-41的試樣在養(yǎng)護過程中都發(fā)生膨脹。這種在養(yǎng)護過程中的膨脹可能以下列機理產(chǎn)生。由于金屬與堿反應，尤其是在垃圾礦渣中以金屬形式殘留的鋁，這樣的金屬與堿性水玻璃或鋁酸鈉反應產(chǎn)生氫氣，其膨脹壓力導致試樣膨脹。這表明不需要蒸壓釜內進行高溫高壓養(yǎng)護可以容易地得到類似于ALC(蒸壓輕質混凝土)的輕質硬化產(chǎn)物。此外，這里沒有給出實施例，但是當用分類后的不含金屬鋁的垃圾得到礦渣時，證實了用這樣的垃圾礦渣或污泥礦渣通過加入金屬鋁粉可以得到類似于ALC的硬化產(chǎn)物。這可以是本發(fā)明的特征之一。實施例4-42在電爐內在1300℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的160份重量的來自YokohamaCity的市政垃圾焚燒后的灰分和5份重量的氟化鈉(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑)的混合物熔化1小時。把所得的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO237.1、Al2O314.9、Fe2O311.6、CaO19.3、MgO3.1、SO30.6、Na2O6.04、K2O1.30、TiO21.5、P2O51.5、F2.1和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為23.5wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為35.6wt％.向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按與實施例4-1類似的方式進行操作，得到試樣。實施例4-43在電爐內在1300℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的80份重量的來自YokohamaCity的市政垃圾焚燒后的灰分和20份重量的二水磷酸氫鈣(由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑)的混合物熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到垃圾礦渣(主要化學組成(wt％)SiO231.0、Al2O312.6、Fe2O39.7、CaO26.5、MgO2.6、SO30.5、Na2O2.11、K2O1.22、TiO21.3、P2O59.6、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種垃圾礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為13.6wt％，在63μm篩上留下的殘留物約為26.3wt％。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按與實施例4-1類似的方式進行操作，得到試樣。實施例4-44把石灰基污泥礦渣(來自OsakaMunicipalSewerageCorp.的物料，具有下列的主要化學組成(wt％)SiO233.4、Al2O314.2、Fe2O35.0、CaO33.9、MgO2.4、P2O57.0、S1.1、Na2O0.75、K2O0.68、和其它物質)每份200g在圓盤磨中粉碎10分鐘使其在90μm的篩上殘留約10wt％，在63μm的篩上殘留約26wt％。向900份重量這樣粉碎的物料中，加入270份重量的水玻璃No.1和45份重量的水。把所得的混合物在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物裝入模具中，在對模具施加振動的條件下，成型為用于通常的波特蘭水泥砂漿強度試驗的尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在20℃的恒溫-恒濕室(由Tabai制造)內。隨后，在相對濕度為98％的條件下，把所說的室的溫度在約3小時內從20℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(8小時和16小時)(養(yǎng)護時間)，得到試樣。把一些養(yǎng)護8小時的試樣分別浸在10％的鹽酸和硫酸中7和14天，制得耐酸腐蝕試驗的試樣。實施例4-45用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向900份重量的所說的粉碎的物料中加入270份重量的水玻璃No.3以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。把一些養(yǎng)護8小時的試樣分別浸在10％的鹽酸和硫酸中7和14天，制得耐酸腐蝕試驗的試樣。實施例4-46用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向150份重量的所說的粉碎后物料和200份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入20份重量的水玻璃No.1和32份重量的水以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時和16小時的試樣。