DE112018005437T5 - Zement-Zuschlagstoff und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zement-Zuschlagstoff und ein Herstellungsverfahren, bei dem Karzinogene, einschließlich Schwermetalle wie etwa sechswertiges Chrom und dergleichen, die aus Zement entstehen, entfernt werden, und dabei die Festigkeit und die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des Zements erhalten bleiben. Des Weiteren kann mit dem Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung ein Zement zur Verfügung gestellt werden, der bei Wärme nicht zu sechswertigem Chrom oxidiert.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zement-Zuschlagstoff und ein Herstellungsverfahren, bei dem Karzinogene, einschließlich Schwermetalle wie etwa sechswertiges Chrom und dergleichen, die aus Zement entstehen, entfernt werden, und dabei die Festigkeit und die intrinsischen physikalischen Eigenschaften des Zements erhalten bleiben.
  • [Hintergrund der Technik]
  • Zement ist ein feines mineralisches Pulver, das durch Reaktion mit Wasser fest wird [und dient] als anorganisches Bindemittel mit der Eigenschaft, Werkstoffe miteinander zu verbinden und wird als Mischung zum Errichten von Gebäuden verwendet.
  • Zement wird grob eingeteilt in Portlandzement, weißer Portlandzement und Mischzement.
  • Unter diesen Zementarten wird Portlandzement durch Mischen von Rohstoffen mit den Hauptbestandteilen Kalk, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Eisenoxid in einem geeigneten Verhältnis hergestellt, dabei wird ein Teil davon geschmolzen, eine geeignete Menge Gips einen gesinterten Klinker gegeben und die so entstehende Mischung vermahlen.
  • In Korea sind die Anweisungen für die Verwendung von Branntkalk im „Geographie-Kapitel in den Annalen des Königs Sejong (Sejong Silok Jiriji)“ aufgezeichnet und in einem Buch mit dem Titel „Bukhagui“, geschrieben von Bak Jega ist auch vermerkt, dass solcher Branntkalk zum Bau einer Schlossmauer verwendet wurde.
  • In den 1960er bis 1980er Jahren wurde Zement auch in Korea unter Verwendung von Kalkstein als Rohstoff verwendet, da Korea aufgrund seiner geographischen Eigenschaften reich an Kalkstein ist.
  • Seit den 1990er Jahren wurde Zement jedoch unter Verwendung von Industrieabfällen als Hilfsstoffe oder alternative Rohstoffe hergestellt, wobei diese in einer Menge von 3 bis 4 Millionen Tonnen während des Herstellungsprozesses genutzt wurden, um Kosten einzusparen und Industrieabfälle zu entsorgen.
  • Die Industrieabfälle, darunter Stahlwerksschlacken, Verbrennungsasche, Farbschlämme, Abwasserschlämme aus der Chemieindustrie, Abfälle aus der Halbleiterindustrie usw., wurden als Rohstoffe verwendet.
  • Ferner verursacht Zement, der Industrieabfälle enthält, Erkrankungen wie Atopie, das „Sick-Building-Syndrom“ (Gebäudekrankheit) usw. aufgrund von Karzinogenen, darunter Schwermetalle wie sechswertiges Chrom (Cr6+), Blei (Pb), Quecksilber (Hg), Arsen (As), Cadmium (Cd) und dergleichen.
  • Blei wird vom Körper über den Atem- und den Verdauungstrakt aufgenommen und verursacht verschiedene Symptome wie etwa Anämie, Nierenfunktionsstörungen, Störungen des neuromuskulären Systems usw.
  • Quecksilber verdampft bei Zimmertemperatur und wird vom menschlichen Körper über den Atemtrakt und die Haut aufgenommen und verursacht so Schädigungen des Nervensystems, der Nieren, der Haut, der inneren Organe und dergleichen und führt in schweren Fällen zum Tod.
  • Arsen verursacht bereits in geringen Dosen Übelkeit, Erbrechen und Durchfall. Durch Einatmen und Einnahme (Aufnahme durch Luft- und Speiseröhre) verursacht es langfristig Lungen- und Hautkrebs.
  • Cadmium ist ein Stoff, der die Itai-Itai-Krankheit (chronische Cadmiumvergiftung) verursacht, die zu schweren Erkrankungen wie etwa Knochenerweichung, Knochenbrüchen usw. führt.
  • Sechswertiges Chrom ist ein nicht-metallisches Karzinogen der Gruppe 1 mit einer derart starken oxidativen Wirkung und hohen Toxizität, dass es durch Kontakt oder Einatmen eine Reihe von Karzinomen und Erkrankungen wie etwa Hautkrebs, Lungenkrebs usw. verursacht.
  • In Industrieländern wie etwa Europa, Japan usw. gilt ein Grenzwert von maximal 2 mg/kg [Körpergewicht], aber in Südkorea gilt ein Grenzwert von maximal 20 mg/kg, dessen Einhaltung freiwillig ist.
  • In den letzten Jahren wurden in Forschung und Entwicklung Anstrengungen unternommen, um die Konzentration des sechswertigen Chroms zu senken, und somit einen sicheren Zement herzustellen, wodurch Probleme wie schädliche und krebserzeugende Stoffe usw. gelöst wurden, anstatt lediglich Kosten einzusparen.
  • Als Stand der Technik, der als Hintergrund der Technik der vorliegenden Erfindung dient, gelten das veröffentlichte Koreanische Patent Nr. 10-1433135 (nachfolgend „Dokument 1 zum Stand der Technik“ genannt), das veröffentlichte Koreanische Patent Nr. 10-0815289 (nachfolgend „Dokument 2 zum Stand der Technik“ genannt), das eingetragene Koreanische Patent Nr. 10-0851929 (nachfolgend „Dokument 3 zum Stand der Technik“ genannt), das veröffentlichte Japanische Patent Nr. 5876836 (nachfolgend „Dokument 4 zum Stand der Technik“ genannt), das veröffentlichte Europäische Patent Nr. 1533287 (nachfolgend „Dokument 5 zum Stand der Technik“ genannt), die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2008-273993 (nachfolgend „Dokument 6 zum Stand der Technik“ genannt),
    Dokument 1 zum Stand der Technik bezieht sich auf ein Verfahren zum Reduzieren des Gehalts an sechswertigem Chrom in einer Zement-Zusammensetzung unter Verwendung von Eisen(III)-Ethylendiaminsulfat(-tetrahydrat) in einem hydratisierbaren Zement als koordinierte Metallzusammensetzung zur Reduzierung des Chroms.
  • Bei der Erfindung nach Dokument 1 zum Stand der Technik, wird die koordinierte Metallzusammensetzung einschließlich Stickstoff verwendet, um ein das sechswertige Chrom reduzierendes Metallion zu stabilisieren, aber man kann nicht nachvollziehen, ob die Festigkeit und die intrinsischen physikalischen Eigenschaften des Zements selbst erhalten bleiben oder nicht.
  • Dokument 2 zum Stand der Technik bezieht sich auf eine Zement-Zusammensetzung, die 0,3 bis 0.8 Gew.% Eisentrisulfat-Heptahydrat (FeSO4·7H2O) als Zementmörtel-Zusammensetzung für Betonböden in Mehrfamilienhäusern, bei der das sechswertige Chrom entfernt ist.
