FI96509B - Menetelmä sementtimäisten koostumusten valmistamiseksi jätetuotteista - Google Patents

Menetelmä sementtimäisten koostumusten valmistamiseksi jätetuotteista Download PDF

Info

Publication number
FI96509B
FI96509B FI902477A FI902477A FI96509B FI 96509 B FI96509 B FI 96509B FI 902477 A FI902477 A FI 902477A FI 902477 A FI902477 A FI 902477A FI 96509 B FI96509 B FI 96509B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
mixture
cao
composition
bleaching
slag
Prior art date
Application number
FI902477A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI96509C (fi
FI902477A0 (fi
Inventor
T Peter Philip
Anthony L Hannaford
Ernst Konick
Original Assignee
Newmont Mining Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Newmont Mining Corp filed Critical Newmont Mining Corp
Publication of FI902477A0 publication Critical patent/FI902477A0/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI96509B publication Critical patent/FI96509B/fi
Publication of FI96509C publication Critical patent/FI96509C/fi

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/32Aluminous cements
    • C04B7/323Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06Aluminous cements
    • C04B28/065Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B5/00Treatment of  metallurgical  slag ; Artificial stone from molten  metallurgical  slag 
    • C04B5/06Ingredients, other than water, added to the molten slag or to the granulating medium or before remelting; Treatment with gases or gas generating compounds, e.g. to obtain porous slag
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00724Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

