水泥材料
专利汇可以提供水泥材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种生产可 水 合 水泥 材料的方法，该方法包括：a)提供至少一种废料，该废料包含 钙 、 二 氧 化 硅 、镁、 铝 和/或 铁 ；b)在第一 温度 对各种废料进行 热处理 ，基本除去表面水蒸气；以及c)对处理过的废料进行混合，使得在所得的混合物中，以混合物重量为基准计，包含以下含量的 活性氧 化物化学/物理组成： 氧化钙 7.0－76％，氧化铝0.1－30％，氧化铁0.4－19％， 二氧化硅 1－36％，氧化镁0.1－2％。然后可将步骤c)制得的混合物与波特兰水泥相混和。，下面是水泥材料专利的具体信息内容。
1.一种生产可水合水泥材料的方法，该方法包括：
a)提供至少一种废料，该废料包含钙、二氧化硅、镁、铝和/或铁；
b)以第一温度对各种废料进行热处理，从而基本除去所存在的表面水蒸气；以 及
c)对处理过的各种废料进行混合，从而使得所得混合物，以混合物重量为基准 计，具有以下范围的活性氧化物化学/物理组成：
氧化钙 7.0-76％
氧化铝 0.1-30％
氧化铁 0.4-19％
二氧化硅 1-36％
氧化镁 0.1-32％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
d)将步骤c)所得的混合物与波特兰水泥混合。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
e)对可水合的水泥材料进行水合。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，对所述废料分别 进行热处理。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一温度为100 ℃。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在步骤 c)之前，以第二温度对废料进行热处理，以基本上改变废料的化学和/或物理组成。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，以第二温度对废料进行分别的热 处理。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在步骤c)之前，以第三温度对 废料进行热处理。
9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述废料包括油页岩 燃烧产生的发电站灰、风化的高炉炉渣、在切割和抛光过程中产生的大理石和花岗 岩(以及它们的混合物)、陶瓷工业的废料、不锈钢加工产生的滤饼材料、钢渣、 造粒高炉炉渣、粒状高炉炉渣、冶铝烟道烟尘、二氧化硅生产中产生的废料、水合 石灰、采石过程除尘得到的过滤粉尘、板岩回收工厂的废料、废金属工业的废料回 收产生的粉尘/残渣、玻璃生产和玻璃处理工厂产生的废料、以及通常从废纸淤渣 中产生的焚化炉灰、化工厂的二氧化硅废料、化工厂的镁废料和/或污水污泥。
10.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述废料包含钙、 二氧化硅、铝、镁和铁的一种或多种，这些物质以氧化物的形式存在。
11.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)的混合物中， 以混合物的重量为基准计，氧化钙以约20.0-约70重量％的含量存在。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤c)的混合物中，以混合物 的重量为基准计，氧化钙以约30-约60重量％的含量存在。
13.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)的混合物中， 以混合物的重量为基准计，二氧化硅以约5-约35重量％的含量存在。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在步骤c)的混合物中，以混合 物的重量为基准计，二氧化硅以15-30重量％的含量存在。
15.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)的混合物 中，以混合物的重量为基准计，氧化镁以约0.5-约15重量％的含量存在。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤c)的混合物中，以混合 物的重量为基准计，氧化镁以达10重量％，优选1-4重量％的含量存在。
17.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)的混合物 中，以混合物的重量为基准计，氧化铝以约5-约20重量％的含量存在。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，在步骤c)的混合物中，以混合 物的重量为基准计，氧化铝以10-16重量％的含量存在。
19.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)的混合物 中，以混合物的重量为基准计，氧化铁以约2.0-10重量％的含量存在。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，在步骤c)的混合物中，以混合 物的重量为基准计，氧化铁以为3-8重量％的含量存在。
21.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述混合物与 波特兰水泥混合之前，对所述混合物进行处理和/或稳定化。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述处理和/或稳定化步骤可包 括以通常高于约100℃、较佳的是高于约105℃的温度对混合物进行热处理。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤b)中的热处理是在回转炉 内、在从约100℃至高于约500℃的温度范围内进行的，或者是在流化床干燥器内、 在约100-约500℃的温度范围内进行的。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，以不高于500℃的温度下对混合 物进行处理。
25.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以不高于约200℃的 温度对废料进行热处理，以基本上减少温室气体的放出。
26.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前，所述 废料具有直径小于约10毫米的粒度。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前，所述材料具有直 径小于5毫米(优选约1毫米)的粒度。
