JP2023507547A - セメント添加剤 - Google Patents

Abstract

本発明は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する硫酸カルシウムおよびシリカを含むセメント添加剤とともに、セメント添加剤を含むセメントおよびセメント質製品を提供する。本発明はまた、セメント添加剤ならびにセメント添加剤を含むセメントおよびセメント質製品を作製するための方法を提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、セメント添加剤、特にペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来するセメント添加剤、ならびにセメント添加剤を含むセメント質製品、ならびにセメント添加剤およびそれを含むセメント質製品を作製する方法に関する。

セメントの製造は、石灰石と粘土、頁岩、砂、鉄鉱石、ボーキサイト、フライアッシュ、およびスラグなどのアルミノケイ酸塩材料とをキルンで焼結して、例えば、アライト（３ＣａＯ．ＳｉＯ２）、ベライト（２ＣａＯ．ＳｉＯ２）、アルミン酸三カルシウム（３ＣａＯ．Ａｌ２Ｏ３）、およびブラウンミレライト（４ＣａＯ．Ａｌ２Ｏ３．Ｆｅ２Ｏ３）を含む固体クリンカーを形成することを伴う。次いで、クリンカーは、典型的には、石膏（ＣａＳＯ４）と組み合わせて粉砕され、セメントを形成する。石膏は主に、凝結時間を制御し、使用中のセメントの瞬結を防止するための添加剤として使用される。

クリンカーは、セメント製造の主要な原料であり、セメント工場にとって最大のコスト要因である。加えて、クリンカーを作製するためのプロセスは、非常にエネルギー集約的であり、大量のＣＯ２排出をもたらす。

天然石膏は、伝統的にセメント製造に使用されてきた。石膏鉱山は、鉱山の近くで働き、生活する人々に重大な環境被害および健康上のリスクを引き起こすと報告されている。

工業材料および鉱石から二酸化チタンを生成および回収するための方法は、コストをかけて処分しなければならず、かつ／または環境に重大な影響を及ぼす大量の固体および／もしくは液体廃棄物を生成する。廃棄物材料を削減、リサイクル、または他のプロセスで利用して価値を付加することができれば有用である。

目的
本発明の目的は、改善されたセメントおよび／もしくはセメント添加剤ならびに／または関連するセメント質製品および／もしくは方法を提供すること、あるいは少なくとも公衆に有用な選択肢を提供することである。

発明の概要
第１の態様では、本発明は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来するセメント添加剤を提供し、セメント添加剤は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む。

一実施形態では、セメント添加剤は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から得られる組成物（Ａ）を含み、組成物（Ａ）は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む。

一実施形態では、組成物（Ａ）は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収する方法から得られ、１つ以上の金属は、チタン、マグネシウム、アルミニウム、および鉄のうちの少なくとも１つから選択される。

一実施形態では、セメント添加剤は、少なくともペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成するステップを含む方法によって、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する。一実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を、硫酸塩材料に含有される１つ以上の他の構成成分から分離することをさらに含む。一実施形態では、セメント添加剤は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成し、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分から分離して、セメント添加剤を形成することにより、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する。一実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、分離後に洗浄される。

一実施形態では、セメント添加剤は、１つ以上の追加の材料と組み合わせた組成物（Ａ）を含む。一実施形態では、１つ以上の追加の材料は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するためのプロセスで得られる組成物（Ｂ）を含む。一実施形態では、１つ以上の金属は、チタン、マグネシウム、アルミニウム、および／または鉄である。一実施形態では、組成物（Ｂ）は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するためのプロセスの副産物である。別の実施形態では、１つ以上の追加の材料は、１つ以上の金属またはその誘導体を回収するための方法で使用される供給原料を含む。代替の実施形態では、セメント添加剤は、組成物（Ａ）からなるか、または本質的にそれからなる。

第２の態様では、本発明は、セメント添加剤としてペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収する方法から得られる組成物（Ａ）の使用を提供し、この組成物は、硫酸カルシウムおよびシリカを含み、１つ以上の金属は、チタン、マグネシウム、アルミニウム、鉄のうちの少なくとも１つから選択される。

一実施形態では、１つ以上の金属を回収する方法は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化することを含む。一実施形態では、この方法は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成し、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分から分離することを含む。一実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、分離後に洗浄される。別の実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を１つ以上の他の材料と組み合わせることを含む。

第１または第２の態様の一実施形態では、硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分は、少なくとも１つ以上の硫酸化金属塩である。一実施形態では、１つ以上の硫酸化金属塩は、１つ以上の硫酸化チタン塩、１つ以上の硫酸化マグネシウム塩、および／または１つ以上の硫酸化アルミニウム塩から選択される。

第１または第２の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、製鉄スラグである。別の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、鉱石または天然のペロブスカイト濃縮物である。好ましい実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、ＶＴＭスラグである。別の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、赤泥である（例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する）。

第３の態様では、本発明は、硫酸カルシウムおよびシリカを含むセメント添加剤を提供する。一実施形態では、セメント添加剤は、本明細書に記載される組成物（Ａ）からなるか、または本質的にそれからなる。別の実施形態では、セメント添加剤は、１つ以上の他の材料と組み合わせて、本明細書に記載される組成物（Ａ）を含む。

第１～第３の態様のいずれか１つの一実施形態では、セメント添加剤は、約４０％～約８０％の硫酸カルシウム（ｗ／ｗ）を含む。別の実施形態では、それは、約４０％～約７５％の硫酸カルシウムを含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約４０％～、約４５％～、約５０％～、約５５％～、約６０％～、約６５％～、約７０％～、または約７５％の硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）を含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約４５％～約７０％、約５０％～約７０％、約５５％～約７０％、または約６０％～約７０％の硫酸カルシウム（ｗ／ｗ）を含む。

第１～第３の態様のいずれか１つの一実施形態では、セメント添加剤は、約１０％～約５０％のシリカ（ｗ／ｗ）を含む。他の実施形態では、それは、約１０％～約３５％または約１０％～約３０％のシリカを含む。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約１０％～、約１５％～、約２０％～、約２５％～、または約３０％のシリカを含む。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約１５％～約２５％のシリカを含む。

第１～第３の態様のいずれか１つの一実施形態では、セメント添加剤は、約０．２～約１．２のシリカ対硫酸カルシウムの比率を含む。他の実施形態では、セメント添加剤中のシリカ対硫酸カルシウムの比率は、約０．２～約０．８、約０．７、約０．６、または約０．５である。

第１、第３の態様のいずれか１つの一実施形態では、硫酸カルシウムは、無水、半水和物もしくは二水和物の硫酸カルシウム、または任意の他の形態の硫酸カルシウムのうちの１つ以上を含む。

第１～第３の態様のいずれか１つの一実施形態では、シリカは、アモルファスシリカの形態のシリカのうちの１つ以上および１つ以上の金属ケイ酸塩の形態のシリカを含む。一実施形態では、シリカは、主にアモルファスである。

第１～第３の態様のいずれか１つの一実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、および酸化カルシウムのうちの１つ以上をさらに含む。別の実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、および酸化鉄のすべてを含む。別の実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、および酸化カルシウムのすべてを含む。

第１～第３の態様のいずれか１つの一実施形態では、セメント添加剤は、約４％以下の酸化鉄（ｗ／ｗ）を含む。一実施形態では、セメント添加剤は、約３％以下の酸化鉄、より好ましくは約２％以下の酸化鉄、または約１％以下の酸化鉄を含む。

第４の態様では、本発明は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を使用して、硫酸カルシウムおよびシリカを含むセメント添加剤（例えば、第１または第３の態様）を得ることを提供する。

第４の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、硫酸化されて硫酸化材料を生成し、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分から分離することによって硫酸化材料から回収される。一実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、分離後に洗浄される。別の実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、１つ以上の他の材料と組み合わされる。

第５の態様では、本発明は、硫酸カルシウムおよびシリカ（例えば、第１または第３の態様）を含むセメント添加剤を製造するための方法を提供し、この方法は、少なくとも
ｉ．ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成するステップと、
ｉｉ．硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物（第１）を分離するステップと、を含む。

第５の態様の一実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第１の組成物を、その分離後に洗浄するステップをさらに含む。

第５の態様の一実施形態では、この方法は、少なくとも
ｉｉｉ．硫酸カルシウムおよびシリカを含む第１の組成物を水および少なくとも１つの化合物と組み合わせて、ｐＨを約４～約９に調整するステップと、
ｉｖ．液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第２の組成物を得るステップと、をさらに含む。

第５の態様の別の実施形態では、この方法は、少なくとも
ｉｉｉ．硫酸カルシウムおよびシリカを含む第１の組成物を水と組み合わせるステップと、
ｉｖ．液体から固体を分離して、第２の組成物を得るステップと、
ｖ．第２の組成物を水および少なくとも１つの化合物と組み合わせて、ｐＨを約４～約９に調整するステップと、
ｖｉ．液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第３の組成物を得るステップと、をさらに含む。

第５の態様の一実施形態では、この方法は、第１、第２、または第３の組成物を乾燥させることをさらに含む。

本発明の特定の実施形態では、本明細書で言及される第１、第２、または第３の組成物は、本明細書の他の場所で言及される組成物（Ａ）を表すことが理解されよう。

第５の態様の一実施形態では、ｐＨを調整するための少なくとも１つの化合物は、水酸化カルシウムおよび酸化カルシウムから選択される。

第５の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、１８０μｍ未満の粒子サイズを有する。一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、約＜２５０ミクロンのＤ９０の粒子サイズを有する。

第５の態様の特定の実施形態では、この方法は、関連する方法から得られる第１、第２、または第３の組成物を１つ以上の追加の材料と組み合わせて、セメント添加剤を形成するステップをさらに含む。一実施形態では、１つ以上の追加の材料は、組成物（Ｂ）を含む。一実施形態では、組成物（Ｂ）は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するためのプロセスで得られる。一実施形態では、組成物（Ｂ）は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するためのプロセスの副産物である。一実施形態では、１つ以上の金属は、チタン、マグネシウム、アルミニウム、および／または鉄である。

第４または第５の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、製鉄スラグである。別の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、鉱石または天然のペロブスカイト濃縮物である。好ましい実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、ＶＴＭスラグである。別の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、赤泥である（例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する）。

第４または第５の態様の一実施形態では、硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分は、少なくとも１つ以上の硫酸化金属塩である。一実施形態では、１つ以上の硫酸化金属塩は、１つ以上の硫酸化チタン塩、１つ以上の硫酸化マグネシウム塩、１つ以上の硫酸化アルミニウム塩から選択される。

第４または第５の態様の一実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物（第１）を、硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分から分離するステップは、固体硫酸化材料を水と接触させて硫酸化懸濁液を形成し、次いで硫酸化懸濁液を濾過して、保持液および透過液を得ることを含む。保持液は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を含む。透過液は、硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分を含む。

関連する態様では、本発明は、第５の態様で定義された方法によって作製されたセメント添加剤を提供する。

第６の態様では、本発明は、本発明の第１もしくは第３の態様のセメント添加剤、または第５の態様の方法によって作製されたセメント添加剤を含むセメントを提供する。

第６の態様の一実施形態では、セメントは、第１もしくは第３の態様のクリンカーおよびセメント添加剤、または第５の態様の方法によって作製されたクリンカーおよびセメント添加剤を含む。一実施形態では、セメントは、第１もしくは第３の態様のクリンカーおよびセメント添加剤または第５の態様の方法によって作製されたクリンカーおよびセメント添加剤からなるか、または本質的にそれらからなる。一実施形態では、セメントは、クリンカー、第１もしくは第３の態様のセメント添加剤、または第５の態様の方法によって作製されたセメント添加剤、石灰石、および粉砕助剤を含むか、それらからなるか、または本質的にそれらからなる。

第６の態様の一実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約２％～約１２％（ｗ／ｗ）の量でセメント中に存在する。別の実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約２％～約１０％（ｗ／ｗ）の量でセメント中に存在する。一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、全セメントの約４％～約８％（ｗ／ｗ）の量で存在する。一実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約６％～約８％（ｗ／ｗ）の量で存在する。他の実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約１％～２５％（ｗ／ｗ）の量でセメント中に存在する。他の実施形態では、セメント添加剤は、最大約４５％（ｗ／ｗ）の量でセメント中に存在する。

第６の態様の一実施形態では、セメントは、７日で少なくとも約３０ＭＰａの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。第６の態様の別の実施形態では、セメントは、２８日で少なくとも約４５ＭＰａの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。

第７の態様では、本発明は、第６の態様のセメントまたは第１もしくは第３の態様のセメント添加剤または第５の態様の方法によって作製されたセメント添加剤を含む、セメント質製品を提供する。

好ましい実施形態では、セメント質製品は、コンクリート、モルタル、グラウト、またはスタッコである。

第８の態様では、本発明は、第７の態様の硬化セメント質製品を含む物品を提供する。

第９の態様では、本発明は、セメントを作製する方法を提供し、この方法は、少なくとも、第１もしくは第３の態様で定義されたセメント添加剤、または本発明の第５の態様の方法によって作製されたセメント添加剤を１つ以上の他のセメント成分と組み合わせるステップを含む。

第１０の態様では、本発明は、セメントを作製する方法を提供し、この方法は、少なくとも
ａ．ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成するステップと、
ｂ．硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物（第１）を分離するステップと、
ｃ．第１の組成物を１つ以上の他のセメント成分と組み合わせるステップと、を含む。

第１０の態様の一実施形態では、この方法は、ステップｂ．の後、およびステップｃ．の前またはステップｃの後に硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を洗浄するステップをさらに含む。

第１０の態様の一実施形態では、ステップｂ．の後およびステップｃ．の前に、この方法は、少なくとも
ｂ１．硫酸カルシウムおよびシリカを含む第１の組成物を水および少なくとも１つの化合物と組み合わせて、ｐＨを約４～約９に調整するステップと、
ｂ２．液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第２の組成物を得るステップと、をさらに含む。