5 96509
Menetelmä sementtimaisten koostumusten valmistamiseksi jä-tetuotteista - Förfarande för framställning av cementartade kompositioner fran avfallsprodukter
Tekniikan ala
Keksintö koskee menetelmää sementtimäisen koostumuksen valmistamiseksi hyödyntämällä metallurgisten prosessien jäte-tuotteita, fossiilisen polttoaineen palamisjäännöksiä tai 10 näiden seoksia. Keksintö koskee siten erilaisten jätetuot-teiden käyttöä, kuten kovetettua kaivosten täyttömaata tai muita stabiloituja maalajeja sementtimäisissä koostumuksissa. Tällaisia jätetuotteita voivat olla mm. ei-rautakuonat, kuten myös fossiilisen polttoaineen palamisjäännökset.
15
Tekniikan taso
Metallurgisten prosessien sivutuotteet, kuten kuonat, jotka ovat peräisin sekä rauta- että ei-rautamalmien sulatuksesta, ja hiilenpolton tuotteet fossiilisia polttoaineita 20 käyttävistä voima-asemista, kuten lentotuhka tai klinkkeri, edustavat kaikki tuotetta, jossa on merkittävä energiainvestointi ja joka tavallisesti menetetään näitä materiaaleja hävitettäessä ja joita materiaaleja pidetään tästä eteenpäin jätteenä.
25 . Käsite "kuona" viittaa tässä hakemuksessa käytettynä lasi- maiseen massaan, joka jää jäljelle metallisen malmin sulatuksen jälkeen, prosessin, johon liittyy malmin metallisten ainesosien pelkistys sulaan tilaan.
30 Käsite "rautakuona" tai "masuunikuona" viittaavat kuonaan, : joka jää jäljelle rautamalmin sulatuksen jälkeen. "Ei-rau takuona" vuorostaan on kuonaa, joka jää jäljelle ei-rauta-malmin, kuten kupari-, nikkeli-, lyijy- tai sinkkimalmin 35 sulatuksen jälkeen, tehtiinpä se sitten masuunissa tai muuten. Sen vuoksi kuona, jota pidetään metallurgisessa mielessä ei-rautakuonana, voi sisältää olennaisia määriä rau- 9650^ 2 taa johtuen tämän yhdisteen esiintymisestä epäpuhtautena malmin sisällä.
Lentotuhka on palamistuote, joka on peräisin suhteellisen 5 hienoon hiukkaskokoon jauhetun hiilen poltosta. Hiili, jota ei ole jauhettu hienoksi, tuottaa sekä lentotuhkaa että karkeaa, palamatonta jäännöstä, joka tunnetaan klinkkerinä.
Useat maat, mm. Yhdysvallat, Kanada, Chile, Etelä-Afrikka, 10 Australia ja Skandinavian maat, tuottavat tai vievät suuren määrän sekä rauta- että ei-rautametalleja. Tämä johtaa merkittävien kuonamäärien tuotantoon, jota kuonaa muodostuu vaadittavien sulatusoperaatioiden sivutuotteena. Masuuni-kuonalajeja käytetään nykyisin lisäaineina joissain alhai-15 sen vahvuuden omaavissa betoneissa, kun taas ei-rautakuona-ja lentotuhkalaatujen hyödyntäminen, paitsi rautateiden betoni- ja raetäyttötyyppisiin sovellutuksiin, on ollut suhteellisen vähäistä, johtaen näiden hyödykkeiden olennaisten määrien hävittämiseen, mikä johtaa suuriin kerty-20 miin sulattoja ja voimalaitoksia ympäröivillä alueilla.
Pinnanalaisten kaivostekniikkojen taloudellinen toteutettavuus riippuu kyvystä täyttää malminpoistolla muodostettuja aukkoja turvallisten työolosuhteiden aikaansaamiseksi ja 25 ylläpitämiseksi. Eräs hyväksyttävä menetelmä tämän toimin-. nan suorittamiseksi käsittää portlandsementin lisäämisen täyttöön toimimaan sideaineena kovetetun sementtimäisen koostumuksen muodostamisessa.
30 Tällä tavalla käytetyt portlandsementit sisältävät etupäässä erityisiä yhdisteitä, kuten trikalsiumsilikaatteja, di-kalsiumsilikaatteja ja trikalsiumaluminaatteja, jotka hyd-ratoitaessa antavat halutun sementöinti- tai sidevaikutuk-sen. Portlandsementtien pääasiallisia ainesosia, ts. CaO:ta 35 ja Si02:ta, on läsnä suuressa suhteessa noin 3:1 kalsiumsi-likaattireaktioiden edistämiseksi voimakkaasti.
3 96509