實施例4-47用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向150份重量的所說的粉碎后物料和200份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入40份重量的水玻璃No.1和24份重量的水以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時和16小時的試樣。實施例4-48用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向150份重量的所說的粉碎后物料和200份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入80份重量的水玻璃No.1和16份重量的水以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時和16小時的試樣。實施例4-49用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向300份重量的所說的粉碎后物料和300份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入180份重量的水玻璃No.1和7.5份重量的水以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時和16小時的試樣。實施例4-50用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向200份重量的所說的粉碎后物料和200份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入200份重量的水玻璃No.1以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時和16小時的試樣。實施例4-51用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例3-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向200份重量的所說的粉碎后物料和200份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入400份重量的水玻璃No.1以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時和16小時的試樣。實施例4-52用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向900份重量的所說的粉碎后物料和900份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入450份重量的水玻璃No.1和40份重量的水以外。所得的混合物在類似于實施例4-1的條件下混合。把混合后的混合物裝入模具中，在對模具施加振動的條件下，成型為尺寸為4cm×4cm×8cm的試樣，然后在20℃的潮濕環(huán)境中養(yǎng)護，得到養(yǎng)護3天、7天和28天的試樣。實施例4-53用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料以類似于實施例4-1的方式制備混合物，除了向900份重量的所說的粉碎后物料和900份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入450份重量的水玻璃No.1和40份重量的水以外。所得的混合物在類似于實施例4-1的條件下混合。把混合后的混合物裝入模具中，在對模具施加振動的條件下，成型為尺寸為4cm×4cm×8cm的試樣，然后在20℃的潮濕環(huán)境中養(yǎng)護3天，然后在20℃的水中養(yǎng)護，得到在成型后養(yǎng)護14天和28天的試樣。實施例4-54用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料以類似于實施例4-1的方式制備混合物，除了向630份重量的所說的粉碎后物料和1170份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入297份重量的水玻璃No.1和60份重量的水以外。所得的混合物在類似于實施例4-1的條件下混合。把混合后的混合物裝入模具中，在對模具施加振動的條件下，成型為尺寸為4cm×4cm×8cm的試樣，然后在20℃的潮濕環(huán)境中養(yǎng)護，得到養(yǎng)護3天、7天和28天的試樣。實施例4-55在電爐內在1400℃的溫度下，把裝在氧化鋁容器內的聚合物基污泥焚燒后的灰分熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的聚合物基污泥礦渣(來自SaitamaPrefecturalSewerageCorp.