Inorganic binder composition, its preparation and use

申请号 JP52316997 申请日 1996-12-18 公开(公告)号 JP2000505770A 公开(公告)日 2000-05-16
申请人 アイビー テクノロヂィズ エル.エル.スィー.; 发明人 ダグラス スィー. カムリイ;
摘要 (57)【要約】 無機バインダー組成物は、ポリ(シアレート)又はポリ(シアレート−シロキソ)である第一成分と、これに混ぜられたフライアッシュF、フライアッシュC、ヒュームドシリカ、Al
2 O
3 、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石シアナイト、無 水 珪酸アルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水 酸化 ナトリウム、珪酸、カリウム塩、ナトリウム塩の一つ以上を有する第2成分とを有する。
权利要求
  • 【特許請求の範囲】 1. 二酸化ナトリウム、珪酸三石灰、珪酸二石灰、アルミン酸三石灰(tri-calc ium alumnate)、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウム及び三酸化硫黄を含む第一成分に、フライアッシュF、フライアッシュC、ヒュームドシリカ、Al 23 、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石シアナイト、無水珪酸アルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸塩、カリウム塩及びナトリウム塩からなるグループから選ばれた一つ以上からなる第2成分を混合し、この混合物が、Al 23に対するSiO 2のモル比が約5.2乃至14.3であることを特徴とする無機バインダー組成物。 2. 前記組成物が、重量で、40乃至90%の前記第一成分を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の無機バインダー組成物。 3. Al 23に対するSiO 2の前記モル比が、約5.2乃至約7.6の範囲にあることを特徴とする請求項2に記載の無機バインダー組成物。 4. 前記混合物が、重量で、約62乃至90%の第一成分と、5〜20%のフライアッシュF、4〜10%のヒュームドシリカ及び1〜8%のAl 23を含む第2成分との混合物であることを特徴とする請求項3に記載の無機バインダー組成物。 5. 前記混合物が、重量で、約60乃至90%の第一成分と、4〜10%のポゾラン、4〜10%の粉砕スラグ、5〜10%の無水珪酸アルミニウム、1〜5% の珪酸及び1〜5%のカリウム塩を含む第2成分との混合物であることを特徴とする請求項1に記載の無機バインダー組成物。 6. 前記組成物が、約5.2乃至約8.9の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.07乃至約0.11の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約10.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.30 乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比とを有し、ここでM 2 O は、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項4に記載の無機バインダー組成物。 7. 前記混合物組成物が、重量で、約60乃至90%の第一成分と、5〜20% のフライアッシュC、4〜10%のポゾラン、1〜5%の珪酸、1〜5%のカリウム塩を含む第2成分との混合物であることを特徴とする請求項1に記載の無機バインダー組成物。 8. 前記混合物が、約7.4乃至約14.3の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.05乃至約0.10の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.25 乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有することを特徴とする請求項7に記載の無機バインダー組成物。 9. 前記混合物が、重量で、約40乃至60重量%の範囲の第一成分と、4〜1 0%のポゾラン、1〜5%の含水珪酸アルミニウム、1〜5%の含水水酸化ナトリウム、1〜5%の珪酸、1〜5%のカリウムを含む第2成分との混合物である請求項1に記載の無機バインダー組成物。 10. 前記混合物が、約5.2乃至約9.0の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.50乃至約2.00の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約1.75 乃至約3.50の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有することを特徴とする請求項8に記載の無機バインダー組成物。 11. 約20%の二酸化ナトリウム、約60%の珪酸三石灰、約10%の珪酸二石灰、約6%のアルミ酸三石灰、約1%の酸化アルミニウム、約1%の酸化第二鉄、約1%の酸化マグネシウム、約1%の三酸化硫黄を含むことを特徴とする無機バインダー組成物の第一成分。 12. カリウム塩及びナトリウム塩を含む群から選ばれた第二成分とが混合されている、ヒュームドシリカ、無水珪酸アルミニウムおよび珪酸塩を含む第一成分を含むことを特徴とする無機バインダー組成物。 13. 前記第二成分がカリウム塩であり、該混合物は、約0.24乃至約2.2 の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.04乃至約0.10の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約12.5の範囲のM 2 O に対するH 2 Oのモル比と、約0.12乃至約0.30の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有することを特徴とする請求項12に記載の無機バインダー組成物。 14. 前記第二成分がナトリウム塩であり、前記混合物が、約2.5乃至約3. 4の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.04乃至約0.15の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 O に対するH 2 Oのモル比と、約0.10乃至約0.40の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有することを特徴とする請求項12に記載の無機バインダー組成物。 15. 前記組成物が、重量で、10〜20%のヒュームドシリカ、40〜50% の無水珪酸アルミニウム、及び同量部の(a)15〜25%の珪酸と(b)15 〜25%のカリウム塩及びナトリウム塩、並びにそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項12に記載の無機バインダー組成物。 16. 製錬炉から廃棄物物質を回収する方法であって、 回収物質を無機バインダー組成物と混合し、 該混合物をブリケットに圧縮して前記炉にリサイクルするステップを含むことを特徴とする製錬炉から廃棄物物質を回収する方法。 17. 前記回収物質が、粉末コークス、炉スラッジ、ミルスケール及び煙塵を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 18. 前記混合物が、前記無機バインダー組成物の約13 1/2乃至約17 1 /2重量%を含んでいることを特徴とする請求項17に記載の方法。 