Suurten portlandsementtimäärien kuljettamiseen liittyvät vaikeudet ja kustannukset ovat antaneet aihetta etsiä halvempia lisäaineita tai korvikkeita, jotka voivat jäljentää portlandsementin sementtimäisen vaikutuksen alhaisemmalla 5 kustannuksella. Siten sementöidyt täytteet antavat kaivos-suunnittelulle ja -luonnoksille laajaa uutta joustavuutta; kustannusseikat rajoittavat kuitenkin mahdollisia sovellutuksia. Siksi kaikki keinot sementointitäytteen kustannusten alentamiseksi määrätyllä täyttömäärällä laajentavat 10 materiaalin mahdollista sovellettavuutta.
Näin ollen, jos olisi käytettävissä huokeampi sideaine, joka mahdollistaa suspension muodostamisen kaivosjätteillä ja/tai hiekalla, jolla suspensiolla on sama viskositeetti 15 kuin portlandsementillä ja joka kehittää riittävissä ajoissa riittävän puristusvoiman sortumisen estämiseksi, voitaisiin huonompilaatuisia malmioita kaivaa taloudellisesti. Tämä muodostaa keksinnön päämäärän.
20 Laajaan käsitteeseen "potsolaanit" kuuluvat materiaalit tarjoavat mahdollisia säästöjä sementoitujen täytteiden käytössä. Potsolaani on mikä hyvänsä materiaali, joka voi saada piidioksidin reagoimaan kaisiumhydroksidin kanssa veden läsnäollessa stabiilien, ei-liukoisten sementtimäis-25 ten hydratoitujen kalsiumsilikaattien, tai läheisten, kompleksisempien silikaattien muodostamiseksi. Potsolaanin vaikutuksesta muodostuneet silikaatit ovat läheistä sukua joillekin portlandsementin hydratoinnilla muodostuneille silikaateille.
30
Rautamasuunikuonalla, lentotuhkalla ja erilaisilla "luonnollisilla” kuonilla ja tuhkilla on jonkin aikaa tiedetty olevan potsolaaniominaisuuksia. Teollisuuden jätekuonat eivät kuitenkaan sisällä oikeita määriä portlandsementin 35 välttämättömiä valmistusaineita. Rautamasuunikuonalla on lähinnä Ca0/Si02-suhde noin 1 ja tulee siten lähimmäksi oikeata suhdetta. Tällaisten potsolaaniominaisuuksien hankkimiseksi tällaiset kuonat on kuitenkin jäähdytettävä amorfi- 9650c 4 seen (tai hyvin lasimaiseen) tilaan nopealla sammutuksella, kuten upottamalla suureen määrään suuripaineista vettä. Tiedetään hyvin esimerkiksi, että harkkoraudan tuotannosta saatua rakeistettua masuunikuonaa voidaan sekoittaa port-5 landsementin kanssa ja jauhaa seos hienoksi kuonaan liittyvien hydraulisten ominaisuuksien esilletuomiseksi.
Viimeaikaisimmissa sovellutuksissa, joissa rautakuonaa tai lentotuhkaa käytetään täytteenä, havaitaan pienen portland-10 sementtimäärän aikaansaavan yhdessä kuonan tai lentotuhkan kanssa jonkin verran alustavaa kovettumista ja vahvuutta. Kuona tai lentotuhka reagoi sementtireaktioiden jäännös-CaO:n kanssa muodostaen "korkealaatuista" potsolaanista materiaalia, jossa on kalsiumsilikaatteja, jotka antavat lu-15 juutta pitkän ajan kuluessa.
Tällaisten rautakuonapohjäisten potsolaanisten materiaalien ominaisuudet on esitetty hyvin yksityiskohtaisesti erilaisissa ammattimiesten hyvin tuntemissa viitejulkaisuissa, 20 mm. esimerkiksi, Turriziani, R., "Aspects of the Chemistry of Pozzolanas", luku 14, The Chemistry of Cements, toimittaja H.F.W. Taylor, voi. 2, Academic Press, 1964; Nurse R.W., "Slag Cements", luku 13, The Chemistry of Cements, toim. H.F.W. Taylor, vol. 2, Academic Press, 1964, Kramer, 25 W., "Blast-Furnace Slags and Slag Cements", Paper VII-2, . Fourth International Symposium on the Chemistry of Cement,
Washington, D.C., s. 957-981, 1960, ja Biczok, I., "Portland Blast-Furnace Cements (Slag Cement)", s. 50-58, teoksessa Concrete Corrosion and Concrete Protection", Chemical 30 Publishing Co., New York, N.Y. 1967.
: Lisäksi "hyväksyttävälle" potsolaaniselle aktiivisuudelle on yleiset fysikaaliset vaatimukset esitetty ASTM-standar-dilaatuvaatimuksissa "Blended Hydraulic Cements" (sekoite-35 tuille hydraulisille sementeille), no. C595. Nämä vaatimukset on esitetty alla:
9650V
5