  • Bei der Erfindung nach Dokument 2 zum Stand der Technik wird Eisentrisulfat-Heptahydrat zum Senken des Gehalts an sechswertigem Chrom zu senken. Allerdings scheint es so zu sein, dass diese Senkung des sechswertigen Chroms durch eine vorübergehende Reduzierung von sechswertigem Chrom zu dreiwertigem Chrom durch Verwendung von Eisentrisulfat-Heptahydrat allein verursacht wird.
  • Ferner tritt bei diesem Zement das Problem auf, dass er verschiedene Erkrankungen usw. dadurch verursacht, dass das dreiwertige Chrom wieder zu sechswertigem Chrom oxidiert, während es im Handel verkauft wird.
  • Dokument 3 zum Stand der Technik bezieht sich auf einen Zement, bei dem Zinnhydroxid während einer Klinker-Kalzinierung mit einer wässrigen Suspension von Hydroxid-Kolloiden von mindestens einem Übergangselement gemischt wird, um den Chromgehalt im Zement zu senken.
  • Bei der Erfindung nach Dokument 3 zum Stand der Technik ist es leider so, dass Zinnhydroxid ein die Oxidation reduzierendes Potenzial von 0,96 V aufweist und nur unter Bedingungen mit einem pH-Wert von 2-11 verwendet werden kann, so dass der Gehalt an sechswertigem Chrom im Zement einen Wert von höchstens 2 ppm aufweist.
  • Dokument 4 nach dem Stand der Technik bezieht sich auf einen Zement-Zusatz, eine Zement-Zusammensetzung und eine Zement-Zusammensetzung zum Beinhalten von Zinnsulfat?? [sic!] mittels eines Verfahrens zum Reduzieren des sechswertigen Chroms unter Verwendung desselben.
  • Beim Dokument 4 zum Stand der Technik ist es leider so, dass dann, wenn Zinnsulfat allein in den Zement gemischt wird, der Gehalt an sechswertigem Chrom nicht so stark gesenkt wird, wodurch ein Treibmittel einschließlich Freikalk erforderlich ist.
  • Dokument 5 zum Stand der Technik ist eine Erfindung, bei der ein Reduktionsmittel als Dispersionsflüssigkeit mit Zinnsulfat oder Eisentrisulfat zum Reduzieren von Chromat im Zement verwendet wird.
  • Da bei der Erfindung nach Dokument 5 zum Stand der Technik Zinnsulfat bzw. Eisentrisulfat verwendet wird, ist es schwierig, das sechswertige Chrom zu reduzieren. Und dadurch, dass darin ferner ein Hilfsstoff zum Steuern der Viskosität enthalten ist, variieren die Festigkeit und die intrinsischen physikalischen Eigenschaften des Zements selbst, wodurch seine Verwendung in Gebäuden schwierig ist.
  • Dokument 6 zum Stand der Technik ist eine Erfindung, bei der Eisentrisulfat als Hilfsstoff zum Reduzieren des sechswertigen Chroms zu dreiwertigem Chrom durch einen Schwermetall-Elutionshemmer und ein Verfahren zum Hemmen der Schwermetall-Elution verwendet wird.
  • Bei der Erfindung nach Dokument 6 zum Stand der Technik ist es leider so, dass der Zement mindestens 2,5% eines Reduktans, eines Reduktionsmittels und eines Fixiermittels beinhaltet und dass die Oxidation zu sechswertigem Chrom im Zeitverlauf fortschreitet, was zu einem Anstieg der nachweisbaren Menge desselben führt.
  • Dementsprechend schlagen die Anmelder der vorliegenden Erfindung einen Zement-Zuschlagstoff vor, bei dem das sechswertige Chrom zu dreiwertigem Chrom reduziert wird, und eine Mischung aus Holzkohle, Silikat, Eisentrisulfat-Heptahydrat (FeSO4 ·7H2O) und Eisentrichlorid-Tetrahydrat (FeCl2 ·4H2O) kann im Zement zum Entfernen der Schwermetalle verwendet werden.
  • [Dokumente zum Stand der Technik]
    • Dokument 1 zum Stand der Technik: Eingetragene Koreanische Patentveröffentlichung Nr. 10-1433135
    • Dokument 2 zum Stand der Technik: Eingetragene Koreanische Patentveröffentlichung Nr. 10-0815289
    • Dokument 3 zum Stand der Technik: Eingetragene Koreanische Patentveröffentlichung Nr. 10-0851929
    • Dokument 4 zum Stand der Technik: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 5876836
    • Dokument 5 zum Stand der Technik: Eingetragene Europäische Patentveröffentlichung Nr. 01533287
    • Dokument 6 zum Stand der Technik: Ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2008-273993
  • [Offenlegung]
  • [Technische Aufgabe]
  • Um die Aufgaben aus dem Stand der Technik zu lösen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Zement-Zuschlagstoff zur Verfügung gestellt, das die Probleme der schädlichen und krebserzeugenden Stoffe lösen soll, die bei einem Verfahren zur Herstellung von Zement unter Verwendung von Abfallstoffen entstehen.
  • Ferner stellt der Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung dieselbe Festigkeit und dieselben intrinsischen physikalischen Eigenschaften wie ein existierender Zement zur Verfügung, auch wenn dieser in einem gesamten Prozess der Zementherstellung oder vor einem Gießen des Zements gemischt wird.
  • Zudem reduziert die vorliegende Erfindung die Herstellungskosten bei den unterschiedlichsten?? Zement-Verarbeitungsprozessen.
  • Außerdem wird mit dem Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung ein Zement zur Verfügung gestellt, der bei einem Abwasserentsorgungsprozess?? angewendet werden kann.
  • Insbesondere wird mit dem Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung ein Zement zur Verfügung gestellt, der bei Wärme nicht zu sechswertigem Chrom oxidiert.
  • [Technische Lösung]
  • Um die oben genannten Ziele zu erreichen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Zement-Zuschlagstoff zur Verfügung gestellt, der 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle enthält; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat.
  • Der Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung kann des Weiteren mindestens einen der folgenden Stoffe enthalten: Diatomit; Eisentrichlorid; Eisentrichlorid-Hexahydrat; Zinnsulfid; Antimon; Eisenchlorid; oder Eisensulfat.
  • Ein Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet 13 bis 23 Gewichtsanteile Diatomit; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat.
  • Ein Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Zinnsulfid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisenchlorid-Tetrahydrat.
  • Ein Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Antimon; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat.
  • Ein Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Eisensulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile von mindestens einem der folgenden Stoffe: Eisentrichlorid, Eisentrichlorid-Hexahydrat, Eisenchlorid oder Eisensulfat.
  • Eine Zementmischung nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Zement-Zuschlagstoff, der im Zement in einer Menge von 0,1 bis 0,8 Gew.% enthalten ist.
  • Die Zementmischung nach der vorliegenden Erfindung kann des Weiteren 10 Gew.% Calciumstearat oder weniger enthalten.
  • [Vorteilhafte Auswirkungen]
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Zement-Zuschlagstoff zur Verfügung gestellt, der die Probleme der schädlichen und krebserzeugenden Stoffe lösen soll, die bei einem Verfahren zur Herstellung von Zement unter Verwendung von Abfallstoffen entstehen, was sich so auswirkt, dass keine Schwermetalle wie Blei, Cadmium, Arsen, Quecksilber usw. nachweisbar sind.