28.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在混合之前，所述 经热处理的废料具有直径小于约100微米的粒度。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述经热处理的废料具有50微 米以下的直径。
30.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述经热处理的废 料的粒度与普通波特兰水泥的粒度基本相同，或者小于普通波特兰水泥的粒度。
31.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述MgO以游离活 性MgO的形式存在。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述MgO具有约42-100％的纯 度。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述纯度为80-98％。
本发明涉及一种可用作普通波特兰水泥部分替代物的水泥材料，还涉及制备 水泥材料的方法。
波特兰水泥是一种水泥材料，它已很成熟，广泛应用于工业中。波特兰水泥 在产品(混凝土/灰浆)中提供坚固而耐用的组分。
波特兰水泥的主要成分包括波特兰水泥溶渣(一种水硬材料，该材料包括三 分之二重量的硅酸钙((CaO)3SiO2(CaO)2SiO2)，余下的组分为铝酸钙(CaO3Al2O3， 和亚铁氯酸钙(CaO)4Al2O3Fe2O3(和其它氧化物)，次要的添加组分，例如造粒 高炉炉渣、天然火山灰、粉碎的燃料灰(飘尘或填料)、硫酸钙和添加剂。最多可 加入5％的次要组分，该水泥仍然分类为普通波特兰水泥。加入了造粒高炉炉渣 (GGBS)、粉碎的燃料灰(PFA)等之后，所得的水泥分类为复合水泥。
然而，波特兰水泥的缺点在于，这种水泥的生产过程是一个高能密集过程， 该过程中会产生大量的二氧化碳和其它温室气体，对环境造成很大的危害。另外， 波特兰水泥的另一缺点在于它是混凝土和灰浆中最昂贵的组分。
工业废料和副产物通常被认为会造成严重的环境问题。目前许多这样的废料/ 副产物被倾倒掩埋。其中一些工业废料和副产物含有水泥和水泥替代物中常有的成 分。然而，它们不一定具有所需的化学成分和/或所需的物理性质。
因此本发明的一个目标是至少减轻一些上文强调的缺点。
本发明的另一个目的是提供波特兰水泥的部分替代物。
本发明的再一个目标是提供工业废料和/或工业副产物的用途。
因此，根据本发明的第一个方面，提供了一种制造水泥材料的方法，该方法 包括：
提供包含一种或多种废料的混合物，其中各种废料包含铁、钙、镁、铝和/或 二氧化硅；
提供包含经热处理过的废料的混合物，从而形成水泥替代物、补充剂或添加 剂；以及
将所述废料混合物与波特兰水泥相混和，从而形成可水合的水泥材料。
在本文中，术语“废料”是指无用或几乎无用的材料，该材料通常倾倒在垃 圾掩埋场。术语“废料”还包括积累起来引起其它环境问题的工业废料和副产物。
根据本发明的另一个方面，提供一种生产水泥材料的方法，该方法包括：
a)提供至少一种废料，该废料包含钙、二氧化硅、镁、铝和/或铁；
b)在第一温度对各种废料进行热处理，基本除去表面水蒸气；以及
c)对处理过的各种废料进行混合，使得在所得的混合物中，以混合物重量为基 准计，包含以下含量的游离活性氧化物：
氧化钙 7.0-76％
氧化铝 0.1-30％
氧化铁 0.4-19％
二氧化硅 1-36％
氧化镁 0.1-32％
较佳的是，该方法还包括：
d)将所得的混合物与波特兰水泥混合。
c)中所给出的组成是游离活性氧化物含量。设想也可包含其它的氧化物(或者 实际上是更多的氧化钙、氧化铝、氧化铁、二氧化硅或氧化镁)，但是它们是已结 合的，因而无法进行反应。“游离活性氧化物”可包括在混合物中反应，从而大大 提高所得水泥材料强度。
术语“热处理”表示在特定温度对废料进行处理，以除去全部的水蒸气含量， 该温度低于能够使温室气体放出(driven off)的温度。温室气体包括二氧化碳、甲 烷、一氧化二氮、全氟化碳、氟代烃和六氟化硫。
该方法通常还包括
e)对可水合的水泥材料进行水合。
钙、二氧化硅、氧化镁、铝和铁的含量通常以氧化物的形式表示。
较佳的是，在步骤b)中对废料分别进行热处理。
较佳的是，该方法还包括在第二温度对废料进行进一步的热处理，使得废料 的化学和/或物理组成发生重大变化。
也可在步骤c)之后，通常在步骤d)之前，在第三温度对废料进行热处理。预想 可以将各种废料混合起来后进行热处理，但是较佳的是将废料分别热处理。
预想如果使用多种废料，可以根据所需的化学/物理组成而在不同的温度对各 种废料进行热处理。
重要的是要注意对于各种废料以及最终使用者所需的化学组成，都具有各自 特定的第一温度、第二温度和/或第三温度。然而，应当注意特别优选的是各个温 度不得超过约500℃，更佳的是不超过约200℃。在大约200℃会放出温室气体(例 如二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、全氟化碳、氟代烃和六氟化硫)，对环境造成危 害。
所得混合物通常具有等于或小于5的“灼烧损失”。
通常的废料包括，但不限于油页岩燃烧产生的发电站灰、受风化的高炉炉渣、 在切割和抛光过程中产生的大理石和花岗岩(以及它们的混合物)、陶瓷工业的废 料、不锈钢加工产生的滤饼材料、炼钢炉渣、造粒高炉炉渣、粒状高炉炉渣、冶铝 烟道(flu)烟尘、二氧化硅生产过程产生的废料、水合石灰、采石过程集尘得到 的过滤粉尘、板岩回收工厂的废料、废金属工业废料回收产生的粉尘/残渣、生产 玻璃和处置玻璃的工厂产生的废料、以及通常从废纸淤浆和污泥处置中产生的焚化 炉灰。
所述废料通常包含钙、二氧化硅、铝、镁和/或铁中的一种或多种，这些组分 较佳的是氧化物的形式。
以混合物的重量为基准计，混合物中氧化钙的量通常约为20-70重量％。较佳 的是约为30-60重量％，更佳的是为35-55重量％。
以混合物的重量为基准计，混合物中二氧化硅的量通常约为5-35重量％。较佳 的是约为15-30重量％。更佳的是约为18-24重量％。
以混合物的重量为基准计，混合物中氧化镁的量通常约为0.5-15重量％。较佳 的是约为1.0-10重量％，更佳的是约为1.0-5重量％。
以混合物的重量为基准计，混合物中氧化铝的量通常约为5.0-20重量％。较佳 的是为8-18重量％，更佳的是为10-16重量％。
以水泥材料的重量为基准计，混合物中氧化铁的量通常约为2.0-10重量％。较 佳的是为3-8重量％，更佳的为4-7重量％。
特别优选的是，在将混合物与波特兰水泥混合之前，对混合物进行处理和/或 稳定化。所述处理和/或稳定化步骤可包括将混合物通常在高于约100℃、优选高于 约105℃的温度进行热处理。有益地，在高于100℃时，从混合物表面除去表面水蒸 气。
预期当混合物中包含一种以上废料的时候，可以对各种废料分别处理，或者 也可一起处理。
还可对混合物进行分析测定其结构，分析可以是使用激光技术、诱导耦合等 离子体技术、X射线荧光、X射线衍射(XRD)进行的化学分析，这些分析得出结晶 结构以及在水合过程中形成的化合物，和/或使用扫描电子显微镜(SEM)，该分析 可以由反射电子图像识别出孔隙。