POTSOLAANI
hienous: pysytetty määrä seulottaessa märkänä 45-μτη (no. 325) seulalla, maksimi-£ 20,0 5 potsolaaniaktii- visuustesti: kalkin (8.16) kanssa, lujuus, minimi MPa 5.5 10 tai portlandsementin kanssa, (8.17) indeksi, minimi-% 75
KUONA
kuona-aktiivi- 15 suustesti kalkin kanssa (8.16), lujuus, minimi MPa 5.5 tai portlandsementin kanssa (8.19) 20 indeksi, minimi-% 75
Potsolaanilla olisi siten hyväksyttävä potsolaaniaktiivi-suus näiden laatuvaatimusten mukaisesti, jos se täyttää jommankumman vaihtoehtoisen vaatimuksen.
25
Ei-rautakuonan kemiallinen koostumus on kuitenkin sen verran erilainen rautakuonan koostumukseen verrattuna, että se vaatii alla kuvattuja modifikaatioita tällaisten ei-rauta-kuonien muuttamiseksi "huonolaatuisesta potsolaanista" 30 "korkealaatuiseksi potsolaaniksi". Toisin sanoen, ei-rautakuonan käyttäminen sementtinä vaatii yleensä sen kemiallisen koostumuksen modifiointia portlandsementin kanssa kilpailevan tuotteen tuottamiseksi eli tuotteen, joka voi saavuttaa korkean varhaisen lujuuden samoin kuin myös korkean 35 lopullisen lujuuden hyväksyttävän aikarajan sisällä.
• · Hakijat ovat määrittäneet, että korkeampilaatuista, huo keampaa sementtitäytettä voidaan tuottaa portlandsementtiä käyttämättä säätämällä sekä CaO:n että Al203:n suhteet ei-40 rautakuonassa. Tällainen muunnos muuttaa kuonan "huonolaatuisesta" potsolaanista "korkealaatuiseksi" potsolaaniksi, jossa välttämätön aluminaattireaktio voidaan käyttää hyväksi säätämällä sulfaatti-ioni- ja kalsiumhydroksidikonsent- 6 96501- raatiot. Edelleen menetelmiä sementin valmistamiseksi ei-rautakuonasta voidaan myös ekstrapoloida ja käyttää valmistamaan parannettuja sementtejä rautakuonaa tai fossiilisten polttoaineiden palamisjäännöksiä käyttämällä.
5
Keksinnön yhteenveto
Keksintö koskee menetelmää sementtimäisten koostumusten valmistamiseksi teollisuusjätetuotteista, ei-rautakuonasta ja fossiilisten polttoaineiden palamisjäännöksistä. Keksin-10 nön mukainen menetelmä tunnetaan siitä, että ei-rautakuo-naan eli ei-rautamalmin, esim. kupari-, nikkeli-, lyijy-tai sinkkimalmin kuonaan, fossiilisen polttoaineen palamis-jäännökseen tai näiden seokseen lisätään niiden muodostumisen aikana uunissa tai polttimessa yhdistettä, joka sisäl-15 tää CaO:ta, ja yhdistettä, joka sisältää Al203:a muodostamaan ensimmäisen seoksen, jossa on riittävä CaO- ja A1203-sisältö mahdollistamaan mainitun ensimmäisen seoksen reagoimisen koostumuksen kanssa, joka sisältää sulfaattianio-nia, joka lisätään siihen seuraavan käsittelyvaiheen aika-20 na, muodostamaan koostumuksen, jolla on ettringiitiliä saavutettavia potsolaaniominaisuuksia; nostetaan ensimmäisen seoksen pH-arvo riittävän alkaliseen arvoon seoksen alumiinioksidikomponentin aktivoimiseksi; 25 käsitellään ensimmäistä seosta lisäämällä siihen yhdistettä, joka sisältää sulfaattianionia, ja riittävän määrän vettä seoksen hydratoimiseksi muodostamaan toisen seoksen, jolloin CaO-, A1203- ja sulfaattikomponenttien suhteellinen 30 suhde toisessa seoksessa on sellainen, että niiden välinen suhde muistuttaa riittävästi ettringiittimineraalin komponenttien stökiometristä suhdetta muodostamaan siitä korkealaatuista potsolaanista materiaalia; ja 35 annetaan toisen seoksen kovettua sementtimäisen koostumuksen muodostamiseksi.
tl I ' *.»!! «HU I I Ml ' 96://- 7
Ca(OH)2:n tai CaO:n lisääminen veden läsnäollessa lähtöaineen jauhamisen jälkeen tehdään pH-arvon nostamiseksi alka-liseen arvoon alumiinioksidikomponentin aktivoimiseksi ja tuottamaan varhaista lujuutta.
5
Edullinen hiukkaskoko on välillä noin 2500 ja 5000 Blaine, vaikka suuremmat tai pienemmätkin hiukkaset toimivat tässä keksinnössä. Edullinen pH-alue on välillä noin 10 ja 14, ja tämä alue saavutetaan alkalista yhdistettä lisäämällä.