  • Insbesondere wirkt sich die vorliegende Erfindung so aus, dass unter den im Zement enthaltenen Karzinogenen das sechswertige Chrom deutlich reduziert wird.
  • Ferner wirkt sich der Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung so aus, dass der Zement dieselbe Festigkeit und dieselben intrinsischen physikalischen Eigenschaften wie ein existierender Zement aufweist, auch wenn dieser in einem gesamten Prozess der Zementherstellung oder vor der Anwendung des Zements gemischt wird.
  • Zudem wirkt sich die vorliegende Erfindung so aus, dass die Herstellungskosten bei den unterschiedlichsten Zement-Verarbeitungsprozessen reduziert werden.
  • Außerdem kann mit dem Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung ein Zement zur Verfügung gestellt werden, der bei einem Abwasserentsorgungsprozess?? angewendet werden kann.
  • Insbesondere kann mit dem Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung ein Zement zur Verfügung gestellt werden, der bei Wärme nicht zu sechswertigem Chrom oxidiert.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht, die einen Zement-Zuschlagstoff zeigt, der durch ein Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
    • 2 ist eine Ansicht eines Prüfberichts zur Elution von Schwermetallen und sechswertigem Chrom bei einem Zement, der nicht den Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung sowie Eisensulfat beinhaltet.
    • 3 ist eine Ansicht eines Prüfberichts zur Elution von Schwermetallen und sechswertigem Chrom bei einem Zement, der den Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung sowie Eisensulfat beinhaltet.
    • 4 ist eine Ansicht eines Prüfberichts zur Elution von Schwermetallen und sechswertigem Chrom bei einem herkömmlichen Zement.
    • 5 ist eine Ansicht eines Prüfergebnisses zur Elution von Schwermetallen und sechswertigem Chrom bei einem Zement, der den Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung sowie bei einem herkömmlichen Zement beinhaltet.
    • 6 und 7 sind Ansichten von Prüfergebnissen zur Elution von sechswertigem Chrom je nach Gehalt des Zement-Zuschlagstoffs nach der vorliegenden Erfindung.
    • 8 ist eine Ansicht eines Prüfergebnisses, das den Nachweis von sechswertigem Chrom in einem Zement visuell bestätigt, der den Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung sowie einen herkömmlichen Zement beinhaltet.
    • 9 ist eine Ansicht eines Bilds, das während eines Versuchs zum Überleben von Goldfischen bei Verwendung eines Zements mit dem Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung sowie mit herkömmlichem Zement aufgenommen wurde.
    • 10 ist eine Ansicht von Ergebnissen, die eine Anionenkonzentration bestätigen, wenn ein Zement verwendet wird, der den Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung sowie einen herkömmlichen Zement beinhaltet.
    • 11 ist eine Ansicht eines Ergebnisses, das den Nachweis von sechswertigem Chrom visuell bestätigt, wenn ein Zement erwärmt wird, der den Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung sowie einen herkömmlichen Zement beinhaltet.
  • [Beste Ausführungsform]
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der folgenden Ausführungsformen genauer beschrieben.
  • Die Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den beigefügten Ausführungsformen leicht verständlich.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier offengelegten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen Formen umgesetzt werden. Die hier offengelegten Ausführungsformen sollen dazu dienen, dem versierten Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, den Erfindergedanken der vorliegenden Erfindung ausreichend darzulegen; sie sind so zu verstehen, dass sie alle Abwandlungen, Äquivalente oder Ersetzungen umfassen, die in den technischen Überlegungen und im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind.
  • Somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgenden Ausführungsformen beschränkt, und ist so zu verstehen, dass sie alle Abwandlungen umfasst, die in den technischen Überlegungen und dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung einschlossen sind. In anderen Worten wird es der versierte Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, zu schätzen wissen, dass die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise abgewandelt oder abgeändert werden kann, durch Hinzufügen, Abwandlung, Weglassen, Verbinden usw. von Bestandteilen, ohne damit vom Erfindungsgedanken abzuweichen, der im Umfang der Patentansprüche beschrieben ist, und eine derartige Abwandlung oder Abänderung kann auch im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beinhaltet sein.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch mit verschiedenen Abwandlungen umgesetzt werden und verschiedene Ausführungsformen haben, aber spezifische Ausführungsformen sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden hier genau beschrieben. In den Zeichnungen erscheint die Größe der Elemente oder die Größenverhältnisse der Elemente zueinander etwas übertrieben, dies soll dem klaren Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen. Des Weiteren kann die Form der in den Zeichnungen dargestellten Elemente durch Variationen im Herstellungsprozess oder dergleichen etwas abgewandelt werden.
  • Daher sollen die in der vorliegenden Beschreibung offengelegten Ausführungsformen nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Formen beschränkt sein, sofern nichts anders beschrieben ist, und sind so zu verstehen, dass sie einen gewissen Grad der Abwandlung beinhalten.
  • Andererseits können verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit beliebigen anderen Ausführungsformen kombiniert werden, sofern nichts anderes eindeutig angegeben ist. Jedes Merkmal, das als besonders bevorzugt oder vorteilhaft bezeichnet ist, kann mit (einem) beliebigen anderen Merkmal(en), das bzw. die als bevorzugt oder vorteilhaft bezeichnet ist bzw. sind, kombiniert werden. In anderen Worten können verschiedene Aspekte, Merkmale, Ausführungsformen oder Umsetzungen der vorliegenden Erfindung alleine oder in verschiedenen Kombinationen verwendet werden.
  • Es versteht sich von selbst, dass die in der vorliegenden Beschreibung verwendete Terminologie nur zum Beschreiben der spezifischen Ausführungsformen verwendet wird und nicht beabsichtigt ist, dies durch die Ansprüche einzuschränken. Alle in der vorliegenden Beschreibung verwendeten technischen und wissenschaftlichen Benennungen haben dieselbe Bedeutung wie im allgemeinen Verständnis des versierten Fachmanns, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Benennungen im Singular können auch Pluralformen einschließen, sofern nichts anderes beschrieben ist.
  • In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird auf die detaillierte Beschreibung hier übernommener bekannter Techniken verzichtet, wenn dies in Bezug auf den Gegenstand der vorliegenden Erfindung verwirrend sein könnte.
  • Ein Mengenverhältnis der Zusammensetzung in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung steht für „Gewichtsanteile“, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • <Beispiel 1>
  • Ein Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet Holzkohle und Siliciumdioxid, um Schwermetalle zu reduzieren. Um sechswertiges Chrom zu dreiwertigem Chrom zu reduzieren, kann der Zement-Zuschlagstoff Eisentrisulfat-Heptahydrat und Eisentrichlorid-Tetrahydrat enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Insbesondere kann der Zement-Zuschlagstoff folgendes enthalten: 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 15 bis 24 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, vorzugsweise 15 bis 21 Gewichtsanteile Holzkohle; 18 bis 24 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 17 bis 22 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 51 bis 57 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, und dabei vorzugsweise 17 bis 18 Gewichtsanteile Holzkohle; 19 bis 21 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 18 bis 19 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 52 bis 54 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Holzkohle hat viele Mikroporen und weist somit ein hervorragende Adsorptionsvermögen auf, so dass die Holzkohle zum Adsorbieren von Schwermetallen und reduziertem dreiwertigem Chrom genutzt wird, so dass sie in inaktivem Zustand gehalten werden.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Holzkohle kann mindestens eine der folgenden beinhalten: Kiefernholzkohle, Bambusholzkohle, Eichenholzkohle (Eichenbaum-Holzkohle) [sic!] oder Gingkoholzkohle, vorzugsweise mindestens eine von Bambusholzkohle oder Eichenholzkohle, und dabei vorzugsweise Eichenholzkohle, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Ferner kann die in der vorliegenden Erfindung verwendete Holzkohle in Pulverform vorliegen, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Der Porendurchmesser der Holzkohle variiert je nach der verwendeten Holzart. Ein durchschnittlicher Porendurchmesser kann 1 bis 10 µm bei Kiefernholzkohle, 3 bis 15 µm bei Bambusholzkohle, 2 bis 10 µm bei Eichenholzkohle, und 3 bis 10 µm Gingkoholzkohle sein.