根据对水泥材料的最终要求对废料进行处理，从而改变混合物的物理组成。 例如，可以在高于约450℃的温度对废料进行处理。但是，设想如果需要1000℃以 上的温度、以便将废料的化学组成和/或物理结构改变为所需结构，也可在高于1000 ℃温度对废料进行处理。根据废料的不同，所需的结构可以为晶态、无定形或半无 定形。但是如上文所述，特别需要的是不要在显著高于200℃的温度下对废料进行 热处理，这是由于温室气体通常在高于此温度时放出。
可以在回转炉内，在大约100℃至高于1000℃的温度对混合物进行热处理。或 者可以在流化床干燥器内、在大约100℃至高于1000℃的温度，对不适于在回转炉 内热处理的混合物(例如更均匀的材料，这种材料的颗粒会变成球形，同时在废料 的中心仍保留水分)进行热处理。
在步骤b)之前，特别优选废料的粒度为直径约小于10毫米，较优选直径约小于 5毫米。更优选粒度约为1毫米。
在热处理过程中要考虑许多影响，应为单种的材料能够发生有益于水泥材料 的显著物理和化学变化。
决定着作为水泥替代物应用的限制的主要要求，是灼烧损失、游离石灰、不 溶性残渣、氯化物和硫酸盐(如SO3)的含量；最终的水泥材料将必须符合这些要 求才能使用。对混合物进行热处理的温度根据混合物中所用的废料而异。
另外，在较高的温度下，一些组分的比例会增大，这是由于不挥发材料(例 如碳)的离开使得这些材料变纯。如上所述，在特定温度下对混合物或废料进行热 处理，从而得到优选的结构(不论该结构为晶态、半无定形或无定形)。
该热处理步骤有益地减少了混合物中痕量元素的量。通常将痕量元素的量减 小到与波特兰水泥中痕量元素、或工业上接收的普通波特兰水泥(OPC)、磨碎的 造粒高炉炉渣(GGBS)和粉碎的飘尘的混合物中痕量元素的量的范围基本相同、或 优选的是小于该范围。
特别优选废料为细分散的颗粒形式。可以通过本领域已知的技术对废料进行 研磨或切割。
经热处理的废料在与波特兰水泥混合之前，其粒度通常为直径约小于100微 米，较佳的是低于50微米，例如直径低于40微米。有益地，废料的粒度可与普通波 特兰水泥的粒度基本相同或更小。
有益地，材料可具有相对于OPC改进了的等级曲线(grade curve)，从而能够 改进骨料水泥界面和加固物周围的钝态层(passive layer)中水泥的性能。
通常根据本领域技术人员已知的标准方法将波特兰水泥和此废料混合物混合 起来。
特别优选氧化镁以游离活性氧化镁的形式存在。纯的活性氧化镁可有益地将 强度增大显著地从2天提高至28天和28天以上。已经确定活性与纯度和比表面有关； 因此特别优选氧化镁为通常基本纯的游离活性氧化镁。较佳的是氧化镁的纯度约为 42-100％。然而，特别优选的纯度为80-98％，通常为85-95％。合适的氧化镁可购 自CJC Chemicals and Magnesia有限公司，产品编号为CJC Mag Oxide 96/575、 93/12F、9334F、P、Q和/或N。
在水泥材料中使用上述含量的氧化镁，能够特别有益地极大提高所得水泥材 料的强度性质。另外，保持了水泥的膨胀，或者小于OPC)。因此，根据本发明的 另一个方面，如果一种或多种废料的混合物中不含优选量的氧化镁或所需组成的氧 化镁，要向该混合物中加入氧化镁。氧化镁基本上是前文所述的。
可水合的水泥材料中混合物的含量，根据对水泥材料的最终要求而异。可以 使混合物的性能发生改变，以满足依照例如欧洲标准的特定的测试。
分析步骤可包括使用激光技术、诱导耦合等离子体技术和/或X射线荧光的化 学分析。
现在将仅通过一些实施例来描述本发明。
实施例
在以下各实施例中所用的原料列于表1。 RM1 燃烧油页岩的发电站灰 RM2 燃烧油页岩的发电站灰 RM3 受侵蚀的高炉炉渣 RM4 在切割和抛光大理石时产生的 废料 RM5 在切割和抛光花岗岩时产生的 废料 RM6 在切割和抛光大理石和花岗岩 时产生的废料 RM7 陶瓷工业产生的废料 RM8 制造公路用暴雨下水道时产生 的废料 RM9 不锈钢加工产生的滤饼材料 RM10 炼钢炉渣 RM11 造粒高炉炉渣 RM12 粒状高炉炉渣 RM13 冶铝烟道烟尘 RM14 二氧化硅生产过程产生的废料 RM15 水合石灰 RM16 采石过程集尘得到的过滤粉尘 RM18 采石过程集尘得到的过滤粉尘 RM19 采石过程集尘得到的过滤粉尘 RM20 板岩回收工厂的废料 RM21 金属废料回收工业产生的尘埃 残渣 RM22 生产玻璃和处置玻璃的工厂产 生的废料 RM23 氧化镁 RM26 污泥 RM28 来自采石场废料的砂石细粒
表1
废料RM3、RM7、RM8、RM9和RM16都分别在107℃进行了热处理。对各种 原料痕量元素、灼烧损失、游离石灰和不溶性残渣的限制分别列于表2至表6。
用对OPC和GGBS的结合限制对原料进行了评估。还确定了可向本发明的混合 物中加入的各种处理过的原料的总量。在表2至表6中，可加入混合物中各种废料的 最大量用阴影表示。
例如，在107℃进行了热处理的RM9，仅能向混合物中加入10％；如向混合物 中加入更多的量，则铁含量便会过高，超过可接受的限度。然而，在107℃处理过 的RM3，可向混合物中加入多达50％的RM3废料。 RM3 @107 氧化物系数 元素 下限 上限 下限 上限 欧洲 元素 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 1.4 Ca 49.487 75.457 7.721 75.457 Ca 60.172 54.155 48.137 42.120 36.103 30.086 24.069 18.052 12.034 6.017 2.14 Si 14.357 27.640 14.357 35.860 Si 21.838 19.654 17.470 15.287 13.103 10.919 8.735 6.551 4.368 2.184 1.89 Al 3.257 11.633 3.257 29.556 Al 7.131 6.418 5.705 4.992 4.278 3.565 2.852 2.139 1.426 0.713 1.66 Mg 0.935 8.697 0.935 8.697 Mg 5.419 4.877 4.335 3.793 3.251 2.709 2.167 1.626 1.084 0.542 1.43 Fe 0.436 4.576 0.436 18.940 Fe 2.160 1.944 1.728 1.512 1.296 1.080 0.864 0.648 0.432 0.216 1.35 Na 0.049 0.770 0.049 1.246 Na 0.133 0.120 0.106 0.093 0.080 0.066 0.053 0.040 0.027 0.013 1.2 K 0.784 1.725 0.784 1.725 K 0.670 0.803 0.536 0.469 0.402 0.335 0.268 0.201 0.134 0.067 2.29 P 0.010 0.101 0.010 0.543 P 0.034 0.031 0.027 0.024 0.021 0.017 0.014 0.010 0.007 0.003 1.24 Zn 0.027 0.789 0.027 0.789 Zn 0.005 0.004 0.004 0.003 0.003 0.002 0.002 0.001 0.001 