10 Näytteiden kovettaminen on suoritettava suljetuissa tiloissa kyllästetyssä kosteuspitoisuudessa.
Lämmittäminen näytteiden sekoituksen ja kovetuksen aikana 15 lisää lujuus/aika -suhdetta suuresti. Siten lämpötila on hyvin tärkeä parametri tämän keksinnön menestyksellisessä soveltamisessa.
Tässä menetelmässä voidaan sekoittaa ennalta määrätty määrä 20 portlandsementtiä, runkoainetta, täyteaineita tai muuta inerttiä materiaalia ennen veden lisäämistä.
CaO:ta tai Al203:a sisältävä yhdiste voidaan lisätä kuonan-muodostuksen aikana tai se voidaan lisätä mainittuun kuo-25 naan sen valmistumisen jälkeen ja ennen sen rakeistamista. Edullinen CaO:ta sisältävä yhdiste sekä koostumuksen modifiointiin että pH:n säätöön on sammuttamaton kalkki. Edullinen Al203:a sisältävä yhdiste on lentotuhka. Edelleen edullisia sulfaattianionia sisältäviä yhdisteitä ovat mm.
30 natriumsulfaatti tai kipsi.
Edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus Alan ammattilaiselle on selvää, että erilaisten, rauta- tai ei-rautamalminsulatustoiminnasta tulevien kuonalajien sa-35 moin kuin lentotuhkan tai fossiilisten polttoaineiden palamisesta tulevan klinkkerin kemiallinen analyysi vaihtelee laajalla alueella. Tällaisten materiaalien keskimääräiset tyypilliset analyysit on esitetty taulukossa I. Tässä tau- 8
9650V
lukossa ovat kuonalajien pääkomponentit, mutta vähäisempi määrä muita komponentteja, kuten metallioksideja, sulfideja ja vastaavia voi myös olla läsnä.
5 TAULUKKO I
TYYPILLISTEN KUONALAJIEN KOOSTUMUS
paino-%
CaO Si02 A1203 Fe203 10 --------------------------------- nikkelilieskauunikuona 2-10 32-36 2-10 44-56 kuparilieskauunikuona 1-8 33-40 2-10 47-50 rautamasuunikuona 35-50 28-38 10-20 3-5 15 ei-rautamasuunikuona 15-20 32-38 2-10 30-40 fossiilisen polttoaineen palamisjäännös (lentotuhka) 2-15 38-67 15-38 3-13 20
Esillä oleva keksintö koskee menetelmää käyttökelpoisten sementtimäisten tuotteiden valmistamiseksi tällaisista jä-tetuotteista säätämällä ja tasapainottamalla erilaiset tärkeät komponentit kontrolloimaan lopullisten koostumusten 25 sementoimisreaktioita. Kuten taulukossa I esitetään, on ei-rauta-kuonalajeilla tyypillisesti suhteellisen alhainen kalsiumoksidi- ja alumiinioksidisisällöt. Tällaiset kal-siumoksidin ja alumiinioksidin määrät ovat usein riittämättömiä johtamaan tarpeellisiin kalsiumsulfoaluminaatti- ja 30 kalsiumsilikaattireaktioihin, ja siten tällaiset kuonat eivät sovellu käytettäväksi sellaisinaan sideaineina ellei niiden kemiaa modifioida sopivasti.
Tämän keksinnön mukaisesti sementtimäisten koostumusten 35 muodostamiseksi kyseisen ensimmäisen seoksen muodostamiseksi käytetyssä jätemateriaalissa vaaditaan olevan läsnä vähintään noin 8 % CaO:ta ja noin 3,5 - 4 % AjO^a (edullisesti suhteessa noin 2:1 CaOrAl203) . Nämä tasot ovat välttämättömiä lähtömateriaalin antamiseksi, jonka alumiinioksidi-40 komponentti voidaan aktivoida sen jälkeen, kun on lisätty seuraavaa koostumusta, joka sisältää lisää Ca(0H)2:ta tai CaO:ta, sulfaattia sisältävän koostumuksen kanssa reagoimi- ; : aa.i a:iii i i ia 96509 9 seksi ja sementtimaisen materiaalin muodostamiseksi suuren varhaislujuuden antamiseksi.
Tällainen kalsiumoksidisisällön modifiointi voidaan suorit-5 taa erilaisia menetelmiä käyttäen. Kuonan muodostumisen aikana masuunissa voidaan lisätä lisää sammuttamatonta kalkkia tai kalkkikiveä sulatusprosessin aikana, jolloin kuonan lopullinen kalsiumoksidisisältö kasvaa vastaavasti. Samalla tavoin voidaan saavuttaa alumiinioksidisisällön modifiointi 10 lisäämällä sulatusprosessin aikana esimerkiksi lentotuhkaa.