  • Die verwendete Eichenholzkohle kann Eichenholzkohle beinhalten, die bei einer mittleren Temperatur von 500 bis 900°C oder bei einer hohen Temperatur von 1.100 bis 1.300°C hergestellt wurde, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Ferner enthält die bei hoher Temperatur hergestellte Eichenholzkohle eine größere Anzahl von Mikroporen als bei mittlerer Temperatur hergestellte Eichenholzkohle. Daher ist es vorzuziehen, eine bei hoher Temperatur hergestellte Eichenholzkohle zu verwenden, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Insbesondere hat Eichenholzkohle anders als andere Holzkohlen viele Mikroporen und weist deshalb hervorragende Adsorptionseigenschaften auf wirkt damit hervorragend bei der Entfernung von Schwermetallen und sechswertigem Chrom.
  • Die verwendete Bambusholzkohle kann Bambusholzkohle beinhalten, die bei einer hohen Temperatur von 1.000°C oder darüber hergestellt wurde, vorzugsweise bei einer hohen Temperatur von 1.100 bis 1.300°C, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Bambusholzkohle weist insbesondere die Wirkungen von Anionen, langwelliger Infrarotstrahlung, elektromagnetischer Abschirmung, Geruchsbekämpfung und Luftreinigung, Wasserreinigung, eine antibiotische und entgiftende Wirkung, die [Wirkung der] Zufuhr von Mineralstoffen und Feuchtigkeitsregulierung auf und eine hervorragende Adsorbtionsrate bei Schwermetallen.
  • Das Siliciumdioxid ist eine Anionen beinhaltende Verbindung, bei der mindestens ein zentrales Siliciumatom von negativ geladenen Liganden umgeben ist, und dient zur weiteren Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.
  • Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Siliciumdioxid weist eine Mikroporenstruktur und neutralisiert dabei Kationen von Schwermetallen mit Anionen, wodurch es Schwermetalle und reduziertes dreiwertiges Chrom adsorbiert und deren Peripherie umhüllt, so dass sie in inaktivem Zustand gehalten werden.
  • Eisentrisulfat-Heptahydrat löst sich in Wasser in Form eines weißlich-hellgrünen Kristalls oder kristallinen Pulvers, löst sich jedoch nicht in Alkohol oder Ether. Bei Luftkontakt entsteht an seiner Oberfläche das gelblich-braune basische Eisentrisulfat (Fe(OH)SO4.
  • Eisentrichlorid-Tetrahydrat ist ein hellgrüner zerfließender Kristall mit einer spezifischen Dichte von 1,926 g/cm3 und löst sich in Wasser und Alkohol. Wenn dieses Hydrat an der Luft erwärmt wird, zerfällt es zu Eisenoxid (Fe2O3) .
  • Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Eisentrisulfat-Heptahydrat und Eisentrichlorid-Tetrahydrat lösen eine Chrom-Reduktionsreaktion durch Fe2+ aus, das ein Elektronendonator ist, so dass das sechswertige Chrom zu dreiwertigem Chrom reduziert wird.
  • Der Zement-Zuschlagstoff kann durch herkömmliches Mischen hergestellt werden.
  • Ferner kann der verwendete Zement-Zuschlagstoff in Pulverform oder als wässrige Lösung vorliegen, vorzugsweise in Pulverform, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Zudem kann der Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung 0,1 bis 5 Gewichtsanteile der folgenden Stoffe enthalten: Diatomit; Eisentrichlorid; Eisentrichlorid-Hexahydrat (FeCl3. 6H2O) ; Zinnsulfid (SnS); Antimon; Eisenchlorid; oder Eisensulfat, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • [Ausführungsform für die Erfindung]
  • <Beispiel 2>
  • Die Stoffe, die in dem im obigen Beispiel 1 hergestellten Zement-Zuschlagstoff verwendet werden, können bei Einstellung der Produktion, wirtschaftlichen Problemen, Problemen aufgrund von Toxizität oder dergleichen durch andere Ersatzstoffe ersetzt werden, und deren genaue Konfiguration ist wie folgt.
  • Die in Beispiel 1 verwendete Holzkohle kann durch Diatomit ersetzt werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Der Zement-Zuschlagstoff, bei dem Holzkohle durch Diatomit ersetzt wird, kann folgendes beinhalten: 13 bis 23 Gewichtsanteile Diatomit; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 15 bis 24 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, vorzugsweise 15 bis 21 Gewichtsanteile Diatomit; 18 bis 24 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 17 bis 22 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 51 bis 57 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, und dabei vorzugsweise 17 bis 18 Gewichtsanteile Diatomit; 19 bis 21 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 18 bis 19 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 52 bis 54 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • In der vorliegenden Erfindung ist Diatomit ein natürlicher Ton mit einer amorphen nichtkristallinen Struktur und weist eine solch niedrige Dichte und hohe Porosität auf, dass er Schwermetalle und reduziertes dreiwertiges Chrom adsorbieren kann, so dass sie in inaktivem Zustand gehalten werden.
  • In der vorliegenden Erfindung sind die restlichen Stoffe und Verfahren außer Diatomit dieselben wie in Beispiel 1 erläutert.
  • <Beispiel 3>
  • Die Stoffe, die in dem im obigen Beispiel 1 hergestellten Zement-Zuschlagstoff verwendet werden, können bei Einstellung der Produktion, wirtschaftlichen Problemen, Problemen aufgrund von Toxizität oder dergleichen durch andere Ersatzstoffe ersetzt werden, und deren genaue Konfiguration ist wie folgt.
  • Dias in Beispiel 1 verwendete Siliciumdioxid kann durch Zinnsulfid ersetzt werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Der Zement-Zuschlagstoff, bei dem Siliciumdioxid durch Zinnsulfid ersetzt wird, kann folgendes beinhalten: 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Zinnsulfid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, vorzugsweise 15 bis 21 Gewichtsanteile Holzkohle; 18 bis 24 Gewichtsanteile Zinnsulfid; 17 bis 22 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 51 bis 57 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, und dabei vorzugsweise 17 bis 18 Gewichtsanteile Holzkohle; 19 bis 21 Gewichtsanteile Zinnsulfid; 18 bis 19 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 52 bis 54 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • In der vorliegenden Erfindung neutralisiert Zinnsulfid Kationen von Schwermetallen mit Anionen, so dass die Schwermetalle in einem inaktiven Zustand gehalten werden.