第１０の態様の別の実施形態では、ステップｂ．の後およびステップｃ．の前に、この方法は、少なくとも
ｂ１．硫酸カルシウムおよびシリカを含む第１の組成物を水と組み合わせるステップと、
ｂ２．液体から固体を分離して第２の組成物を得るステップと、
ｂ３．第２の組成物を水および少なくとも１つの化合物と組み合わせて、ｐＨを約４～約９に調整するステップと、
ｂ４．液体から固体を分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第３の組成物を得るステップと、をさらに含む。

第１０の態様の一実施形態では、この方法は、第１、第２、または第３の組成物を乾燥させることをさらに含む。

第１０の態様の一実施形態では、ｐＨを調整するための少なくとも１つの化合物は、水酸化カルシウムおよび酸化カルシウムから選択される。

第１０の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、１８０μｍ未満の粒子サイズを有する。第１０の態様の一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、約＜２５０ミクロンの粒子サイズＤ９０を有する。

第１０の態様の一実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を１つ以上の追加の材料（本明細書に記載）と組み合わせて、セメント添加剤を形成するステップ：例えば、ステップｂ．の第１の組成物をステップｃの前に１つ以上の追加の材料と組み合わせるステップ、ステップｂ２．の第２の組成物をステップｃの前に１つ以上の追加の材料と組み合わせるステップ、またはステップｂ４．の第３の組成物をステップｃの前に１つ以上の追加の材料と組み合わせるステップをさらに含む。

一実施形態では、第９または第１０の態様の方法は、セメント添加剤をクリンカーと組み合わせることを含む。特定の実施形態では、クリンカーは、セメント添加剤と組み合わせる前に粉砕される。好ましい実施形態では、クリンカーとセメント添加剤とが組み合わされ、相互粉砕される。

特定の実施形態では、第９または第１０の態様の方法は、追加の成分をセメント添加剤およびクリンカーと任意の順序で組み合わせることをさらに含む。

別の態様では、本発明は、本発明の第９または第１０の態様の方法によって作製されたセメントを提供する。

第１１の態様では、本発明は、セメント質製品を作製する方法を提供し、この方法は、少なくとも第１もしくは第３の態様のセメント添加剤または第５の態様の方法によって作製されたセメント添加剤を含むセメントをａ）水またはｂ）骨材および水と組み合わせるステップを含む。一実施形態では、この方法は、第１０の態様のステップならびにセメントをａ）水またはｂ）骨材および水と組み合わせる追加のステップを含む。特定の実施形態では、追加の成分が含まれ得る。好ましい実施形態では、セメント質製品は、コンクリート、モルタル、スタッコ、またはグラウトである。

第１２の態様では、本発明は、第１１の態様の方法によって作製されたセメント質製品を提供する。

本発明の方法の好ましい実施形態（例えば、第５または第１０の態様）では、材料を硫酸化するステップｉ．は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸と接触させて、ケーキ（固体硫酸化材料）を形成することを含み、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を分離するステップｉｉ．は、ケーキを水および／または希硫酸と接触させて、硫酸化懸濁液を形成し、次いで硫酸化懸濁液中の液体から固体を分離して、保持液（硫酸カルシウムおよびシリカを含む第１の組成物）ならびに透過液（硫酸化材料に含有される他の構成成分を含む）を生成することを含む。

本発明はまた、本出願の明細書において、個別にまたは集合的に、部品、要素、または特徴のうちの２つ以上の任意またはすべての組み合わせで言及または示される該部分、要素、および特徴を含み、本発明が関連する当技術分野で既知の同等物を有する場合、そのような既知の同等物を有する特定の整数が本明細書で言及される場合、そのような既知の同等物は、個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれるとみなされる。

すべてのその新規な態様で考慮されるべきである本発明のさらなる態様は、以下の説明を読むと、当業者には明らかになるであろう。

本発明者は、セメント添加剤として使用される新規の組成物を考案した。特に、本発明者らは、驚くべきことに、溶融炉スラグまたは高炉スラグから二酸化チタンを回収するプロセス中に得られた組成物が、セメント中のクリンカーおよび／または石膏および／またはポゾラン材料の代替として、少なくとも部分的に作用し得ることを特定した。試験は、本発明の組成物で作製されたセメントが、組成物を含まない対照セメントと同等またはそれ以上、特に強度に関して性能が高いことを示している。予期せぬことに、モルタル試験は、モルタルに含有される本発明の組成物の量が増加するにつれて、モルタルサンプルの圧縮強度が増加することを示した。加えて、本発明の組成物は、驚くべきことに、それらの中に存在するシリカのレベルに対して予想よりも高いポゾラン活性を有する。さらに、試験は、本発明の組成物を含有するモルタルが、一般に、対照と比較してより速い凝結時間を示すことを示しており、これは、プレキャストコンクリートおよび低温環境でのコンクリートの配置を含むがこれらに限定されない多くの用途において有益であり得る。加えて、本発明者は、本発明の組成物を使用することにより、特定の用途のためのセメント質製品（例えば、コンクリートまたはモルタル）を調製するときにセメント促進剤を使用する必要性が低減され得る（または使用するセメント促進剤の量が低減され得る）と企図している。これまでに生じた結果は、溶融炉および高炉スラグ出発材料から得られた組成物からのものであるが、本発明者は、ペロブスカイトおよびシリカを含む他の材料から同様の組成物を得ることができると考えている。

本発明者は、本発明のセメント添加剤について観察された予想外の特徴により、強度、耐久性、および比較的速い凝結時間が望ましい民間用途のためのセメントでの使用にそれらが特に適していることに留意する。

本発明の組成物の使用は、セメントの品質を損なうことなく、セメント製造のコストおよび／または環境への影響を低減するという利点を有する。例えば、強度を損なうことなくセメント製造に必要なクリンカーを数パーセント削減できることは、セメントメーカーに大幅なコストおよび環境の節約をもたらす。同様に、セメントでの他の石膏源を使用する必要性を置換するまたは置き換えることは、例えば、環境への影響および天然に存在する石膏の調達に関連する追加コストを低減するという利点を有する。本発明の組成物はまた、さらなる効率およびコスト節約を提供するポゾラン材料（フライアッシュおよびヒュームシリカなど）の補助的な供給源を使用する必要性を置換するまたは置き換えることができる。本発明の組成物はまた、セメント産業で使用される石膏およびポゾラン材料の単一の供給源を便利に提供する。

本発明は、ペロブスカイトおよびシリカを含む供給原料から金属価値（例えば、二酸化チタン）を回収するための工業プロセスからの廃棄生成物から価値を生み出し、そのようなプロセスの経済性を改善し、かつそれらの環境への影響を最小限に抑えるというさらなる利点を有する。

定義
特に定義されていない限り、本明細書全体で使用される次の用語は次のように定義される。

本明細書および以下の特許請求の範囲全体を通して、文脈上別段の定めがない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という言葉、ならびに「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変形は、排他的な意味ではなく、包括的な意味で、すなわち、「含むがこれに限定されない」という意味で解釈されるべきである。

本明細書で使用される場合、「セメント質製品」という用語は、少なくともセメントを含む任意の製品、組成物、または物品を意味すると理解されるべきである。非限定的な例として、「セメント質製品」には、モルタル、グラウト、スタッコ、スクリード、セルフレベリング化合物または組成物、およびコンクリートが含まれる。

「セメント添加剤」という用語は、本明細書では、本発明の組成物を説明するために使用される。この用語の使用には、硫酸化材料から直接回収（分離）されたそれらの組成物、ならびに回収（分離）され、次いでさらに処理された（例えば、洗浄、乾燥、および／または本明細書に記載されている１つ以上の他の材料との組み合わせによる）組成物への言及が含まれる。

本発明は、「ペロブスカイトおよびシリカを含む」材料に関して本明細書に記載されている。「ペロブスカイト」とは、チタン酸カルシウムＣａＴｉＯ_３から構成されるチタン－酸化カルシウム鉱物を指す。ペロブスカイトは、典型的には、立方晶構造を有するが、本明細書で使用される用語は、他の材料との複合体を含む、任意の形態のチタン酸カルシウムを指すことを意図している。材料は、任意のレベルのペロブスカイトを含み得る。「ペロブスカイトおよびシリカを含む」という表現は、特定の量のペロブスカイトおよび／またはシリカが材料中に存在しなければならないことを暗示するものと解釈すべきではない。

本明細書では、本発明のセメント添加剤、および「シリカ」を含有するそれが由来する材料または供給原料について言及する。これは、１つ以上のケイ酸塩、例えば金属ケイ酸塩の形態である添加剤または供給原料中に存在するシリカへの言及を含むように広く解釈されるべきである。例えば、本発明のセメント添加剤は、特定の量のシリカを含むと言うことができる。これは、添加剤中に存在するシリカおよび／またはケイ酸塩の全量への言及を含むと解釈されるべきである。

特定の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、「スラグ」であり、すなわち、鉱石の製錬または精製中に金属から分離された任意の廃棄物である。好ましい実施形態では、スラグは、製鉄スラグまたはバナジウムチタノマグネタイト（ＶＴＭ）スラグ（もしくはＶＴＭ由来のスラグ）である。「製鉄スラグ」は、鋼または鉄の製造プロセスで生じるスラグである。特定の実施形態では、製鉄スラグは、溶融炉（もしくは製錬所）スラグまたは高炉スラグである。

「ＶＴＭスラグ」は、ＶＴＭ含有鉱石などのＶＴＭ含有材料からの生成物（例えば、鋼もしくは鉄）の処理または製造中に得られるスラグである。

他の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、天然のペロブスカイト（すなわち、鉱石）または濃縮物である。「鉱石」は、金属または鉱物が抽出され得る天然に存在する固体材料である。一実施形態では、鉱石は、バナジウムチタノマグネタイト（ＶＴＭ含有）鉱石である。

「濃縮スラグ」は、例えばパイロ冶金技術を使用して、１つ以上の他の金属種を分離および除去することによって、標的金属酸化物の濃度が増加した材料である。

「反応器」という用語は、本発明の材料を処理、混合、および／または加熱することができる、１つ以上の容器および／もしくは塔または配管構成からなる任意の装置を含む。好ましい実施形態では、反応器は、連続プロセスを行うように適合されている。

１つまたは複数の化学化合物を「回収」することに言及する場合、１つまたは複数の化合物が１００％の純度で回収または分離されることを意味すると解釈されるべきではない。また、特定の化学化合物の「精製」（または精製などの同様の用語）に言及する場合、その化合物が１００％の純度で回収されることを意味すると解釈されるべきではない。他の化合物による化合物のあるレベルの汚染が起こり、許容され得ることが理解されよう。同様に、化学化合物または組成物を他の構成成分（例えば、１つ以上の化合物または組成物）から「分離する」ことに言及する場合、化合物、組成物、および構成成分が互いに完全に分離されていることを意味すると解釈されるべきではない。他方による一方のあるレベルの汚染が存在し、許容され得ることが理解されよう。特定の実施形態では、本発明の方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を、材料中の１つ以上の他の構成成分から実質的に分離することを含む。

「硫酸化金属塩」または「硫酸化Ｘ塩」（Ｘは特定の金属）という表現は、単一または二重塩および三重塩などの複数塩の形態を含む、金属（または特定の金属Ｘ）を含む任意の硫酸塩を意味するように広く解釈されるべきである。この表現は、関連する塩の任意の水和形態への言及を含むものと解釈されるべきである。特定の実施形態では、硫酸化金属塩は、カルシウム、チタン、マグネシウム、および／またはアルミニウムの硫酸化塩を含む。別の実施形態では、それは、鉄の硫酸塩を含む。

「硫酸化材料」は、硫酸化反応またはステップに供した材料である。

供給原料中の二酸化チタンの割合、比率、またはパーセンテージが言及される場合、二酸化チタンの実際の形態は、精製するのに適切な形態でなくてもよいことが当業者によって理解されるであろう。例えば、ペロブスカイトでは、二酸化チタンの形態は、主にチタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ_３）である。二酸化チタンに言及する分析結果または文言が提供される場合、それらの分析結果または文言は、例えばチタン酸カルシウムにおいて他の元素と結合し得る二酸化チタンの量として読まれることを意図している。本明細書で言及される他の金属酸化物についても同じことが理解されるべきである。

比率およびパーセンテージは、セメント添加剤、セメント、組成物、または材料中の元素または化合物の量またはレベルを定義するために本明細書で使用され得る。これらは、重量比およびパーセンテージの重量（％ｗ／ｗ）である。

本明細書で言及される「硫酸」は、任意の濃度であり得、水溶液中の重量パーセント（％ｗ／ｗ）濃度に対する重量と呼ばれる。他の命名法には、ｍ％または単に％が含まれ得る。これらは、互換的に使用されることを意図しており、当業者によってそのように理解されるであろう。

本発明の特徴は、材料または供給原料（例えば、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料）から１つ以上の「金属」を回収するための方法に関して本明細書に記載され得る。「金属」または特定の金属への言及は、金属を含む化合物への言及を含むと理解されるべきである。例えば、チタン、マグネシウム、アルミニウム、および鉄のうちの１つ以上を回収する方法が参照され得る。これらの金属は、例えば、二酸化チタン、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、および硫酸鉄などの化合物の形態で回収され得ることを理解されたい。

本明細書には、「硫黄（ｓｕｌｆｕｒ）」、「硫酸化（ｓｕｌｆａｔｉｏｎ）」、「硫酸塩（ｓｕｌｆａｔｅ）」などの単語の代替スペル、例えば、「硫黄（ｓｕｌｐｈｕｒ）」、「硫酸化（ｓｕｌｐｈａｔｉｏｎ）」、および「硫酸塩（ｓｕｌｐｈａｔｅ）」として含まれる場合がある。

本明細書では、ＧＰ、ＧＬ、ＧＢ、ＨＥ、ＬＨ、ＳＲ、またはＳＬセメントなどの異なるタイプのセメントが参照され得る。ＧＰは、汎用ポルトランドセメントである。ＧＬは、汎用石灰石セメントである。ＧＢは、汎用ブレンドセメントである。ＨＥは、初期強度の高いセメントである。ＬＨは、低熱セメントである。ＳＬは、収縮制限セメントである。ＳＲは、耐硫酸塩セメントである。当業者は、そのようなセメントの性質を容易に理解するであろう。しかしながら、例として、セメントに関する情報は、以下で見ることができる：ｗｗｗ．ｃｃａｎｚ．ｏｒｇ．ｎｚ／ｐａｇｅ／Ｃｅｍｅｎｔｓ．ａｓｐｘ

