JP2000505770A - 無機バインダー組成物、その製造法及び用途 - Google Patents
無機バインダー組成物、その製造法及び用途Info
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Abstract
(57)【要約】
無機バインダー組成物は、ポリ（シアレート）又はポリ（シアレート−シロキソ）である第一成分と、これに混ぜられたフライアッシュＦ、フライアッシュＣ、ヒュームドシリカ、Ａｌ2Ｏ3、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石シアナイト、無水珪酸アルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸、カリウム塩、ナトリウム塩の一つ以上を有する第２成分とを有する。
Description
【発明の詳細な説明】
無機バインダー組成物、その製造法及び用途
発明の分野
本発明は無機バインダー組成物（inorganic binder composition）、該バイン
ダー組成物の製造法及び該バインダー組成物の用途に関する。特に、本発明は、
廃棄物をリサイクルしたり、安全且つ確実に廃棄するために処分するのに特に有
効な無機バインダー組成物に関する。
発明の背景
有害な廃棄物を固化し廃棄するための無機バインダー組成物が提案されている
。ダヴィドヴィッツ（Davidovits）の特許第５，３５２，４２７号、特許第５，
３４９，１１８号、特許第５，３４２，５９５号、特許第４，８５９，３６７号
、特許第４，３４９，３８６号、特許第４，４７２，１９９号、特許第４，５０
９，９８５号、特許第４，５２２，６５２号、特許第４，５３３，３９３号、特
許第４，６０８，７９５号、特許第４，６４０，７１５号及び特許第４，６４２
，１３７号には、珪酸アルミニウムオキシドを含むジオポリマー（geopolymer）
が記載されている。これらのジオポリマーは、コンクリートタイルの混入物とし
て開発されたが、長期間の処分のために廃棄物を固化するのに適していることが
判った。
珪酸アルミニウムバインダーは、二つの成分即ち細かい乾燥した粉末とどろ
どろしたアルカリ性の強い液体とからなる。この粉末は可溶性のアルカリポリ珪
酸塩であり、アルカリ性の液体によって活性化されてＳｉＯ4とＡｌＯ4の正四面
体を形成する。この正四面体は共有酸素分子によって架橋結合されて、無機ポリ
マーの網状構造を形成する。このアルカリによって活性化された混合物における
穏やかな発熱反応によって固化と重縮合が起こる。
この無機バインダーは、熱安定性、高い表面平滑性、精密な易動度及び固い表
面等の幾つかの特徴的な性質を有する。その結果、この無機バインダーは、塩分
や水分を含んだ環境等の建設用途に特に適している。
更に、この従来技術の無機バインダー組成物は、危険で有害な廃棄物に対する
長期間の解決策を提供することが判っている。種々の有機及び無機の廃棄物が、
通常の体積の結合体を置換してこの無機組成物と混ぜられ、一体化した固体を形
成することができる。結晶構造が成長し溶液が固化するにつれて、廃棄物成分は
格子内に固定され、廃棄物は化学的に不活性になって地中に埋めるのに適するよ
うになり、構造媒体中にリサイクルされ、又は製造工程に再導入される。無機バ
インダーで処理された廃棄物の最も重要な性質は、酸性状態による化学的侵蝕に
対して抵抗する能力と、軟らかい凝集しないスラッジ状の廃棄物を比較的短時間
に固い凝集した固体に変える能力である。
不幸にして、従来技術の無機バインダー組成物はその原材料のコストが高過ぎ
るために、廃棄物の長期間の処分又はリサイクルのための既存の技術やポルトラ
ンドセメントと商業的に対抗でない。
発明の概要
従来技術の欠点は、製造及び使用の費用が安価な無機バインダー組成物を提供
することによって克服できる。
塩分を含み、腐食性、酸性、毒性且つ放射能を有する種々の環境において固化
可能な無機バインダー組成物が求められている。
危険な有害な廃棄物の処理に適すると共に、このような廃棄物を長期間の処分
のために不活性化する無機バインダー組成物が求められている。
本発明の一態様によれば、無機バインダー組成物の第一成分が提供される。こ
の第一成分は約２０％の二酸化ナトリウム（sodium dioxide）、約６０％のトリ
カルシウム珪酸塩、約１０％のジカルシウム珪酸塩、約１％の酸化第２鉄、約１
％の酸化マグネシウム及び約１％の三酸化硫黄を含んでいる。
本発明の他の態様によれば、約５〜２０％の範囲のフュームドシリカ、４０〜
６０％の範囲の無水珪酸アルミニウム、１〜１０％の範囲の珪酸、１〜１０％の
範囲のカリウム又はナトリウム塩を含む無機バインダー組成物が提供される。
本発明のその他の態様によれば、第一成分としてのポリ（シアレート）又はポ
リ（シアレート−シロクソ）に、フライアッシュＦ、フライアッシュＣ、ヒュー
ムドシリカ、Ａｌ2Ｏ3、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石シアナイト（nephe-le
ne cyanite）、無水珪酸アルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナト
リウム、珪酸、カリウム塩、ナトリウム塩の一つ以上を混ぜた無機バインダー組
成物が提供される。この混合物は、Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比が約５．
２〜約１４．３の範囲にある。
本発明の別の態様によれば、二酸化ナトリウム、珪酸三石灰、珪酸二石灰、ア
ルミ酸三石灰、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、三酸化硫黄を含
む第一成分に、フライアッシュＦ、フライアッシュＣ、ヒュームドシリカ、Ａｌ2
Ｏ3、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石シアナイト、無水珪酸アルミニウム、含
水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸、カリウム塩、ナトリウム塩
の一つ以上から選ばれた第２成分を混ぜた無機バインダー組成物が提供される。
本発明の更に別の態様によれば、金属溶融炉から回収された物質を無機バイン
ダー組成物に混ぜ、この混合物を前記炉にリサイクルするために煉瓦状ブロック
に圧縮成形するステップを含む、金属溶融炉からの廃棄物をリサイクルする方法
が提供される。
本発明の更に他の態様によれば、粉末コークス、炉スラッジ、ミルスケール、
煙塵を含む溶融炉から廃棄物をリサイクルする方法が提供される。この方法は、
金属溶融炉から回収された物質を、１３〜約１７重量％の無機バインダー組成物
と混合し、この混合物を前記炉にリサイクルするために煉瓦状ブロックに圧縮成
形するステップを含む。
発明の説明
第一の実施態様
本発明は、セメントの代替物又はそれの添加物としてのバインダー組成物に関
する。本発明の第一の実施態様（first embodiment）の無機バインダー組成物は
、次の重量組成の第一成分を含む。
２０％の二酸化ナトリウム（sodium dioxide）
６０％の珪酸三石灰（tri-calcium silicate）
１０％の珪酸二石灰（di-calcium silicate）
６％のアルミン酸三石灰（tri-calcium aluminate）
１％の酸化アルミニウム
１％の酸化第二鉄
１％の酸化マグネシウム
１％の三酸化硫黄
この第一成分は、ポリ（シアレート）（poly(sialate)）又はポリ（シアレー
ト−シロクソ）（poly(sialate-siloxo)）である。しかし、本発明の第一成分の
組成は、先行技術のポリ（シアレート）又はポリ（シアレート−シロクソ）とは
異なる成分モル比を有する。
実施例１
バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の６２乃至９０重量％の範囲の
量を、
５〜２０％のフライアッシュＦ（fly ash Ｆ）
４〜１０％のヒュームドシリカ
１〜８％のＡｌ2Ｏ3
と混ぜることができる。
得られた組成物は、約５．２乃至約７．６の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比を有する。
この例の組成物は、ポルトランドセメントの一部に代えて、又はこれに添加さ
れたりして、建設材料に好適に用いられる。フライアッシュＦとヒュームドシリ