19. 前記廃棄物が、重量で、約55%までの粉末コークスと、約10%までの煙塵と、約20%までのミルスケールを含んでいることを特徴とする請求項18 に記載の方法。 20. 前記混合物が、14重量%より多くの前記無機バインダーを含み、前記方法が前記無機バインダーを乾燥するステップを含むことを特徴とする請求項19 に記載の方法。 21. 前記無機バインダー組成物が、二酸化ナトリウム、珪酸三石灰、珪酸二石灰、アルミン酸三石灰、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウム及び三酸化硫黄を含む第一成分に、フライアッシュF、フライアッシュC、ヒュームドシリカ、Al 23 、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石シアナイト、無水珪酸アルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸、カリウム塩及びナトリウム塩からなる群から選ばれた一つまたはそれ以上からなる第二成分を混合し、この混合物は、Al 23に対するSiO 2のモル比が約5.2乃至14.3であることを特徴とする請求項16に記載の無機バインダー組成物。 22. 前記無機バインダー組成物が、40乃至90%の第一成分を含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。 23. Al 23に対するSiO 2のモル比が約5.2乃至約7.6の範囲にある請求項22に記載の方法。 24. 前記有機バインダー組成物が、重量で、約62乃至90%の第一成分と、 これに混ぜられた5〜20%のフライアッシュF、4〜10%のヒュームドシリカ、1〜8%のAl 23を含む第2成分とを有することを特徴とする請求項23 に記載の方法。 25. 前記有機バインダー組成物が、重量で、約60乃至90%の第一成分と、 これに混ぜられた4〜10%のポゾラン、4〜10%の粉砕スラグ、5〜10% の無水珪酸アルミニウム、1〜5%の珪酸、1〜5%のカリウム塩を含む第2成分とで構成されている請求項21に記載の方法。 26. 前記有機バインダー組成物が、約5.2乃至約8.9の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.07乃至約0.11の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約10.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.30乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 Oは、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれている請求項25に記載の方法。 27. 前記有機バインダー組成物が、重量で、約60乃至90%の第一成分と、 5乃至20%のフライアッシュC、4乃至10%のポゾラン、1乃至5%の珪酸、1乃至5%のカリウムを含む第2成分との混合物であることを特徴とする請求項21に記載の方法。 28. 前記無機バインダー組成物が、約7.4乃至約14.3の範囲のAl 23 に対するSiO 2のモル比と、約0.05乃至約0.10の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.25乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有することを特徴とする請求項27に記載の方法。 29. 前記無機バインダー組成物が、重量で、約40乃至60%の範囲の第一成分と、この第一成分に混合された、4〜10%のポゾラン、1〜10%のあられ石シアナイト、1〜5%の含水珪酸アルミニウム、1〜5%の含水水酸化ナトリウム、1〜5%の珪酸、1〜5%のカリウムを含む第2成分を有することを特徴とする請求項21に記載の方法。 30. 前記無機バインダー組成物が、約5.2乃至約9.0の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.50乃至約2.00の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約1.75乃至約3.50の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有していることを特徴とする請求項29に記載の方法。 31. 前記無機バインダー組成物が、約20%の二酸化ナトリウム、約60%の珪酸三石灰、約10%の珪酸二石灰、約6%のアルミン酸三石灰、約1%の酸化アルミニウム、約1%の酸化マグネシウム、約1%の三酸化硫黄を含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。 32. 前記無機バインダー組成物が、ヒュームドシリカ、無水珪酸アルミニウム、珪酸塩を含む第一成分と、この第一成分に混合された、カリウム塩及びナトリウム塩を含む群から選ばれた第二成分とを含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 33. 前記成分がカリウム塩であり、前記第二成分が、カリウム塩であり、前記混合物が、約0.24乃至約2.2の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.04乃至約0.10の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5 . 0乃至約12.5の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.12乃至約0.30の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有していることを特徴とする請求項32に記載の方法。 34. 前記第二成分がナトリウム塩であり、前記混合物が、約2.5乃至約3. 4の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.04乃至約0.15の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 O に対するH 2 Oのモル比と、約0.10乃至約0.40の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有していることを特徴とする請求項32に記載の方法。 35. 前記無機バインダー組成物が、重量で、10〜20%のヒュームドシリカ、40〜50%の無水珪酸アルミニウム、及び同量部の15〜25%の珪酸と1 5〜25%のカリウム塩及びナトリウム塩を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 36. 前記圧縮が、2100psi乃至2600psiで行われることを特徴とする請求項16に記載の方法。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】 無機バインダー組成物、その製造法及び用途発明の分野 本発明は無機バインダー組成物(inorganic binder composition)、該バインダー組成物の製造法及び該バインダー組成物の用途に関する。 特に、本発明は、 廃棄物をリサイクルしたり、安全且つ確実に廃棄するために処分するのに特に有効な無機バインダー組成物に関する。 発明の背景 有害な廃棄物を固化し廃棄するための無機バインダー組成物が提案されている。 ダヴィドヴィッツ(Davidovits)の特許第5,352,427号、特許第5, 349,118号、特許第5,342,595号、特許第4,859,367号、特許第4,349,386号、特許第4,472,199号、特許第4,50 9,985号、特許第4,522,652号、特許第4,533,393号、特許第4,608,795号、特許第4,640,715号及び特許第4,642 ,137号には、珪酸アルミニウムオキシドを含むジオポリマー(geopolymer) が記載されている。 