セメント添加剤
本発明者は、セメント添加剤として使用できる新規の組成物を考案した。セメント添加剤は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む。好ましい実施形態では、セメント添加剤は、ペロブスカイトならびにシリカを含む材料に由来する（例えば、本明細書に記載の方法および／またはステップを使用する）。

一実施形態では、セメント添加剤はまた、１つ以上の金属塩および／または金属酸化物を含む。非限定的な例として、添加剤は、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、およびマンガンの金属塩または酸化物を含み得る。

一実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、および酸化カルシウムのうちの１つ以上を含む。別の実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、および酸化鉄のすべてを含む。別の実施形態では、セメント添加剤は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、および酸化カルシウムのすべてを含む。

一実施形態では、セメント添加剤は、本明細書に記載された方法から回収された組成物（Ａ）を含む。別の実施形態では、セメント添加剤は、１つ以上の他の材料と組み合わせて、本明細書に記載された方法から回収された組成物（Ａ）を含む。

一実施形態では、１つ以上の他の材料は、材料または供給原料から１つ以上の金属を回収するための方法で生成された組成物または生成物（Ｂ）である。好ましい一実施形態では、組成物または生成物（Ｂ）は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するための方法で生成される。一実施形態では、組成物または生成物（Ｂ）は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するための方法の副産物である。一実施形態では、この方法は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料からチタン、マグネシウム、アルミニウム、および／または鉄のうちの１つ以上を回収するためのものである。一実施形態では、この方法は、二酸化チタンを回収するためのものである。別の実施形態では、この方法は、二酸化チタンおよび硫酸アルミニウムを回収するためのものである。別の実施形態では、この方法は、二酸化チタン、硫酸アルミニウム、および硫酸マグネシウムを回収するためのものである。例として、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するための方法で生成された１つ以上の他の組成物または生成物（Ｂ）は、ＰＣＴ／ＮＺ２０１９／０５０１５９、ＰＣＴ／ＮＺ２０１５／０５００８５、またはＰＣＴ／ＮＺ２０１７／０５０００２に記載された方法で生成された１つ以上の生成物である。

別の実施形態では、１つ以上の他の材料は、１つ以上の金属またはその誘導体を回収するための方法で使用される材料または供給原料を含む。一実施形態では、この方法は、チタン、アルミニウム、マグネシウム、および／または鉄のうちの１つ以上を回収するためのものである。一実施形態では、この方法は、二酸化チタン、硫酸アルミニウム、および／または硫酸マグネシウムのうちの１つ以上を回収するためのものである。特定の実施形態では、供給原料は、鉱石、鉱石濃縮物、スラグ、および／または赤泥である。好ましい実施形態では、供給原料は、ペロブスカイトを含む。特定の実施形態では、供給原料は、製鉄スラグ、溶融炉スラグ、ＶＴＭスラグ、天然に存在するペロブスカイト含有鉱石、および赤泥を含むがこれらに限定されない、本明細書の後に例示されるもののうちの１つである。

一実施形態では、セメント添加剤は、遅延特性を設定している。一実施形態では、モルタルでのセメント添加剤の使用は、モルタルでの石膏の使用と比較して、より速い凝結時間をもたらす。いくつかの用途では、セメント質製品のための凝結時間を加速または短縮することが望ましく、例えば、プレキャストコンクリート、民間用途のコンクリート、または例えば冬季などの低温環境でのコンクリート配置である。一実施形態では、本発明のセメント添加剤の使用は、セメント質製品を調製するときにセメント促進剤を使用する必要性を低減もしくは実質的に排除する（または使用する必要のあるセメント促進剤の量を低減する）ことができる。一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、本発明のセメント添加剤を含まない対照セメントモルタルよりも初期凝結時間において少なくとも約１５分（一実施形態では、約１５～約４５分（例えば、約２０．０％～約３７．５％））速く、かつ／または最終的な凝結時間において、少なくとも約２０分（一実施形態では、約２０～約６０分（例えば、約２０％～約３１％））速いセメントモルタルを生成することができ、試験セメントは、全セメントの約８％（ｗ／ｗ）のクリンカーおよびセメント添加剤を含み、対照セメントは、全セメントの約４．５％ｗ／ｗのクリンカーおよび石膏を含む。試験は、以下の実施例のセクションに記載されている方法を使用して実施され得る。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、上記の対照セメントモルタルと比較して、初期凝結時間において、約１５、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、または約４５分速いセメントモルタルを生成することができる。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、上記の対照セメントモルタルと比較して、最終的な凝結時間において、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、約４５、約５０、約５５、または約６０分速いセメントモルタルを生成することができる。

別の実施形態では、セメント添加剤は、ポゾラン特性を有する。一実施形態では、セメント添加剤は、Ｒ^３試験手順を使用するＪ／ｇ熱放出によって決定されるように、少なくとも約８０Ｊ／ｇ、またはより好ましくは少なくとも約８５Ｊ／ｇのポゾラン活性のレベルを有する。別の実施形態では、セメント添加剤は、約１００Ｊ／ｇ～約１８０Ｊ／ｇのポゾラン活性のレベルを有する。別の実施形態では、セメント添加剤は、約１００Ｊ／ｇ～約１１０または約１２０Ｊ／ｇのポゾラン活性のレベルを有する。別の実施形態では、セメント添加剤は、約１２０または１３０Ｊ／ｇ～約１６０Ｊ／ｇのポゾラン活性のレベルを有する。一実施形態では、セメント添加剤は、約１１５Ｊ／ｇ～約１５５Ｊ／ｇ（例えば、約１２０、約１２５、約１３０、約１３５、約１４０、約１５０、または約１５５Ｊ／ｇ）のポゾラン活性のレベルを有する。好ましい実施形態では、セメント添加剤は、約１３０～約１５５Ｊ／ｇのポゾラン活性のレベルを有する。一実施形態では、セメント添加剤は、中程度または高反応性のフライアッシュと実質的に同等のレベルのポゾラン活性を有する。

別の実施形態では、セメント添加剤は、それが使用されるセメントの潜在的な圧縮強度を改善する。これは、本明細書において後でさらに説明する。一実施形態では、本発明は、本発明のセメント添加剤の使用を提供して、それが存在しないセメント、セメント質材料、または物品に対して、それが使用されるセメント、セメント質材料、または物品の潜在的な圧縮強度を改善する。

一実施形態では、セメント添加剤は、石膏の別個の供給源を含む必要なしに、少なくともクリンカーと組み合わせてセメントを提供または形成することができる。別の実施形態では、セメント添加剤は、ポゾラン材料の別個の供給源を含む必要なしに、少なくともクリンカーと組み合わせてセメントを提供または形成することができる。一実施形態では、セメント添加剤は、石膏の別個の供給源およびポゾラン材料の別個の供給源を含む必要なしに、少なくともクリンカーと組み合わせてセメントを提供または形成することができる。

一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約５％～約３０％（ｗ／ｗ）のカルシウムを含む。一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約１０％～約２５％のカルシウムを含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約１０％、約１１％、約１２％、約１３％、約１４％、約１５％、約１６％、約１７％、約１８％、約１９％、約２０％、約２１％、約２２％、約２３％、約２４％、または約２５％のカルシウムを含む。

一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約４０％～約８０％の硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）ｗ／ｗを含む。別の実施形態では、それは、約４０％～約７５％の硫酸カルシウムを含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約４０％～、約４５％～、約５０％～、約５５％～、約６０％～、約６５％～、約７０％～、または約７５％の硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）を含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約４５％～約７０％、約５０％～約７０％、約５５％～約７０％、または約６０％～約７０％の硫酸カルシウム（ｗ／ｗ）を含む。他の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約４１％、約４２％、約４３％、約４４％、約４５％、約４６％、約４７％、約４８％、約４９％、約５０％、約５１％、約５２％、約５３％、約５４％、約５５％、約５６％、約５７％、約５８％、約５９％、約６０％、約６１％、約６２％、約６３％、約６４％、約６５％もしくは約６６％、約６７％、約６８％、約６９％、約７０％、約７１％、約７２％、約７３％、約７４％、または約７５％の硫酸カルシウムを含む。

一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約５％～約２５％（ｗ／ｗ）のケイ素を含む。他の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約５％～約２０％のケイ素または約５％～約１５％のケイ素を含む。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、約１０％、約１１％、約１２％、約１３％、約１４％、約１５％、約１６％、約１７％、約１８％、約１９％または約２０％のケイ素を含む。

一実施形態では、セメント添加剤は、約１０％～約５０％のシリカ（ｗ／ｗ）を含む。他の実施形態では、それは、約１０％～約３５％または約１０％～約３０％のシリカを含む。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約１０％～、約１５％～、約２０％～、約２５％～、または約３０％～のシリカを含む。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約１５％～約２５％のシリカを含む。他の実施形態では、セメント添加剤は、約１０％、約１１％、約１２％、約１３％、約１４％、約１５％、約１６％、約１７％、約１８％、約１９％、約２０％、約２１％、約２２％、約２３％、約２４％、約２５％、約２６％、約２７％、約２８％、約２９％、または約３０％のシリカを含む。

一実施形態では、セメント添加剤中に存在するケイ素対カルシウムの比率は、約０．３～約２である。他の実施形態では、セメント添加剤中に存在するケイ素対カルシウムの比率は、約０．３～約１、または約０．３～約０．９である。一実施形態では、存在するケイ素対カルシウムの比率は、約０．３５～約０．８５、または約０．４～約０．８である。特定の実施形態では、ケイ素対カルシウムの比率は、約０．３、約０．３５、約０．４、約０．４５、約０．５、約０．５５、約０．６、約０．６５、約０．７、約０．７５、約０．８、約０．８５、約０．９０、約０．９５、または約１である。

一実施形態では、セメント添加剤中のシリカ対硫酸カルシウムの比率は、約０．２～約１．２である。他の実施形態では、セメント添加剤中のシリカ対硫酸カルシウムの比率は、約０．２～約０．８、約０．７、約０．６、または約０．５である。特定の実施形態では、比率は、約０．２、約０．２５、約０．３０、約０．３５、約０．４、約０．４５、約０．５０、約０．５５、または約０．６である。特定の実施形態では、セメント添加剤中のシリカ対硫酸カルシウムの比率は、約０．３１、０．３２、０．３３、０．３４、０．３５、０．３６、０．３７、または０．３９である。

一実施形態では、硫酸カルシウムは、無水、半水和物もしくは二水和物の硫酸カルシウム、または任意の他の形態の硫酸カルシウムのうちの１つ以上を含む。例えば、硫酸カルシウム含有量は、石膏およびバサナイトのうちの１つ以上を含み得る。一実施形態では、セメント添加剤中の硫酸カルシウムは、異なる水和状態の混合物である。一実施形態では、硫酸カルシウムは、アモルファス形態である。

一実施形態では、シリカは、アモルファスシリカの形態のシリカのうちの１つ以上および１つ以上の金属ケイ酸塩の形態のシリカを含む。ほんの一例として、金属ケイ酸塩は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、およびマンガンのうちの１つ以上を含み得る。一実施形態では、ケイ酸塩は、普通輝石、ピジョン輝石、ケイ酸塩複合体、およびペロブスカイトケイ酸塩のうちの１つ以上を含み得る。一実施形態では、本発明の組成物／セメント添加剤中に存在するシリカは、主にアモルファスである（例えば、少なくとも約９０％のアモルファスシリカ）。

一実施形態では、セメント添加剤は、約４％（ｗ／ｗ）以下の鉄を含む。一実施形態では、セメント添加剤は、約３％以下の鉄、より好ましくは約２％以下の鉄、または約１％以下の鉄を含む。

一実施形態では、セメント添加剤は、約４％（ｗ／ｗ）以下の酸化鉄を含む。一実施形態では、セメント添加剤は、約３％以下の酸化鉄、より好ましくは約２％以下の酸化鉄、または約１％以下の酸化鉄を含む。

上記のように、一実施形態では、セメント添加剤は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する。

好ましい実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、スラグ、濃縮スラグ、鉱石、または鉱石濃縮物から選択される。一実施形態では、スラグは、製鉄スラグである。特定の一実施形態では、製鉄スラグは、ニュージーランド鋼から得られる溶融炉スラグである。他の実施形態では、製鉄スラグは、南アフリカから得られた溶融炉スラグ、または中国もしくはロシアから得られた高炉スラグである。一実施形態では、製鉄スラグは、ＶＴＭスラグである。別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物である。特定の実施形態では、鉱石は、アルカリ性カーボナタイト鉱石複合体に見られる天然鉱物資源であり、例えば、北アメリカまたは南アメリカに見られるものである。

特定の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、２つ以上の異なる材料の組み合わせを含み得る。例えば、それは、鉱石濃縮物とスラグとの組み合わせ、または２つ以上の異なるタイプのスラグおよび／もしくは濃縮物を含み得る。

特定の実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料はまた、酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムのうちの１つ以上を含む。特定の実施形態では、材料はまた、酸化鉄および酸化バナジウムのうちの１つ以上を含む。他の実施形態では、材料はまた、酸化クロムおよび／または酸化マンガンを含み得る。本明細書で前述したように、材料中のシリカ含有量は、少なくとも部分的に、金属ケイ酸塩などの１つ以上のケイ酸塩の形態で存在し得る。

一実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、少なくとも約５％～少なくとも約６５％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、または６５％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、または６５％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、約１５％～約６０％または約６５％の二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、約３０％～約４０％の二酸化チタンを含む。一実施形態では、材料は、約３０％～約３５％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。別の実施形態では、材料は、約２５％～約４５％の二酸化チタンを含む。一実施形態では、材料は、約５％～約２５％の二酸化チタンを含む。