カとの組合せは、Ａｌ2Ｏ3と混ぜられた場合にポルトランドセメントタイプの材
料として作用する。
実施例２
バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の６０乃至９０重量％の範囲の
量を、
４〜１０％のポゾラン（pozzolan）
４〜１０％の粉砕スラグ（酸化カルシウム）
５〜１０％の無水珪酸アルミニウム
１〜５％の珪酸
１〜５％のカリウム塩
と混ぜることができる。
得られた組成物は、約５．２乃至約８．９の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比と、約０．０７乃至約０．１１の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比
と、約５．０乃至約１０．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．３
０乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有し、ここでＭ2Ｏ
は、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物で構成する群から選ばれている
。
この例の組成物は、危険な廃棄物に応用するのに特に適している。無水珪酸ア
ルミニウムは、珪酸及びカリウム塩と組み合わせられた場合に、ゼオライト構造
の構成単位を提供する。珪酸カルシウム結合によって付加的な結晶構造が与えら
れる。この結合によって、危険物質の分子が効果的に包み込まれる。
実施例３
バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の６０ないし９０重量％の範囲
の量を、
４〜１０％のポゾラン
４〜１０％の粉砕スラグ
５〜１０％の無水珪酸アルミニウム
１〜５％の珪酸
１〜５％のナトリウム塩
と混ぜることができる。
得られた組成物は、約５．２乃至約８．９の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比と、約０．０７乃至約０．１１の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比
と、約５．０乃至約１０．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．３
０乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有している。
この実施例の組成物も危険な廃棄物利用に有用である。
実施例４
バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の６０乃至９０重量％の範囲の
量を、
５〜２０％のフライアッシュＣ
４〜１０％のポゾラン
１〜５％の珪酸
１〜５％のカリウム又はナトリウム塩、好ましくはカリウム
と混ぜることができる。
得られた組成物は、約７．４乃至１４．３の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比と、約０．０５乃至約０．１０の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比
と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．２５
乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有している。
この実施例の組成物は、ポルトランドセメントの代わりとして、又はこれに添
加されたりして、建設材料に好適に用いられる。
この実施例の組成物は、前述の各実施例に比して比較的高価である。最近では
、フライアッシュＣはフレイアッシュＦ（flay ash Ｆ）より高価であるが、フ
ライアッシュＣの方が品質が良い。
ポゾランは、無水珪酸アルミニウムに代わるＡｌ2Ｏ3源である。
実施例５
バインダー組成物の第一の実施態様の４０乃至６０重量％の範囲の量を、
４〜１０％のポゾラン
４〜１０％のあられ石シアナイト
１〜５％の含水珪酸アルミニウム
１〜５％の含水水酸化ナトリウム
１〜５％の珪酸
１〜５％のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はこれらを組み合わせた
もの
と混ぜることができる。
得られた組成物は、約５．２乃至約９．０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比と、約０．５０乃至約２．００の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比
と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約１．７５
乃至約３．５０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有している。
この実施例では、あられ石シアナイトと含水珪酸アルミニウムを、５乃至１０
％の範囲の無水珪酸アルミニウムと代えてもよい。しかし、あられ石シアナイト
および含水珪酸アルミニウムが好まれる。なぜならば、それは廃棄物質であって
そのために比較的安価であるからである。
この実施例のバインダー組成物は、製鉄工業に特に適している。粉末コークス
（coke breeze）、ミルスケール（mill scale）、煙塵（flue dust）、その他の
回収物質（revert materials）等の産業廃棄物は、スチール製造工程で再使用さ
れるように、小塊状の団鉱に加圧成形（briquet）することができる。回収物質
を再利用すれば、産業廃棄物を埋め立てる必要性を減じ、また、貴重な鉄のユニ
ット（iron units）を再生する必要性を減じる。
従来は、回収物質は、スターチ、石灰、タール、セメント、糖密等のバインダ
ーと混ぜられていた。凝集した物質は次にリサイクルのために小塊状に加圧成形
される。しかし、有機バインダーを焼却すると、フェノール（カルボン酸）等の
毒素が発生する。最近、米国の環境保護局は回収物質のリサイクルに有機バイン
ダーを使用することを禁止した。
この実施例のバインダー組成物は、回収された廃棄物に混ぜられる。バインダ
ーと廃棄物の物質（binder-waste material）における前記バインダー組成物の
含有量は、冷えたバインダーストック（cold binder stock）を供給する場合に
は、約１３ １／２〜約１７ １／２％の範囲にあることが必要である。バインダ
ーストックが熱い場合には、更に少ないバインダー量で良好な結果が得られる。
バインダーの含有量が１４％より多いと、バインダーと廃棄物の物質をブリケッ
ト（briquette）に圧縮する前に、これを乾燥しなければならない。
廃棄物は、重量割合で約５５％までの粉末コークスと炉スラッジ、約１０％ま
での煙塵、約２０％までのリサイクルされるミルスケールを含んでいてもよい。
バインダーと廃棄物の物質は、次に従来型のブリケッティングマシン（brique
tting machine）を使用して、ブリケットに圧縮される。得られたブリケットは
、４〜６ｒｐｍのホイール速度を用いて１８００〜２６００ｐｓｉ好ましくは２
１００乃至２６００ｐｓｉの圧力で圧縮される。次にこのブリケットは焼却のた
めに炉に再導入される。
溶鉱炉内で新しい鉄鉱石ペレットを使用した場合には、回収される鉄分は約８
５％である。従来技術のリサイクル技術を使用した場合には、約４５％が回収さ
れる。本発明のブリケットを使用した場合には、鉄分の回収は約７８％にも達す
る。
ここで述べたプロセスは、鉛、ニッケル、亜鉛の製錬を含む基本的な金属のそ
の他の処理にも応用できることは容易に判るで有ろう。
第２の実施態様
第２の実施態様のバインダー組成物は、次の重量組成の組成物：
５〜２０％のヒュームドシリカ
４０〜６０％の無水珪酸アルミニウム
１〜１０％の珪酸
１〜１０％のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はそれらの組合せ
で構成されている。
カリウム塩を使用すると、得られた組成物は、約０．２４乃至約２．２の範囲
のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ２のモル比と、約０．０４乃至約０．１０の範囲のＳ
ｉＯ２に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約１２．５の範囲のＭ2Ｏに対す