  • In der vorliegenden Erfindung sind die restlichen Stoffe und Verfahren außer Zinnsulfid dieselben wie in Beispiel 1 erläutert.
  • <Beispiel 4>
  • Die Stoffe, die in dem im obigen Beispiel 1 hergestellten Zement-Zuschlagstoff verwendet werden, können bei Einstellung der Produktion, wirtschaftlichen Problemen, Problemen aufgrund von Toxizität oder dergleichen durch andere Ersatzstoffe ersetzt werden, und deren genaue Konfiguration ist wie folgt.
  • Das in Beispiel 1 verwendete Eisentrisulfat-Heptahydrat kann durch Antimon ersetzt werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Der Zement-Zuschlagstoff, bei dem Eisentrisulfat-Heptahydrat durch Antimon ersetzt ist, kann folgendes beinhalten: 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Antimon; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, vorzugsweise 15 bis 21 Gewichtsanteile Holzkohle; 18 bis 24 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 17 bis 22 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; und 51 bis 57 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, und dabei vorzugsweise 17 bis 18 Gewichtsanteile Holzkohle; 19 bis 21 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 18 bis 19 Gewichtsanteile Antimon; und 52 bis 54 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • In der vorliegenden Erfindung sind die restlichen Stoffe und Verfahren außer Antimon dieselben wie in Beispiel 1 erläutert.
  • <Beispiel 5>
  • Die Stoffe, die in dem im obigen Beispiel 1 hergestellten Zement-Zuschlagstoff verwendet werden, können bei Einstellung der Produktion, wirtschaftlichen Problemen, Problemen aufgrund von Toxizität oder dergleichen durch andere Ersatzstoffe ersetzt werden, und deren genaue Konfiguration ist wie folgt.
  • Das in Beispiel 1 verwendete Eisentrichlorid-Tetrahydrat kann durch mindestens einen der Stoffe Eisentrichlorid, Eisentrichlorid-Hexahydrat, Eisenchlorid oder Eisensulfat ersetzt werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Der Zement-Zuschlagstoff, bei dem Eisentrichlorid-Tetrahydrat durch mindestens einen der Stoffe Eisentrichlorid, Eisentrichlorid-Hexahydrat, Eisenchlorid oder Eisensulfat ersetzt wird, kann folgendes enthalten: 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile von mindestens einem der Stoffe Eisentrichlorid, Eisentrichlorid-Hexahydrat, Eisenchlorid oder Eisensulfat, vorzugsweise 15 bis 21 Gewichtsanteile Holzkohle; 18 bis 24 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 17 bis 22 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 51 bis 57 Gewichtsanteile von mindestens einem der Stoffe Eisentrichlorid, Eisentrichlorid-Hexahydrat, Eisenchlorid oder Eisensulfat, und dabei vorzugsweise 17 bis 18 Gewichtsanteile Holzkohle; 19 bis 21 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 18 bis 19 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 52 bis 54 Gewichtsanteile von mindestens einem der Stoffe Eisentrichlorid, Eisentrichlorid-Hexahydrat, Eisenchlorid oder Eisensulfat, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • In der vorliegenden Erfindung lösen Eisentrichlorid, Eisentrichlorid-Hexahydrat, Eisenchlorid oder Eisensulfat eine Chrom-Reduktionsreaktion durch Fe2+ aus, das ein Elektronendonator ist, so dass das sechswertige Chrom zu dreiwertigem Chrom reduziert wird, so dass es in inaktivem Zustand gehalten wird.
  • In der vorliegenden Erfindung sind die restlichen Stoffe und Verfahren außer Eisentrichlorid, Eisentrichlorid-Hexahydrat, Eisenchlorid oder Eisensulfat dieselben wie in Beispiel 1 erläutert.
  • <Beispiel 6>
  • 1 ist eine Ansicht, die einen Zement-Zuschlagstoff zeigt, der durch ein Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
  • Jeder beliebige der Zement-Zuschlagstoffe aus den Beispielen 1 bis 5 kann in einem gesamten Herstellungsprozess für Zement oder vor der Anwendung des Zements beigemischt werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • In der vorliegenden Erfindung bedeutet eine Zementmischung eine Mischung aus einem Zement und einem Zement-Zuschlagstoff.
  • Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Zement kann einen nach einer allgemein bekannten Technik hergestellten Zement beinhalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Zementmischung kann einen Zement-Zuschlagstoff in einem Zement in einer Menge von 0,1 bis 0,8 Gew.% beinhalten, vorzugsweise 0,2 bis 0.7 Gew.%, und dabei vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.%, ist jedoch nicht darauf beschränkt, so dass im Zement enthaltene Schwermetalle, Karzinogene usw. nicht nachweisbar oder reduziert sind.
  • Wenn weniger als 0,1 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs im Zement enthalten sind, können Schwermetalle nachgewiesen werden. Wenn mehr als 0,8 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs darin enthalten sind, können die intrinsischen physikalischen Eigenschaften des Zements verändert sein.
  • Ferner kann, wenn weniger als 0,2 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs im Zement enthalten sind, sechswertiges Chrom in einer Menge von 2,5 ppm oder mehr nachgewiesen werden. Wenn mehr als 0,7 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs darin enthalten sind, kann die Festigkeit des Zements verändert sein.
  • Zudem kann, wenn weniger als 0,3 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs im Zement enthalten sind, sechswertiges Chrom in einer Menge von 2 ppm oder mehr nachgewiesen werden. Wenn mehr als 0,6 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs darin enthalten sind, kann die Festigkeit des Zements verändert sein.
  • Der Zement-Zuschlagstoff kann auch in Zement, Beton oder Mörtel verwendet werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Um die Festigkeit des Zements in der vorliegenden Erfindung weiter zu erhöhen, kann die Zementmischung des Weiteren Calciumstearat in einer Menge von 10 Gew.% oder weniger enthalten, vorzugsweise 1 bis 6 Gew.%, und dabei vorzugsweise 2 bis 5 Gew.%, und am vorteilhaftesten 2 bis 3 Gew.%, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Da das Calciumstearat die Eigenschaft aufweist, Wasser nicht zu absorbieren, kann die Festigkeit des Zements aufgrund der verbesserten wasserabweisenden und wasserdichten Eigenschaften verbessert werden.
  • Ferner kann, wenn der Zementmischung mehr als 10 Gew.% Calciumstearat beigemischt werden, die Festigkeitsentwicklung herabgesetzt werden.
  • Zudem kann, wenn der Zementmischung weniger als 2 Gew.% Calciumstearat beigemischt werden, die wasserabweisende und wasserdichte Wirkung unwesentlich sein. Wenn mehr als 3 Gew.% Calciumstearat beigemischt werden, kann das die Kosten der Produktion erhöhen, was sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit auswirken kann.
  • <Versuchsbeispiel 1>
  • Es wurde ein Versuch durchgeführt, um [die Konzentration von] Schwermetallen und sechswertigem Chrom in einem Zement mit dem Zement-Zuschlagstoff, der nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, [zu untersuchen und] mit [mit dem in] einem herkömmlichen Zement zu vergleichen.
  • Die Versuchsgruppe verwendete einen Zement, in dem kein Eisensulfat enthalten war und der Zement-Zuschlagstoff aus Beispiel 1 enthalten war.