0.000 1.78 V 0.008 0.031 0.008 0.106 V 0.061 0.055 0.049 0.043 0.037 0.031 0.024 0.018 0.012 0.006 1.87 Ti 0.162 0.640 0.162 2.115 Ti 1.187 1.068 0.950 0.831 0.712 0.593 0.475 0.356 0.237 0.119 1.29 Mn 0.047 0.734 0.047 0.734 Mn 1.180 1.082 0.944 0.826 0.708 0.590 0.472 0.354 0.236 0.118 1.46 Cr 0.004 0.015 0.004 0.047 Cr 0.111 0.010 0.009 0.008 0.007 0.006 0.005 0.003 0.002 0.001 Na2O eq 0.650 Na2O eq 0.255 0.229 0.204 0.178 0.153 0.127 0.102 0.076 0.051 0.025 Cl- 0.1 Cl- 0.006 0.006 0.005 0.004 0.004 0.003 0.002 0.002 0.001 0.001 SO4 3.5-5 SO4 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 燃烧损失 5.0 燃烧损失 2.06 1.854 1.648 1.442 1.236 1.030 0.824 0.618 0.412 0.206 游离石灰 1* 游离石灰 0.30 0.270 0.240 0.210 0.180 0.150 0.120 0.090 0.060 0.030 不溶性残 渣 5.0 不溶性残渣 1.06 0.954 0.848 0.742 0.636 0.530 0.424 0.318 0.212 0.106
表2 RM7@107 氧化物系数 元素 下限 上限 下限 上限 欧洲 元素 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 1.4 Ca 49.487 75.457 7.721 75.457 Ca 31.783 28.605 25.426 22.248 19.070 15.892 12.713 9.535 6.357 3.178 2.14 Si 14.357 27.640 14.357 35.860 Si 25.045 22.541 20.036 17.532 15.027 12.523 10.018 7.514 5.009 2.505 1.89 Al 3.257 11.533 3.257 29.556 Al 15.635 14.072 12.508 10.945 9.381 7.818 6.254 4.691 3.127 1.564 1.66 Mg 0.935 8.697 0.935 8.697 Mg 0.979 0.881 0.783 0.686 0.588 0.490 0.392 0.294 0.196 0.098 1.43 Fe 0.438 4.575 0.436 18.940 Fe 0.562 0.505 0.449 0.393 0.337 0.281 0.225 0.168 0.112 0.056 1.35 Na 0.049 0.770 0.049 1.246 Na 1.222 1.100 0.978 0.856 0.733 0.611 0.489 0.367 0.244 0.122 1.2 K 0.784 1.725 0.784 1.725 K 1.604 1.444 1.283 1.123 0.963 0.802 0.642 0.481 0.321 0.160 2.29 P 0.010 0.101 0.010 0.543 P 23.059 20.753 18.447 16.141 13.835 11.529 9.224 6.918 4.612 2.306 1.24 Zn 0.027 0.789 0.027 0.789 Zn 0.017 0.016 0.014 0.012 0.010 0.009 0.007 0.005 0.003 0.002 1.78 V 0.008 0.031 0.008 0.106 V 0.006 0.005 0.005 0.004 0.003 0.003 0.002 0.002 0.001 0.001 1.67 Ti 0.162 0.640 0.162 2.115 Ti 0.069 0.062 0.055 0.048 0.041 0.035 0.028 0.021 0.014 0.007 1.29 Mn 0.047 0.734 0.047 0.734 Mn 0.014 0.012 0.011 0.010 0.008 0.007 0.006 0.004 0.003 0.001 1.46 Cr 0.004 0.015 0.004 0.047 Cr 0.004 0.004 0.003 0.003 0.003 0.002 0.002 0.001 0.001 0.000 Na2O eq 0.650 Na2O eq 1.722 1.550 1.378 1.205 1.033 0.861 0.689 0.517 0.344 0.172 Cl- 0.1 Cl- 0.015 0.014 0.012 0.011 0.009 0.008 0.006 0.005 0.003 0.002 SO4 3.5-5 SO4 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 燃烧损失 5.0 燃烧损失 5.15 4.635 4.120 3.605 3.090 2.575 2.060 1.545 1.030 0.515 游离石灰 1* 游离石灰 0.07 0.063 0.058 0.049 0.042 0.035 0.028 0.021 0.014 0.007 不溶性残渣 5.0. 不溶性残渣 65.96 59.364 52.768 46.172 39.576 32.980 26.384 19.788 13.192 6.596
表3 RM8@107 氧化物系数 元素 下限 上限 下限 上限 欧洲 元素 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 1.4 Ca 49.487 75.457 7.721 75.457 Ca 32.598 29.338 26.078 22.818 19.559 16.299 13.039 9.779 6.520 3.260 2.14 Si 14.357 27.640 14.357 35.860 Si 26.431 23.788 21.145 18.502 15.859 13.215 10.572 7.929 5.288 2.643 1.89 Al 3.267 11.533 3.257 29.558 Al 11.918 10.726 9.534 8.343 7.151 5.959 4.767 3.575 2.384 1.192 1.66 Mg 0.935 8.697 0.935 8.697 Mg 9.135 8.221 7.308 6.394 5.481 4.567 3.654 2.740 1.827 0.913 1.43 Fe 0.436 4.575 0.436 18.940 Fe 9.892 8.903 7.913 6.924 5.935 4.946 3.957 2.968 1.978 0.989 1.35 Na 0.049 0.770 0.049 1.246 Na 0.292 0.263 0.234 0.205 0.175 0.146 0.117 0.088 0.058 0.029 1.2 K 0.784 1.725 0.784 1.725 K 0.046 0.402. 