これらのジオポリマーは、コンクリートタイルの混入物として開発されたが、長期間の処分のために廃棄物を固化するのに適していることが判った。 珪酸アルミニウムバインダーは、二つの成分即ち細かい乾燥した粉末とどろどろしたアルカリ性の強い液体とからなる。 この粉末は可溶性のアルカリポリ珪酸塩であり、アルカリ性の液体によって活性化されてSiO 4とAlO 4の正四面体を形成する。 この正四面体は共有酸素分子によって架橋結合されて、無機ポリマーの網状構造を形成する。 このアルカリによって活性化された混合物における穏やかな発熱反応によって固化と重縮合が起こる。 この無機バインダーは、熱安定性、高い表面平滑性、精密な易動度及び固い表面等の幾つかの特徴的な性質を有する。 その結果、この無機バインダーは、塩分や分を含んだ環境等の建設用途に特に適している。 更に、この従来技術の無機バインダー組成物は、危険で有害な廃棄物に対する長期間の解決策を提供することが判っている。 種々の有機及び無機の廃棄物が、 通常の体積の結合体を置換してこの無機組成物と混ぜられ、一体化した固体を形成することができる。 結晶構造が成長し溶液が固化するにつれて、廃棄物成分は格子内に固定され、廃棄物は化学的に不活性になって地中に埋めるのに適するようになり、構造媒体中にリサイクルされ、又は製造工程に再導入される。 無機バインダーで処理された廃棄物の最も重要な性質は、酸性状態による化学的侵蝕に対して抵抗する能と、軟らかい凝集しないスラッジ状の廃棄物を比較的短時間に固い凝集した固体に変える能力である。 不幸にして、従来技術の無機バインダー組成物はその原材料のコストが高過ぎるために、廃棄物の長期間の処分又はリサイクルのための既存の技術やポルトランドセメントと商業的に対抗でない。 発明の概要 従来技術の欠点は、製造及び使用の費用が安価な無機バインダー組成物を提供することによって克服できる。 塩分を含み、腐食性、酸性、毒性且つ放射能を有する種々の環境において固化可能な無機バインダー組成物が求められている。 危険な有害な廃棄物の処理に適すると共に、このような廃棄物を長期間の処分のために不活性化する無機バインダー組成物が求められている。 本発明の一態様によれば、無機バインダー組成物の第一成分が提供される。 この第一成分は約20%の二酸化ナトリウム(sodium dioxide)、約60%のトリカルシウム珪酸塩、約10%のジカルシウム珪酸塩、約1%の酸化第2鉄、約1 %の酸化マグネシウム及び約1%の三酸化硫黄を含んでいる。 本発明の他の態様によれば、約5〜20%の範囲のフュームドシリカ、40〜 60%の範囲の無水珪酸アルミニウム、1〜10%の範囲の珪酸、1〜10%の範囲のカリウム又はナトリウム塩を含む無機バインダー組成物が提供される。 本発明のその他の態様によれば、第一成分としてのポリ(シアレート)又はポリ(シアレート−シロクソ)に、フライアッシュF、フライアッシュC、ヒュームドシリカ、Al 23 、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石シアナイト(nephe-le ne cyanite)、無水珪酸アルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸、カリウム塩、ナトリウム塩の一つ以上を混ぜた無機バインダー組成物が提供される。 この混合物は、Al 23に対するSiO 2のモル比が約5. 2〜約14.3の範囲にある。 本発明の別の態様によれば、二酸化ナトリウム、珪酸三石灰、珪酸二石灰、アルミ酸三石灰、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、三酸化硫黄を含む第一成分に、フライアッシュF、フライアッシュC、ヒュームドシリカ、Al 23 、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石シアナイト、無水珪酸アルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸、カリウム塩、ナトリウム塩の一つ以上から選ばれた第2成分を混ぜた無機バインダー組成物が提供される。 本発明の更に別の態様によれば、金属溶融炉から回収された物質を無機バインダー組成物に混ぜ、この混合物を前記炉にリサイクルするために煉瓦状ブロックに圧縮成形するステップを含む、金属溶融炉からの廃棄物をリサイクルする方法が提供される。 本発明の更に他の態様によれば、粉末コークス、炉スラッジ、ミルスケール、 煙塵を含む溶融炉から廃棄物をリサイクルする方法が提供される。 この方法は、 金属溶融炉から回収された物質を、13〜約17重量%の無機バインダー組成物と混合し、この混合物を前記炉にリサイクルするために煉瓦状ブロックに圧縮成形するステップを含む。 発明の説明第一の実施態様 本発明は、セメントの代替物又はそれの添加物としてのバインダー組成物に関する。 本発明の第一の実施態様(first embodiment)の無機バインダー組成物は、次の重量組成の第一成分を含む。 20%の二酸化ナトリウム(sodium dioxide) 60%の珪酸三石灰(tri-calcium silicate) 10%の珪酸二石灰(di-calcium silicate) 6%のアルミン酸三石灰(tri-calcium aluminate) 1%の酸化アルミニウム 1%の酸化第二鉄 1%の酸化マグネシウム 1%の三酸化硫黄 この第一成分は、ポリ(シアレート)(poly(sialate))又はポリ(シアレート−シロクソ)(poly(sialate-siloxo))である。 しかし、本発明の第一成分の組成は、先行技術のポリ(シアレート)又はポリ(シアレート−シロクソ)とは異なる成分モル比を有する。 実施例1 バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の62乃至90重量%の範囲の量を、 5〜20%のフライアッシュF(fly ash F) 4〜10%のヒュームドシリカ 1〜8%のAl 23と混ぜることができる。 得られた組成物は、約5.2乃至約7.6の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比を有する。 この例の組成物は、ポルトランドセメントの一部に代えて、又はこれに添加されたりして、建設材料に好適に用いられる。 フライアッシュFとヒュームドシリカとの組合せは、Al 23と混ぜられた場合にポルトランドセメントタイプの材料として作用する。 実施例2 バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の60乃至90重量%の範囲の量を、 4〜10%のポゾラン(pozzolan) 4〜10%の粉砕スラグ(酸化カルシウム) 5〜10%の無水珪酸アルミニウム 1〜5%の珪酸 1〜5%のカリウム塩と混ぜることができる。 得られた組成物は、約5.2乃至約8.9の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.07乃至約0.11の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約10.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.3 0乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 O は、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物で構成する群から選ばれている。 この例の組成物は、危険な廃棄物に応用するのに特に適している。 無水珪酸アルミニウムは、珪酸及びカリウム塩と組み合わせられた場合に、ゼオライト構造の構成単位を提供する。 