的物料，具有下列的主要化學組成(wt％)SiO229.6、Al2O316.6、Fe2O313.4、CaO10.0、MgO3.5、P2O520.5、SO20.0、Na2O0.97、K2O2.43、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種污泥礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為9wt％。向450份重量的這樣粉碎的物料和450份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入270份重量的水玻璃No.1和22.5份重量的水，通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護處理所得的混合物，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。把一些養(yǎng)護8小時的試樣分別浸在10％的鹽酸和硫酸中7和14天，制得耐酸腐蝕試驗的試樣。實施例4-56通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了使用150份重量的實施例4-55的聚合物基污泥礦渣的粉碎后的物料、150份重量的用所說的聚合物基污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、和90份重量的鋁酸鈉溶液(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-57把來自MetropolitanTokyo的污泥礦渣(主要化學組成(wt％))SiO246.3、Al2O318.4、Fe2O39.0、CaO9.4、MgO3.0、P2O57.7、SO30.0、Na2O1.51、K2O1.51、和其它物質)每份200g在圓盤磨中粉碎10分鐘使其在90μm的篩上殘留約8wt％，在63μm的篩上殘留約23wt％(Blaine值約為2500cm2/g)。向600份重量這樣粉碎的物料中，加入180份重量的水玻璃No.1和36份重量的水。把所得的混合物在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物裝入模具中，在對模具施加振動的條件下，成型為尺寸為2cm×2cm×8cm的試樣。把裝料后的模具放在定溫在20℃的恒溫-恒濕室(由Tabai制造)內。隨后，在相對濕度為98％的條件下，把所說的室的溫度在約3小時內從20℃提高到80℃，然后把所說的室在80℃保溫4小時(8小時)(養(yǎng)護時間)，得到試樣。把一些養(yǎng)護8小時的試樣分別浸在10％的鹽酸和硫酸中7和14天，制得耐酸腐蝕試驗的試樣。實施例4-58向300份重量的實施例4-57的聚合物基污泥礦渣的粉碎后物料中加入97.5份重量的鋁酸鈉溶液(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)。然后把所得的物料以與實施例4-57類似的方式處理，得到在80℃養(yǎng)護8小時和16小時的試樣。實施例4-59通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了使用150份重量的實施例4-57的聚合物基污泥礦渣的粉碎后的物料、150份重量的用所說的聚合物基污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料、和82.5份重量的鋁酸鈉溶液(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-60在電爐內在1550℃的溫度下，把石灰基污泥焚燒后的灰分熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的污泥礦渣(來自SaitamaPrefecturalSewerageCorp.的物料，具有下列的主要化學組成(wt％)SiO214.3、Al2O310.6、Fe2O321.7、CaO41.3、MgO3.8、P2O55.7、SO30.1、Na2O0.27、K2O0.38、和其它物質)。在圓盤磨中把每份200g的這種污泥礦渣粉碎10分鐘，使其在90μm篩上留下的殘留物約為9wt％。向300份重量的這樣粉碎的物料和300份重量的通過粗粉碎所說的污泥礦渣制得的顆粒尺寸為0.5～2.38mm的骨料中加入180份重量的水玻璃No.1和15份重量的水，以類似于實施例4-1的方式混合所得的混合物。但是，所說的混合物在混合過程中開始硬化，表明具有快速硬化的性質。因此沒有用所說的混合物制備用于強度測試的試樣。粉末的X-射線分析表明這種污泥礦渣沒有完全玻璃化。實施例4-61在電爐內在1500℃(1小時)和1400℃(1小時)的溫度下，把破碎石頭的污泥(由ArituneKogyoCo.，Ltd.提供的物料，具有下列的主要化學組成(wt％)SiO254.4、Al2O318.6、Fe2O36.2、CaO5.6、MgO2.8、Na2O3.08、K2O1.67、和其它物質)熔化1小時。