  • Die Kontrollgruppe A verwendete einen Zement, in dem Eisensulfat enthalten war und der Zement-Zuschlagstoff aus Beispiel 1 zugegeben war, und die Kontrollgruppe B verwendete den im Handel erhältlichen Asia Cement.
  • Es wurden die Schwermetalle Cadmium, Arsen, Quecksilber und Blei verwendet und gemäß EPA-Verfahren 3051A geprüft: Prüfverfahren 2007.
  • Sechswertiges Chrom wurde gemäß EPA-Verfahren 3051A geprüft: Prüfverfahren 2007 oder KS L 5221: Prüfverfahren 2007.
  • Die Tabelle 1 unten zeigt eine Zusammenfassung der Prüfergebnisse zur Elution von Schwermetallen und sechswertigem Chrom. [Tabelle 1]
    Prüfobjekt (mg/l) Versuchsgruppe Kontrollgruppe A Kontrollgruppe B
    Blei Nicht Nicht 87,9
    (Quantifizierungsgrenze 0,04) nachgewiesen nachgewiesen
    Cadmium (Quantifizierungsgrenze 0,04) Nicht nachgewiesen Nicht nachgewiesen 2,2
    Arsen (Quantifizierungsgrenze 0,05) Nicht nachgewiesen Nicht nachgewiesen 34,65
    Quecksilber (Quantifizierungsgrenze 0,0005) Nicht nachgewiesen 0,0006 0,06
    Sechswertiges Chrom 0,085 0,092 24,3
  • Unter Bezugnahme auf Tabelle 1 und 2 bis 4 wurde von den Schwermetallen wie etwa Blei, Cadmium, Arsen und Quecksilber in der Versuchsgruppe und der Kontrollgruppe A das Blei nicht nachgewiesen, aber am meisten in der Kontrollgruppe B in einer Menge von 87,9 mg/l.
  • Angenommen, dass die Versuchsgruppe und die Kontrollgruppe A 0,03 mg/l aufwies, also gleich oder unter der unteren Nachweisgrenze, dann kann dann, wenn der Zement-Zuschlagstoff verwendet wird, daraus geschlossen werden, dass das Blei im Vergleich zur Kontrollgruppe B um das 2.930-Fache oder mehr reduziert wird.
  • Cadmium wurde in der Versuchsgruppe und in der Kontrollgruppe A nicht nachgewiesen, aber am meisten in der Kontrollgruppe B in einer Menge von 2,2 mg/l.
  • Angenommen, dass die Versuchsgruppe und die Kontrollgruppe A 0,03 mg/l aufwies, also gleich oder unter der unteren Nachweisgrenze, dann kann dann, wenn der Zement-Zuschlagstoff verwendet wird, daraus geschlossen werden, dass das Cadmium im Vergleich zur Kontrollgruppe B um das 73-Fache oder mehr reduziert wird.
  • Arsen wurde in der Versuchsgruppe und in der Kontrollgruppe A nicht nachgewiesen, aber am meisten in der Kontrollgruppe B in einer Menge von 34,65 mg/l.
  • Angenommen, dass die Versuchsgruppe und die Kontrollgruppe A 0,04 mg/l aufwies, also gleich oder unter der unteren Nachweisgrenze, dann kann dann, wenn der Zement-Zuschlagstoff verwendet wird, daraus geschlossen werden, dass das Arsen im Vergleich zur Kontrollgruppe B um das 866-Fache oder mehr reduziert wird.
  • Quecksilber wurde in der Versuchsgruppe nicht nachgewiesen, aber am meisten in der Kontrollgruppe B in einer Menge von 0,06 mg/l, gefolgt von der Kontrollgruppe A mit einer Menge von 0,0006 mg/l.
  • Angenommen, dass die Versuchsgruppe und die Kontrollgruppe A 0,0004 mg/l aufwies, also gleich oder unter der unteren Nachweisgrenze, dann kann dann, wenn der Zement-Zuschlagstoff verwendet wird, daraus geschlossen werden, dass das Quecksilber im Vergleich zur Kontrollgruppe B um das 150-Fache oder mehr reduziert wird.
  • Insbesondere hat sich als Ergebnis des Versuchs zum Vergleich des Zements mit Eisensulfat und dem ohne Eisensulfat im Hinblick auf die Versuchsgruppe und die Kontrollgruppe A bestätigt, dass Quecksilber nur bei der Kontrollgruppe A nachgewiesen wurde, bei der Eisensulfat enthalten war. Dementsprechend kann die Zugabe von Eisensulfat zum Zement sich auf den Nachweis von Quecksilber auswirken.
  • Sechswertiges Chrom, das ein weiteres Karzinogen ist, wurde in der Versuchsgruppe B in einer Menge von 24,3 mg/l nachgewiesen. In der Versuchsgruppe und in der Kontrollgruppe A wurde sechswertiges Chrom in einer Menge von 0,085 mg/l bzw. 0,092 mg/l nachgewiesen. Dementsprechend kann bestätigt werden, dass bei Verwendung des Zement-Zuschlagstoffs das sechswertige Chrom im Vergleich zur Kontrollgruppe B um das etwa 264- bis 286-Fache gesenkt werden kann.
  • Ferner kann man nachvollziehen, dass bei Hinzufügen des Zement-Zuschlagstoffs der vorliegenden Erfindung zum Zement keine Schwermetalle mehr nachgewiesen werden und von sechswertigem Chrom nur eine auffallend geringe Menge nachgewiesen wird. Aus den oben genannten Ergebnissen kann gefolgert werden, dass die vorliegende Erfindung bei bei einem Abwasserentsorgungsprozess?? angewendet werden.
  • <Versuchsbeispiel 2>
  • Es wurde ein Versuch durchgeführt, um [die Konzentration von] sechswertigem Chrom in einem Zement mit dem Zement-Zuschlagstoff, der nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, [zu untersuchen und] mit [dem in] einem herkömmlichen Zement zu vergleichen.
  • Die Versuchsgruppe verwendete einen Zement, der 0,5 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs enthielt, gemessen mit einer elektronischen Waage.
  • Die Kontrollgruppe C verwendete einen Zement, der 0,5 Gew.% [sic!] des Zement-Zuschlagstoffs enthielt, gemessen mit einer elektronischen Waage, und die Kontrollgruppe D verwendete den im Handel erhältlichen Asia Cement.
  • Die Tabelle 2 unten zeigt eine Zusammenfassung der Prüfergebnisse zur Elution von sechswertigem Chrom. [Tabelle 2]
    Wellenlänge ABS %T Sechswertiges Chrom (ppm)
    Versuchsgruppe 540 0,035 92,25 0,771
    Kontrollgruppe C 540 0,036 92,04 1,019
    Kontrollgruppe D 540 0,145 71,57 28,394
  • Unter Bezugnahme auf Tabelle 2 und 5 kann bestätigt werden, dass keine Veränderung der Wellenlänge im Zement der Versuchsgruppe und der Kontrollgruppen C und D festzustellen waren. Dementsprechend kann man nachvollziehen, dass es keine Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Zements gibt. Das sechswertige Chrom wurde mit einer Menge von 0,771 ppm am wenigsten in der Versuchsgruppe nachgewiesen, wurde jedoch mit einer Menge von 1,019 ppm und 28,394 ppm in der Kontrollgruppe C bzw. der Kontrollgruppe C [sic!] nachgewiesen. Dementsprechend kann man es im Fall der Verwendung des Zement-Zuschlagstoffs nachvollziehen, dass das sechswertige Chrom im Vergleich zur Kontrollgruppe D um etwa das 27- bis 36-Fache reduziert war.