珪酸カルシウム結合によって付加的な結晶構造が与えられる。 この結合によって、危険物質の分子が効果的に包み込まれる。 実施例3 バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の60ないし90重量%の範囲の量を、 4〜10%のポゾラン 4〜10%の粉砕スラグ 5〜10%の無水珪酸アルミニウム 1〜5%の珪酸 1〜5%のナトリウム塩と混ぜることができる。 得られた組成物は、約5.2乃至約8.9の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.07乃至約0.11の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約10.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.3 0乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有している。 この実施例の組成物も危険な廃棄物利用に有用である。 実施例4 バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の60乃至90重量%の範囲の量を、 5〜20%のフライアッシュC 4〜10%のポゾラン 1〜5%の珪酸 1〜5%のカリウム又はナトリウム塩、好ましくはカリウムと混ぜることができる。 得られた組成物は、約7.4乃至14.3の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.05乃至約0.10の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.25 乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有している。 この実施例の組成物は、ポルトランドセメントの代わりとして、又はこれに添加されたりして、建設材料に好適に用いられる。 この実施例の組成物は、前述の各実施例に比して比較的高価である。 最近では、フライアッシュCはフレイアッシュF(flay ash F)より高価であるが、フライアッシュCの方が品質が良い。 ポゾランは、無水珪酸アルミニウムに代わるAl 23源である。 実施例5 バインダー組成物の第一の実施態様の40乃至60重量%の範囲の量を、 4〜10%のポゾラン 4〜10%のあられ石シアナイト 1〜5%の含水珪酸アルミニウム 1〜5%の含水水酸化ナトリウム 1〜5%の珪酸 1〜5%のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はこれらを組み合わせたものと混ぜることができる。 得られた組成物は、約5.2乃至約9.0の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.50乃至約2.00の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約1.75 乃至約3.50の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有している。 この実施例では、あられ石シアナイトと含水珪酸アルミニウムを、5乃至10 %の範囲の無水珪酸アルミニウムと代えてもよい。 しかし、あられ石シアナイトおよび含水珪酸アルミニウムが好まれる。 なぜならば、それは廃棄物質であってそのために比較的安価であるからである。 この実施例のバインダー組成物は、製鉄工業に特に適している。 粉末コークス(coke breeze)、ミルスケール(mill scale)、煙塵(flue dust)、その他の回収物質(revert materials)等の産業廃棄物は、スチール製造工程で再使用されるように、小塊状の団鉱に加圧成形(briquet)することができる。 回収物質を再利用すれば、産業廃棄物を埋め立てる必要性を減じ、また、貴重な鉄のユニット(iron units)を再生する必要性を減じる。 従来は、回収物質は、スターチ、石灰、タール、セメント、糖密等のバインダーと混ぜられていた。 凝集した物質は次にリサイクルのために小塊状に加圧成形される。 しかし、有機バインダーを焼却すると、フェノール(カルボン酸)等の毒素が発生する。 最近、米国の環境保護局は回収物質のリサイクルに有機バインダーを使用することを禁止した。 この実施例のバインダー組成物は、回収された廃棄物に混ぜられる。 バインダーと廃棄物の物質(binder-waste material)における前記バインダー組成物の含有量は、冷えたバインダーストック(cold binder stock)を供給する場合には、約13 1/2〜約17 1/2%の範囲にあることが必要である。 バインダーストックが熱い場合には、更に少ないバインダー量で良好な結果が得られる。 バインダーの含有量が14%より多いと、バインダーと廃棄物の物質をブリケット(briquette)に圧縮する前に、これを乾燥しなければならない。 廃棄物は、重量割合で約55%までの粉末コークスと炉スラッジ、約10%までの煙塵、約20%までのリサイクルされるミルスケールを含んでいてもよい。 バインダーと廃棄物の物質は、次に従来型のブリケッティングマシン(brique tting machine)を使用して、ブリケットに圧縮される。 得られたブリケットは、4〜6rpmのホイール速度を用いて1800〜2600psi好ましくは2 100乃至2600psiの圧力で圧縮される。 次にこのブリケットは焼却のために炉に再導入される。 溶鉱炉内で新しい鉄鉱石ペレットを使用した場合には、回収される鉄分は約8 5%である。 従来技術のリサイクル技術を使用した場合には、約45%が回収される。 本発明のブリケットを使用した場合には、鉄分の回収は約78%にも達する。 ここで述べたプロセスは、鉛、ニッケル、亜鉛の製錬を含む基本的な金属のその他の処理にも応用できることは容易に判るで有ろう。 第2の実施態様 第2の実施態様のバインダー組成物は、次の重量組成の組成物: 5〜20%のヒュームドシリカ 40〜60%の無水珪酸アルミニウム 1〜10%の珪酸 1〜10%のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はそれらの組合せで構成されている。 カリウム塩を使用すると、得られた組成物は、約0.24乃至約2.2の範囲のAl 23に対するSiO2のモル比と、約0.04乃至約0.10の範囲のS iO2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約12.5の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.12乃至約0.30の範囲のAl 23に対するM 2 O のモル比を有している。 ナトリウム塩を使用した場合、得られた組成物は、約2.5乃至約3.4の範囲のAl 23に対するSiO2のモル比と、約0.04乃至約0.15の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.10乃至約0.40の範囲のAl 23に対するM 2 O のモル比を有している。 第3の実施態様 第3の実施態様のバインダー組成物は、次の重量組成の組成物で構成されている。 10〜20%のヒュームドシリカ 40〜50%の無水珪酸アルミニウム及び同量の 15〜25%の珪酸及び 15〜25%のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はそれらの組合せ このバインダー組成物は、特にスチール工業に適している。 これまで述べてきた実施例のそれぞれは、リサイクル、建設及び危険な廃棄物の処理に応用されている。 しかし、各実施例は、コスト及び/又は必要な特性を勘案して特定の用途を持っていることが判った。 一般に、本発明の無機バインダーはセットの際に収縮せず、ポルトランドセメントや他の無機バインダー組成物に比して高い初期強度、高い表面硬度(モース硬度で6より大きい)及び高い圧縮強度を有することが判った。 当業者であれば、本発明を利用して多くのバインダーの組合せを作ることが可能であることは明らかである。 しかし、前述の説明を熟読すれば、当業者ならば本発明の更に多くの改変や目的を考え付くことは容易なので、形式、量、成分の変更は、本発明の精神を変更することなく、請求の範囲内で行えることを理解すべきである。