Kun oikean koostumuksen omaava kuona on saatu aikaan ja rakeistettu suuren lasisisällön omaavaksi, se on jauhettava, yhdessä kipsin kanssa mikäli tarpeen, ennalta määrättyyn 15 hienouteen, edullisesti välille noin 2500 - 5000 Blaine.
Veden ja alkalisen materiaalin, edullisesti sammuttamattoman kalkin, lisäys aktivoi tämän koostumuksen. On kuitenkin tehtävä ero aktivaattorina käytetyn sammuttamattoman kalkin 20 ja uunisyöttöön kuonan CaO-sisällön nostamiseksi lisätyn sammuttamattoman kalkin välillä, joka kalkki on se, jolla on päärooli sementöintireaktioissa. Tämä CaO on lisättävä kuonan amorfiseen rakenteeseen lisäämään sen epäjärjestyksessä olevaa kemiallista tilaa ja lisäämään sen reaktiivi-25 suutta.
Alkalinen materiaali, joka lisätään seoksen aktivoimiseksi, säätää pH-arvon ylöspäin pH-arvoon noin 12 ja sallii geelien ja Al02-ionien muodostumisen. Ellei lisätä kipsiä (CaS04-30 2H20) tai muita sulfaatti-ionia sisältäviä materiaaleja, alumiinioksidikomponentti pysyy kuitenkin reagoimattomana.
\ Jotta sementtimäinen koostumus olisi onnistunut, sen alu- miinioksidikomponentin on muistutettava kemialtaan ettrin-giittiyhdistettä, kalsiummonosulfoaluminaattiyhdistettä, 35 jolla on likimääräinen kaava CagAlj(S04)3(OH) 12*26H20. Perinteisessä "potsolaanisessa" kuona/kalkki/vesi-järjestelmässä on yleensä riittämättömästi sulfaattiradikaalia, ja ellei tätä lisätä jostain ulkoisesta lähteestä, ei haluttuja se- 10 9 6 5 Oc mentoitumisreaktioita tapahdu. On mahdollista, että määrätyissä malmeissa esiintyy sulfaattiradikaalia jauhamisjätteissä muodossa, jossa se olisi käytettävissä sementointi-reaktioihin, mutta useimmissa tapauksissa kuonaan on lisät-5 tävä enemmän sulfaatti-ioneja. Siten on olennaista säätää sulfaattisisältö alueelle, joka yhdistettynä muiden valmistusaineiden kanssa antaa ettringiittimineraalissa esiintyvän likimääräisen stökiometrisen suhteen. Sulfaatianioni voidaan lisätä joko kipsinä tai matriumsulfaattina tai mo-10 lempina.
Seoksen pH-arvo voidaan kohottaa vaadittuun aikaiiseen arvoon alkalimetallihydroksidia tai muuta emästä lisäämällä tai lisäämällä aikalisiä materiaaleja, kuten natriumkarbo-15 naattia, natriumbikarbonaattia tai potaskaa, sillä ehdolla, että niiden ohella lisätään vapaata kalkkia.
Säätämällä kaikki nämä komponentit edellä esitettyjen parametrien mukaisesti muodostuu sementtimäinen koostumus, jos-20 sa on osa, joka muodostaa ettringiittimäisiä rakenteita, jolloin lopulliselle sementtimäiselle tuotteelle saadaan riittävä lujuus ja stabiilisuus.
Rautakuonalajien suhteen voitaisiin soveltaa samanlaista 25 menettelyä. Tällaiset kuonat sisältävät kuitenkin tavallisesti paljon suuremman kalsiumoksidi- ja alumiinioksidisi-säilön kuin ei-rautakuonat, eikä niiden koostumusta tarvitsisi säätää. Muita edellä kuvattuja vaiheita seurattaisiin olennaisesti identtisellä tavalla ei-rauta-kuonalajeihin 30 verrattuna haluttujen sementtimäisten koostumusten saavut tamiseksi. Lentotuhka ja muu fossiilisen polttoaineen pala-misjäännös käsiteltäisiin samalla tavalla kuin rautakuonat.
Alan ammattilaiselle on selvää, että tämän keksinnön mukai-35 sesti valmistettuja sementtimäisiä koostumuksia voidaan käyttää yksinään tai ne voidaan sekoittaa suureen määrään täyteaineita, runkoaineita, kiihdyttimiä, hidastajia tai muita lisäaineita. Myös tavallisten sementtimäisten koostu- 11 9650^ musten tai betonin portlandsementtikomponentista kaikki tai osa voidaan korvata tällaisilla sementtimäisillä koostumuksilla. Tällaisia sementtejä voidaan myös sekoittaa suuren alumiinioksidisisällön omaavien sementtien, potsolaanien 5 tai muiden materiaalien kanssa erikoissementtien muodostamiseksi erikoisovellutuksiin.