0.357 0.313 0.268 0.223 0.179 0.134 0.089 0.045 2.29 P 0.010 0.101 0.010 0.543 P 0.690 0.621 0.552 0.483 0.414 0.345 0.276 0.207 0.138 0.069 1.24 Zn 0.027 0.789 0.027 0.789 Zn 0.024 0.021 0.019 0.016 0.014 0.012 0.009 0.007 0.005 0.002 1.78 V 0.008 0.031 0.008 0.106 V 0.066 0.060 0.053 0.047 0.040 0.033 0.027 0.020 0.013 0.007 1.67 Ti 0.162 0.640 0.162 2.115 Ti 0.829 0.746 0.663 0.580 0.497 0.414 0.332 0.249 0.168 0.083 1.29 Mn 0.047 0.734 0.047 0.734 Mn 7.391 6.652 5.913 5.174 4.435 3.696 2.957 2.217 1.478 0.739 1.46 Cr 0.004 0.015 0.004 0.047 Cr 0.287 0.259 0.230 0.201 0.172 0.144 0.115 0.088 0.057 0.029 Na2O eq 0.850 Na2O eq 0.254 0.228 0.203 0.178 0.152 0.127 0.102 0.076 0.051 0.025 Cl- 0.1 Cl- 0.006 0.006 0.005 0.004 0.004 0.003 0.002 0.002 0.001 0.001 SO4 3.5-5 SO4 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 燃烧损失 5.0 燃烧损失 0.10 -0.090 -0.080 -0.070 -0.060 -0.050 -0.040 -0.030 -0.020 -0.010 游离石灰 1* 游离石灰 0.03 0.027 0.024 0.021 0.018 0.015 0.012 0.009 0.006 0.003 不溶性残渣 5.0 不溶性残渣 16.11 14.499 12.888 11.277 9.666 8.055 6.444 4.833 3.222 1.611
表4 RM9 @107 氧化物系 数 元素 下限 上限 下限 上限 欧洲 元素 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 1.4 Ca 49.487 75.457 7.721 75.457 Ca 47.472 42.724 37.977 33.230 28.483 23.736 18.989 14.241 9.494 4.747 2.14 Si 14.357 27.640 14.357 35.860 Si 0.807 0.727 0.646 0.565 0.484 0.404 0.323 0.242 0.161 0.081 1.89 Al 3.257 11.533 3.257 29.556 Al 0.337 0.303 0.269 0.236 0.202 0.168 0.135 0.101 0.067 0.034 1.66 Mg 0.935 8.697 0.935 8.697 Mg 0.166 0.150 0.133 0.116 0.100 0.083 0.067 0.050 0.033 0.017 1.43 Fe 0.436 4.575 0.436 18.940 Fe 45.569 41.012 36.455 31.898 27.341 22.784 18.227 13.671 9.114 4.557 1.35 Na 0.049 0.770 0.049 1.246 Na 0.054 0.049 0.043 0.038 0.033 0.027 0.022 0.016 0.011 0.005 1.2 K 0.784 1.725 0.784 1.725 K 0.022 0.020 0.017 0.015 0.013 0.011 0.009 0.007 0.004 0.002 2.29 P 0.010 0.101 0.010 0.543 P 0.061 0.055 0.048 0.042 0.036 0.030 0.024 0.018 0.012 0.006 1.24 Zn 0.027 0.789 0.027 0.789 Zn 0.003 0.003 0.002 0.002 0.002 0.001 0.001 0.001 0.001 0.000 1.78 V 0.008 0.031 0.008 0.106 V 0.004 0.004 0.003 0.003 0.002 0.002 0.002 0.001 0.001 0.000 1.67 Ti 0.162 0.640 0.162 2.115 Ti 0.020 0.018 0.016 0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 1.29 Mn 0.047 0.734 0.047 0.734 Mn 0.156 0.141 0.125 0.110 0.094 0.078 0.063 0.047 0.031 0.016 1.46 Cr 0.004 0.015 0.004 0.047 Cr 5.330 4.797 4.264 3.731 3.198 2.665 2.132 1.599 1.066 0.533 Na2O eq 0.650 Na2O eq 0.060 0.054 0.048 0.042 0.036 0.030 0.024 0.018 0.012 0.006 Cl- 0.1 Cl- 0.008 0.007 0.006 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.002 0.001 SO4 3.5-5 SO4 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 燃烧损失 5.0 燃烧损失 11.29 10.161 9.032 7.903 6.774 5.845 4.516 3.387 2.258 1.129 游离石灰 1* 游离石灰 0.10 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 不溶性残 渣 5.0 不溶性残 渣 0.80 0.720 0.640 0.560 0.480 0.400 0.320 0.240 0.160 0.080