    【手続補正書】特許法第184条の8第1項【提出日】1998年2月10日(1998.2.10) 【補正内容】 明細書 無機バインダー組成物、その製造法及び用途発明の分野 本発明は無機バインダー組成物(inorganic binder composition)、該バインダー組成物の製造法及び該バインダー組成物の用途に関する。 特に、本発明は、 廃棄物をリサイクルしたり、安全且つ確実に廃棄するために処分するのに特に有効な無機バインダー組成物に関する。 発明の背景 有害な廃棄物を固化し廃棄するための無機バインダー組成物が提案されている。 ダヴィドヴィッツ(Davidovits)の特許第5,352,427号、特許第5, 349,118号、特許第5,342,595号、特許第4,859,367号、特許第4,349,386号、特許第4,472,199号、特許第4,50 9,985号、特許第4,522,652号、特許第4,533,393号、特許第4,608,795号、特許第4,640,715号及び特許第4,642 ,137号には、珪酸アルミニウムオキシドを含むジオポリマー(geopolymer) が記載されている。 これらのジオポリマーは、コンクリートタイルの混入物として開発されたが、長期間の処分のために廃棄物を固化するのに適していることが判った。 珪酸アルミニウムバインダーは、二つの成分即ち細かい乾燥した粉末とどろどろしたアルカリ性の強い液体とからなる。 この粉末は可溶性のアルカリポリ珪酸塩であり、アルカリ性の液体によって活性化されてSiO 4とAlO 4の正四面体を形成する。 この正四面体は共有酸素分子によって架橋結合されて、無機ポリマーの網状構造を形成する。 このアルカリによって活性化された混合物における穏やかな発熱反応によって固化と重縮合が起こる。 この無機バインダーは、熱安定性、高い表面平滑性、精密な易動度及び固い表面等の幾つかの特徴的な性質を有する。 その結果、この無機バインダーは、塩分や水分を含んだ環境等の建設用途に特に適している。 更に、この従来技術の無機バインダー組成物は、危険で有害な廃棄物に対する長期間の解決策を提供することが判っている。 種々の有機及び無機の廃棄物が、 通常の体積の結合体を置換してこの無機組成物と混ぜられ、一体化した固体を形成することができる。 結晶構造が成長し溶液が固化するにつれて、廃棄物成分は格子内に固定され、廃棄物は化学的に不活性になって地中に埋めるのに適するようになり、構造媒体中にリサイクルされ、又は製造工程に再導入される。 無機バインダーで処理された廃棄物の最も重要な性質は、酸性状態による化学的侵蝕に対して抵抗する能力と、軟らかい凝集しないスラッジ状の廃棄物を比較的短時間に固い凝集した固体に変える能力である。 不幸にして、従来技術の無機バインダー組成物はその原材料のコストが高過ぎるために、廃棄物の長期間の処分又はリサイクルのための既存の技術やポルトランドセメントと商業的に対抗でない。 発明の概要 従来技術の欠点は、製造及び使用の費用が安価な無機バインダー組成物を提供することによって克服できる。 塩分を含み、腐食性、酸性、毒性且つ放射能を有する種々の環境において固化可能な無機バインダー組成物が求められている。 危険な有害な廃棄物の処理に適すると共に、このような廃棄物を長期間の処分のために不活性化する無機バインダー組成物が求められている。 本発明の一態様によれば、無機バインダー組成物の第一成分が提供される。 この第一成分は約20%の酸化ナトリウム(sodium oxide)、約60%のトリカルシウム珪酸塩、約10%のジカルシウム珪酸塩、約1%の酸化第2鉄、約1%の酸化マグネシウム及び約1%の三酸化硫黄を含んでいる。 本発明の他の態様によれば、約5〜20%の範囲のフュームドシリカ、40〜 60%の範囲の無水珪酸アルミニウム、1〜10%の範囲の珪酸、1〜10%の範囲のカリウム又はナトリウム塩を含む無機バインダー組成物が提供される。 本発明のその他の態様によれば、第一成分としてのポリ(シアレート)又はポリ(シアレート−シロクソ)に、フライアッシュF、フライアッシュC、ヒュームドシリカ、Al 2 O3、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石閃長岩(nephelene sy enite)、無水珪酸アルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸、カリウム塩、ナトリウム塩の一つ以上を混ぜた無機バインダー組成物が提供される。 この混合物は、Al 23に対するSiO 2のモル比が約5.2〜 約14.3の範囲にある。 本発明の別の態様によれば、酸化ナトリウム、珪酸三石灰、珪酸二石灰、アルミ酸三石灰、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、三酸化硫黄を含む第一成分に、フライアッシュF、フライアッシュC、ヒュームドシリカ、Al 2 3 、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石閃長岩、無水珪酸アルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸、カリウム塩、ナトリウム塩の一つ以上から選ばれた第2成分を混ぜた無機バインダー組成物が提供される。 本発明の更に別の態様によれば、金属溶融炉から回収された物質を無機バインダー組成物に混ぜ、この混合物を前記炉にリサイクルするために煉瓦状ブロックに圧縮成形するステップを含む、金属溶融炉からの廃棄物をリサイクルする方法が提供される。 本発明の更に他の態様によれば、粉末コークス、炉スラッジ、ミルスケール、 煙塵を含む溶融炉から廃棄物をリサイクルする方法が提供される。 この方法は、 金属溶融炉から回収された物質を、13〜約17重量%の無機バインダー組成物と混合し、この混合物を前記炉にリサイクルするために煉瓦状ブロックに圧縮成形するステップを含む。 発明の説明第一の実施態様 本発明は、セメントの代替物又はそれの添加物としてのバインダー組成物に関する。 本発明の第一の実施態様(first embodiment)の無機バインダー組成物は、次の重量組成の第一成分を含む。 20%の酸化ナトリウム(sodium oxide) 60%の珪酸三石灰(tri-calcium silicate) 10%の珪酸二石灰(di-calcium silicate) 6%のアルミン酸三石灰(tri-calcium aluminate) 1%の酸化アルミニウム 1%の酸化第二鉄 1%の酸化マグネシウム 1%の三酸化硫黄 この第一成分は、ポリ(シアレート)(poly(sialate))又はポリ(シアレート−シロクソ)(poly(sialate-siloxo))である。 しかし、本発明の第一成分の組成は、先行技術のポリ(シアレート)又はポリ(シアレート−シロクソ)とは異なる成分モル比を有する。 実施例1 バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の62乃至90重量%の範囲の量を、 5〜20%のフライアッシュF(fly ash F) 4〜10%のヒュームドシリカ 1〜8%のAl 23 と混ぜることができる。 得られた組成物は、約5.2乃至約7.6の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比を有する。 この例の組成物は、ポルトランドセメントの一部に代えて、又はこれに添加されたりして、建設材料に好適に用いられる。 