るＨ2Ｏのモル比と、約０．１２乃至約０．３０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏ
のモル比を有している。
ナトリウム塩を使用した場合、得られた組成物は、約２．５乃至約３．４の範
囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ２のモル比と、約０．０４乃至約０．１５の範囲の
ＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対す
るＨ2Ｏのモル比と、約０．１０乃至約０．４０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏ
のモル比を有している。
第３の実施態様
第３の実施態様のバインダー組成物は、次の重量組成の組成物で構成されてい
る。
１０〜２０％のヒュームドシリカ
４０〜５０％の無水珪酸アルミニウム
及び同量の
１５〜２５％の珪酸及び
１５〜２５％のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はそれらの組合せ
このバインダー組成物は、特にスチール工業に適している。
これまで述べてきた実施例のそれぞれは、リサイクル、建設及び危険な廃棄物
の処理に応用されている。しかし、各実施例は、コスト及び／又は必要な特性を
勘案して特定の用途を持っていることが判った。一般に、本発明の無機バインダ
ーはセットの際に収縮せず、ポルトランドセメントや他の無機バインダー組成物
に比して高い初期強度、高い表面硬度（モース硬度で６より大きい）及び高い圧
縮強度を有することが判った。
当業者であれば、本発明を利用して多くのバインダーの組合せを作ることが可
能であることは明らかである。しかし、前述の説明を熟読すれば、当業者ならば
本発明の更に多くの改変や目的を考え付くことは容易なので、形式、量、成分の
変更は、本発明の精神を変更することなく、請求の範囲内で行えることを理解す
べきである。
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】１９９８年２月１０日（１９９８．２．１０）
【補正内容】
明細書
無機バインダー組成物、その製造法及び用途
発明の分野
本発明は無機バインダー組成物（inorganic binder composition）、該バイン
ダー組成物の製造法及び該バインダー組成物の用途に関する。特に、本発明は、
廃棄物をリサイクルしたり、安全且つ確実に廃棄するために処分するのに特に有
効な無機バインダー組成物に関する。
発明の背景
有害な廃棄物を固化し廃棄するための無機バインダー組成物が提案されている
。ダヴィドヴィッツ（Davidovits）の特許第５，３５２，４２７号、特許第５，
３４９，１１８号、特許第５，３４２，５９５号、特許第４，８５９，３６７号
、特許第４，３４９，３８６号、特許第４，４７２，１９９号、特許第４，５０
９，９８５号、特許第４，５２２，６５２号、特許第４，５３３，３９３号、特
許第４，６０８，７９５号、特許第４，６４０，７１５号及び特許第４，６４２
，１３７号には、珪酸アルミニウムオキシドを含むジオポリマー（geopolymer）
が記載されている。これらのジオポリマーは、コンクリートタイルの混入物とし
て開発されたが、長期間の処分のために廃棄物を固化するのに適していることが
判った。
珪酸アルミニウムバインダーは、二つの成分即ち細かい乾燥した粉末とどろ
どろしたアルカリ性の強い液体とからなる。この粉末は可溶性のアルカリポリ珪
酸塩であり、アルカリ性の液体によって活性化されてＳｉＯ4とＡｌＯ4の正四面
体を形成する。この正四面体は共有酸素分子によって架橋結合されて、無機ポリ
マーの網状構造を形成する。このアルカリによって活性化された混合物における
穏やかな発熱反応によって固化と重縮合が起こる。
この無機バインダーは、熱安定性、高い表面平滑性、精密な易動度及び固い表
面等の幾つかの特徴的な性質を有する。その結果、この無機バインダーは、塩分
や水分を含んだ環境等の建設用途に特に適している。
更に、この従来技術の無機バインダー組成物は、危険で有害な廃棄物に対する
長期間の解決策を提供することが判っている。種々の有機及び無機の廃棄物が、
通常の体積の結合体を置換してこの無機組成物と混ぜられ、一体化した固体を形
成することができる。結晶構造が成長し溶液が固化するにつれて、廃棄物成分は
格子内に固定され、廃棄物は化学的に不活性になって地中に埋めるのに適するよ
うになり、構造媒体中にリサイクルされ、又は製造工程に再導入される。無機バ
インダーで処理された廃棄物の最も重要な性質は、酸性状態による化学的侵蝕に
対して抵抗する能力と、軟らかい凝集しないスラッジ状の廃棄物を比較的短時間
に固い凝集した固体に変える能力である。
不幸にして、従来技術の無機バインダー組成物はその原材料のコストが高過ぎ
るために、廃棄物の長期間の処分又はリサイクルのための既存の技術やポルトラ
ンドセメントと商業的に対抗でない。
発明の概要
従来技術の欠点は、製造及び使用の費用が安価な無機バインダー組成物を提供
することによって克服できる。
塩分を含み、腐食性、酸性、毒性且つ放射能を有する種々の環境において固化
可能な無機バインダー組成物が求められている。
危険な有害な廃棄物の処理に適すると共に、このような廃棄物を長期間の処分
のために不活性化する無機バインダー組成物が求められている。
本発明の一態様によれば、無機バインダー組成物の第一成分が提供される。こ
の第一成分は約２０％の酸化ナトリウム（sodium oxide）、約６０％のトリカル
シウム珪酸塩、約１０％のジカルシウム珪酸塩、約１％の酸化第２鉄、約１％の
酸化マグネシウム及び約１％の三酸化硫黄を含んでいる。
本発明の他の態様によれば、約５〜２０％の範囲のフュームドシリカ、４０〜
６０％の範囲の無水珪酸アルミニウム、１〜１０％の範囲の珪酸、１〜１０％の
範囲のカリウム又はナトリウム塩を含む無機バインダー組成物が提供される。
本発明のその他の態様によれば、第一成分としてのポリ（シアレート）又はポ
リ（シアレート−シロクソ）に、フライアッシュＦ、フライアッシュＣ、ヒュー
ムドシリカ、Ａｌ2Ｏ3、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石閃長岩（nephelene sy
enite）、無水珪酸アルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウ
ム、珪酸、カリウム塩、ナトリウム塩の一つ以上を混ぜた無機バインダー組成物
が提供される。この混合物は、Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比が約５．２〜
約１４．３の範囲にある。
本発明の別の態様によれば、酸化ナトリウム、珪酸三石灰、珪酸二石灰、アル
ミ酸三石灰、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、三酸化硫黄を含む
第一成分に、フライアッシュＦ、フライアッシュＣ、ヒュームドシリカ、Ａｌ2
Ｏ3、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石閃長岩、無水珪酸アルミニウム、含水珪
酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸、カリウム塩、ナトリウム塩の一
つ以上から選ばれた第２成分を混ぜた無機バインダー組成物が提供される。本発
明の更に別の態様によれば、金属溶融炉から回収された物質を無機バインダー組
成物に混ぜ、この混合物を前記炉にリサイクルするために煉瓦状ブロックに圧縮
成形するステップを含む、金属溶融炉からの廃棄物をリサイクルする方法が提供
される。
本発明の更に他の態様によれば、粉末コークス、炉スラッジ、ミルスケール、
煙塵を含む溶融炉から廃棄物をリサイクルする方法が提供される。この方法は、
金属溶融炉から回収された物質を、１３〜約１７重量％の無機バインダー組成物
と混合し、この混合物を前記炉にリサイクルするために煉瓦状ブロックに圧縮成
形するステップを含む。
発明の説明
第一の実施態様
本発明は、セメントの代替物又はそれの添加物としてのバインダー組成物に関
する。本発明の第一の実施態様（first embodiment）の無機バインダー組成物は
、次の重量組成の第一成分を含む。
２０％の酸化ナトリウム（sodium oxide）
６０％の珪酸三石灰（tri-calcium silicate）