把所得的的熔體倒入水中得到玻璃態(tài)的破碎石頭后的污泥礦渣。通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了使用這種破碎石頭后的污泥礦渣以外，從而得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。在圓盤磨中把每份200g的這種污泥礦渣粉碎10分鐘使其細度為Blaine值約為2100cm2/g。向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，通過在類似于實施例4-1的條件下混合并養(yǎng)護處理所得的混合物，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-62用實施例4-61的破碎石頭后的污泥礦渣的粉碎后物料，通過在類似于實施例4-61的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，除了向600份重量的這樣粉碎的物料中加入180份重量的作為堿的硅酸鹽的水玻璃No.3以外，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。實施例4-63用實施例4-61的破碎石頭后的污泥礦渣的粉碎后物料和作為堿的鋁酸鹽的鋁酸鈉溶液(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)，通過在類似于實施例4-61的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣，得到在80℃養(yǎng)護4小時、8小時、和16小時的試樣。對比實施例4-1用實施例4-1、4-11、4-16、4-19、和4-27的垃圾礦渣的粉碎后物料，通過在類似于實施例3-1(但是不用堿的硅酸鹽和堿的鋁酸鹽)的條件下混合并養(yǎng)護制備試樣。這樣得到的混合物以類似于實施例4-1的方式進行成型，隨后在80℃養(yǎng)護4～16小時。但是，這樣制備的試樣都不硬化。對比實施例4-2把100g在相應的實施例的垃圾礦渣和污泥礦渣之前的焚燒后的灰分放在多個燒杯的每一個中。把30份重量的硅酸鈉No.1或鋁酸鈉(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的產(chǎn)品#2019)和水含量范圍為5～60份(以重量計)的各種混合物混合。通過使用這些物料，通過以類似于實施例3-1的方式在80℃養(yǎng)護4～16小時制備試樣。用KumagayaCity的垃圾焚燒后的灰分(飛灰)和污泥焚燒后的灰分制備的試樣不硬化。另一方面，用YokohamaCity的垃圾焚燒后的灰分和KumagayaCity的垃圾焚燒后的灰分(主要的灰分)制備的試樣略微硬化，但是僅養(yǎng)護到其硬化產(chǎn)物可以用手破壞的程度。對比實施例4-3用實施例4-44的石灰基污泥礦渣的粉碎后物料，在類似于實施例4-44(但是不用堿的硅酸鹽)的條件下混合制得混合物。這樣得到的混合物以類似于實施例4-1的方式進行成型，隨后在80℃養(yǎng)護4～16小時。但是，這樣制備的試樣不硬化。對比實施例4-4使用實施例4-44的石灰基污泥礦渣之前的焚燒后的灰分和實施例4-56中使用的聚合物基污泥焚燒后的灰分，把100g重量的這些灰分的每一種放在多個燒杯的每一個中。把30份重量的水玻璃No.1和鋁酸鈉和水含量范圍為5～60份(以重量計)的各種混合物混合。通過使用這些物料，通過以類似于實施例4-1的方式在80℃養(yǎng)護4～60小時制備試樣。這樣制備的試樣不硬化。垃圾焚燒后和污泥焚燒后的灰分的化學組成與用這些灰分的玻璃化的礦渣的化學組成沒有太大差別，除了在礦渣化過程中易揮發(fā)的組分，如S和Cl，和重金屬，如鉛以外。通過與堿的硅酸鹽和堿的鋁酸鹽反應沒有硬化性的可能原因是組成焚燒后的灰分的化合物處于穩(wěn)定的形式，因此反應不能進一步進行。在該對比實施例中表示的YokohamaCity的垃圾焚燒后的灰分和KumagayaCity的垃圾焚燒后的灰分(主要的灰分)在與堿的硅酸鹽或堿的鋁酸鹽混合時，具有少許硬化性。其可能的原因是這些焚燒后的灰分可能含有一些熔融的物質和水溶性的物質，如鹽和氯化物，從而賦予其一定的硬化性能。但是，用所說的焚燒后的灰分得到的硬化產(chǎn)物的強度不足以保證實際使用。在上述的實施例中，為了加速熔化過程和容易把熔融的物質從其容器中倒出，把電爐的溫度確定為比最低熔化溫度至少高50～100℃。此外，已經(jīng)證實了即使焚燒后的灰分在其最低熔融溫度下熔化，如果其玻璃化，所說的物質也會變成良好的硬化材料。表8～12表示在上述實施例4-1～4-63中得到的試樣的耐壓強度的測定。表8</tables>表9</tables>表10<p>表11</tables>表12<tablesid="table12"num="012"><tablewidth="886">Ex.4-62破碎石頭的污泥的化學組成54.37.717.96.83.54.530.4-0.15Pulv.No.360018080-480-880-1665163323Ex.4-63同上0.15Pulv.