フライアッシュFとヒュームドシリカとの組合せは、Al 23と混ぜられた場合にポルトランドセメントタイプの材料として作用する。 実施例2 バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の60乃至90重量%の範囲の量を、 4〜10%のポゾラン(pozzolan) 4〜10%の粉砕スラグ(酸化カルシウム) 5〜10%の無水珪酸アルミニウム 1〜5%の珪酸 1〜5%のカリウム塩と混ぜることができる。 得られた組成物は、約5.2乃至約8.9の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.07乃至約0.11の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約10.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.3 0乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 O は、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物で構成する群から選ばれている。 この例の組成物は、危険な廃棄物に応用するのに特に適している。 無水珪酸アルミニウムは、珪酸及びカリウム塩と組み合わせられた場合に、ゼオライト構造の構成単位を提供する。 珪酸カルシウム結合によって付加的な結晶構造が与えられる。 この結合によって、危険物質の分子が効果的に包み込まれる。 実施例3 バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の60ないし90重量%の範囲の量を、 4〜10%のポゾラン 4〜10%の粉砕スラグ 5〜10%の無水珪酸アルミニウム 1〜5%の珪酸 1〜5%のナトリウム塩と混ぜることができる。 得られた組成物は、約5.2乃至約8.9の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.07乃至約0.11の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約10.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.3 0乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有している。 この実施例の組成物も危険な廃棄物利用に有用である。 実施例4 バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の60乃至90重量%の範囲の量を、 5〜20%のフライアッシュC 4〜10%のポゾラン 1〜5%の珪酸 1〜5%のカリウム又はナトリウム塩、好ましくはカリウムと混ぜることができる。 得られた組成物は、約7.4乃至14.3の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.05乃至約0.10の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.25 乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有している。 この実施例の組成物は、ポルトランドセメントの代わりとして、又はこれに添加されたりして、建設材料に好適に用いられる。 この実施例の組成物は、前述の各実施例に比して比較的高価である。 最近では、フライアッシュCはフライアッシュF(fly ash F)より高価であるが、フライアッシュCの方が品質が良い。 ポゾランは、無水珪酸アルミニウムに代わるAl 23源である。 実施例5 バインダー組成物の第一の実施態様の40乃至60重量%の範囲の量を、 4〜10%のポゾラン 4〜10%のあられ石閃長岩 1〜5%の含水珪酸アルミニウム 1〜5%の含水水酸化ナトリウム 1〜5%の珪酸 1〜5%のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はこれらを組み合わせたものと混ぜることができる。 得られた組成物は、約5.2乃至約9.0の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.50乃至約2.00の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約1.75 乃至約3.50の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有している。 この実施例では、あられ石閃長岩と含水珪酸アルミニウムを、5乃至10%の範囲の無水珪酸アルミニウムと代えてもよい。 しかし、あられ石閃長岩および含水珪酸アルミニウムが好まれる。 なぜならば、それは廃棄物質であってそのために比較的安価であるからである。 この実施例のバインダー組成物は、製鉄工業に特に適している。 粉末コークス(coke breeze)、ミルスケール(mill scale)、煙塵(flue dust)、その他の回収物質(revert materials)等の産業廃棄物は、スチール製造工程で再使用されるように、小塊状の団鉱に加圧成形(briquet)することができる。 回収物質を再利用すれば、産業廃棄物を埋め立てる必要性を減じ、また、貴重な鉄のユニット(iron units)を再生する必要性を減じる。 従来は、回収物質は、スターチ、石灰、タール、セメント、糖密等のバインダーと混ぜられていた。 凝集した物質は次にリサイクルのために小塊状に加圧成形される。 しかし、有機バインダーを焼却すると、フェノール(カルボン酸)等の毒素が発生する。 最近、米国の環境保護局は回収物質のリサイクルに有機バインダーを使用することを禁止した。 この実施例のバインダー組成物は、回収された廃棄物に混ぜられる。 バインダーと廃棄物の物質(binder-waste material)における前記バインダー組成物の含有量は、冷えたバインダーストック(cold binder stock)を供給する場合には、約13 1/2〜約17 1/2%の範囲にあることが必要である。 バインダーストックが熱い場合には、更に少ないバインダー量で良好な結果が得られる。 バインダーの含有量が14%より多いと、バインダーと廃棄物の物質をブリケット(briquette)に圧縮する前に、これを乾燥しなければならない。 廃棄物は、重量割合で約55%までの粉末コークスと炉スラッジ、約10%までの煙塵、約20%までのリサイクルされるミルスケールを含んでいてもよい。 バインダーと廃棄物の物質は、次に従来型のブリケッティングマシン(brique tting machine)を使用して、ブリケットに圧縮される。 得られたブリケットは、4〜6rpmのホイール速度を用いて1800〜2600psi好ましくは1 4.47MPa(2100psi)乃至17.92MPa(2600psi)の圧力で圧縮される。 次にこのブリケットは焼却のために炉に再導入される。 溶鉱炉内で新しい鉄鉱石ペレットを使用した場合には、回収される鉄分は約8 5%である。 従来技術のリサイクル技術を使用した場合には、約45%が回収される。 本発明のブリケットを使用した場合には、鉄分の回収は約78%にも達する。 ここで述べたプロセスは、鉛、ニッケル、亜鉛の製錬を含む基本的な金属のその他の処理にも応用できることは容易に判るで有ろう。 第2の実施態様 第2の実施態様のバインダー組成物は、次の重量組成の組成物: 5〜20%のヒュームドシリカ 40〜60%の無水珪酸アルミニウム 1〜10%の珪酸 1〜10%のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はそれらの組合せで構成されている。 