  • Ferner kann man bestätigen, dass bei Zugeben des Zement-Zuschlagstoffs der vorliegenden Erfindung zum Zement das sechswertige Chrom nur in auffallend geringerer Menge nachgewiesen wird, und zwar ohne starke Veränderung der intrinsischen physikalischen Eigenschaften des Zements.
  • <Versuchsbeispiel 3>
  • Es wurde ein Versuch durchgeführt, um [die Konzentrationen des] sechswertigen Chroms anhand der Anteile des Zement-Zuschlagstoffs, der nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, [miteinander] zu vergleichen.
  • Die Versuchsgruppe verwendete den Zement, der den Zement-Zuschlagstoff in einer Menge von 0,3, 0,4, 0,5 und 0,6 Gew.%, während die Kontrollgruppe den nach Japan exportierten Tongyang Cement verwendete.
  • Die Tabelle 3 unten zeigt eine Zusammenfassung der Testergebnisse. [Tabelle 3]
    Probe Sechs werti ges Chrom (g/l) F Masse (g) Volume n (ml) Faktor Mitte lwert SD % RSD Messwe rte
    Kontr ollgr uppe Zum Expor t nach Japan 10,71 3 R 1,000 0 100,00 0 100,00 0 0,043 3 0,000 3 0,61 0,0435 0,0433 0,0430
    Versu chsgr uppe (Gew. %) 0,3 2,360 R 1,000 0 100,00 0 100,00 0 0,010 3 0,000 2 2,22 0,0105 0,0101 0,0104
    0,4 0,112 R 1,000 0 100,00 0 100,00 0 0,000 6 0,000 1 19,5 0,0007 0,0006 0,0005
    0,5 0,324 R 1,000 0 100,00 0 100,00 0 0,002 3 0,000 2 8,51 0,0025 0,0023 0,0021
    0,6 0,305 R 1,000 0 100,00 0 100,00 0 - 0,000 2 0,000 1 -77 - 0,0001 - 0,0001
    -0,0004
  • Unter Bezugnahme auf Tabelle 3 und 6 und 7 kann man nachvollziehen, dass es keine Veränderung des Gewichts, Volumens usw. zwischen der Versuchsgruppe und der Kontrollgruppe gab.
  • Sechswertiges Chrom wurde am meisten in einer Menge von 10,713 g/l bei der Kontrollgruppe nachgewiesen. Bei den Versuchsgruppen wurde sechswertiges Chrom wurde am meisten in einer Menge von 2,36 g/l in der Gruppe nachgewiesen, in der 0,3 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs enthalten waren.
  • Ferner wurde sechswertiges Chrom in der zweithöchsten Menge von 0,324 g/l in der Versuchsgruppe nachgewiesen, bei der 0,5 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs enthalten waren, und in der dritthöchsten Menge von 0,305 g/l in der Versuchsgruppe, in der 0,6 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs enthalten waren.
  • Bei den Versuchsgruppen wurde sechswertiges Chrom wurde am meisten in einer Menge von 0,112 g/l in der Gruppe nachgewiesen, in der 0,4 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs enthalten waren. Dementsprechend kann man nachvollziehen, dass das sechswertige Chrom im Vergleich zur Kontrollgruppe in der Versuchsgruppe um das 33- bis 96-Fache weniger nachgewiesen wurde.
  • Es ist auch nachvollziehbar, dass die Nachweismenge des sechswertigen Chroms sinkt, wenn der Anteil des im Zement enthaltenen Zement-Zuschlagstoff erhöht wird.
  • Ferner kann daraus gefolgert werden, dass mindestens 0,3 Gew.% des Zement-Zuschlagstoff im Zement enthalten sein muss, damit sechswertiges Chrom in einer Menge von 2,5 g/l oder weniger im Zement nachgewiesen werden kann.
  • <Versuchsbeispiel 4>
  • Es wurde ein Versuch durchgeführt, um [die Konzentration von] sechswertigem Chrom visuell zu bestätigen, das aus einem Zement mit dem Zement-Zuschlagstoff entsteht, der nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, sowie ein herkömmlicher Zement [sie!].
  • Die Versuchsgruppe verwendete einen Zement, der 0,5 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs enthielt, gemessen mit einer elektronischen Waage.
  • Die Kontrollgruppe C verwendete den Zement, der 0,5 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs enthielt, gemessen mit einer herkömmlichen Waage.
  • Die Kontrollgruppe D verwendete den im Handel erhältlichen Asia Cement.
  • Die Kontrollgruppe E verwendete den im Handel erhältlichen Sungshin Cement.
  • Unter Bezugnahme auf 8 wurde visuell bestätigt, dass sechswertiges Chrom aufgrund der Tatsache nicht nachgewiesen wurde, dass die Proben der Versuchsgruppe und der Kontrollgruppe C transparent waren.
  • Es wurde visuell bestätigt, dass sechswertiges Chrom aufgrund der Tatsache nachgewiesen wurde, dass die Proben der Kontrollgruppen D und E rot angefärbt waren.
  • Ferner kann vorhergesagt werden, dass mehr sechswertiges Chrom in der Probe der Kontrollgruppe D enthalten ist, und zwar weil die Probe der Kontrollgruppe D im Vergleich zur Probe der Kontrollgruppe E ein dunkleres Rot annimmt.
  • <Versuchsbeispiel 5>
  • Es wurde ein Versuch zum Überleben von Goldfischen durchgeführt, dabei wurde ein Zement mit dem Zement-Zuschlagstoff verwendet, der nach Beispiel 1 hergestellt wurde, sowie ein herkömmlicher Zement.
  • Wie in 9 dargestellt wurde das Überleben der Goldfische bestätigt, indem der Zement der Versuchsgruppe und der der Kontrollgruppe in jedes der Prüfstücke von zwei Wassertanks gegossen wurde.
  • Die Versuchsgruppe verwendete den Zement mit dem nach Beispiel 1 hergestellten Zement-Zuschlagstoff, während die Kontrollgruppe den herkömmlichen Zement verwendete.
  • Die Tabelle 4 unten zeigt die Ergebnisse des Versuchs zum Überleben von Goldfischen. [Tabelle 4]
    Versuchsgruppe Kontrollgruppe
    Überleben des Goldfischs Gute Gesundheit Überleben für etwa 8 Stunden
  • Unter Bezugnahme auf Tabelle 4 wurde bestätigt, dass der Goldfisch der Versuchsgruppe überlebte, dass sich jedoch der Goldfisch der Kontrollgruppe nach vier Stunden langsamer bewegte, und dass der Goldfisch nach acht Stunden stirbt.
  • Daher kann daraus gefolgert werden, dass das Schwermetall nicht aus dem Zement mit dem Zement-Zuschlagstoff nach der vorliegenden Erfindung eluiert wird.