一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約５％～少なくとも約４０％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、または４０％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、製鉄スラグは、約５％～約６５％、約５％～約６０％、約５％～約５５％、約５％～約５０％、約５％～約４５％、約５％～約４０％、約５％～約３５％、約５％～約３０％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、材料は、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、または６５％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、製鉄スラグは、約１５％～約４０％の二酸化チタン、約１５％～約３５％、または約１５％～約３０％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、製鉄スラグは、約２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、または３５％の二酸化チタンを含む。他の実施形態では、製鉄スラグは、約３６％、３７％、３８％、３９％、または４０％の二酸化チタンを含む。

別の実施形態では、材料は、鉱石であり、少なくとも約１５％～少なくとも約６０％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、鉱石は、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、または６０％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、鉱石は、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、または６０％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。

別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、少なくとも約１５％～少なくとも約４５％、または少なくとも約２５％～少なくとも約４５％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、少なくとも約１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、または４５％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、約１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、または４５％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。

別の実施形態では、材料は、赤泥（例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する）であり、少なくとも約５％～少なくとも約２５％ｗ／ｗの二酸化チタンを含む。一実施形態では、赤泥は、約５％～約３５％の二酸化チタンを含む。特定の実施形態では、赤泥は、約５％、１０％、１５％、２０％、または２５％の二酸化チタンを含む。

一実施形態では、材料は、少なくとも約２％～少なくとも約６０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。一実施形態では、それは、約２％～約６０％の酸化カルシウムを含む。一実施形態では、材料は、約５％～約６０％の酸化カルシウムを含む。一実施形態では、材料は、約５％～約２５％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。特定の一実施形態では、材料は、約１０％～約２０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。別の実施形態では、材料は、約２５％～約４０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。別の実施形態では、材料は、約１０％～約６０％の酸化カルシウムを含む。別の実施形態では、材料は、約２％～約１０％の酸化カルシウムを含む。特定の実施形態では、材料は、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、または６０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。

一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約５％～少なくとも約４０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。一実施形態では、スラグは、約５％～約４０％、約５％～約３５％、約５％～約３０％、または約５％～約２５％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。特定の実施形態では、スラグは、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、または４５％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。特定の一実施形態では、スラグは、約１０％～約３０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。一実施形態では、スラグは、約１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、または３５％の酸化カルシウムを含む。

別の実施形態では、材料は、鉱石であり、少なくとも約１０％～少なくとも約６０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。一実施形態では、鉱石濃縮物は、約１０％～約６０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、約１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、または６０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。

別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、少なくとも約１５％～少なくとも約４０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。他の実施形態では、それは、約１５％～約４０％、約２０％～約４０％、または約２５％～約４０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、約１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、または４０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。

別の実施形態では、材料は、赤泥（例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する）であり、少なくとも約２％～少なくとも約１０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。一実施形態では、赤泥は、約２％～約１０％ｗ／ｗの酸化カルシウムを含む。特定の実施形態では、赤泥は、約２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、または１０％の酸化カルシウムを含む。

一実施形態では、材料は、少なくとも約１％～少なくとも約５０％ｗ／ｗのシリカを含む。一実施形態では、材料は、約１％～約５０％ｗ／ｗのシリカを含む。一実施形態では、材料は、約１％～約４０％のシリカを含む。別の実施形態では、材料は、約３％～約５０％のシリカを含む。特定の実施形態では、材料は、約５％～約２５％ｗ／ｗのシリカを含む。特定の一実施形態では、材料は、約１０％～約２０％ｗ／ｗのシリカを含む。別の実施形態では、材料は、約１％～約４０％のシリカを含む。別の実施形態では、材料は、約１０％～約３５％のシリカを含む。特定の実施形態では、材料は、約１％、２％、３％、４％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、または４０％ｗ／ｗのシリカを含む。

一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約５％～少なくとも約３０％ｗ／ｗのシリカを含む。一実施形態では、スラグは、約５％～約３０％ｗ／ｗのシリカを含む。特定の実施形態では、スラグは、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％ｗ／ｗのシリカを含む。特定の一実施形態では、スラグは、約１０％～約２０％ｗ／ｗのシリカを含む。一実施形態では、スラグは、約１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、または３０％のシリカを含む。

別の実施形態では、材料は、鉱石であり、少なくとも約１％～少なくとも約４０％ｗ／ｗのシリカを含む。一実施形態では、チタン含有材料は、鉱石であり、約１％～約４０％ｗ／ｗのシリカを含む。特定の実施形態では、チタン含有材料は、鉱石であり、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、または４０％ｗ／ｗのシリカを含む。

別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、少なくとも約１０％～少なくとも約３５％ｗ／ｗのシリカを含む。一実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、約１０％～約３５％ｗ／ｗのシリカを含む。特定の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、約１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、または３５％ｗ／ｗのシリカを含む。

別の実施形態では、材料は、赤泥（例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する）であり、少なくとも約３％～少なくとも約５０％ｗ／ｗのシリカを含む。一実施形態では、赤泥は、約３％～約５０％ｗ／ｗのシリカを含む。特定の実施形態では、赤泥は、約３％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、４５％、または５０％ｗ／ｗのシリカを含む。

一実施形態では、材料は、少なくとも約０％～少なくとも約２０％ｗ／ｗの酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、材料は、約０％～約２０％ｗ／ｗの酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、材料は、約１％～約２０％または５％～約２０％の酸化マグネシウムを含む。別の実施形態では、材料は、約１０％～約１５％の酸化マグネシウムを含む。別の実施形態では、材料は、約１％～約５％の酸化マグネシウムを含む。特定の実施形態では、材料は、約１％、２％、３％、４％、５％、１０％、１５％、または２０％ｗ／ｗの酸化マグネシウムを含む。

一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約５％～約２０％ｗ／ｗの酸化マグネシウムを含む。特定の実施形態では、チタン含有材料は、約５％、１０％、１５％、または２０％ｗ／ｗの酸化マグネシウムを含む。特定の一実施形態では、材料は、約１０％～約１５％ｗ／ｗの酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、材料は、約１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、または１５％の酸化マグネシウムを含む。

別の実施形態では、チタン含有材料は、鉱石であり、少なくとも約０％～少なくとも約５％の酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、鉱石は、約０％～約５％の酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、鉱石は、少なくとも約１％～少なくとも約５％の酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、鉱石は、約１％～約５％の酸化マグネシウムを含む。特定の実施形態では、鉱石は、約１％、２％、３％、４％、または５％ｗ／ｗの酸化マグネシウムを含む。

別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、少なくとも約１％～少なくとも約５％の酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、鉱石濃縮物は、約１％～約５％の酸化マグネシウムを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、約１％、２％、３％、４％、または５％ｗ／ｗの酸化マグネシウムを含む。一実施形態では、鉱石濃縮物は、約２％～約３％、例えば、２．５％を含む。

一実施形態では、材料は、少なくとも約０％～少なくとも約～少なくとも約２５％ｗ／ｗの酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、材料は、約０％～約２５％の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、材料は、約１０％～約２５％ｗ／ｗの酸化アルミニウムを含む。特定の一実施形態では、材料は、約１５％～約２０％ｗ／ｗの酸化アルミニウムを含む。別の実施形態では、材料は、約１０％～約２０％ｗ／ｗの酸化アルミニウムを含む。別の実施形態では、材料は、約０％～約１５％の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、材料は、約１％～約１５％の酸化アルミニウムを含む。別の実施形態では、材料は、約１％～約１０％の酸化アルミニウムを含む。特定の実施形態では、材料は、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、または２５％の酸化アルミニウムを含む。

一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約１０％～少なくとも約２５％ｗ／ｗの酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、スラグは、約１０％～約２５％ｗ／ｗの酸化アルミニウムを含む。特定の実施形態では、スラグは、約１０％、１５％、２０％、２５％ｗ／ｗの酸化アルミニウムを含む。特定の一実施形態では、スラグは、約１０％～約２０％ｗ／ｗの酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、スラグは、約１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、または２０％の酸化アルミニウムを含む。

別の実施形態では、材料は、鉱石であり、少なくとも約０％（または少なくとも約１％）～少なくとも約１５％の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、鉱石は、約０％（または約１％）～約１５％の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、鉱石は、少なくとも約１％～少なくとも約１０％の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、鉱石は、約１％～約１０％の酸化アルミニウムを含む。特定の実施形態では、鉱石は、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、または１０％ｗ／ｗの酸化アルミニウムを含む。

別の実施形態では、材料は、鉱石濃縮物であり、少なくとも約１％～少なくとも約１０％の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、鉱石濃縮物は、約１％～約１０％の酸化アルミニウムを含む。特定の実施形態では、鉱石濃縮物は、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、または１０％ｗ／ｗの酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、鉱石濃縮物は、約５％～約８％の酸化アルミニウムを含む。

一実施形態では、材料は、赤泥（例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する）であり、少なくとも約１０％～少なくとも約２０％の酸化アルミニウムを含む。一実施形態では、赤泥は、約１０％～約２０％の酸化アルミニウムを含む。特定の実施形態では、赤泥は、約１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、または２０％の酸化アルミニウムを含む。

一実施形態では、材料は、少なくとも約０％～少なくとも約６０％ｗ／ｗの酸化鉄を含む。一実施形態では、材料は、約０％～約６０％ｗ／ｗの酸化鉄を含む。一実施形態では、材料は、約３０％～約６０％ｗ／ｗの酸化鉄を含む。一実施形態では、材料は、約０％～約１０％ｗ／ｗの酸化鉄を含む。一実施形態では、材料は、約１％～約５％ｗ／ｗの酸化鉄を含む。特定の実施形態では、材料は、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、または１０％ｗ／ｗの酸化鉄を含む。他の実施形態では、材料は、約３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、または６０％の酸化鉄を含む。

一実施形態では、材料は、製鉄スラグであり、少なくとも約０％～少なくとも約１０％ｗ／ｗの酸化鉄を含む。一実施形態では、スラグは、約０％～約１０％の酸化鉄を含む。一実施形態では、スラグは、少なくとも約１％～少なくとも約５％の酸化鉄を含む。一実施形態では、スラグは、約１％～約５％の酸化鉄を含む。特定の実施形態では、スラグは、約１％、２％、３％、４％、５％、または６％の酸化鉄を含む。

別の実施形態では、材料は、鉱石または鉱石濃縮物であり、少なくとも約０％～少なくとも約５％または１０％ｗ／ｗの酸化鉄を含む。一実施形態では、鉱石または濃縮物は、約０％～約５％または約１０％の酸化鉄を含む。特定の実施形態では、鉱石または鉱石濃縮物は、約０％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、または１０％の酸化鉄を含む。

一実施形態では、材料は、赤泥（例えば、バイエルアルミナプロセスに由来する）であり、少なくとも約３０％～少なくとも約６０％の酸化鉄を含む。一実施形態では、赤泥は、約３０％～約６０％の酸化鉄を含む。特定の実施形態では、赤泥は、約３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、または６０％ｗ／ｗの酸化鉄を含む。

他の実施形態では、材料は、酸化バナジウムをさらに含む。特定の実施形態では、材料は、少なくとも約０％～少なくとも約２％の酸化バナジウムを含む。一実施形態では、材料は、約０％～約２％の酸化バナジウムを含む。特定の実施形態では、材料は、製鉄スラグまたは鉱石もしくは鉱石濃縮物であり、約０％～約１％、または約０％～約０．５％、または約０．２５％～０．５％の酸化バナジウムを含む。特定の実施形態では、スラグ、鉱石、または鉱石濃縮物は、約０．１％、０．２％、０．３％、０．４％、０．５％、０．６％、０．７％、０．８％、０．９％、または１％の酸化バナジウムを含む。

一実施形態では、材料は、鉄または鋼の製造プロセスの結果として生成される製鉄スラグである。製鉄スラグ成分の例は、以下の表１に提供され、これは、ニュージーランドでＮＺ Ｓｔｅｅｌの鋼製造プロセスによって生成された溶融炉スラグの成分の詳細を示している。値は、蛍光Ｘ線分析技術を使用して決定される。

製鉄スラグ成分のさらなる例は、以下の実施例１２に提供される。

好ましい実施形態では、材料は、スラグであり、約１５％～約６５％の二酸化チタン、約５％～約４０％の酸化カルシウム、約５％～約３０％のシリカ、約５％～約２０％の酸化マグネシウム、および約１０％～約２５％の酸化アルミニウムを含む。

一実施形態では、材料は、約５％～約３０％のカルシウムｗ／ｗを含む。一実施形態では、材料は、約１０％～約３０％のカルシウムを含み、例えば、製鉄スラグであり得る。特定の実施形態では、材料は、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、約１０％、約１１％、約１２％、約１３％、約１４％、約１５％、約１６％、約１７％、約１８％、約１９％、約２０％、約２１％、約２２％、約２３％、約２４％、約２５％、約２６％、約２７％、約２８％、約２９％、または約３０％のカルシウムｗ／ｗを含む。

一実施形態では、材料は、約５％～約２０％のケイ素ｗ／ｗを含む。一実施形態では、材料は、約５％～約１５％のケイ素を含み、例えば、製鉄スラグであり得る。特定の実施形態では、材料は、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、約１０％、約１１％、約１２％、約１３％、約１４％、約１５％、約１６％、約１７％、約１８％、約１９％、または約２０％のケイ素ｗ／ｗを含む。

一実施形態では、材料中に存在するケイ素対カルシウムの比率は、約０．２～約２である。特定の実施形態では、存在するケイ素対カルシウムの比率は、約０．２～約１．８、または約０．２～約１．５である。一実施形態では、存在するケイ素対カルシウムの比率は、約０．２～約１であり、例えば、製鉄スラグであり得る。特定の実施形態では、ケイ素対カルシウムの比率は、約０．２、約０．３、約０．４、約０．５、約０．６、約０．７、約０．８、約０．９、または約１である。

一実施形態では、材料中のシリカ対酸化カルシウムの比率は、約０．５～約２．５である。他の実施形態では、比率は、約０．６～約２．２、または約０．７～約２．１、または約０．６～約２である。他の実施形態では、比率は、約０．５～約１．１、約０．５～約１、または約０．６～約０．９である。特定の実施形態では、比率は、約０．５、約０．６、約０．７、約０．８、約０．９、または約１である。