カリウム塩を使用すると、得られた組成物は、約0.24乃至約2.2の範囲のAl 23に対するSiO2のモル比と、約0.04乃至約0.10の範囲のS iO2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約12.5の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.12乃至約0.30の範囲のAl 23に対するM 2 O のモル比を有している。 ナトリウム塩を使用した場合、得られた組成物は、約2.5乃至約3.4の範囲のAl 23に対するSiO2のモル比と、約0.04乃至約0.15の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.10乃至約0.40の範囲のAl 23に対するM 2 O のモル比を有している。 第3の実施態様 第3の実施態様のバインダー組成物は、次の重量組成の組成物で構成されている。 10〜20%のヒュームドシリカ 40〜50%の無水珪酸アルミニウム及び同量の 15〜25%の珪酸及び 15〜25%のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はそれらの組合せ このバインダー組成物は、特にスチール工業に適している。 これまで述べてきた実施例のそれぞれは、リサイクル、建設及び危険な廃棄物の処理に応用されている。 しかし、各実施例は、コスト及び/又は必要な特性を勘案して特定の用途を持っていることが判った。 一般に、本発明の無機バインダーはセットの際に収縮せず、ポルトランドセメントや他の無機バインダー組成物に比して高い初期強度、高い表面硬度(モース硬度で6より大きい)及び高い圧縮強度を有することが判った。 当業者であれば、本発明を利用して多くのバインダーの組合せを作ることが可能であることは明らかである。 しかし、前述の説明を熟読すれば、当業者ならば本発明の更に多くの改変や目的を考え付くことは容易なので、形式、量、成分の変更は、請求の範囲内で行えることを理解すべきである。 請求の範囲1. 酸化ナトリウム、珪酸三石灰、珪酸二石灰、アルミン酸三石灰(tri-calciu m alumnate)、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウム及び三酸化硫黄を含む第一成分に、フライアッシュF、フライアッシュC、ヒュームドシリカ、Al 23 、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石閃長岩、無水珪酸アルミニウム、 含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸塩、カリウム塩及びナトリウム塩からなるグループから選ばれた一つ以上からなる第2成分を混合し、この混合物が、Al 23に対するSiO 2のモル比が約5.2乃至14.3の範囲にあることを特徴とする無機バインダー組成物。 2. 前記組成物が、重量で、40乃至90%の前記第一成分を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の無機バインダー組成物。 3. Al 23に対するSiO 2の前記モル比が、約5.2乃至約7.6の範囲にあることを特徴とする請求項2に記載の無機バインダー組成物。 4. 前記混合物が、重量で、約62乃至90%の範囲の第一成分と、5〜20% のフライアッシュF、4〜10%のヒュームドシリカ及び1〜8%のAl 23を含む第2成分との混合物であることを特徴とする請求項3に記載の無機バインダー組成物。 5. 前記混合物が、重量で、約60乃至90%の範囲の第一成分と、4〜10% のポゾラン、4〜10%の粉砕スラグ、5〜10%の無水珪酸アルミニウム、1 〜5%の珪酸及び1〜5%のカリウム塩を含む第2成分との混合物であることを特徴とする請求項1に記載の無機バインダー組成物。 6. 前記組成物が、約5.2乃至約8.9の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.07乃至約0.11の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約10.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.30 乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比とを有し、ここでM 2 O は、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項5に記載の無機バインダー組成物。 7. 前記混合物組成物が、重量で、約60乃至90%の範囲の第一成分と、5〜 20%のフライアッシュC、4〜10%のポゾラン、1〜5%の珪酸、1〜5% のカリウム塩またはナトリウム塩を含む第2成分との混合物であることを特徴とする請求項1に記載の無機バインダー組成物。 8. 前記混合物が、約7.4乃至約14.3の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.05乃至約0.10の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.25 乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 Oは、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項7に記載の無機バインダー組成物。 9. 前記混合物が、重量で、約40乃至60重量%の範囲の第一成分と、4〜1 0%のポゾラン、1〜5%の含水珪酸アルミニウム、1〜5%の含水水酸化ナトリウム、1〜5%の珪酸、1〜5%のカリウム又はナトリウム塩を含む第2成分との混合物である請求項1に記載の無機バインダー組成物。 10. 前記混合物が、約5.2乃至約9.0の範囲のAl 23に対するSiO 2 のモル比と、約0.50乃至約2.00の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約1.75 乃至約3.50の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 Oは、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項9に記載の無機バインダー組成物。 11.20%の酸化ナトリウム、60%の珪酸三石灰、10%の珪酸二石灰、6 %のアルミ酸三石灰、1%の酸化アルミニウム、1パーセントの酸化第二鉄、1 %の酸化マグネシウム、1%の三酸化硫黄を含むことを特徴とする無機バインダー組成物の第一成分。 11.20%の酸化ナトリウム、60%の珪酸三石灰、10%の珪酸二石灰、6 %のアルミ酸三石灰、1%の酸化アルミニウム、1%の酸化マグネシウム、1% の三酸化硫黄を含むことを特徴とする無機バインダー組成物の第一成分。 12. ヒュームドシリカ、無水珪酸アルミニウム、珪酸塩と、カリウム塩及びナトリウム塩から選ばれた成分とが混合されていることを特徴とする無機バインダー組成物。 13. 前記成分がカリウム塩であり、前記成分が約0.24乃至約2.2の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.04乃至約0.10の範囲のS iO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約12.5の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.12乃至約0.30の範囲のAl 23に対するM 2 O のモル比を有し、ここでM 2 Oは、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項9に記載の無機バインダー組成物。 14. 