  • <Versuchsbeispiel 6>
  • Es wurde ein Versuch durchgeführt, um die Anionenkonzentration zu bestätigen, dabei wurde ein Zement mit dem Zement-Zuschlagstoff verwendet, der nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, sowie ein herkömmlicher Zement.
  • Die Versuchsgruppe verwendete den Zement mit dem nach Beispiel 1 hergestellten Zement-Zuschlagstoff, während die Kontrollgruppe den herkömmlichen Zement verwendete.
  • Unter Bezugnahme auf 10 wurde bestätigt, dass die Anionenkonzentration bei der Versuchsgruppe bei 280-285 Ionen/ccm lag, mit einer durchschnittlichen Konzentration von 283 Ionen/ccm und einer Anionenkonzentration von 60 Ionen/ccm bei der Kontrollgruppe.
  • Insbesondere beträgt die in Wäldern entstehende Anionenkonzentration 280-300 Ionen/ccm und ist somit ähnlich wie in der Versuchsgruppe, was darauf hinweist, dass die Versuchsgruppe einen ähnlichen Effekt erreicht, wie bei einem Aufenthalt im Wald.
  • Ferner ist nachzuvollziehen, dass die Anionen in der Versuchsgruppe in etwa 5-fach höherer Menge vorliegen als in der Kontrollgruppe.
  • <Versuchsbeispiel 7>
  • Es wurde ein Versuch durchgeführt, um [die Konzentrationen von] sechswertigem Chrom nach dem Erwärmen zu vergleichen, dazu wurden Zemente mit dem Zement-Zuschlagstoff verwendet, der nach den Beispielen 1 bis 5 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
  • Die Versuchsgruppe verwendete den Zement-Zuschlagstoff aus Beispiel 1.
  • Die Kontrollgruppe 1 verwendete die Zement-Zuschlagstoffe aus den Beispielen 2 und 3, während die Kontrollgruppe 2 die Zement-Zuschlagstoffe aus den Beispielen 4 und 5 verwendete. Die oben verwendeten Zemente beinhalteten Zemente, die vom selben Hersteller stammten.
  • Zuallererst wurde jeder Zement in jedes Becherglas mit destilliertem Wasser zugegeben, um zu bestätigen, dass sechswertiges Chrom nachgewiesen wird [sic!].
  • Danach wurde bestätigt, dass kein sechswertiges Chrom nach dem Zugeben jedes Zement-Zuschlagstoffs der Versuchsgruppe, der Kontrollgruppe 1 bzw. der Kontrollgruppe 2 in das jeweils mit dem Zement gefüllte Becherglas nachgewiesen wird.
  • Schließlich wurde jedes Becherglas drei bis vier Minuten in einem Ofen auf 105°C erwärmt, und es wurde bestätigt, ob sechswertiges Chrom nachgewiesen wurde oder nicht.
  • Unter Bezugnahme auf 11 wurde bestätigt, dass sechswertiges Chrom bei der Kontrollgruppe nicht nachgewiesen wurde. Dementsprechend kann man nachvollziehen, dass das durch den Zement-Zuschlagstoff reduzierte dreiwertige Chrom eine thermisch stabile Struktur aufweist.
  • Insbesondere beinhaltet das Verfahren zum Herstellen eines Zements ein Kalzinierungsverfahren. Aus den oben genannten Ergebnissen kann jedoch gefolgert werden, dass das thermisch reduzierte dreiwertige Chrom nicht erneut oxidiert, auch wenn der Zement-Zuschlagstoff im gesamten Prozess der Zementherstellung beinhaltet ist.
  • Es kann visuell bestätigt werden, dass sechswertiges Chrom durch Wärme in den Versuchsgruppen 1 und 2 nachgewiesen wird, was darauf hindeutet, dass das sechswertige Chrom durch Wärme oxidiert.
  • <Versuchsbeispiel 8>
  • Es wurde ein Versuch durchgeführt, um die Effizienz der Entfernung von sechswertigem Chrom und Schwermetallen durch Herstellen der in Beispiel 6 gezeigten Zementmischung unter Verwendung der Zement-Zuschlagstoffe, die nach den Beispielen 1 bis 5 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, zu bestätigen.
  • Die Tabelle 5 unten zeigt die Ergebnisse, die bestätigen, wie effizient das sechswertige Chrom und die Schwermetalle entfernt wurden (⊚ bestem, ◯: gut, △: durchschnittlich). [Tabelle 5]
    Effizienz der Entfernung Sechswertiges Chrom Schwermetall
    Beispiel 1 ⊚ ⊚
    Beispiel 2 ◯ ◯
    Beispiel 3 ◯ ◯
    Beispiel 4 ◯ ◯
    Beispiel 5 ◯ △
  • Unter Bezugnahme auf Tabelle 5 wurde gezeigt, dass der Zement-Zuschlagstoff aus Beispiel 1 die beste Effizienz beim Entfernen von sechswertigem Chrom und Schwermetallen erzielt, die Zement-Zuschlagstoffe aus den Beispielen 2 bis 4 erzielen die zweitbeste Effizienz beim Entfernen von sechswertigem Chrom und Schwermetallen, und der Zement-Zuschlagstoff aus Beispiel 5 erzielt die drittbeste Effizienz beim Entfernen von Schwermetallen.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit:
  • Die vorliegende Erfindung ist für die industrielle Anwendung geeignet und stellt einen Zement-Zuschlagstoff und ein Herstellungsverfahren zur Verfügung, bei dem Karzinogene, einschließlich Schwermetalle wie etwa sechswertiges Chrom und dergleichen, die aus dem Zement entstehen, entfernt werden, und dabei die Festigkeit und die intrinsischen physikalischen Eigenschaften des Zements erhalten bleiben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • JP 5876836 [0017, 0030]
    • EP 1533287 [0017]
    • EP 01533287 [0030]
    • JP 2008273993 [0030]

Claims (8)

  1. Zuschlagstoff, der umfasst: 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat,
  2. Der Zement-Zuschlagstoff nach Anspruch 1 kann des Weiteren mindestens einen der folgenden Stoffe enthalten: Diatomit; Eisentrichlorid; Eisentrichlorid-Hexahydrat; Zinnsulfid; Antimon; Eisenchlorid; oder Eisensulfat.
  3. Zuschlagstoff, der umfasst: 13 bis 23 Gewichtsanteile Diatomit; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat.
  4. Zuschlagstoff, der umfasst: 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Zinnsulfid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat.
  5. Zuschlagstoff, der umfasst: 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Antimon; und 49 bis 59 Gewichtsanteile Eisentrichlorid-Tetrahydrat.
  6. Zuschlagstoff, der umfasst: 13 bis 23 Gewichtsanteile Holzkohle; 16 bis 26 Gewichtsanteile Siliciumdioxid; 16 bis 23 Gewichtsanteile Eisentrisulfat-Heptahydrat; und 49 bis 59 Gewichtsanteile von mindestens einem der folgenden Stoffe: Eisentrichlorid, Eisentrichlorid-Hexahydrat, Eisenchlorid oder Eisensulfat.
  7. Zementmischung, die umfasst: einen Zement; und 0,1 bis 0,8 Gew.% des Zement-Zuschlagstoffs nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, der dem Zement zugegeben ist.
  8. Zementmischung nach Anspruch 7, die ferner 10 Gew.% Calciumstearat oder weniger umfasst.
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