１０％の珪酸二石灰（di-calcium silicate）
６％のアルミン酸三石灰（tri-calcium aluminate）
１％の酸化アルミニウム
１％の酸化第二鉄
１％の酸化マグネシウム
１％の三酸化硫黄
この第一成分は、ポリ（シアレート）（poly(sialate)）又はポリ（シアレー
ト−シロクソ）（poly(sialate-siloxo)）である。しかし、本発明の第一成分の
組成は、先行技術のポリ（シアレート）又はポリ（シアレート−シロクソ）とは
異なる成分モル比を有する。
実施例１
バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の６２乃至９０重量％の範囲の
量を、
５〜２０％のフライアッシュＦ（fly ash Ｆ）
４〜１０％のヒュームドシリカ
１〜８％のＡｌ2Ｏ3
と混ぜることができる。
得られた組成物は、約５．２乃至約７．６の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比を有する。
この例の組成物は、ポルトランドセメントの一部に代えて、又はこれに添加さ
れたりして、建設材料に好適に用いられる。フライアッシュＦとヒュームドシリ
カとの組合せは、Ａｌ2Ｏ3と混ぜられた場合にポルトランドセメントタイプの材
料として作用する。
実施例２
バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の６０乃至９０重量％の範囲の
量を、
４〜１０％のポゾラン（pozzolan）
４〜１０％の粉砕スラグ（酸化カルシウム）
５〜１０％の無水珪酸アルミニウム
１〜５％の珪酸
１〜５％のカリウム塩
と混ぜることができる。
得られた組成物は、約５．２乃至約８．９の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比と、約０．０７乃至約０．１１の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比
と、約５．０乃至約１０．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．３
０乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有し、ここでＭ2Ｏ
は、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物で構成する群から選ばれている
。
この例の組成物は、危険な廃棄物に応用するのに特に適している。無水珪酸ア
ルミニウムは、珪酸及びカリウム塩と組み合わせられた場合に、ゼオライト構造
の構成単位を提供する。珪酸カルシウム結合によって付加的な結晶構造が与えら
れる。この結合によって、危険物質の分子が効果的に包み込まれる。
実施例３
バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の６０ないし９０重量％の範囲
の量を、
４〜１０％のポゾラン
４〜１０％の粉砕スラグ
５〜１０％の無水珪酸アルミニウム
１〜５％の珪酸
１〜５％のナトリウム塩
と混ぜることができる。
得られた組成物は、約５．２乃至約８．９の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比と、約０．０７乃至約０．１１の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比
と、約５．０乃至約１０．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．３
０乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有している。
この実施例の組成物も危険な廃棄物利用に有用である。
実施例４
バインダー組成物の第一の実施態様の第一成分の６０乃至９０重量％の範囲の
量を、
５〜２０％のフライアッシュＣ
４〜１０％のポゾラン
１〜５％の珪酸
１〜５％のカリウム又はナトリウム塩、好ましくはカリウム
と混ぜることができる。
得られた組成物は、約７．４乃至１４．３の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比と、約０．０５乃至約０．１０の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比
と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．２５
乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有している。
この実施例の組成物は、ポルトランドセメントの代わりとして、又はこれに添
加されたりして、建設材料に好適に用いられる。
この実施例の組成物は、前述の各実施例に比して比較的高価である。最近では
、フライアッシュＣはフライアッシュＦ（fly ash Ｆ）より高価であるが、フラ
イアッシュＣの方が品質が良い。
ポゾランは、無水珪酸アルミニウムに代わるＡｌ2Ｏ3源である。
実施例５
バインダー組成物の第一の実施態様の４０乃至６０重量％の範囲の量を、
４〜１０％のポゾラン
４〜１０％のあられ石閃長岩
１〜５％の含水珪酸アルミニウム
１〜５％の含水水酸化ナトリウム
１〜５％の珪酸
１〜５％のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はこれらを組み合わせた
もの
と混ぜることができる。
得られた組成物は、約５．２乃至約９．０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比と、約０．５０乃至約２．００の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比
と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約１．７５
乃至約３．５０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有している。
この実施例では、あられ石閃長岩と含水珪酸アルミニウムを、５乃至１０％の
範囲の無水珪酸アルミニウムと代えてもよい。しかし、あられ石閃長岩および含
水珪酸アルミニウムが好まれる。なぜならば、それは廃棄物質であってそのため
に比較的安価であるからである。
この実施例のバインダー組成物は、製鉄工業に特に適している。粉末コークス
（coke breeze）、ミルスケール（mill scale）、煙塵（flue dust）、その他の
回収物質（revert materials）等の産業廃棄物は、スチール製造工程で再使用さ
れるように、小塊状の団鉱に加圧成形（briquet）することができる。回収物質
を再利用すれば、産業廃棄物を埋め立てる必要性を減じ、また、貴重な鉄のユニ
ット（iron units）を再生する必要性を減じる。
従来は、回収物質は、スターチ、石灰、タール、セメント、糖密等のバインダ
ーと混ぜられていた。凝集した物質は次にリサイクルのために小塊状に加圧成形
される。しかし、有機バインダーを焼却すると、フェノール（カルボン酸）等の
毒素が発生する。最近、米国の環境保護局は回収物質のリサイクルに有機バイン
ダーを使用することを禁止した。
この実施例のバインダー組成物は、回収された廃棄物に混ぜられる。バインダ
ーと廃棄物の物質（binder-waste material）における前記バインダー組成物の
含有量は、冷えたバインダーストック（cold binder stock）を供給する場合に
は、約１３ １／２〜約１７ １／２％の範囲にあることが必要である。バインダ
ーストックが熱い場合には、更に少ないバインダー量で良好な結果が得られる。
バインダーの含有量が１４％より多いと、バインダーと廃棄物の物質をブリケッ
ト（briquette）に圧縮する前に、これを乾燥しなければならない。
廃棄物は、重量割合で約５５％までの粉末コークスと炉スラッジ、約１０％ま
での煙塵、約２０％までのリサイクルされるミルスケールを含んでいてもよい。
バインダーと廃棄物の物質は、次に従来型のブリケッティングマシン（brique
tting machine）を使用して、ブリケットに圧縮される。得られたブリケットは
、４〜６ｒｐｍのホイール速度を用いて１８００〜２６００ｐｓｉ好ましくは１
４．４７ＭＰａ（２１００ｐｓｉ）乃至１７．９２ＭＰａ（２６００ｐｓｉ）の
圧力で圧縮される。次にこのブリケットは焼却のために炉に再導入される。