前記成分がナトリウムであり、前記成分が約2.5乃至約3.4の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.04乃至約0.15の範囲のSi O 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.10乃至約0.40の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 Oは、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項12に記載の無機バインダー組成物。 15. 前記組成物が、重量で、10〜20%のヒュームドシリカ、40〜50% の無水珪酸アルミニウム、及び同量部の(a)15〜25%の珪酸と(b)15 〜25%のカリウム塩及びナトリウム塩、並びにそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項12に記載の無機バインダー組成物。 16. 製錬炉の廃棄物から物質を回収する方法であって、 請求項1に記載の無機バインダー組成物に混合し、 該混合物を煉瓦状に圧縮して前記炉にリサイクルするステップを含むことを特徴とする製錬炉の廃棄物から物質を回収する方法。 17. 前記回収された物質が粉末コークス、炉スラッジ、ミルスケール及び煙塵を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 18. 前記混合物が、重量で、前記無機バインダー組成物の約13乃至約17% を含んでいることを特徴とする請求項17に記載の方法。 19. 前記廃棄物が、重量で、約55%までの粉末コークスと、約10%までの煙塵と、約20%までのミルスケールを含んでいることを特徴とする請求項18 に記載の方法。 20. 前記混合物が、重量で、14%より多くの前記無機バインダーを含み、前記方法が前記無機バインダーを乾燥するステップを含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。 21. 前記無機バインダー組成物が、重量で、40乃至90%の範囲の第1成分を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 22. Al 23に対するSiO 2のモル比が約5.2乃至約7.6の範囲にあることを特徴とする請求項21に記載の方法。 23. 前記無機バインダー組成物が、重量で、約62乃至90%の第1成分と、 これに混ぜられた5〜20%のフライアッシュF、4〜10%のヒュームドシリカ、1〜8%のAl 23を含む第2成分とで構成されていることを特徴とする請求項22に記載の方法。 24. 前記無機バインダー組成物が、重量で、約60乃至90%の第1成分と、 これに混ぜられた4〜10%のポゾラン、4〜10%の粉砕スラグ、5〜10% の無水珪酸アルミニウム、1〜5%の珪酸、1〜5%のカリウム塩を含む第2成分とで構成されていることを特徴とする請求項16に記載の方法。 25. 前記無機バインダー組成物が、約5.2乃至約8.9の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.07乃至約0.11の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約10.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.30乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 Oは、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項23に記載の方法。 26. 前記無機バインダー組成物が、約60乃至90重量%の範囲の第1成分と5〜20%のフライアッシュC、4〜10%のポゾラン、1〜5%の珪酸、1〜 5%のカリウム又はナトリウム塩を含む第2成分との混合物であることを特徴とする請求項16に記載の方法。 27. 前記無機バインダー組成物が、約7.4乃至約14.3の範囲のAl 23 に対するSiO 2のモル比と、約0.05乃至約0.10の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.25乃至約0.45の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 Oは、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項26に記載の方法。 28. 前記無機バインダー組成物が、約40乃至60重量%の範囲の第1成分と4〜10%のポゾラン、1〜10%のあられ石閃長岩、1〜5%の含水珪酸アルミニウム、1〜5%の含水水酸化ナトリウム、1〜5%の珪酸、1〜5%のカリウム又はナトリウム塩を含む第2成分との混合物であることを特徴とする請求項16に記載の方法。 29. 前記無機バインダー組成物が、約5.2乃至約9.0の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.50乃至約2.00の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約1.75乃至約3.50の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 Oは、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項28に記載の方法。 30. 約20%の酸化ナトリウム、約60%の珪酸三石灰、約10%の珪酸二石灰、約6%のアルミ酸三石灰、約1%の酸化アルミニウム、約1%の酸化マグネシウム、約1%の三酸化硫黄を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 31. 前記無機バインダー組成物が、ヒュームドシリカ、無水珪酸アルミニウム、珪酸塩と、カリウム塩及びナトリウム塩から選ばれた成分とが混合されていることを特徴とする請求項16に記載の方法。 32. 前記成分がカリウム塩であり、前記混合物が約0.24乃至約2.2の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.04乃至約0.10の範囲のSiO 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約12.5の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.12乃至約0.30の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 Oは、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項31に記載の方法。 33. 前記成分がナトリウムであり、前記成分が約2.5乃至約3.4の範囲のAl 23に対するSiO 2のモル比と、約0.04乃至約0.15の範囲のSi O 2に対するM 2 Oのモル比と、約5.0乃至約9.0の範囲のM 2 Oに対するH 2 Oのモル比と、約0.10乃至約0.40の範囲のAl 23に対するM 2 Oのモル比を有し、ここでM 2 Oは、Na 2 O、K 2 O及びNa 2 OとK 2 Oの混合物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項31に記載の方法。 34. 前記無機バインダー組成物が、重量割合で10〜20%のヒュームドシリカ、40〜50%の無水珪酸アルミニウム、及び同量の15〜25%の珪酸と1 5〜25%のカリウム塩及びナトリウム塩を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 35. 前記圧縮が14.47MPa(2100psi)〜17.92MPa(2 600psi)の範囲で行われることを特徴とする請求項16に記載の方法。

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