一実施形態では、材料中の二酸化チタン対酸化カルシウムの比率（ＴｉＯ２：ＣａＯ）は、約０．２～約３である。特定の実施形態では、比率は、約０．２～約２．５、または約０．２～約２である。

一実施形態では、材料中の二酸化チタン対酸化マグネシウムの比率（ＴｉＯ２：ＭｇＯ）は、約０．５～約２５である。別の実施形態では、比率は、約０．５～約１８である。一実施形態では、比率は、約０．５～約１０である。特定の実施形態では、比率は、約０．７または約０．８～約３もしくは約４、または約４～約１０である。

一実施形態では、材料中の二酸化チタン対酸化アルミニウムの比率（ＴｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３）は、約０．２～約２１である。別の実施形態では、比率は、約０．２～約６である。別の実施形態では、比率は、約０．２～約２．６である。一実施形態では、比率は、約０．５～約２．５である。別の実施形態では、比率は、約１～約５である。

好ましい実施形態では、材料は、スラグであり、約０．５～約２．５の二酸化チタン対酸化アルミニウムの比率、約０．２～約２．５の二酸化チタン対酸化カルシウムの比率、および約０．７～約４の二酸化チタン対酸化マグネシウムの比率を含む。好ましい実施形態では、チタン含有材料は、スラグ（例えば、製鉄スラグまたはＶＴＭスラグ）である。

添加剤の作製方法
一実施形態では、セメント添加剤は、ｉ．ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成することと、ｉｉ．硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を分離して、セメント添加剤を形成することと、を伴うプロセスによって、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来する。一実施形態では、この方法は、分離後に硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を洗浄して、セメント添加剤を形成するステップをさらに含む。一実施形態では、この方法は、セメント添加剤を形成するための硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を乾燥させるステップをさらに含む。特定の実施形態では、この方法は、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を１つ以上の他の材料と組み合わせて、セメント添加剤を形成するステップをさらに含む。

ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、当業者によって理解されるように、任意の好適な形態で使用され得る。しかしながら、好ましい実施形態では、材料は、粒子形態である。粒子材料は、粉砕などの既知の方法に従って調製され得る。特定の実施形態では、本発明の方法は、硫酸化の前に材料を粉砕するステップをさらに含み得る。当業者は、材料を粉砕する手段を容易に理解するであろう。しかしながら、例として、粉砕は、ボールミルを使用して行われ得る。

好ましい実施形態では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、１８０μｍ未満の平均粒子サイズを有する粒子形態である。好ましい実施形態では、材料は、１０～１８０μｍ、または４０～１１０μｍの平均粒子サイズを有する。特定の実施形態では、材料は、約３０μｍ、４５μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、または１００μｍの平均粒子サイズを有する。好ましい一実施形態では、材料は、約＜２５０ミクロンのＤ９０の目標サイズを有するように処理される。本発明者は、供給原料の材料の粒子サイズがこれらの範囲内にある場合、ある範囲の粒子サイズを有する固体粒子を含む本発明のセメント添加剤の生成に寄与し得ることに留意する。本発明者は、この範囲の粒子サイズが、本発明の組成物で観察されるポゾラン活性に加えて、それを含むセメントおよびセメント質製品の強度を高めることができると信じている。

ペロブスカイトおよびシリカを含む材料の硫酸化は、当業者によって理解されるであろう任意の適切な方法を使用して行われ得る。しかしながら、例として、プロセスは、一般に、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を、熱の有無にかかわらず、任意の適切な量の硫酸塩源（例えば、硫酸、硫酸アンモニウム、重硫酸アンモニウム）と組み合わせて、１つ以上の硫酸化カルシウム塩を含む１つ以上の硫酸化金属塩、およびシリカを含む硫酸化材料を形成することを伴う。一実施形態では、硫酸化材料は、硫酸化チタン塩、１つ以上の硫酸化マグネシウム塩、および／または１つ以上の硫酸化アルミニウム塩のうちの少なくとも１つ以上を含む。硫酸化ステップで使用される硫酸塩源の性質および量に応じて、得られる硫酸化材料は、例えば、固体または懸濁液中の液体および１つ以上の固体物質（例えば、スラリー）を含む混合物であり得る。それが懸濁液中の１つ以上の固体物質を有する液体を含む混合物である場合、全体的な方法は、混合物を濾過して、固体の硫酸化材料を得る追加のステップを含み得る。次いで、硫酸化材料が処理され（例えば、浸出され）、本発明による組成物が、硫酸化材料中の他の構成成分から分離される。

好ましい実施形態では、硫酸化ステップは、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を適切な反応器に導入することを含み、そこでそれは、所望の量の硫酸と組み合わされて、硫酸化混合物を形成する。
－反応は、硫酸化混合物が約１３０℃～約２５０℃の温度に達するように、大気圧および外部熱を加えて実施され得る。一実施形態では、温度は、約１３０℃～約２２０℃である。好ましい実施形態では、温度は、約１７０または約１８０℃～約２１０℃である。好ましい一実施形態では、温度は、約２１０℃未満である。外部加熱は、任意の既知の手段を使用して適用され得る。しかしながら、例としては、加熱された空気または蒸気の追加、加熱された熱流体を備えたジャケット付き反応器または蒸気を備えたジャケット付き反応器、間接赤外線加熱または接触電気ヒートトレースの使用。
－反応は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料中に存在する酸化物の所望の量を硫酸塩に変換するのに十分な時間継続することができる。出発材料中のいかなるケイ素も反応しない。一実施形態では、反応は、材料中の酸化物の少なくとも約７０％、７５％、８０％、または少なくとも約８５％もしくは約９０％が硫酸塩に変換されるのを可能にするのに十分長い期間行われる。
－一実施形態では、反応が実施される（すなわち、混合物をある温度で保持する）か、または硫酸化混合物が、約３０分～約４時間の期間、反応器内に含有される。好ましい一実施形態では、反応は、最大約３時間、例えば、約３０分～約３時間の期間実施される。別の好ましい実施形態では、反応は、最大約２時間、例えば、約３０分～約２時間、約３０分～約９０分、または約３０分～約１時間実施される。別の好ましい実施形態では、反応は、約２時間未満で実施される。特定の好ましい実施形態では、反応時間は、約３０分、約４５分、約６０分、約７５分、約９０分、約１０５分、または約２時間である。別の実施形態では、反応時間は、約３時間または約４時間である。
－硫酸化反応に使用される硫酸の濃度は、好ましくは少なくとも約５０％からである。特定の実施形態では、濃度は、少なくとも約６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、または少なくとも約９８％である。一実施形態では、使用される硫酸の濃度は、約６８％～約９８％である。好ましい実施形態では、使用される硫酸の濃度は、約７５％～約９８％、より好ましくは約８０％～約９５％、または約８０％～約９０％である。
－硫酸化反応に使用される硫酸対ペロブスカイトおよびシリカを含む材料の比率は、好ましくは、約０．７５：１～約２：１である。一実施形態では、比率は、約１．３：１を超える。好ましい実施形態では、硫酸対チタン含有材料の比率は、約１．３：１～約１．７：１、例えば、約１．３：１、約１．４：１、約１．５：１、約１．６：１～約１．７：１である。
－好ましい実施形態では、反応器は、連続反応器である。
－さらなる例として、ＰＣＴ／ＮＺ２０１９／０５０１５９に記載されている硫酸化の方法および条件のいずれかが使用され得る。

好ましい実施形態では、反応は、約７５％～約９８％（好ましくは、約８０％～約９５％または約８０％～約９０％、例えば、７５、８０、８５、９０、または９５％）の硫酸を使用して、約１７０～約２１０℃の温度で実施される。反応は、好ましくは、最大約３時間（または最大もしくは約２時間未満－例えば、約３０、約４５、約６０、約７５、約９０、約１０５）の期間実施される。使用される硫酸対チタン含有材料の比率は、好ましくは、約０．７５：１～２：１（より好ましくは、約１．３：１を超える、または約１．３：１～１．７：１、例えば、１．４：１、１．５：１、１．６：１、または１．７：１）である。これらの好ましい実施形態では、使用される反応器は、好ましくは、固体反応生成物を粒子状または粉末状の硫酸塩ケーキに変換するように適合されたものである。好ましい実施形態では、チタン含有材料は、スラグであり、より好ましくは、製鉄スラグまたはＶＴＭスラグである。

他の実施形態では、材料の硫酸化は、ＰＣＴ／ＮＺ２０１５／０５００８５またはＰＣＴ／ＮＺ２０１７／０５０００２に記載されているように行う。これらの方法では、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料は、材料を、懸濁液中の液体および１つ以上の固体物質（例えば、スラリー）を含む混合物の形態で、硫酸化材料を形成する量の硫酸と接触させ、次いで、硫酸化材料を濾過して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む硫酸化金属種を含むフィルターケーキ（固体硫酸化材料）、ならびに硫酸を含む透過液を生成することを含む方法によって硫酸化される。

硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物を分離するステップは、使用される硫酸化方法に関して当業者によって理解されるであろう任意の適切な方法を使用して行われ得る。しかしながら、例として、分離プロセスは、一般に、固体硫酸化材料を水（または例えば希硫酸）と接触させて硫酸化懸濁液を形成し、次いで硫酸化懸濁液を処理して不溶性残留物および透過液を回収することを含む。硫酸化懸濁液は、不溶性残留物および透過液を分離するのに十分な任意の手段で処理され得る。しかしながら、例として、濾過が使用され得る。不溶性残留物は、硫酸カルシウムおよびシリカを含み、透過液は、それが分離される１つ以上の他の構成成分を含む。一実施形態では、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物は、少なくとも１つ以上の硫酸チタニル、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウムから実質的に分離される。

一実施形態では、浸出ステップ（例えば、固体の硫酸化材料を水または希酸と接触させ、濾過する）は、任意の適切な温度で実施され得る。しかしながら、好ましい実施形態では、それは、約３０℃～約９５℃、または約５０℃～約９０℃、または約３０～約８０℃で実施される。特定の実施形態では、それは、約３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、または９５℃で実施される。水は、好ましくは、約０．５：１または約０．７５：１～約２：１、例えば約１：１の比率で固体材料と混合される。希硫酸が使用される場合、それは、固体材料を浸出させるために使用される液体の約０．５％または約１％～約１５％の濃度で使用される。他の実施形態では、約０．５％～約１５％、約５％～約１５％、または約５％～約１０％の濃度が使用される。一実施形態では、希硫酸が使用される場合、ケーキを浸出させるために使用される液体のｐＨは、約２以下である。浸出ステップは、固体材料からの硫酸塩種の所望のレベルの抽出を可能にするのに十分な時間実行される。一実施形態では、浸出は、硫酸塩種の少なくとも約７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％が固体材料から抽出されることを可能にするのに十分な時間実行される。特定の実施形態では、浸出は、約３０分～約４時間、または約３０分～約２時間の期間実行される。特定の実施形態では、浸出は、約３０分、１時間、２時間、３時間、または４時間実行される。浸出は、当業者によって容易に理解されるように、任意の好適な容器で実施され得る。硫酸化材料中に存在する硫酸塩種（例えば、硫酸チタン、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウムを含む）は、浸出中に溶解し、ＣａＳＯ４、ＳｉＯ２、および任意の他の未反応の酸化物は、溶解しない。

好ましい実施形態では、次いで、硫酸化懸濁液を分離ステップに供して、溶解した硫酸塩種（例えば、硫酸チタン、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム）を溶解していない化合物から分離する（すなわち、固体を液体から分離する）。濾過が好ましいが、他の方法も使用され得る。分離により、少なくともＣａＳＯ４およびＳｉＯ２を含む不溶性残留物または保持液、ならびに例えば、硫酸チタニル、硫酸マグネシウム、および硫酸アルミニウムのうちの少なくとも１つ以上を含む透過液が生じる。保持液は、耐火材料によってカプセル化された結果として、または供給材料の不完全な反応のために、他の未反応の酸化物（ケイ酸塩など）を含み得る。

硫酸化混合物の濾過は、当業者に既知であるように、任意の好適な濾過手段を使用して行われ得る。しかしながら、例として、濾過手段は、フィルターおよびフィルタープレスを備え得る。一実施形態では、濾過ユニットは、フィルターを横切る差圧勾配によって支援される。

分離ステップは、透過液と保持液（硫酸カルシウムおよびシリカ、ならびに１つ以上の他の構成成分を含む組成物）との実質的な分離を可能にするのに十分な時間実施される。しかしながら、特定の実施形態では、分離ステップは、約１５分～約３時間の期間、例えば、約１５分、３０分、４５分、１時間、２時間、または３時間実施される。

好ましい実施形態では、分離ステップは、存在する金属塩の凝固点を超える温度で実施される。

特定の実施形態では、分離は、ＰＣＴ／ＮＺ２０１９／０５０１５９、ＰＣＴ／ＮＺ２０１５／０５００８５、またはＰＣＴ／ＮＺ２０１７／０５０００２に記載されているように行われる。

硫酸化プロセスから保持液（セメント添加剤）を分離および回収した後、セメント添加剤として使用する前に、それは、標準的な方法を使用してさらに処理され得る。例として、それは、洗浄され、乾燥され、ペレット化され、造粒され、任意の好適なサイズに粉末化され、１つ以上の他の材料（成分）と組み合わされ、かつ／または標準的な方法論を使用して練炭に形成され得る。言い換えれば、本明細書での説明から明らかなように、本明細書でのセメント添加剤への言及は、１つ以上の他の材料と組み合わされた保持液を含むセメント添加剤への言及を含む、そのような方法で、処理された保持液（すなわち、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から得られるまたは由来する、硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物）を含むセメント添加剤への言及を含む。一実施形態では、セメント添加剤は、ペレットで提供され、本明細書で後述するようにクリンカーで相互粉砕される。