#201960018080-480-880-16170366455</table></tables>從表8～12可以明顯看出，多種用垃圾焚燒后的物質或用焚燒后的擠壓的污泥和工業(yè)廢料，如破碎石頭的污泥制得的多種礦渣可以制成本發(fā)明的礦渣組合物，當所得的礦渣組合物與水玻璃、鋁酸鈉、或硅酸鈉等堿性激活劑混合以形成本發(fā)明的硬化組合物時，有可能僅通過與水混合并養(yǎng)護所得的混合物的簡單過程，即可得到具有優(yōu)良強度的硬化產(chǎn)物。如實施例4-44、4-45、4-55、和4-57所表示的，本發(fā)明的硬化產(chǎn)物，尤其是利用堿的硅酸鹽的硬化產(chǎn)物，表現(xiàn)出相當優(yōu)良的耐酸性。雖然沒有表示耐酸性的對比數(shù)據(jù)，借助于砂漿試樣進行了對比試驗，每個所說的砂漿試驗的尺寸為2cm×2cm×2cm，是根據(jù)制備波特蘭水泥強度試驗用的試樣的JIS方法，在80℃養(yǎng)護8小時后制備的。浸在10％的HCl中的試樣在1～2天內破壞，浸在10％的H2SO4中的試樣在7天后破壞，所以不能測定其強度。實施例5-1把石灰基污泥礦渣(來自OsakaMunicipalSewerageCorp.的物料，具有下列的主要化學組成(wt％))SiO233.4、Al2O314.2、Fe2O35.0、CaO33.9、MgO2.4、P2O57.0、SO31.1、Na2O0.75、K2O0.68、和其它物質)(C/S＝1.10)在球磨機中粉碎以得到粉碎程度用Blaine值表示為3,500和4,500cm2/g的試樣。向每種試樣(5份重量的)加入95份重量的Chichibu-Onoda牌普通波特蘭水泥，從而制得水泥組合物。對于Blaine值為3,500cm2/g的試樣，把混合水泥的SO3含量調整到2wt％，對于Blaine值為4,500cm2/g的試樣，把混合水泥的SO3含量調整到2wt％或3wt％。因此得到三種不同類型的混合水泥試樣。通過使用ISO標準砂，根據(jù)確定砂漿強度的ISO試驗方法(水泥∶砂＝1∶3，水-水泥比＝50％，4cm×4cm×16cm)混合這些混合水泥并成型。所得的產(chǎn)物在20℃潮濕氣氛下養(yǎng)護1天。然后脫模，再在水中養(yǎng)護。測定每個試樣的3、7、28、和91天的強度。對最后的養(yǎng)護產(chǎn)物進行X-射線分析，得到Ca(OH)2的殘留量。實施例5-2重復實施例5-1的過程，除了實施例5-1的破碎的礦渣產(chǎn)物的用量為20份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為80份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-3重復實施例5-1的過程，除了實施例5-1的破碎的礦渣產(chǎn)物的用量為40份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為60份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-4重復實施例5-1的過程，除了用5份重量的來自MetropolitanTokyo的聚合物基污泥礦渣(主要化學組成(wt％))SiO246.3、Al2O318.4、Fe2O39.0、CaO9.4、MgO3.0、P2O514.1、Na2O1.37、K2O2.69、和其它物質)(C/S＝0.21))代替實施例5-1的破碎的礦渣產(chǎn)物，普通波特蘭水泥的用量為95份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-5重復實施例5-1的過程，除了實施例5-4的污泥焚燒后的礦渣產(chǎn)物的用量為20份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為80份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-6重復實施例5-1的過程，除了實施例5-4的污泥焚燒后的礦渣產(chǎn)物的用量為40份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為60份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-7重復實施例5-1的過程，除了用5份重量的用已經(jīng)倒入水中淬冷的垃圾焚燒后的物質制得的礦渣(主要化學組成(wt％))SiO238.1、Al2O317.2、Fe2O312.1、CaO19.6、MgO3.2、SO30.6、Na2O2.61、K2O1.34、TiO21.74、P2O51.6、和其它物質)(C/S＝0.53))代替實施例5-1的破碎的礦渣產(chǎn)物，普通波特蘭水泥的用量為95份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度(僅對于Blaine值為4,500cm2/g的試樣)。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。用于該試驗中的垃圾焚燒后的物質制得的礦渣是按下列過程制備的，把YokohamaCity的垃圾焚燒后的灰分放在氧化鋁容器內，在電爐內在1400℃熔融1小時，然后倒入水中淬冷。