表5 RM16 @107 氧化物系 数 元素 下限 上限 下限 上限 欧洲 元素 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 1.4 Ca 49.487 75.457 7.721 75.457 Ca 93.556 84.201 74.845 65.489 56.134 48.778 37.422 28.067 18.711 9.356 2.14 Si 14.357 27.640 14.357 35.860 Si 2.925 2.633 2.340 2.048 1.755 1.463 1.170 0.878 0.585 0.293 1.89 Al 3.257 11.533 3.257 29.556 Al 1.225 1.102 0.980 0.857 0.735 0.612 0.490 0.367 0.245 0.122 1.66 Mg 0.935 8.697 0.935 8.697 Mg 0.784 0.706 0.627 0.549 0.471 0.392 0.314 0.235 0.157 0.078 1.43 Fe 0.436 4.575 0.438 18.940 Fe 0.785 0.706 0.628 0.549 0.471 0.392 0.314 0.235 0.157 0.078 1.35 Na 0.049 0.770 0.049 1.246 Na 0.153 0.138 0.123 0.107 0.092 0.077 0.061 0.046 0.031 0.015 1.2 K 0.784 1.725 0.784 1.725 K 0.381 0.343 0.305 0.267 0.229 0.190 0.152 0.114 0.078 0.038 2.29 P 0.010 0.101 0.010 0.543 P 0.058 0.052 0.046 0.040 0.035 0.029 0.023 0.017 0.012 0.006 1.24 Zn 0.027 0.789 0.027 0.789 Zn 0.010 0.009 0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 1.78 V 0.008 0.031 0.008 0.106 V 0.006 0.005 0.005 0.004 0.003 0.003 0.002 0.002 0.001 0.001 1.67 Ti 0.162 0.640 0.162 2.115 Ti 0.068 0.061 0.054 0.047 0.041 0.034 0.027 0.020 0.014 0.007 1.29 Mn 0.047 0.734 0.047 0.734 Mn 0.043 0.039 0.034 0.030 0.026 0.022 0.017 0.013 0.009 0.004 1.46 Cr 0.004 0.015 0.004 0.047 Cr 0.007 0.008 0.006 0.005 0.004 0.004 0.003 0.002 0.001 0.001 Na2O eq 0.650 Na2O eq 0.259 0.234 0.208 0.182 0.156 0.130 0.104 0.078 0.052 0.026 Cl- 0.1 Cl- 0.022 0.020 0.018 0.016 0.013 0.011 0.009 0.007 0.004 0.002 SO4 3.5-5 SO4 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 燃烧损失 5.0 燃烧损失 36.60 32.940 29.280 25.620 21.960 18.300 14.640 10.980 7.320 3.660 游离石灰 1* 游离石灰 0.90 0.810 0.720 0.630 0.540 0.450 0.360 0.270 0.180 0.090 不溶性残渣 5.0 不溶性残 渣 2.43 2.187 1.944 1.701 1.458 1.215 0.972 0.729 0.486 0.243
表6
表7至表11显示了当废料RM3、RM7、RM8、RM9和RM16在109℃、480℃和 1000℃的温度进行热处理后，氧化物百分数的变化。这些数字表明，氧化物百分数 随处理这些废料的温度而变化。 RM3 氧化物 107 480 1000 氧化物％ 氧化物％ 氧化物％ CaO 52.248 51.846 51.949 SiO2 28.985 29.152 29.040 Al2O3 8.359 8.313 8.323 MgO 5.579 5.741 5.90 Fe2O3 1.916 1.937 1.985 Na2O 0.111 0.095 0.055 K2O 0.498 0.567 0.510 P2O5 0.049 0.058 0.043 ZnO 0.004 0.005 0.011 V2O5 0.068 0.070 0.067 TiO2 1.229 1.224 1.195 MnO 0.944 0.984 0.911 Cr2O3 0.010 0.01 0.010 SUM 100.000 100.000 100.000
表7 RM7 氧化物 107 480 1000 氧化物％ 氧化物％ 氧化物％ CaO 23.843 24.389 25.604 SiO2 28.719 28.622 27.896 Al2O3 15.834 15.775 14.916 MgO 0.871 0.788 0.753 Fe2O3 0.430 0.412 0.448 Na2O 0.884 0.909 0.933 K2O 1.032 1.034 1.099 P2O5 28.295 27.973 28.248 ZnO 0.011 0.011 0.012 V2O5 0.006 0.004 0.006 TiO2 0.062 0.070 0.072 MnO 0.010 0.010 0.010 Cr2O3 0.003 0.003 0.003 SUM 100.000 100.000 100.000
表8 RM8 氧化物 107 480 1000 氧化物％ 氧化物％ 氧化物％ CaO 27.160 26.773 30.709 SiO2 33.662 34.548 30.261 Al2O3 13.405 13.442 11.650 MgO 9.025 9.076 7.602 Fe2O3 8.418 8.536 10.895 Na2O 0.235 0.179 0.146 K2O 0.319 0.327 0.366 P2O5 0.941 0.275 0.220 ZnO 0.017 0.020 0.023 V2O5 0.070 0.070 0.089 TiO2 0.824 0.832 0.957 MnO 5.675 5.661 6.774 Cr2O3 0.250 0.261 0.307 SUM 100.000 100.000 100.000