好ましい一実施形態では、保持液が分離されて回収された後、それは、洗浄プロセスに供される。好ましい実施形態では、プロセスは、保持液を、水および／または水と、存在する任意の酸を少なくとも部分的かつ好ましくは実質的に中和することができる少なくとも１つの化合物との混合物で洗浄することを含む。好ましい実施形態では、プロセスは、保持液を、水と、存在する任意の酸を少なくとも部分的かつ好ましくは実質的に中和することができる少なくとも１つの化合物との混合物で洗浄することを含む。次いで、分離（液体から固体）ステップ、好ましくは濾過ステップを実施して、本発明によるセメント添加剤として、またはセメント添加剤中で使用することができる硫酸カルシウムおよびシリカに富む組成物を形成する。

好ましい一実施形態では、洗浄プロセスは、保持液を水で洗浄し、固体と液体とを分離し（例えば、濾過によって）、固体を得て、次いでそれらの固体を水および存在する任意の酸を少なくとも部分的かつ好ましくは実質的に中和することができる少なくとも１つの化合物と組み合わせることを含む。次いで、さらなる固液分離ステップ（好ましくは濾過ステップ）を実施して、本発明によるセメント添加剤としてまたはセメント添加剤中で使用することができる硫酸カルシウムおよびシリカに富む組成物を形成する。

好ましい実施形態では、少なくとも１つの化合物は、固体および水と組み合わされて、ｐＨを約４～約９に調整する。特定の実施形態では、ｐＨは、約５～約８または約６～約７に調整される。

一実施形態では、存在する任意の酸を少なくとも部分的かつ好ましくは実質的に中和することができる少なくとも１つの化合物は、ＣａＯまたはＣａ（ＯＨ）２である。別の実施形態では、化合物は、ＮａＯＨである。

好ましい実施形態では、ｉ）硫酸カルシウムおよびシリカを含む保持液（第１の組成物）を水および少なくとも１つの化合物と組み合わせて、ｐＨを約４～約９に調整し、ｉｉ）混合物中の固体と液体とを分離して（例えば濾過によって）、本発明のセメント添加剤としてまたはセメント添加剤中で使用することができる硫酸カルシウムおよびシリカを含む第２の組成物を得る。

別の好ましい実施形態では、ｉ）硫酸カルシウムおよびシリカを含む保持液（第１の組成物）は、水と組み合わされ、ｉｉ）混合物中の固体と液体とは、分離されて（好ましくは濾過によって）、第２の組成物を得て、ｉｉｉ）第２の組成物は、水および少なくとも１つの化合物と組み合わされて、ｐＨを約４～約９に調整し、ｉｖ）固体および液体を混合物中で分離して（好ましくは濾過によって）、本発明のセメント添加剤としてまたはセメント添加剤中で使用することができる硫酸カルシウムおよびシリカを含む第３の組成物を得る。

特定の実施形態では、第１の組成物および／または第２の組成物は、第１または第２の組成物の固体質量の約２倍または約３倍～約１０倍の比率で水と組み合わされる。一実施形態では、比率は、固体質量の約５倍である。

特定の実施形態では、組み合わされた水および第１の組成物は、約１～約３時間の時間撹拌される。一実施形態では、それらは、約１．５時間撹拌される。

特定の実施形態では、ｐＨが調整された場合、組み合わされた組成物／固体および水は、約１～約３時間の期間、関連するｐＨに保持される。特定の実施形態では、それらは、約１時間または約１．５時間の期間、関連するｐＨに保持される。

好ましい実施形態では、プロセスの最後に得られた組成物は、乾燥される。好ましい実施形態では、組成物／固体は、高温で乾燥される。特定の実施形態では、組成物は、約５０～約９０度、または約１００度の温度で乾燥される。特定の実施形態では、温度は、約７０度または約１３０度である。特定の実施形態では、組成物は、関連する温度で所望の期間乾燥される。好ましい一実施形態では、組成物は、約１２時間の期間または一晩乾燥される。

特定の実施形態では、保持液は、保持液の固体質量の約２～約１０倍（例えば、約５倍）の比率で水と組み合わされ、約１～約３時間（例えば、約１．５時間）撹拌され、次いで濾過される。次いで、洗浄ステップから生じる固体は、固体質量の約２倍～約１０倍（例えば、約５倍）の比率で水と組み合わされるさらなるステップに供され、Ｃａ（ＯＨ）２は、ｐＨが約４～約９（例えば、約５～約８、または約６～約７）になるまで添加され、約１～約３時間（例えば、約１または約１．５時間）の期間保持され、次いで濾過される。次いで、固体は、所望の期間（例えば、約１２時間または一晩）乾燥させ得る（例えば、約７０℃または約１３０℃の温度で）。さらなる例として、以下の実施例に記載されている洗浄条件とステップとの組み合わせが使用され得る。

一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、本質的に、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から回収された硫酸カルシウムおよびシリカを含む組成物からなる（（第１の組成物）前、好ましくは上記の洗浄および中和（ｎｅｔｕｒａｌｉｓａｔｉｏｎ）ステップの後（第２または第３の組成物））。しかしながら、他の実施形態では、そのような組成物は、１つ以上の他の材料（本明細書で前述したように）と組み合わされて、セメント添加剤を形成する。この実施形態では、本発明の方法は、関連する組成物を１つ以上の追加の材料と任意の順序で組み合わせ、混合などの任意の適切な手段を使用することをさらに含み得る。一実施形態では、１つ以上の追加の材料と組み合わせる前に、組成物を洗浄および／またはさらに処理され得る（本明細書で前述したように）。別の実施形態では、組成物は、１つ以上の他の材料と組み合わされ、次いで、洗浄され、および／または所望にさらに処理され得る。

一実施形態では、１つ以上の追加の材料は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するためのプロセスで得られる組成物（Ｂ）を含む。一実施形態では、１つ以上の金属は、チタン、マグネシウム、アルミニウム、および／または鉄である。一実施形態では、組成物（Ｂ）は、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するためのプロセスの副産物である。別の実施形態では、１つ以上の追加の材料は、１つ以上の金属またはその誘導体を回収するための方法で使用される供給原料を含む。

本発明のセメント添加剤を回収または調製するために使用される方法または方法の１つ以上のステップは、バッチ式または連続的に実施され得る。

セメント
本発明のセメント添加剤は、セメント製造においてクリンカーを部分的に置換するために、または製造中に石膏をセメントに添加する必要性を部分的に、好ましくは完全に置き換えるために、またはクリンカーもしくはセメント中のポゾラン材料を少なくとも部分的に置き換えるために使用され得る。

セメント添加剤は、当業者によって理解されるように、任意の適切なセメントの製造に使用され得る。しかしながら、例として、セメント添加剤は、水硬性セメント、ポルトランドセメント、ＧＰセメント、ＧＢセメント、ＧＬセメント、ＨＥセメント、ＬＨセメント、ＳＬセメント、ＳＲセメントを含む群から選択されるセメントの製造に使用され得る。セメント添加剤は、特殊セメント、例えば超硫酸化セメント（ＳＳＣ）またはカルシウムスルホアルミネートセメント（ＣＳＡ）の製造にも使用され得る。

一態様では、本発明は、１つ以上の他のセメント成分とともに、本明細書に記載のセメント添加剤を含むセメントを提供する。

好ましい実施形態では、１つ以上の他のセメント成分は、少なくともクリンカーを含む。別の実施形態では、１つ以上の他のセメント成分は、少なくとも既製のセメントを含む。他の実施形態では、１つ以上の他のセメント成分は、石膏を含む。しかしながら、好ましい実施形態では、本発明のセメント添加剤の使用は、セメントに追加の石膏を含める必要性を取り除く。一実施形態では、１つ以上の他のセメント成分は、石灰石および／または粉砕助剤を含む。

好ましい実施形態では、セメントは、本明細書に記載されるように、クリンカーおよびセメント添加剤を含む。一実施形態では、セメントは、本発明のクリンカーおよびセメント添加剤からなる（または本質的になる）。一実施形態では、セメントは、クリンカー、本発明のセメント添加剤、および１つ以上の追加のセメント成分からなり、１つ以上の追加の成分は、石膏を含まない（または少なくとも実質的に石膏を含まない）。別の実施形態では、セメントは、クリンカー、本発明のセメント添加剤、および１つ以上の追加のセメント成分からなり、１つ以上の追加の成分は、ポゾラン材料を含まない（または少なくとも実質的にポゾラン材料を含まない）。一実施形態では、セメントは、クリンカー、本発明のセメント添加剤、石灰石、および粉砕助剤を含むか、それからなるか、または本質的にそれらからなる。一実施形態では、セメントは、クリンカー、本発明のセメント添加剤、ならびに石灰石および粉砕助剤の一方もしくは両方を含むか、それらからなるか、または本質的にそれらからなる。

代替の実施形態では、セメントは、本明細書に記載されるように、既製のセメントおよびセメント添加剤を含む。別の実施形態では、セメントは、本明細書に記載されるように、クリンカー、石膏、およびセメント添加剤を含む。

特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤は、全セメントの約１％～約２５％（ｗ／ｗ）の量でセメント中に存在する。一実施形態では、セメント添加剤は、セメント中に約２％～約１０％（ｗ／ｗ）の量で存在する。一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、全セメントの約４％～約８％（ｗ／ｗ）の量で存在する。一実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約６％～約８％（ｗ／ｗ）の量で存在する。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約１％、約２％、約３％、約４％、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、または約１０％（ｗ／ｗ）の量でセメント中に存在する。好ましい実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約８％（ｗ／ｗ）の量で存在する。本発明のセメント添加剤のこれらの使用レベルは、例えば、ポルトランドセメントクリンカーを含むセメントでの使用に好適であり得る。

他の実施形態では、セメント添加剤は、全セメントの約１０％～約２５％（ｗ／ｗ）の量で存在する。特定の実施形態では、セメント添加剤は、約１０％～約１５％（例えば、約１１もしくは１２％）、約１５％～約２０％、または約２０％～約２５％（ｗ／ｗ）の量で存在する。他の実施形態では、セメント添加剤は、約２５％（ｗ／ｗ）を超える量で存在する。一実施形態では、セメント添加剤は、最大約４５％（ｗ／ｗ）の量で存在し得る。

セメント中に存在する本発明のセメント添加剤のレベルは、セメントに含まれるセメント添加剤、クリンカー、および／または他の成分中の硫黄含有量を考慮して、最終セメント製品中の三酸化硫黄の所望のレベルに基づいて調整され得る。

本発明のセメント添加剤のより高いレベル（例えば、約１０～約２５％（ｗ／ｗ））は、標準的なポルトランドセメントクリンカーよりも低い硫黄（典型的には、三酸化硫黄として表される）レベルを有するクリンカーを利用するセメントでの使用に好適であり得るか、またはより高い硫黄（典型的には、三酸化硫黄として表される）含有量が許容される（ＣＳＡなどの特殊セメントなど）。例として、一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、比較的低い三酸化硫黄レベルを有するポルトランドセメントクリンカーを含むセメントにおいて、最大約１２％（ｗ／ｗ）のレベルで使用され得る。他の実施形態では、セメント添加剤がＣＳＡ（伝統的に最大約２５％の石膏を含み得る）などの特殊セメントで使用される場合、本発明のセメント添加剤は、最大約４５％（ｗ／ｗ）の量で存在し得る。

一実施形態では、セメントは、本明細書で前述した量の本発明のクリンカーおよびセメント添加剤を含む。一実施形態では、セメントは、全セメントｗ／ｗの約４％～約８％（例えば、約４％、約６％、または約８％）の量の本発明のクリンカーおよびセメント添加剤を含む。一実施形態では、セメントは、通常のポルトランドセメントである。

一実施形態では、本発明のセメント添加剤は、通常のポルトランドセメントで伝統的に使用されるクリンカーの最大約３．５％、最大約５％、または最大約７％を置き換えることができる。

任意の適切なクリンカーが使用され得、当業者は、本発明で使用されるクリンカーを容易に理解するであろう。しかしながら、例として、本発明で使用されるクリンカーは、アライト、ベライト、アルミン酸三カルシウム、およびアルミノフェライトカルシウム（ブラウンミレライト）などのケイ酸カルシウムのうちの１つまたは２つ以上の組み合わせを含み得る。クリンカーは、例えば、既知の方法論を使用して、粘土、砂、鉄鉱石、ボーキサイト、フライアッシュ、および／またはスラグと組み合わせた石灰石などの既知の供給源から作製され得る。あるいは、容易に入手可能な市販のクリンカーのうちの１つまたは組み合わせ、例として、この文章の後半の例で参照されているグラッドストーンクリンカーが使用され得る。

当業者は、本発明の特定の実施形態では有用であり得る（例えば、セメント添加剤と組み合わせて）既製のセメントを容易に理解するであろう。典型的には、既製のセメントは、少なくともクリンカーおよび石膏を含む。非限定的な例として、セメントは、水硬性セメント、ポルトランドセメント、ＧＰセメント、ＧＢセメント、ＧＬセメント、ＨＥセメント、ＬＨセメント、ＳＬセメント、ＳＲセメントを含む群から選択され得る。特定の実施形態では、２つ以上の異なるセメントの組み合わせが使用され得る。特殊セメントも使用され得る。

当業者は、本明細書で前述したものを含む、本発明で使用され得る追加の石膏の供給源を容易に理解するであろう。しかしながら、一実施形態では、本発明は、石膏の別個の供給源を供給および追加する必要性を、排除しないとしても、低減するという恩恵を提供する。

本発明のセメントはまた、例えば、装飾的または審美的目的を含む所望の目的のために、あるいはセメントの性能および／または１つ以上の特徴を変更するために含まれ得る追加の成分を含み得る。例えば、着色剤および／または水和制御添加剤をセメントに添加することができる。一実施形態では、１つ以上の別個のポゾラン材料をセメントに含めることができる。しかしながら、本発明者らは、本発明のセメント添加剤をセメントに使用することにより、そのような追加の材料をセメントに含める必要性が低減または排除されると企図している。