實施例5-8重復實施例5-1的過程，除了實施例5-7的垃圾焚燒后的礦渣的用量為20份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為80份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度(僅對于Blaine值為4,500cm2/g的試樣)。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-9重復實施例5-1的過程，除了實施例5-7的垃圾焚燒后的礦渣的用量為40份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為60份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度(僅對于Blaine值為4,500cm2/g的試樣)。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-10重復實施例5-1的過程，除了用5份重量的來自在SaitamaPrefecture的YoshikawaCity(以前稱為”yoshikawa-machi”)的垃圾焚燒后的物質制得的礦渣(主要化學組成(wt％))SiO236.6、Al2O318.8、Fe2O38.2、CaO21.5、MgO3.7、Na2O3.24、K2O1.33、P2O52.6、和其它物質)(C/S＝0.60))代替實施例5-7的垃圾焚燒后的礦渣，普通波特蘭水泥的用量為95份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-11重復實施例5-1的過程，除了實施例5-10的垃圾焚燒后的礦渣的用量為20份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為80份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度(僅對于Blaine值為4,500cm2/g的試樣)。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-12重復實施例5-1的過程，除了實施例5-10的垃圾焚燒后的礦渣的用量為40份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為60份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度(僅對于Blaine值為4,500cm2/g的試樣)。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-25重復實施例5-1的過程，除了使用下列物料以外5份重量的實施例5-1的破碎的礦渣產(chǎn)物；15份重量的由NipponKokanK.K.提供的高爐礦渣；80份重量的普通波特蘭水泥；SO33wt％。確定所得使用的耐壓強度。對比實施例5-1重復實施例5-1的過程，除了用5份重量的已經(jīng)破碎的NipponKokanK.K.的高爐礦渣(主要化學組成)SiO232.2wt％、CaO41.3wt％、Al2O315.0wt％、Fe2O31.0wt％、MgO7.8wt％、N)(C/S＝1.37)代替實施例5-1的污泥焚燒后的礦渣，普通波特蘭水泥的用量為95份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。對比實施例5-2重復實施例5-1的過程，除了實施例5-1的高爐礦渣的用量為20份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為80份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度。對比實施例5-3重復實施例5-1的過程，除了實施例5-1的高爐礦渣的用量為40份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為60份(以重量計)以外，確定3、7、28、和91天的耐壓強度。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。對比實施例5-4通過單獨使用普通波特蘭水泥，重復實施例5-1的過程，確定3、7、28、和91天的耐壓強度。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。實施例5-13通過使用由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑制備試樣，使得所說的試樣具有下列組成SiO250wt％、CaO0wt％、Al2O330wt％、Fe2O35wt％、MgO5wt％、P2O55wt％、和Na2O5wt％(C/S＝0)。在1,370℃加熱熔化所說的試樣60分鐘，在1,420℃60分鐘，在1520℃20分鐘。然后，把試樣倒入水中淬冷得到礦渣。