Claims (12)

9650°
1. Menetelmä sementtimäisen koostumuksen valmistamiseksi tunnettu siitä, että: 5 ei-rautakuonaan eli ei-rautamalmin, esim. kupari-, nikkeli-, lyijy- tai sinkkimalmin kuonaan, fossiilisen polttoaineen palamisjäännökseen tai näiden seokseen lisätään niiden muodostumisen aikana uunissa tai polttimessa yhdistettä, joka sisältää CaO:ta, ja yhdistettä, joka sisältää 10 Al203:a muodostamaan ensimmäisen seoksen, jossa on riittävä CaO- ja Al203-sisältö mahdollistamaan mainitun ensimmäisen seoksen reagoimisen koostumuksen kanssa, joka sisältää sul-faattianionia, joka lisätään siihen seuraavan käsittelyvaiheen aikana, muodostelmaan koostumuksen, jolla on ettringii-15 tiliä saavutettavia potsolaaniominaisuuksia; nostetaan ensimmäisen seoksen pH-arvo riittävän alkaliseen arvoon seoksen alumiinioksidikomponentin aktivoimiseksi; 20 käsitellään ensimmäistä seosta lisäämällä siihen yhdistet tä, joka sisältää sulfaattianionia, ja riittävän määrän vettä seoksen hydratoimiseksi muodostamaan toisen seoksen, jolloin CaO-, A1203- ja sulfaattikomponenttien suhteellinen suhde toisessa seoksessa on sellainen, että niiden välinen 25 suhde muistuttaa riittävästi ettringiittimineraalin kompo nenttien stökiometristä suhdetta muodostamaan siitä korkealaatuista potsolaanista materiaalia; ja annetaan toisen seoksen kovettua sementtimäisen koostumuk-30 sen muodostamiseksi.
2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den första blandningen innehäller ätminstone ca 8 % CaO och ätminstone ca 3,5 % A1203. 5 3. Förfarande enligt patentkrav 2, kannetecknat av att förhällandet mellan CaO tili A1203 är ca 2:1.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen seos sisältää ainakin noin 8 % CaO:ta ja ainakin noin 3,5 % Al203:a.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että CaO:n suhde Al203:een on noin 2:1. 35 96509
4. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, kanne-tecknat av att den första blandningens pH-värde regleras 10 tili mellan ca 10 och 14 genom att tillföra en alkalisk förening för aktivering av den första blandningens alu-miniumoxidkomponent och för att bibringa den första blandningen en stor tidig styrka. 15 5. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, känne- tecknat av att tili ugnen eller brännaren tillförs ytterli-gare CaO under bildningen av icke-järnslaggen eller för-bränningsresten av fossila bränslen. 20 6. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, känne- tecknat av att slaggen malas, varefter den tillförs ytter-ligare CaO.
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen seoksen pH-arvo säädetään välille noin 10 ja 14 lisäämällä alkalista yhdistettä ensimmäisen seoksen alumiinioksidikomponentin aktivoimiseksi 5 ja antamaan ensimmäiselle seokselle suuri varhaislujuus.
5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuniin tai polttimeen lisätään ei-rau-takuonan tai fossiilisen polttoaineen palamisjäännöksen 10 muodostumisen aikana lisää CaO:ta.
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuona jauhetaan, minkä jälkeen siihen lisätään enemmän CaO:ta. 15
7. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, känne-25 tecknat av att den CaO innehällande föreningen är släckt kalk.
7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että CaOrta sisältävä yhdiste on sammutta-matonta kalkkia.
8. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, känne-tecknat av att den sulfatanjon innehällande föreningen är 30 aikaiimetallsulfat eller gips.
8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulfaattianionia sisältävä yhdiste on alkalimetallisulfaattia tai kipsiä.
9. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, kanne-tecknat av att den första blandningen malas tili en par-tikelstorlek om mellan ca 2500 och 5000 Blaine före höj- 35 ningen av pH-värdet.
9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että ensimmäinen seos jauhetaan hiukkasko- koon välillä noin 2500 ja 5000 Blaine ennen sen pH-arvon kohottamista.
10. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, känne-tecknat av att den första blandningen tillförs en tillräck- 9650?. lig mängd portlandcement för att ge den av blandningen bil-dade cementliknande kompositionen tilläggsstyrka.
10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että ensimmäiseen seokseen lisätään riittävä määrä portlandsementtiä antamaan siitä muodostetulle ' sementtimäiselle koostumukselle lisää lujuutta.
11. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, känne-5 tecknat av att den forsta blandningen tillförs aggregat, fyllämnen, after eller blandningar av dessa fore tillsätt-ningen av vatten.
11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että ensimmäiseen seokseen lisätään aggregaattia, täyteaineita, malmijätteitä tai näiden seoksia ennen veden lisäämistä siihen. 96509
12. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen seos kovetetaan sementtimäisen koostumuksen saamiseksi, jolla on lyhimmässä kovettumis-ajassa saatavissa oleva lisääntynyt lujuus. 5 l. Förfarande för framställning av en cementartad komposition, kännetecknat av att tili en icke-järn-slagg, dvs. slaggen frän smältning av icke-järnmalm, t.ex. koppar-, 10 nickel-, bly- eller zinkmalm, tili en förbränningsrest av fossila bränslen eller tili en blandning av dessa tillsätts under deras bildning i en ugn eller en brännare en för-ening, som innehäller CaO, och en förening, som innehäller A1203i för att bilda en första blandning med ett tillräckligt 15 innehäll av CaO och Al203 för att möjliggöra att den första blandningen reagerar med en komposition innehällande en sulfatanjon, som tillförs under ett efterföljande behand-lingssteg för att bilda en komposition med pozolanegenska-per; 20 den första blandningens pH-värde höjs tili tillräcklig al-kaliskt nivä för aktivering av blandningens aluminiumoxid-komponent; 25 den första blandningen behandlas genom att tillföra den en förening innehällande en sulfatanjon och en tillräcklig mängd vatten för hydratering av blandningen och bildande av en andra blandning, varvid det reiätiva förhällandet mellan CaO-, A1203- och sulfatkomponenterna i den andra blandningen 30 är sädant att förhällandet mellan dem tillräckligt väl när-mar sig det stökiometriska förhällandet hos ettringitmine-ralens komponenter för att därav bilda ett högvärdigt pozo-laniskt material; och 35 den andra blandningen tilldtes härda för att bilda en cement liknande komposition. ;| lit‘* MU l>» 4 «· 9650^
12. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, känne-10 tecknat av att den andra blandningen härdas för erhallande av en cementliknande komposition som pä kortaste härdnings-tid erhaller tilläggsstyrka. Il I ' Mti l<l*l I I T'M ' '
FI902477A 1987-11-19 1990-05-18 Menetelmä sementtimäisten koostumusten valmistamiseksi jätetuotteista FI96509C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8703027 1987-11-19
PCT/US1987/003027 WO1989004815A1 (en) 1987-11-19 1987-11-19 Methods of making cementitious compositions from waste products