一実施形態では、本発明のセメントは、（適切な量の水と混合され、かつ凝結および硬化することができる場合）硬化モルタルを生成することができ、これは、ＧＰセメントの場合、少なくともオーストラリア規格ＡＳ３９７２－２０１０に準拠する圧縮強度を有する。一実施形態では、セメントは、７日で少なくとも約３０ＭＰａの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる（例えば、オーストラリア規格２３５０．１２（以前は２３５０．６）による。一実施形態では、セメントは、７日で少なくとも約３５ＭＰａの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。一実施形態では、セメントは、７日で少なくとも約４０ＭＰａの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤（例えば、ＧＰセメントとして）で作製された硬化モルタルは、７日で約３０ＭＰａ～約４２ＭＰａ、例えば、約３０、約３１、約３２、約３３、約３４、約３５、約３６、約３７、約３８、約３９、約４０、約４１、または約４２ＭＰａの圧縮強度を有する。別の実施形態では、セメントは、２８日で少なくとも約４５ＭＰａの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる（例えば、オーストラリア規格２３５０．１２（以前は２３５０．６）による。別の実施形態では、セメントは、２８日で少なくとも約５０ＭＰａの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。別の実施形態では、セメントは、２８日で少なくとも約５５ＭＰａの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる。特定の実施形態では、本発明のセメント添加剤（例えば、ＧＰセメントとして）で作製された硬化モルタルは、２８日で約４５ＭＰａ～約５８ＭＰａ、例えば、約４５、約４６、約４７、約４８、約４９、約５０、約５１、約５２、約５３、約５４、約５５、約５６、約５７、または約５８ＭＰａの圧縮強度を有する。

本発明のセメントは、当業者によって容易に理解されるような方法で、本明細書に記載のセメント添加剤を１つ以上の他のセメント成分と組み合わせることによって作製され得る。しかしながら、例として、クリンカー、既製のセメント、ならびに／または石膏は、セメント添加剤（および任意選択で、追加の成分）と所望の量で組み合わされ、一緒に混合され得る。

好ましい実施形態では、クリンカーとセメント添加剤とが組み合わされ、一緒に混合される。一実施形態では、クリンカーは、セメント添加剤と組み合わせる前に粉砕される。好ましい実施形態では、クリンカーとセメント添加剤とが組み合わされ、相互粉砕される。

特定の実施形態では、この方法は、特定のセメント用途に望まれる１つ以上の他の成分の添加をさらに含む。

セメント質製品
本発明はまた、モルタル、グラウト、スタッコ、またはコンクリートなどのセメント質製品を提供する。これらの製品は、（少なくともそれらの水和状態で）少なくともセメントおよび水、またはセメント、骨材、および水を含み、セメントは、本明細書に記載のセメント添加剤を含む。

当業者が容易に理解するように、セメント質製品は、本発明による任意の量のセメントを含み得る。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび／または公表された業界標準に従うことができる。しかしながら、例として、それらは、全製品混合物（ｗ／ｗ）に対して、約１％～約５０％のセメントを含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物（ｗ／ｗ）に対して、約５％～約４５％、約１０％～約４０％、約１５％～約３５％、または約２０％～約３０％のセメントを含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物（ｗ／ｗ）に対して、約１％、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、または５０％のセメントを含み得る。

当業者が容易に理解するように、セメント質製品は、任意の量の骨材を含み得る。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび／または公表された業界標準に従うことができる。しかしながら、例として、セメント質製品は、全製品混合物（ｗ／ｗ）に対して、約５０％～約９０％の骨材を含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物（ｗ／ｗ）に対して、約５５％～約８５％、約６０％～約８０％、約６５％～約７５％の骨材を含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物（ｗ／ｗ）に対して、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、または約９０％の骨材を含み得る。

当業者が容易に理解するように、セメント質製品は、任意の量の水を含み得る。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび／または公表された業界標準に従うことができる。しかしながら、例として、セメント質製品は、全製品混合物（ｗ／ｗ）に対して、約２％～約２０％の水を含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物（ｗ／ｗ）に対して、約５％～約１５％の水を含み得る。特定の実施形態では、セメント質製品は、全製品混合物（ｗ／ｗ）に対して、約２％、約５％、約１０％、約１５％、または約２０％の水を含み得る。この段落で表されている全製品混合物に対する水の％ｗ／ｗは、湿式製品混合物の全重量に基づいている。

当業者は、セメント質製品を調製するために使用される骨材対セメントの適切な比率を容易に理解するであろう。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび／または公表された業界標準に従うことができる。しかしながら、例として、製品に使用される全骨材対全セメントの比率は、約１：１～約１０：１であり得る。特定の実施形態では、比率は、約１：１、約２：１、約３：１、約４：１、約５：１、約６：１、約７：１、約８：１、約９：１、または約１０：１である。

当業者はまた、セメント質製品を調製するために使用される水対セメントの適切な比率を容易に理解するであろう。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび／または公表された業界標準に従うことができる。しかしながら、例として、湿式製品混合物中の水対セメントの比率は、約０．４～約０．８であり得る。特定の実施形態では、湿式混合物中の水対セメントの比率は、約０．４、約０．５、約０．６、約０．７、または約０．８であり得る。

もしあれば、セメント質製品に使用される骨材のタイプは、当業者が行うように、最終製品（例えば、コンクリート、スタッコ、グラウト、またはモルタルのいずれであるかを含む）の所望の美的および機能的ニーズに応じて変動し得る。当業者は、作製されるセメント質製品の性質を考慮して、セメント製造業者によって提供される一般的なガイドラインおよび／または公表された業界標準に従うことができる。骨材は、細かいとみなされるものから粗いとみなされるものまで、任意の適切なサイズであり得る。異なるサイズの骨材の組み合わせは、任意の所望の比率で使用され得る。ほんの一例として、粗骨材は、約４．７５ｍｍ以上、例えば、直径が５ｍｍ～約４０ｍｍであり得、１つ以上の異なるサイズを含み得る。粗骨材の例には、砂利および石が含まれる。ほんの一例として、細骨材は、直径が約０．０７５ｍｍ～約４．７５ｍｍであり得、１つ以上の異なるサイズを含み得る。細骨材の例には、砂および砕石または砂利が含まれる。例として、粗骨材は、典型的には、コンクリートに使用され、細骨材は、モルタルに使用され得るか、またはコンクリート中の粗骨材と組み合わせて使用され得る。本発明で使用する骨材は、商業的に容易に調達することができる。

本発明のセメント質製品（例えば、モルタル、スタッコ、グラウト、およびコンクリート）はまた、例えば、着色剤、可塑剤、追加の天然もしくは合成ポザラン、ならびに／または特殊な混和剤を含む特定の用途に望まれ得る１つ以上の追加の成分を含み得る。

本発明のセメント質製品は、当業者によって理解されるように、従来の方法を使用して作製され得る。しかしながら、一般に、この方法は、少なくとも、本発明のセメント添加剤を含むセメントを水または骨材（１つ以上の骨材への言及を含む）および水と組み合わせるステップを含む。成分は、任意の順序で組み合わされ得る。一度組み合わせて混合すると、湿式セメント質製品は、必要に応じて加工し（例えば、注ぐ、広げる、配置する、成形するなど）、次いで凝結させて硬化させ得る。したがって、本発明はまた、本発明の硬化セメント質製品を含むセメント質製品を提供する。そのような物品は、例えば、レンガ、舗装材、タイル、ブロック、パネル、椅子、テーブル、および傘立てなどの家具、ならびに装身具などの装飾品、彫刻、彫像、および植木鉢を含む、１つ以上のセメント質製品から作製することができるものであれば何でもよい。

実施例１
次の表は、本発明の例示的なセメント添加剤の組成のＸＲＦ分析を提供する。サンプルは、ＶＴＭスラグ（中国の四川地域にある攀枝花鉱体を処理する中国の製鉄所から供給）に由来した。

上記の化合物は、酸化物または硫酸塩として報告される。しかしながら、元素は、供給原料中に存在していた未反応の鉱物の形態で少なくとも部分的に存在し得る。

化合物の％組成は、次の式を使用して、測定された元素％濃度から計算する。

サンプルＣ１１２は、次の方法で調製した。

硫酸化：スラグを乾燥させたが粉砕せず、次いで９８％の硫酸をスラグの質量の１．６倍の比率で反応容器に添加し、次いでスラグを添加し、混合物を合わせて撹拌下で維持した。反応の発熱温度のピークに達するまで混合物の温度を外部加熱で上昇させ、次いで３０分間保持した。

浸出：次いで、反応した材料を１：１の比率で水と混合し、７０℃で６０分間保持し、次いでスラリーを濾過して固形分を回収した。

洗浄：固体を固体質量の５倍の比率で水と合わせ、１．５時間撹拌してから濾過した。次いで、固体を５倍の水と再び合わせ、ｐＨが６～７になるまでＣａ（ＯＨ）２を添加し、次いで濾過する前に１．５時間保持した。次いで、固体を７０℃で１２時間乾燥させた。

実施例２
次の表は、本発明の例示的なセメント添加剤の組成のＸＲＦ分析を提供する。サンプルは、ニュージーランド鋼（１３１ Ｍｉｓｓｉｏｎ Ｂｕｓｈ Ｒｄ、Ｇｌｅｎｂｒｏｏｋ ２６８１、ニュージーランド）溶融炉スラグに由来した。

上記の化合物は、酸化物または硫酸塩として報告される。しかしながら、元素は、供給原料中に存在していた未反応の鉱物の形態で少なくとも部分的に存在し得る。

化合物の％組成は、次の式を使用して、測定された元素％濃度から計算する。

Ｃ１１０は、次の方法で調製した。

硫酸化：スラグを粉砕し、次いで７５％の硫酸をスラグの質量の１．５倍の比率で５Ｌの炭素鋼反応容器に添加し、次いでスラグを添加し、混合物を合わせて、オーバーヘッドスターラーを用いた撹拌下で維持した。反応の発熱温度のピークに達するまで混合物の温度を外部加熱で上昇させ、次いで２時間保持した。

浸出：反応した材料を１：１の比率で水と混合し、４０℃で６０分間保持し、次いでスラリーを濾過して固形分を回収した。

洗浄：固形分を固体質量の５倍の比率で水と合わせ、１．５時間撹拌してから濾過した。次いで、固体を５倍の水と再び合わせ、ｐＨが６～７になるまでＣａ（ＯＨ）２を添加し、次いで濾過する前に１．５時間保持した。次いで、固体を７０℃で１２時間乾燥させた。

実施例３
ＧＰセメントの石膏代替品としてＣ１１０で試行を実施した。試行は、Ｃｅｍｅｎｔ Ａｕｓｔｒａｌｉａ Ｄａｒｒａ研究所（オーストラリア）で実施した。

グラッドストーンクリンカーのサンプルを実験用ボールミルで粉砕して、試行用のセメントを生成した。生成したセメントには、粉砕助剤、石灰石、石膏は含有されておらず、実験室での試行に使用する前に分析した。得られた結果の詳細を以下の表３および４に示す。

グラッドストーンクリンカーは、オーストラリアのクイーンズランド州グラッドストーンにあるセメントオーストラリアのグラッドストーンセメント工場から供給された。

セメントは、モルタルの凝結および圧縮強度の観点から相対的な性能を評価するために、様々な線量率で分析する前に、石膏または本発明の例示的なセメント添加剤Ｃ１１０のいずれかと、相互粉砕ではなくブレンドした。硫酸塩源を一切添加しない粉砕されたクリンカーである対照セメントの各分析を行った。

比較のために、粉砕助剤に加えて石灰石および石膏を使用した、工場粉砕されたグラッドストーンクリンカーの典型的な結果を含んだ。ペースト試験は、公開されているオーストラリア規格ＡＳ ２３５０．３、ＡＳ ２３５０．４、および２３５０．５に従って実施した。モルタルの圧縮強度は、オーストラリア規格ＡＳ ２３５０．６に従って試験した。

結果
ペースト試験の結果を表５に示し、圧縮強度試験の結果を表６に示す。

通常の粘稠度
結果は、６％を超える線量率でセメント添加剤Ｃ１１０が通常の粘稠度にプラスの影響を与えることを示している。

凝結時間
結果は、４％を超える線量率でＣ１１０セメント添加剤が凝結時間にプラスの影響を与えることを示している。ＡＳ３９７２は、ＧＰセメントの凝結時間が４５分～６時間の範囲内である必要があると述べている。一般に、凝結時間は、速いほど良い。サンプルを含有するＣ１１０の結果は、石膏を含有する対照サンプルと同等またはそれ以上である。

８％未満の線量率では、結果は混合物が瞬結する傾向を示している。しかしながら、瞬結特徴は、硫酸塩源（石膏またはＣ１１０）の相互粉砕の欠如によって影響を受ける可能性がある。異常凝結の結果から結論を引き出すことはできない。相互粉砕の欠如は、すべての混合物の異常凝結をもたらしたが、このクリンカーから工場で生成されたセメントは、異常凝結の傾向を示していない。相互粉砕は、あらゆる異常凝結の問題に対処することが期待されている。

健全性
健全性は、硬化セメントペーストのセメントの膨張性の尺度であり、ＡＳ ３９７２、汎用およびブレンドセメントに従って、タイプＧＰ、ＧＬ、ＧＢ、ＨＥ、ＬＨ、ＳＲ、またはＳＬセメントに分類するには、セメントが５％以下の健全性を有する必要がある。粉砕されたクリンカーを示された比率でＣ１１０とブレンドすることによって生成されたセメントは、＜５％の健全性を有していた。これは、生成されたセメントが健全性要件を満たし、少なくとも健全性の観点から、タイプＧＰ、ＧＬ、ＧＢ、ＨＥ、ＬＨ、ＳＲ、またはＳＬセメントとして分類できることを示している。

圧縮強度
結果は、試験サンプル中のＣ１１０のレベルが増加するにつれて、圧縮強度が増加することを示している。言い換えれば、クリンカーレベルが低下するにつれて、サンプルの強度が増加する。特に６％を超える線量率では、Ｃ１１０サンプルは、石膏を投与した混合物と同様のレベルの性能でモルタル強度にプラスの影響を及ぼす。これらの結果は、予想されておらず、本発明のセメント添加剤が、セメント製品中のクリンカーの少なくとも部分的に代替物として作用し得ることを示している。