溶鉱炉内で新しい鉄鉱石ペレットを使用した場合には、回収される鉄分は約８
５％である。従来技術のリサイクル技術を使用した場合には、約４５％が回収さ
れる。本発明のブリケットを使用した場合には、鉄分の回収は約７８％にも達す
る。
ここで述べたプロセスは、鉛、ニッケル、亜鉛の製錬を含む基本的な金属のそ
の他の処理にも応用できることは容易に判るで有ろう。
第２の実施態様
第２の実施態様のバインダー組成物は、次の重量組成の組成物：
５〜２０％のヒュームドシリカ
４０〜６０％の無水珪酸アルミニウム
１〜１０％の珪酸
１〜１０％のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はそれらの組合せ
で構成されている。
カリウム塩を使用すると、得られた組成物は、約０．２４乃至約２．２の範囲
のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ２のモル比と、約０．０４乃至約０．１０の範囲のＳ
ｉＯ２に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約１２．５の範囲のＭ2Ｏに対す
るＨ2Ｏのモル比と、約０．１２乃至約０．３０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏ
のモル比を有している。
ナトリウム塩を使用した場合、得られた組成物は、約２．５乃至約３．４の範
囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ２のモル比と、約０．０４乃至約０．１５の範囲の
ＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対す
るＨ2Ｏのモル比と、約０．１０乃至約０．４０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏ
のモル比を有している。
第３の実施態様
第３の実施態様のバインダー組成物は、次の重量組成の組成物で構成されてい
る。
１０〜２０％のヒュームドシリカ
４０〜５０％の無水珪酸アルミニウム
及び同量の
１５〜２５％の珪酸及び
１５〜２５％のカリウム又はナトリウム塩のそれぞれ、又はそれらの組合せ
このバインダー組成物は、特にスチール工業に適している。
これまで述べてきた実施例のそれぞれは、リサイクル、建設及び危険な廃棄物
の処理に応用されている。しかし、各実施例は、コスト及び／又は必要な特性を
勘案して特定の用途を持っていることが判った。一般に、本発明の無機バインダ
ーはセットの際に収縮せず、ポルトランドセメントや他の無機バインダー組成物
に比して高い初期強度、高い表面硬度（モース硬度で６より大きい）及び高い圧
縮強度を有することが判った。
当業者であれば、本発明を利用して多くのバインダーの組合せを作ることが可
能であることは明らかである。しかし、前述の説明を熟読すれば、当業者ならば
本発明の更に多くの改変や目的を考え付くことは容易なので、形式、量、成分の
変更は、請求の範囲内で行えることを理解すべきである。
請求の範囲
１．酸化ナトリウム、珪酸三石灰、珪酸二石灰、アルミン酸三石灰（tri-calciu
m alumnate）、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウム及び三酸化硫
黄を含む第一成分に、フライアッシュＦ、フライアッシュＣ、ヒュームドシリカ
、Ａｌ2Ｏ3、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石閃長岩、無水珪酸アルミニウム、
含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸塩、カリウム塩及びナトリ
ウム塩からなるグループから選ばれた一つ以上からなる第２成分を混合し、この
混合物が、Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比が約５．２乃至１４．３の範囲に
あることを特徴とする無機バインダー組成物。
２．前記組成物が、重量で、４０乃至９０％の前記第一成分を含んでいることを
特徴とする請求項１に記載の無機バインダー組成物。
３．Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2の前記モル比が、約５．２乃至約７．６の範囲に
あることを特徴とする請求項２に記載の無機バインダー組成物。
４．前記混合物が、重量で、約６２乃至９０％の範囲の第一成分と、５〜２０％
のフライアッシュＦ、４〜１０％のヒュームドシリカ及び１〜８％のＡｌ2Ｏ3を
含む第２成分との混合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機バインダ
ー組成物。
５．前記混合物が、重量で、約６０乃至９０％の範囲の第一成分と、４〜１０％
のポゾラン、４〜１０％の粉砕スラグ、５〜１０％の無水珪酸アルミニウム、１
〜５％の珪酸及び１〜５％のカリウム塩を含む第２成分との混合物であることを
特徴とする請求項１に記載の無機バインダー組成物。
６．前記組成物が、約５．２乃至約８．９の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2の
モル比と、約０．０７乃至約０．１１の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比と
、約５．０乃至約１０．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．３０
乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比とを有し、ここでＭ2Ｏ
は、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物からなる群から選ばれているこ
とを特徴とする請求項５に記載の無機バインダー組成物。
７．前記混合物組成物が、重量で、約６０乃至９０％の範囲の第一成分と、５〜
２０％のフライアッシュＣ、４〜１０％のポゾラン、１〜５％の珪酸、１〜５％
のカリウム塩またはナトリウム塩を含む第２成分との混合物であることを特徴と
する請求項１に記載の無機バインダー組成物。
８．前記混合物が、約７．４乃至約１４．３の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比と、約０．０５乃至約０．１０の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比
と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．２５
乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有し、ここでＭ2Ｏは
、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物からなる群から選ばれていること
を特徴とする請求項７に記載の無機バインダー組成物。
９．前記混合物が、重量で、約４０乃至６０重量％の範囲の第一成分と、４〜１
０％のポゾラン、１〜５％の含水珪酸アルミニウム、１〜５％の含水水酸化ナト
リウム、１〜５％の珪酸、１〜５％のカリウム又はナトリウム塩を含む第２成分
との混合物である請求項１に記載の無機バインダー組成物。
１０．前記混合物が、約５．２乃至約９．０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2
のモル比と、約０．５０乃至約２．００の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比
と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約１．７５
乃至約３．５０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有し、ここでＭ2Ｏは
、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物からなる群から選ばれていること
を特徴とする請求項９に記載の無機バインダー組成物。
１１．２０％の酸化ナトリウム、６０％の珪酸三石灰、１０％の珪酸二石灰、６
％のアルミ酸三石灰、１％の酸化アルミニウム、１パーセントの酸化第二鉄、１
％の酸化マグネシウム、１％の三酸化硫黄を含むことを特徴とする無機バインダ