在球磨機中把所說的礦渣粉碎到Blaine值表示為3,000cm2/g的粉碎程度，把20份重量的所得的粉碎后的礦渣與80份重量的”Chichibu-Onoda”牌普通波特蘭水泥混合，得到混合水泥組合物。用天然石膏把所說的混合水泥的SO3含量調整到2％。用ISO標準砂，把所說的混合水泥根據(jù)確定砂漿強度的ISO試驗方法(水泥∶砂＝1∶3，水-水泥比50％，4cm×4cm×16cm)混合并成型。把所得的產(chǎn)品放在蒸汽養(yǎng)護設備(由Tabai制造)中，在保持潮濕氣體的條件下把所說的設備的溫度從室溫升高到80℃。所說的產(chǎn)品在該設備中養(yǎng)護12小時，在2小時內冷卻到室溫。把冷卻的產(chǎn)品脫模并測定其強度。實施例5-14重復實施例5-13的過程，除了使用40份重量的實施例5-13的礦渣和60份重量的普通波特蘭水泥以外，確定試樣的耐壓強度。實施例5-15通過使用由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑制備試樣，使得所說的試樣具有下列組成SiO260wt％、CaO0wt％、Al2O320wt％、Fe2O35wt％、MgO5wt％、Na2O5wt％、P2O55wt％、和F2.5wt％(用NaF調整)。在1,300℃加熱熔化所說的試樣60分鐘，在1,400℃30分鐘，在1500℃20分鐘。然后，把試樣倒入水中淬冷得到礦渣。所說的礦渣按與實施例5-13類似的方式處理，并測定其耐壓強度。實施例5-16重復實施例5-13的過程，除了以不同粉碎程度試樣實施例5-21的礦渣，每種礦渣的用量為40份(以重量計)，普通波特蘭水泥的用量為60份(以重量計)以外，確定試樣的耐壓強度。實施例5-17通過使用由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑制備試樣，使得所說的試樣具有下列組成SiO265wt％、CaO0wt％、Al2O315wt％、Fe2O35wt％、MgO5wt％、Na2O0wt％、和F2.5wt％(用NaF調整)。在1,300℃加熱熔化所說的試樣(C/S＝0)1小時，在1,400℃60分鐘，在1500℃20分鐘。然后，把試樣倒入水中淬冷得到礦渣。所說的礦渣按與實施例5-13類似的方式處理，并測定其耐壓強度。實施例5-18重復實施例5-13的過程，除了用40份重量的已經(jīng)破碎的實施例5-17的礦渣和60份重量的普通波特蘭水泥以外，確定試樣的耐壓強度。實施例5-19通過使用由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑制備試樣，使得所說的試樣具有下列組成SiO285wt％、CaO0wt％、Al2O30wt％、Fe2O310wt％、和Na2O5wt％。在1,500℃加熱熔化所說的試樣(C/S＝0)1小時，在1,550℃40分鐘，在1580℃20分鐘。然后，把試樣倒入水中淬冷得到礦渣。在球磨機中把所說的礦渣粉碎到Blaine值表示為4,500cm2/g的粉碎程度，把20份重量的所得的粉碎后的礦渣與80份重量的”Chichibu-Onoda”牌普通波特蘭水泥混合，從而得到混合水泥組合物。所說的組合物按與實施例5-13類似的方式處理，并測定其耐壓強度。實施例5-20重復實施例5-13的過程，除了用40份重量的已經(jīng)破碎的實施例5-19的礦渣和60份重量的普通波特蘭水泥以外，確定試樣的耐壓強度。實施例5-21通過使用由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑制備試樣，使得所說的試樣具有下列組成SiO290wt％、CaO0wt％、Al2O30wt％、Na2O5wt％、和F5wt％(用NaF調整)。在1,500℃加熱熔化所說的試樣(C/S＝0)60分鐘，在1,550℃60分鐘，在1580℃20分鐘。然后，把試樣倒入水中淬冷得到礦渣，并測定其耐壓強度。實施例5-22重復實施例5-19的過程，除了用40份重量的已經(jīng)破碎的實施例5-21的礦渣和60份重量的普通波特蘭水泥以外，確定試樣的耐壓強度。實施例5-23通過使用由KantoKagakuCo.，Ltd.制造的特定級別的化學試劑制備試樣，使得所說的試樣具有下列組成SiO250wt％、CaO0wt％、Al2O30wt％、Fe2O310wt％、MgO15wt％、和Na2O15wt％(C/S＝0)。在1,200℃加熱熔化所說的試樣1小時，在1,300℃1小時。然后，把試樣倒入水中淬冷得到礦渣。在球磨機中把所說的礦渣粉碎到Blaine值表示為4,500cm2/g的粉碎程度，把20份重量的所得的粉碎后的礦渣與80份重量的”Chichibu-Onoda”牌普通波特蘭水泥混合，從而得到混合水泥組合物。所說的組合物按與實施例5-13類似的方式處理，并測定其耐壓強度。實施例5-24重復實施例5-13的過程，除了用40份重量的實施例5-23的破碎的礦渣產(chǎn)物和60份重量的普通波特蘭水泥以外，在用蒸汽養(yǎng)護后確定試樣的耐壓強度。對比實施例5-5通過單獨使用普通波特蘭水泥，重復實施例5-13的過程，然后用蒸汽養(yǎng)護后確定的耐壓強度。同時，檢測在硬化產(chǎn)物中殘留的Ca(OH)2量。