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI902477A0 FI902477A0 (fi) 1990-05-18
FI96509B true FI96509B (fi) 1996-03-29
FI96509C FI96509C (fi) 1996-07-10

Family

ID=22202672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI902477A FI96509C (fi) 1987-11-19 1990-05-18 Menetelmä sementtimäisten koostumusten valmistamiseksi jätetuotteista

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0393043B1 (fi)
AT (1) ATE75710T1 (fi)
DE (1) DE3778916D1 (fi)
FI (1) FI96509C (fi)
NO (1) NO902142L (fi)
WO (1) WO1989004815A1 (fi)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX9602271A (es) * 1996-06-10 1998-04-30 Cemex S A De C V Cemento hidraulico con desarrollo acelerado de altas resistencias.
DE19827540B4 (de) * 1998-06-20 2006-04-06 SUC Sächsische Umweltschutz Consulting GmbH Verfahren zur Verwertung von heizwertarmen Fraktionen aus der Haus- und Gewerbeabfallaufbereitung
US6409819B1 (en) * 1998-06-30 2002-06-25 International Mineral Technology Ag Alkali activated supersulphated binder
FR2825098B1 (fr) 2001-05-23 2007-04-13 Mecaroute Procede de fabrication d'une composition de traitement de sol, compositions de traitement de sol et utilisation de telles compositions
US6709510B1 (en) 2002-11-19 2004-03-23 Texas Industries, Inc. Process for using mill scale in cement clinker production
CA2623132A1 (en) 2008-02-29 2009-08-29 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Ministeof Natural Resources Cementitous compositions containing slag and feldspar and method of making said composition
WO2013059799A1 (en) * 2011-10-20 2013-04-25 Flyanic, Llc Method and compositions for pozzolanic binders derived from non-ferrous smelter slags

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE393135C (de) * 1919-03-29 1924-03-29 Friedrich Riedel Dr Ing Verfahren zur Herstellung von Hochofenzementen
US3825433A (en) * 1967-03-22 1974-07-23 Knapsack Ag Hydraulic binder
USRE29783E (en) * 1970-04-17 1978-09-26 Iu Technology Corporation Process for treating aqueous chemical waste sludges and compositions produced thereby
DE2931733A1 (de) * 1979-08-04 1981-02-19 Fink Gerdinand Verfahren zum herstellen von hydraulischen bindemitteln aus kohlenasche in herkoemmlichen schmelzfeuerungen
US4756761A (en) * 1986-06-16 1988-07-12 O'okiep Copper Company Ltd. Methods of making cementitious compositions from waste products
US4715896A (en) * 1986-08-04 1987-12-29 Standard Slag Cement Cementitious binder for consolidated fill

Also Published As

Publication number Publication date
FI96509C (fi) 1996-07-10
EP0393043A1 (en) 1990-10-24
FI902477A0 (fi) 1990-05-18
WO1989004815A1 (en) 1989-06-01
DE3778916D1 (de) 1992-06-11
ATE75710T1 (de) 1992-05-15
NO902142D0 (no) 1990-05-14
NO902142L (no) 1990-07-04
EP0393043B1 (en) 1992-05-06
EP0393043A4 (en) 1990-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4756761A (en) Methods of making cementitious compositions from waste products
CN109415256B (zh) 合成火山灰
CA2352926C (en) Binder for mine tailings
CA2336077C (en) Activated aluminosilicate binder
AU762065B2 (en) Method of solidifying steel-making slag and material produced by the method
US4066471A (en) Constructional cement
WO1993021122A1 (en) Cement composition
MXPA06011527A (es) Aglutinante hidraulico.
MXPA06011528A (es) Aglutinante hidraulico.
JP2003306359A (ja) セメント組成物及び水和硬化体
WO1986000290A1 (en) High-strength hydraulic cement composition
US20070006778A1 (en) Mixture of raw materials for the production of a cement clinker, a cement clinker and a cement
KR100431797B1 (ko) 고로슬래그를 주재료로 하는 비소성 시멘트 제조방법
US5851282A (en) Portland cement clinker and use thereof
FI96509B (fi) Menetelmä sementtimäisten koostumusten valmistamiseksi jätetuotteista
KR101845274B1 (ko) 고활성 시멘트 클링커, 고활성 시멘트 및 조강 시멘트 조성물
CZ424498A3 (cs) Způsob výroby sulfátového cementu nebo přídavných látek do sulfátového cementu
KR100464819B1 (ko) 알칼리 활성화 알루미노실리케이트계 초속경성 무기결합재조성물
Sheshpari A review on types of binder and hydration in cemented paste backfill (CPB)
US5968258A (en) Method of making cement from base metal smelter slag
EP4155279A1 (en) Method for manufacturing supplementary cementitious material
WO2019044484A1 (ja) モルタル又はコンクリート組成物及びその製造方法
CN115925286A (zh) 一种低成本多源固废充填胶凝材料及其制备方法和应用
KR940011451B1 (ko) 고강도 초저발열 시멘트의 조성물
AU2021260069A1 (en) Cement admixture, expansion material, and cement composition

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: NEWMONT MINING CORPORATION