表9 RM9 氧化物 107 480 1000 氧化物％ 氧化物％ 氧化物％ CaO 46.630 47.148 45.991 SiO2 1.212 1.215 0.783 Al2O3 0.446 0.416 0.199 MgO 0.194 0.178 0.105 Fe2O3 45.719 45.340 47.142 Na2O 0.051 0.028 0.048 K2O 0.018 0.018 0.019 P2O5 0.097 0.098 ZnO 0.003 0.002 0.002 V2O5 0.005 0.003 0.004 TiO2 0.023 0.015 0.022 MnO 0.142 0.141 0.135 Cr2O3 5.460 5.398 5.493 SUM 100.000 100.000 100.000
表10 RM16 氧化物 107 480 1000 氧化物％ 氧化物％ 氧化物％ CaO 91.610 91.860 92.388 SiO2 4.379 4276 4.016 Al2O3 1.619 1.666 1.527 MgO 0.910 0.803 1.117 Fe2O3 0.785 0.785 0.571 Na2O 0.145 0.065 0.033 K2O 0.320 0.315 0.157 P2O5 0.092 0.092 0.083 ZnO 0.008 0.008 0.006 V2O5 0.007 0.005 0.004 TiO2 0.079 0.078 0.063 MnO 0.039 0.039 0.031 Cr2O3 0.007 0.008 0.004 SUM 100.000 100.000 100.000
表11
实施例1
将废料RM3、RM7、RM8、RM9和RM16分别研磨成粒度为直径约5毫米。用 标准的回转炉、在107℃的温度对所得经研磨废料分别进行热处理。然后将处理过 的废料再研磨成粒度为直径约50微米(与水泥的粒度基本相同)。将所得处理过的 各种废料用来制备混合物，该混合物可按照表12所给出的百分数用作波特兰水泥的 部分替代物。将所得的混合物与波特兰水泥混合，此时根据用途、波特兰水泥中的 替代量为20-80％，但是通常为25-50％。
根据表12所示，所得混合水泥的化学组成在EN196-02所规定的限制以内，但 是，水泥的灼烧损失和不溶性残渣测试的结果为“不合格”。
实施例2
如同实施例1制备了废料RM3、RM8和RM9。但是在107℃进行热处理之后， 将RM7和RM16研磨成粒度约为50微米，然后在流化床中、480℃的温度进行热处 理之后，然后在回转炉内、约1000℃的温度进行热处理，然后将颗粒研磨成直径约 40微米。
将所得的经研磨和热处理过的废料用来制备混合物，并按照表13给出的百分 数部分地替代水泥。从表13可以看出，所得混合水泥的化学组成在EN：196-2所规定 的限制之内，并且具有所需的灼烧损失和不溶性残渣。
因此，此实施例显示，通过仔细选择热处理废料的温度，选择各种处理过的 废料加入混合物的百分数，便可部分地替代波特兰水泥。
实施例3
将来自CJC过程的MgO RM23直接加入到波特兰水泥中，也可加入到 GGBS&PFA中，都起到相同的提高强度性能的效果，但是对于后面两者，在一天 内看到强度增大。
如上制备了六种RM23的样品，但是各种样品包含不同纯度的5％MgO，如下 所示：
样品 MgO产品 化学分析
RM23A CJC Mag氧化物93/12f CaO 0.99；SiO2 1.04；
Fe2O3 1.39；Al2O3 0.39
MgO 93.6
RM23B CJC Mag氧化物93/34f CaO 0.99；SiO2 1.00；
Fe2O3 0.20；Al2O3 0.39
MgO 92.2
RM23C CJC Mag氧化物96/575CaO 1.50；SiO2 1.00；
Fe2O3 0.20；Al2O3 0.25
MgO 93.8
RM23D CJC Mag氧化物Q CaO 1.50；SiO2 1.00；
Fe2O3 0.2；Al2O3 0.25；
MgO 90.0
RM23E CJC Mag氧化物N CaO 1.5；SiO2 1.00；
Fe2O3 0.2；Al2O3 0.25
MgO 88.5
RM23F CJC Mag氧化物P CaO 0.99；SiO2 1.00；
Fe2O3 0.20；Al2O3 0.25
MgO 91.0
然后在84天时间内测试各种样品的强度。结果列于图1。从图1可以看出RM23A、 RM23B、RM23C都制得了强度较高的水泥材料。
实施例4
使用样品RM7和RM11(如上文方法制备)对本发明混合物中废料的优选粒度 进行了测试。在研磨盘和β研磨机之间，粒度有所不同。RM7的结果列于图2，RM11 的结果列于图3。
从图2可以看出，如果混合之前废料RM7的粒度较粗，会随时间提高强度性能。 但是从图3可以清楚地看出，如果混合之前废料RM11的粒度较细，会改进强度性 能。
因此，对于各种废料，混合之前的经热处理的废料的粒度是各自特定的，对 于各种废料应当分别测定。
实施例5
在最高900℃的温度对废料RM18进行热处理，用以测定放出的温室气体。图 4a表示样品RM18的TG/DTA和Gran-Schmidt结果，图4b表示在809℃的红外光谱， 并与库存的CO2数据相对比。从图4a和4b可以看出，在高于800℃的温度下会放出 CO2，这种气体对环境是特别有害的。
混合物2 ％ 26.516 6.659 2.759 1.435 3.851 0.125 0.271 1.401 0.004 0.014 0.254 0.479 0.365 0.383 0.010 0.000 9.98 0.35 9.30 下限 上限 28.851 46.736 5.804 16.227 1.498 6.771 0.584 5.106 0.256 2.205 0.030 0.492 0.460 0.967 0.006 0.057 0.016 0.315 0.004 0.017 0.096 0.375 0.026 0.068 0.002 0.009 0.650 0.1 3.5 5 5.0 1* 2.5* 5.0 温度 107 107 107 107 107 RM3 RM7 RM8 RM9 RM18 元素 Ca 21.860 18.765 11.073 31.384 47.820 Si 7.861 14.787 8.978 0.534 1.495 Al 2.567 9.231 4.048 0.222 0.626 Mg 1.950 0.578 3.103 0.110 0.401 Fe 0.777 0.332 3.360 30.126 0.401 Na 0.048 0.722 0.099 0.036 0.078 K 0.241 0.947 0.152 0.014 0.195 P 0.012 13.614 0.234 0.040 0.029 Zn 0.002 0.010 0.008 0.002 0.005 V 0.022 0.003 0.023 0.003 0.003 Ti 0.427 0.041 0.282 0.013 0.035 Mn 0.425 0.008 2.511 0.103 0.022 Cr 0.004 0.003 0.098 3.524 0.004 Na2O eq 0.255 1.722 0.254 0.060 0.259 Cl- 0.006 0.015 0.006 0.008 0.022 SO4 燃烧损 失 2.06 