對比實施例5-6重復實施例5-13的過程，除了用已經(jīng)在球磨機破碎使其Blaine值為4,500cm2/g的ISO標準砂代替實施例5-21中的礦渣以外，把20份重量的所說的破碎的砂和80份重量的”Chichibu-Onoda”牌普通波特蘭水泥，從而得到水泥混合物組合物。用類似于在實施例5-13中描述的方法確定所說的組合物的耐壓強度。對比實施例5-7重復實施例5-13的過程，除了使用40份重量的在對比實施例5-6中所述的破碎的標準砂和60份重量的普通波特蘭水泥以外，在用蒸汽養(yǎng)護后確定試樣的耐壓強度。測定在實施例5-1～5-25和對比實施例5-1～5-7中得到的每個試樣的耐壓強度。表13表示所用的礦渣的Blaine值為3,500cm2/g的情況下得到的數(shù)據(jù)，表14表示所用的礦渣的Blaine值為4,500cm2/g的情況下得到的數(shù)據(jù)。表15表示用蒸汽養(yǎng)護所說的試樣時得到的數(shù)據(jù)。表13<p>表14<p>表15</tables>注P波特蘭水泥1)殘留Ca(OH)2的量◎非常大的量○較大的量□較小的量△很少的量×無2)混合礦渣的粉碎程度(Blaine值)3000cm2/g，包括一部分4500cm2/g本發(fā)明的硬化組合物在簡單地與水混合并養(yǎng)護時，提供具有優(yōu)良強度的硬化產(chǎn)物。所以，可以摻入到各種類型的混凝土材料中，也可以用作各種可養(yǎng)護的填料。此外，通過使用所說的組合物，可以有效地利用垃圾焚燒后的灰分和污水污泥，使其作為資源再循環(huán)。權利要求1.一種硬化組合物，其特征在于，含有(A)一種礦渣組合物，含有0～37wt％的CaO、23～90wt％的SiO2、和0～40wt％的Al2O3和0.1～50wt％的一種或多種選自由氧化鐵、堿性組分、含磷組分、二氧化鈦、氧化錳、和氧化鎂組成的組中的化合物，和/或0.1～10wt％的鹵素；和(B)一種堿性激活劑。2.根據(jù)權利要求1的硬化組合物，其中，所說的礦渣組合物(A)含有0～20wt％的氧化鐵、0～30wt％的堿性組分、0～25wt％的含磷組分、0～20wt％的二氧化鈦、0～10wt％的氧化錳、和0～10wt％的氧化鎂；這些物質的一種和多種的總量為0.1～50wt％。3.根據(jù)權利要求1或2的硬化組合物，其中，以所說的礦渣組合物(A)的重量為基準，所說的氧化鐵含量為0.5～20wt％。4.根據(jù)權利要求1～3的任一項的硬化組合物，其中，以所說的礦渣組合物(A)的重量為基準，所說的堿性組分的含量為0.1～30wt％。5.根據(jù)權利要求1～4的任一項的硬化組合物，其中，以所說的礦渣組合物(A)的重量為基準，所說的含磷組分的含量為0.5～25wt％。6.根據(jù)權利要求1～5的任一項的硬化組合物，其中，以所說的礦渣組合物(A)的重量為基準，所說的二氧化鈦的含量為0.1～20wt％。7.根據(jù)權利要求1～6的任一項的硬化組合物，其中，以所說的礦渣組合物(A)的重量為基準，所說的氧化錳的含量為0.1～10wt％。8.根據(jù)權利要求1～7的任一項的硬化組合物，其中，以所說的礦渣組合物(A)的重量為基準，所說的氧化鎂的含量為1～15wt％。9.根據(jù)權利要求1～8的任一項的硬化組合物，其中，以所說的礦渣組合物(A)的重量為基準，一種或多種選自由氧化鐵、堿性組分、含磷組分、二氧化鈦、氧化錳、氧化鎂組成的組中的化合物的總量為5～50wt％。10.根據(jù)權利要求1～9的任一項的硬化組合物，其中，在所說的礦渣組合物中的CaO與SiO2的重量比不大于1.3。11.一種硬化組合物，其特征在于，含有(A’)一種選自由污泥焚燒后的礦渣、垃圾焚燒后的物質制得的礦渣、和工業(yè)廢料焚燒后的礦渣組成的組中的礦渣組合物；和(B’)一種堿性激活劑。12.根據(jù)權利要求1～11的任一項的硬化組合物，其中，所說的礦渣組合物(A)是粉末、粒狀、或顆粒的形式。13.根據(jù)權利要求1～12的任一項的硬化組合物，其中，所說的堿性激活劑選自由堿金屬氫氧化物、堿土金屬氫氧化物、堿金屬的弱酸鹽、和堿土金屬的弱酸鹽。14.根據(jù)權利要求1～12的任一項的硬化組合物，其中，堿性激活劑(B)是波特蘭水泥組合物。15.根據(jù)權利要求14的硬化組合物，其中，所說的堿性激活劑(B)是波特蘭水泥組合物，并在所說的組合物中摻入高爐礦渣。16.一種通過在權利要求1～15的任一項中定義的硬化組合物和水的混合物的硬化得到的硬化產(chǎn)物。17.一種通過在權利要求1～15的任一項中定義的硬化組合物和水的混合物的養(yǎng)護得到的硬化產(chǎn)物。18.一種通過在權利要求1～15的任一項中定義的硬化組合物、水和骨料的混合物的養(yǎng)護得到的硬化產(chǎn)物。19.根據(jù)權利要求18的硬化產(chǎn)物，其中，包括所說的礦渣組合物(A)以粗粉碎的形式作為骨料。全文摘要本發(fā)明涉及一種硬化組合物，特點在于，含有(A)一種礦渣組合物，含有0～37wt％的CaO、23～90wt％的SiO文檔編號C04B7/14GK1161032SQ9619091公開日1997年10月1日申請日期1996年8月14日優(yōu)先權日1995年8月14日發(fā)明者岡元豐重,石田泰之,內田潤申請人:秩父小野田株式會社