ー組成物の第一成分。
１１．２０％の酸化ナトリウム、６０％の珪酸三石灰、１０％の珪酸二石灰、６
％のアルミ酸三石灰、１％の酸化アルミニウム、１％の酸化マグネシウム、１％
の三酸化硫黄を含むことを特徴とする無機バインダー組成物の第一成分。
１２．ヒュームドシリカ、無水珪酸アルミニウム、珪酸塩と、カリウム塩及びナ
トリウム塩から選ばれた成分とが混合されていることを特徴とする無機バインダ
ー組成物。
１３．前記成分がカリウム塩であり、前記成分が約０．２４乃至約２．２の範囲
のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０４乃至約０．１０の範囲のＳ
ｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約１２．５の範囲のＭ2Ｏに対す
るＨ2Ｏのモル比と、約０．１２乃至約０．３０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏ
のモル比を有し、ここでＭ2Ｏは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物
からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項９に記載の無機バインダー
組成物。
１４．前記成分がナトリウムであり、前記成分が約２．５乃至約３．４の範囲の
Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０４乃至約０．１５の範囲のＳｉ
Ｏ2に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2
Ｏのモル比と、約０．１０乃至約０．４０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモ
ル比を有し、ここでＭ2Ｏは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物から
なる群から選ばれていることを特徴とする請求項１２に記載の無機バインダー組
成物。
１５．前記組成物が、重量で、１０〜２０％のヒュームドシリカ、４０〜５０％
の無水珪酸アルミニウム、及び同量部の（ａ）１５〜２５％の珪酸と（ｂ）１５
〜２５％のカリウム塩及びナトリウム塩、並びにそれらの組合せを含むことを特
徴とする請求項１２に記載の無機バインダー組成物。
１６．製錬炉の廃棄物から物質を回収する方法であって、
請求項１に記載の無機バインダー組成物に混合し、
該混合物を煉瓦状に圧縮して前記炉にリサイクルするステップを含むことを特
徴とする製錬炉の廃棄物から物質を回収する方法。
１７．前記回収された物質が粉末コークス、炉スラッジ、ミルスケール及び煙塵
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
１８．前記混合物が、重量で、前記無機バインダー組成物の約１３乃至約１７％
を含んでいることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
１９．前記廃棄物が、重量で、約５５％までの粉末コークスと、約１０％までの
煙塵と、約２０％までのミルスケールを含んでいることを特徴とする請求項１８
に記載の方法。２０．前記混合物が、重量で、１４％より多くの前記無機バイン
ダーを含み、前記方法が前記無機バインダーを乾燥するステップを含むことを特
徴とする請求項１９に記載の方法。
２１．前記無機バインダー組成物が、重量で、４０乃至９０％の範囲の第１成分
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
２２．Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比が約５．２乃至約７．６の範囲にある
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
２３．前記無機バインダー組成物が、重量で、約６２乃至９０％の第１成分と、
これに混ぜられた５〜２０％のフライアッシュＦ、４〜１０％のヒュームドシリ
カ、１〜８％のＡｌ2Ｏ3を含む第２成分とで構成されていることを特徴とする請
求項２２に記載の方法。
２４．前記無機バインダー組成物が、重量で、約６０乃至９０％の第１成分と、
これに混ぜられた４〜１０％のポゾラン、４〜１０％の粉砕スラグ、５〜１０％
の無水珪酸アルミニウム、１〜５％の珪酸、１〜５％のカリウム塩を含む第２成
分とで構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
２５．前記無機バインダー組成物が、約５．２乃至約８．９の範囲のＡｌ2Ｏ3に
対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０７乃至約０．１１の範囲のＳｉＯ2に対する
Ｍ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約１０．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル
比と、約０．３０乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有
し、ここでＭ2Ｏは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物からなる群か
ら選ばれていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
２６．前記無機バインダー組成物が、約６０乃至９０重量％の範囲の第１成分と
５〜２０％のフライアッシュＣ、４〜１０％のポゾラン、１〜５％の珪酸、１〜
５％のカリウム又はナトリウム塩を含む第２成分との混合物であることを特徴と
する請求項１６に記載の方法。
２７．前記無機バインダー組成物が、約７．４乃至約１４．３の範囲のＡｌ2Ｏ3
に対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０５乃至約０．１０の範囲のＳｉＯ2に対す
るＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル
比と、約０．２５乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有
し、ここでＭ2Ｏは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物からなる群か
ら選ばれていることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
２８．前記無機バインダー組成物が、約４０乃至６０重量％の範囲の第１成分と
４〜１０％のポゾラン、１〜１０％のあられ石閃長岩、１〜５％の含水珪酸アル
ミニウム、１〜５％の含水水酸化ナトリウム、１〜５％の珪酸、１〜５％のカリ
ウム又はナトリウム塩を含む第２成分との混合物であることを特徴とする請求項
１６に記載の方法。
２９．前記無機バインダー組成物が、約５．２乃至約９．０の範囲のＡｌ2Ｏ3に
対するＳｉＯ2のモル比と、約０．５０乃至約２．００の範囲のＳｉＯ2に対する
Ｍ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比
と、約１．７５乃至約３．５０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有し
、ここでＭ2Ｏは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物からなる群から
選ばれていることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
３０．約２０％の酸化ナトリウム、約６０％の珪酸三石灰、約１０％の珪酸二石
灰、約６％のアルミ酸三石灰、約１％の酸化アルミニウム、約１％の酸化マグネ
シウム、約１％の三酸化硫黄を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
３１．前記無機バインダー組成物が、ヒュームドシリカ、無水珪酸アルミニウム
、珪酸塩と、カリウム塩及びナトリウム塩から選ばれた成分とが混合されている
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
３２．前記成分がカリウム塩であり、前記混合物が約０．２４乃至約２．２の範
囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０４乃至約０．１０の範囲の
ＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約１２．５の範囲のＭ2Ｏに対
するＨ2Ｏのモル比と、約０．１２乃至約０．３０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2
Ｏのモル比を有し、ここでＭ2Ｏは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合
物からなる群から選ばれていることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
３３．前記成分がナトリウムであり、前記成分が約２．５乃至約３．４の範囲の
Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０４乃至約０．１５の範囲のＳｉ
Ｏ2に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2
Ｏのモル比と、約０．１０乃至約０．４０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモ
ル比を有し、ここでＭ2Ｏは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物か
らなる群から選ばれていることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
３４．前記無機バインダー組成物が、重量割合で１０〜２０％のヒュームドシリ
カ、４０〜５０％の無水珪酸アルミニウム、及び同量の１５〜２５％の珪酸と１
５〜２５％のカリウム塩及びナトリウム塩を含むことを特徴とする請求項１６に
記載の方法。
３５．前記圧縮が１４．４７ＭＰａ（２１００ｐｓｉ）〜１７．９２ＭＰａ（２
６００ｐｓｉ）の範囲で行われることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
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フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ
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，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．二酸化ナトリウム、珪酸三石灰、珪酸二石灰、アルミン酸三石灰（tri-calc ium alumnate）、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウム及び三酸化 硫黄を含む第一成分に、フライアッシュＦ、フライアッシュＣ、ヒュームドシリ カ、Ａｌ2Ｏ3、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石シアナイト、無水珪酸アルミニ ウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、珪酸塩、カリウム塩及び ナトリウム塩からなるグループから選ばれた一つ以上からなる第２成分を混合し 、この混合物が、Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比が約５．２乃至１４．３で あることを特徴とする無機バインダー組成物。 ２．前記組成物が、重量で、４０乃至９０％の前記第一成分を含んでいることを 特徴とする請求項１に記載の無機バインダー組成物。 ３．Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2の前記モル比が、約５．２乃至約７．６の範囲に あることを特徴とする請求項２に記載の無機バインダー組成物。 ４．前記混合物が、重量で、約６２乃至９０％の第一成分と、５〜２０％のフラ イアッシュＦ、４〜１０％のヒュームドシリカ及び１〜８％のＡｌ2Ｏ3を含む第 ２成分との混合物であることを特徴とする請求項３に記載の無機バインダー組成 物。 ５．前記混合物が、重量で、約６０乃至９０％の第一成分と、４〜１０％のポゾ ラン、４〜１０％の粉砕スラグ、５〜１０％の無水珪酸アルミニウム、１〜５％ の珪酸及び１〜５％のカリウム塩を含む第２成分との混合物であることを特徴と する請求項１に記載の無機バインダー組成物。 ６．前記組成物が、約５．２乃至約８．９の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2の モル比と、約０．０７乃至約０．１１の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比と 、約５．０乃至約１０．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．３０ 乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比とを有し、ここでＭ2Ｏ は、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物からなる群から選ばれているこ とを特徴とする請求項４に記載の無機バインダー組成物。 ７．前記混合物組成物が、重量で、約６０乃至９０％の第一成分と、５〜２０％ のフライアッシュＣ、４〜１０％のポゾラン、１〜５％の珪酸、１〜５％のカリ ウム塩を含む第２成分との混合物であることを特徴とする請求項１に記載の無機 バインダー組成物。 ８．前記混合物が、約７．４乃至約１４．３の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2 のモル比と、約０．０５乃至約０．１０の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比 と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．２５ 乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有することを特徴と する請求項７に記載の無機バインダー組成物。 ９．前記混合物が、重量で、約４０乃至６０重量％の範囲の第一成分と、４〜１ ０％のポゾラン、１〜５％の含水珪酸アルミニウム、１〜５％の含水水酸化ナト リウム、１〜５％の珪酸、１〜５％のカリウムを含む第２成分との混合物である 請求項１に記載の無機バインダー組成物。 １０．前記混合物が、約５．２乃至約９．０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2 のモル比と、約０．５０乃至約２．００の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比 と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約１．７５ 乃至約３．５０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有することを特徴と する請求項８に記載の無機バインダー組成物。 １１．約２０％の二酸化ナトリウム、約６０％の珪酸三石灰、約１０％の珪酸二 石灰、約６％のアルミ酸三石灰、約１％の酸化アルミニウム、約１％の酸化第二 鉄、約１％の酸化マグネシウム、約１％の三酸化硫黄を含むことを特徴とする無 機バインダー組成物の第一成分。 １２．カリウム塩及びナトリウム塩を含む群から選ばれた第二成分とが混合され ている、ヒュームドシリカ、無水珪酸アルミニウムおよび珪酸塩を含む第一成分 を含むことを特徴とする無機バインダー組成物。 １３．前記第二成分がカリウム塩であり、該混合物は、約０．２４乃至約２．２ の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０４乃至約０．１０の範 囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約１２．５の範囲のＭ2Ｏ に対するＨ2Ｏのモル比と、約０．１２乃至約０．３０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対す るＭ2Ｏのモル比を有することを特徴とする請求項１２に記載の無機バインダー 組成物。 １４．前記第二成分がナトリウム塩であり、前記混合物が、約２．５乃至約３． ４の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０４乃至約０．１５の 範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏ に対するＨ2Ｏのモル比と、約０．１０乃至約０．４０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対す るＭ2Ｏのモル比を有することを特徴とする請求項１２に記載の無機バインダー 組成物。 １５．前記組成物が、重量で、１０〜２０％のヒュームドシリカ、４０〜５０％ の無水珪酸アルミニウム、及び同量部の（ａ）１５〜２５％の珪酸と（ｂ）１５ 〜２５％のカリウム塩及びナトリウム塩、並びにそれらの組合せを含むことを特 徴とする請求項１２に記載の無機バインダー組成物。 １６．製錬炉から廃棄物物質を回収する方法であって、 回収物質を無機バインダー組成物と混合し、 該混合物をブリケットに圧縮して前記炉にリサイクルするステップを含むこと を特徴とする製錬炉から廃棄物物質を回収する方法。 １７．前記回収物質が、粉末コークス、炉スラッジ、ミルスケール及び煙塵を含 むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。 １８．前記混合物が、前記無機バインダー組成物の約１３ １／２乃至約１７ １ ／２重量％を含んでいることを特徴とする請求項１７に記載の方法。 １９．前記廃棄物が、重量で、約５５％までの粉末コークスと、約１０％までの 煙塵と、約２０％までのミルスケールを含んでいることを特徴とする請求項１８ に記載の方法。 ２０．前記混合物が、１４重量％より多くの前記無機バインダーを含み、前記方 法が前記無機バインダーを乾燥するステップを含むことを特徴とする請求項１９ に記載の方法。 ２１．前記無機バインダー組成物が、二酸化ナトリウム、珪酸三石灰、珪酸二石 灰、アルミン酸三石灰、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウム及び 三酸化硫黄を含む第一成分に、フライアッシュＦ、フライアッシュＣ、ヒューム ドシリカ、Ａｌ2Ｏ3、ポゾラン、粉砕スラグ、あられ石シアナイト、無水珪酸ア ルミニウム、含水珪酸アルミニウム、含水水酸化ナトリウム、含水水酸化ナトリ ウム、珪酸、カリウム塩及びナトリウム塩からなる群から選ばれた一つまたはそ れ以上からなる第二成分を混合し、この混合物は、Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2の モル比が約５．２乃至１４．３であることを特徴とする請求項１６に記載の無機 バインダー組成物。 ２２．前記無機バインダー組成物が、４０乃至９０％の第一成分を含むことを特 徴とする請求項２１に記載の方法。 ２３．Ａｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比が約５．２乃至約７．６の範囲にある 請求項２２に記載の方法。 ２４．前記有機バインダー組成物が、重量で、約６２乃至９０％の第一成分と、 これに混ぜられた５〜２０％のフライアッシュＦ、４〜１０％のヒュームドシリ カ、１〜８％のＡｌ2Ｏ3を含む第２成分とを有することを特徴とする請求項２３ に記載の方法。 ２５．前記有機バインダー組成物が、重量で、約６０乃至９０％の第一成分と、 これに混ぜられた４〜１０％のポゾラン、４〜１０％の粉砕スラグ、５〜１０％ の無水珪酸アルミニウム、１〜５％の珪酸、１〜５％のカリウム塩を含む第２成 分とで構成されている請求項２１に記載の方法。 ２６．前記有機バインダー組成物が、約５．２乃至約８．９の範囲のＡｌ2Ｏ3に 対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０７乃至約０．１１の範囲のＳｉＯ2に対する Ｍ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約１０．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル 比と、約０．３０乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有 し、ここでＭ2Ｏは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ及びＮａ2ＯとＫ2Ｏの混合物からなる群か ら選ばれている請求項２５に記載の方法。 ２７．前記有機バインダー組成物が、重量で、約６０乃至９０％の第一成分と、 ５乃至２０％のフライアッシュＣ、４乃至１０％のポゾラン、１乃至５％の珪酸 、１乃至５％のカリウムを含む第２成分との混合物であることを特徴とする請求 項２１に記載の方法。 ２８．前記無機バインダー組成物が、約７．４乃至約１４．３の範囲のＡｌ2Ｏ3 に対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０５乃至約０．１０の範囲のＳｉＯ2に対す るＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル 比と、約０．２５乃至約０．４５の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有 することを特徴とする請求項２７に記載の方法。 ２９．前記無機バインダー組成物が、重量で、約４０乃至６０％の範囲の第一成 分と、この第一成分に混合された、４〜１０％のポゾラン、１〜１０％のあられ 石シアナイト、１〜５％の含水珪酸アルミニウム、１〜５％の含水水酸化ナトリ ウム、１〜５％の珪酸、１〜５％のカリウムを含む第２成分を有することを特徴 とする請求項２１に記載の方法。 ３０．前記無機バインダー組成物が、約５．２乃至約９．０の範囲のＡｌ2Ｏ3に 対するＳｉＯ2のモル比と、約０．５０乃至約２．００の範囲のＳｉＯ2に対する Ｍ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比 と、約１．７５乃至約３．５０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有し ていることを特徴とする請求項２９に記載の方法。 ３１．前記無機バインダー組成物が、約２０％の二酸化ナトリウム、約６０％の 珪酸三石灰、約１０％の珪酸二石灰、約６％のアルミン酸三石灰、約１％の酸化 アルミニウム、約１％の酸化マグネシウム、約１％の三酸化硫黄を含むことを特 徴とする請求項２１に記載の方法。 ３２．前記無機バインダー組成物が、ヒュームドシリカ、無水珪酸アルミニウム 、珪酸塩を含む第一成分と、この第一成分に混合された、カリウム塩及びナトリ ウム塩を含む群から選ばれた第二成分とを含むことを特徴とする請求項１６に記 載の方法。 ３３．前記成分がカリウム塩であり、前記第二成分が、カリウム塩であり、前記 混合物が、約０．２４乃至約２．２の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比 と、約０．０４乃至約０．１０の範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比と、約５ ．０乃至約１２．５の範囲のＭ2Ｏに対するＨ2Ｏのモル比と、約０．１２乃至約 ０．３０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＭ2Ｏのモル比を有していることを特徴とす る請求項３２に記載の方法。 ３４．前記第二成分がナトリウム塩であり、前記混合物が、約２．５乃至約３． ４の範囲のＡｌ2Ｏ3に対するＳｉＯ2のモル比と、約０．０４乃至約０．１５の 範囲のＳｉＯ2に対するＭ2Ｏのモル比と、約５．０乃至約９．０の範囲のＭ2Ｏ に対するＨ2Ｏのモル比と、約０．１０乃至約０．４０の範囲のＡｌ2Ｏ3に対す るＭ2Ｏのモル比を有していることを特徴とする請求項３２に記載の方法。 ３５．前記無機バインダー組成物が、重量で、１０〜２０％のヒュームドシリカ 、４０〜５０％の無水珪酸アルミニウム、及び同量部の１５〜２５％の珪酸と１ ５〜２５％のカリウム塩及びナトリウム塩を含むことを特徴とする請求項１６に 記載の方法。 ３６．前記圧縮が、２１００ｐｓｉ乃至２６００ｐｓｉで行われることを特徴と する請求項１６に記載の方法。
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