5.15 -0.10 11.29 36.60 游离石 灰 0.30 0.07 0.03 0.10 0.90 不溶性 残渣 1.06 65.96 16.11 0.80 2.43 50％ 10％ 10％ 10％ 20％ RM3 RM7 RM8 RM9 RM16 RM 元素 10.830 1.877 1.107 3.138 9.564 0.000 Ca 3.930 1.479 0.898 0.053 0.299 0.000 Si 1.283 0.923 0.405 0.022 0.125 0.000 Al 0.975 0.058 0.310 0.011 0.080 0.000 Mg 0.389 0.033 0.336 3.013 0.080 0.000 Fe 0.024 0.072 0.010 0.004 0.016 0.000 Na 0.121 0.095 0.015 0.001 0.039 0.000 K 0.006 1.381 0.023 0.004 0.006 0.000 P 0.001 0.001 0.001 0.000 0.001 0.000 Zn 0.011 0.000 0.002 0.000 0.001 0.000 V 0.214 0.004 0.028 0.001 0.007 0.000 Ti 0.212 0.001 0.251 0.010 0.004 0.000 Mn 0.002 0.000 0.010 0.352 0.001 0.000 Cr 0.127 0.172 0.025 0.006 0.052 0.000 Na2O eq 0.003 0.002 0.001 0.001 0.004 0.000 Cl- 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 SO4 1.03 0.52 -0.01 1.13 7.32 0.00 燃烧损失 0.15 0.01 0.00 0.01 0.18 0.00 游离石灰 0.53 6.60 1.61 0.08 0.49 0.00 不溶性残 渣 下限 上限 28.851 46.736 5.804 16.227 1.498 6.771 0.584 5.106 0.256 2.205 0.030 0.492 0.460 0.967 0.006 0.057 0.016 0.315 0.004 0.017 0.096 0.375 0.026 0.068 0.002 0.009 0.650 0.1 3.5 5 5.0 1* 2.5* 5.0
表12
混合物2o ％ 26.516 6.659 2.759 1.435 3.851 0.125 0.271 1.401 0.004 0.014 0.254 0.479 0.365 0.383 0.010 0.000 2.20 0.27 4.88 下限 上限 28.851 46.736 5.804 16.227 1.498 6.771 0.584 5.106 0.256 2.205 0.030 0.492 0.460 0.967 0.006 0.057 0.016 0.315 0.004 0.017 0.096 0.375 0.026 0.068 0.002 0.009 0.650 0.1 3.5 5 5.0 1* 2.5* 5.0 温度 107 1000 107 107 1000 RM3 RM7 RM8 RM9 RM16 元素 Ca 21.660 18.765 11.073 31.384 47.820 Si 7.861 14.787 8.978 0.534 1.495 Al 2.567 9.231 4.048 0.222 0.626 Mg 1.950 0.578 3.103 0.110 0.401 Fe 0.777 0.332 3.360 30.126 0.401 Na 0.048 0.722 0.099 0.036 0.078 K 0.241 0.947 0.152 0.014 0.195 P 0.012 13.614 0.234 0.040 0.029 Zn 0.002 0.010 0.008 0.002 0.005 V 0.022 0.003 0.023 0.003 0.003 Ti 0.427 0.041 0.282 0.013 0.035 Mn 0.425 0.008 2.511 0.103 0.022 Cr 0.004 0.003 0.098 3.524 0.004 Na2O eq 0.255 1.722 0.254 0.060 0.259 Cl- 0.006 0.015 0.006 0.008 0.022 SO4 燃烧损失 2.06 1.27 -0.10 11.29 -0.40 游离石灰 0.30 0.86 0.03 0.10 0.10 不溶性残渣 1.06 26.53 16.11 0.80 0.03 50％ 10％ 10％ 10％ 20％ RM3 RM7 RM8 RM9 RM16 RM 元素 10.830 1.877 1.107 3.138 9.564 0.000 Ca 3.930 1.479 0.898 0.053 0.299 0.000 Si 1.283 0.923 0.405 0.022 0.125 0.000 Al 0.975 0.058 0.310 0.011 0.080 0.000 Mg 0.389 0.033 0.336 3.013 0.080 0.000 Fe 0.024 0.072 0.010 0.004 0.016 0.000 Na 0.121 0.095 0.015 0.001 0.039 0.000 K 0.006 1.361 0.023 0.004 0.006 0.000 P 0.001 0.001 0.001 0.000 0.001 0.000 Zn 0.011 0.000 0.002 0.000 0.001 0.000 V 0.214 0.004 0.028 0.001 0.007 0.0oo Ti 0.212 0.001 0.251 0.010 0.004 0.000 Mn 0.002 0.000 0.010 0.352 0.001 0.000 Cr 0.127 0.172 0.025 0.006 0.052 0.000 Na2O eq 0.003 0.002 0.001 0.001 0.004 0.000 Cl- 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 SO4 1.03 0.13 -0.01 1.13 -0.08 0.00 燃烧损失 0.15 0.09 0.00 0.01 0.02 0.00 游离石灰 0.53 2.65 1.61 0.08 0.01 0.00 不溶性残 渣 下限 上限 28.851 46.736 5.804 16.227 1.498 6.771 0.584 5.108 0.256 2.205 0.030 0.492 0.480 0.967 0.006 0.057 0.016 0.315 0.004 0.017 0.096 0.375 0.026 0.068 0.002 0.009 0.650 0.1 3.5 5 5.0 1* 2.5* 5.0
表13
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