実施例４
モルタルの圧縮強度試験は、サンプルＣ１１０で実施した。サンプルＣ１１０は、実施例２に記載されているように調製した。モルタルの圧縮強度試験は、ＡＳ／ＮＺＳ２３５０．１１（Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｐｏｒｔｌａｎｄ， Ｂｌｅｎｄｅｄ ａｎｄ Ｍａｓｏｎｒｙ Ｃｅｍｅｎｔｓ．Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ．）ならびにＡＳ／ＮＺＳ２３５０．１２（Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｐｏｒｔｌａｎｄ， Ｂｌｅｎｄｅｄ ａｎｄ Ｍａｓｏｎｒｙ Ｃｅｍｅｎｔｓ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ Ｍｏｕｌｄｉｎｇ ｏｆ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．）に記載されている方法を使用して、ニュージーランドのＨｏｌｃｉｍ ＮＺ研究所で実施した。

結果
表７は、本発明の天然石膏およびセメント添加剤のモルタル圧縮強度の結果を示している。結果は、セメント添加剤の量が増加するにつれて、圧縮強度も増加することを示している。試験セメント添加剤の添加率が８％の場合、天然石膏を４．５％含有するサンプルと比較して、２８日でより高い圧縮強度が達成される。

実施例５
ＧＰセメントの石膏代替品としてＣ１１２で試行を実施した。試行は、Ｃｅｍｅｎｔ Ａｕｓｔｒａｌｉａ Ｄａｒｒａ研究所（オーストラリア）で実施した。グラッドストーンクリンカーおよび試験サンプルは、Ｃ１１０の代わりに試験セメント添加剤Ｃ１１２（実施例１による）を使用したことを除いて、上記の実施例３で記載したように調製および試験した。対照サンプル＃１は、いかなる硫酸塩源も添加せずに粉砕されたクリンカーで構成されていた。

結果
ペースト特性および圧縮強度試験の結果を表８および表８Ａに提供する。

通常の粘稠度
結果は、４％を超える線量率でＣ１１２セメント添加剤が正常な粘稠度にプラスの影響を与えることを示している。

凝結時間
結果は、４％を超える線量率でＣ１１２セメント添加剤が凝結時間にプラスの影響を与えることを示している。瞬結は、問題ではない。異常凝結の結果が初期には懸念されるように見えるかもしれないが、これは、サンプルの調製に使用された方法のアーティファクトであると考えられている。実施例３に記載されているように、相互粉砕の欠如は、すべての対照混合物の異常凝結をもたらしたが、同じクリンカーから工場で生成されたセメントは、異常凝結の傾向を示さない。相互粉砕は、あらゆる異常凝結の問題に対処することが期待されている。

健全性
実施例３で述べたように、健全性は、硬化セメントペーストのセメントの膨張性の尺度である。ＡＳ ３９７２に従って、タイプＧＰ、ＧＬ、ＧＢ、ＨＥ、ＬＨ、ＳＲ、またはＳＬセメントとして分類するには、セメントは、５％以下の健全性を有する必要がある。粉砕されたクリンカーを示された比率でＣ１１２とブレンドすることによって生成されたセメントは、＜５％の健全性を有していた。これは、生成されたセメントが健全性要件を満たし、少なくとも健全性の観点から、タイプＧＰ、ＧＬ、ＧＢ、ＨＥ、ＬＨ、ＳＲ、またはＳＬセメントとして分類できることを示している。

モルタル強度
結果は、Ｃ１１２セメント添加剤がモルタル強度にプラスの影響を与えることを示している。試験サンプル中のＣ１１２のレベルが増加すると、圧縮強度が増加する。言い換えれば、クリンカーレベルが低下するにつれて、サンプルの強度が増加する。これらの結果は、予想されておらず、本発明のセメント添加剤が、セメント製品中のクリンカーの少なくとも部分的に代替物として作用し得ることを示している。

実施例６：
次の表は、本発明の別の例示的なセメント添加剤（Ｐ１８０）の組成のＸＲＦ分析を提供する。サンプルは、ニュージーランド鋼溶融炉スラグに由来した。

上記の化合物は、酸化物または硫酸塩として報告される。しかしながら、元素は、供給原料中に存在していた未反応の鉱物の形態で少なくとも部分的に存在し得る。

化合物の％組成は、次の式を使用して、測定された元素％濃度から計算する。

Ｐ１８０は、次の方法論を使用して調製した。

硫酸化：スラグを粉砕し、次いで８９％の硫酸をスラグの質量の１０倍の比率で５Ｌの反応容器に添加し、次いでスラグを添加し、混合物を合わせて撹拌下で維持した。混合物の温度を、外部加熱により２℃／分で２００℃に上昇させ、２時間（２ｒｓ）保持した。次いで、スラリーを濾過し、固体を保った。

浸出：次いで、反応した固体を１：１．５の比率で水と混合し、７０℃で３０分間保持し、次いでスラリーを濾過して固形分を回収した。

洗浄：固体を固体質量の２倍の比率で水と合わせ、撹拌し、次いでＮａＯＨをｐＨが６～７になるまで添加し、次いで濾過する前に１時間保持した。次いで、固体を１３０℃で１２時間乾燥させた。

実施例７
次の表は、本発明の他の例示的なセメント添加剤の組成のＸＲＦ分析を提供する。サンプルは、実施例１および２に記載されているように、中国およびニュージーランドに記載されている製鉄所スラグに由来した。

上記の化合物は、酸化物または硫酸塩として報告される。しかしながら、元素は、供給原料中に存在していた未反応の鉱物の形態で少なくとも部分的に存在し得る。

化合物の％組成は、次の式を使用して、測定された元素％濃度から計算する。

サンプルは、硫酸水素アンモニウムを硫酸化剤として使用して調製した。

実施例８
サンプルＣ１１０およびＣ１１２を等温熱量測定によって分析し、これらの材料が示すポゾラン反応性の程度を確認した。分析は、Ｒ３試験手順（迅速、再現性、および関連性）を使用して実施し、これは、４０℃で３日間維持された標準混合物の反応熱を測定することにより、補足材料のポゾラン活性を決定する。

熱放出の結果は、Ｃ１１０で１０５Ｊ／ｇおよびＣ１１２で８８Ｊ／ｇであった。結果は、両方の材料がポゾラン活性を示すことを示している。

実施例９
次の表は、本発明の他の例示的なセメント添加剤（Ｃ１１６、Ｃ１１７、Ｃ１１８、およびＣ１１９）の組成のＸＲＦ分析を提供する。

上記の化合物は、酸化物または硫酸塩として報告される。しかしながら、元素は、スラグ供給原料中に存在した未反応の鉱物（例えば、金属ケイ酸塩錯体、ペロブスカイト）の形態で少なくとも部分的に存在し得る。

化合物の％組成は、次の式を使用して、測定された元素％濃度から計算する。

材料Ｃ１１６およびＣ１１８は、ＶＴＭスラグ（中国の四川地域にある攀枝花鉱体を処理する中国の製鉄所から供給）に由来した。材料Ｃ１１７およびＣ１１９は、ニュージーランド鋼（１３１ Ｍｉｓｓｉｏｎ Ｂｕｓｈ Ｒｄ、Ｇｌｅｎｂｒｏｏｋ ２６８１、ニュージーランド）溶融炉スラグに由来した。材料は、次の方法論を使用して調製した。

硫酸化：スラグを乾燥させ、必要な粉砕サイズに粉砕し、次いで＜９０％の濃度の硫酸をスラグの質量の約１．５倍の比率で反応容器に添加した。次いで、スラグを添加し、混合物を合わせ、撹拌下で維持した。反応の発熱温度のピークに達するまで混合物の温度を外部加熱で上昇させ、次いで６０分間保持した。

浸出：次いで、反応した材料を１：１の比率で水と混合し、７０℃で６０分間保持し、次いでスラリーを濾過して固形分を回収した。

洗浄：固体を固体質量の５倍の比率で水と合わせ、１．５時間撹拌してから濾過した。次いで、固体を５倍の水と再び合わせ、ｐＨが５～８になるまでＣａ（ＯＨ）２を添加し、次いで濾過する前に１．５時間保持した。次いで、固体を７０℃で一晩乾燥させた。

実施例１０
４つのサンプル（Ｃ１１６、Ｃ１１７、Ｃ１１８、およびＣ１１９）を等温熱量測定によって分析し、これらの材料が示すポゾラン反応性の程度を確認した。分析は、Ｒ３試験手順（迅速、再現性、および関連性）を使用して実施し、これは、４０℃で３日間維持された標準混合物の反応熱を測定することにより、補足材料のポゾラン活性を決定する。結果を他の補助材料のいくつかの典型的な熱放出結果とともに以下の表１１に示す。低反応性フライアッシュは、ＡＳ ３５８３．６に従って加速された７日間の強度指数が約９０％であるとみなされるが、中反応性フライアッシュは、約１００％の強度指数を有する。

結果は、４つの材料すべてがポゾラン活性を示し、中程度から高い反応性のフライアッシュと同様にランク付けされることを示している。

実施例１１
次の表は、本発明のセメント添加剤の組成の別の実施例を提供する。

実施例１２
次の表は、本発明のセメント添加剤の組成の別の実施例を提供する。

実施例１３
本発明で使用されるチタン含有材料に含有される成分の例は、以下の表に提供される。これは、ニュージーランドおよび南アフリカで生成された溶融炉スラグサンプル、ならびに中国およびロシアで生成された高炉スラグの成分の詳細を提供する。中国のスラグは、四川地域にある攀枝花鉱体を処理する中国の製鉄所から供給された。また、ブラジルから入手したペロブスカイト含有ＶＴＭ鉱石濃縮物サンプルの成分についても詳細を示す。値は、蛍光Ｘ線分析技術を使用して得られた元素質量％データから計算した。

化合物の％組成は、次の式を使用して、測定された元素％濃度から計算する。

結論
上記の実施例で提供された結果は、本発明のセメント添加剤が、セメント製品中のクリンカーおよび／または石膏の代替物として少なくとも部分的に作用し、得られたセメント製品が標準のセメント製品と同等または驚くほど良好に機能できることを示している。これは、セメントの品質を損なうことなく、セメント製造のコストおよび／または環境への影響を低減するという利点を有する。

本発明は、読者が過度の実験なしに本発明を実施することを可能にするために、特定の好ましい実施形態に関して本明細書に記載されている。当業者は、本発明が、具体的に記載されたもの以外の多数の変形例および修正例で実施できることを理解するであろう。本発明は、そのようなすべての変形例および修正例を含むことが理解されるべきである。さらに、タイトル、見出しなどは、読者がこの文書を理解するのを助けるために提供されており、本発明の範囲を限定するものとして読まれるべきではない。

本明細書で引用されたすべての出願、特許、および刊行物の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。しかしながら、本明細書における先行技術への言及は、その先行技術がいかなる国の努力の分野における一般的な知識の一部を形成するという承認またはいかなる形式の示唆でもなく、またそのように解釈されるべきではない。

Claims (36)

1. ペロブスカイトおよびシリカを含む材料に由来するセメント添加剤であって、前記セメント添加剤が、硫酸カルシウムおよびシリカを含む、セメント添加剤。
2. 前記セメント添加剤が、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から得られる組成物（Ａ）を含み、前記組成物（Ａ）が、硫酸カルシウムおよびシリカを含む、請求項１に記載のセメント添加剤。
3. 前記セメント添加剤が、約４０％～約８０％の硫酸カルシウムおよび約１０％～約５０％のシリカを含む、請求項１または２に記載のセメント添加剤。
4. 前記セメント添加剤が、約０．２～約１．２のシリカ対硫酸カルシウムの比率を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のセメント添加剤。
5. 前記セメント添加剤が、本質的に前記組成物（Ａ）からなる、請求項２～４のいずれか一項に記載のセメント添加剤。
6. 前記セメント添加剤が、１つ以上の追加の材料を含む、請求項２～４のいずれか一項に記載のセメント添加剤。
7. 前記１つ以上の追加の材料が、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するためのプロセスで得られる組成物（Ｂ）を含む、請求項６に記載のセメント添加剤。
8. 組成物（Ｂ）が、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するためのプロセスの副産物である、請求項７に記載のセメント添加剤。
9. 前記１つ以上の追加の材料が、１つ以上の金属またはその誘導体を回収するための方法で使用される供給原料を含む、請求項８に記載のセメント添加剤。
10. セメント添加剤を作製する方法であって、前記方法が、少なくとも
    ｉ．ペロブスカイトおよびシリカを含む材料を硫酸化して、硫酸化材料を形成するステップと、
    ｉｉ．前記硫酸化材料に含有される１つ以上の他の構成成分から硫酸カルシウムおよびシリカを含む第１の組成物を分離するステップと、を含む、方法。
11. 前記方法が、少なくとも
    ｉｉｉ．硫酸カルシウムおよびシリカを含む前記第１の組成物を水および少なくとも１つの化合物と組み合わせて、ｐＨを約４～約９に調整するステップと、
    ｉｖ．固体と液体とを分離して、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第２の組成物を得るステップと、をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記方法が、少なくとも
    ｉｉｉ．硫酸カルシウムおよびシリカを含む前記第１の組成物を水と組み合わせるステップと、
    ｉｖ．固体と液体とを分離して、第２の組成物を得るステップと、
    ｖ．前記第２の組成物を水および少なくとも１つの化合物と組み合わせて、ｐＨを約４～約９に調整するステップと、
    ｖｉ．固体と液体とを分離して、前記第２の組成物と水とを組み合わせて、硫酸カルシウムおよびシリカを含む第３の組成物を得るステップと、をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. ｐＨを調整するための前記少なくとも１つの化合物が、硫酸カルシウムおよび酸化カルシウムから選択される、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記方法が、硫酸カルシウムおよびシリカを含む前記第１、第２、または第３の組成物を乾燥させるステップをさらに含む、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記ペロブスカイトおよびシリカを含む材料が、１８０μｍ未満の粒子サイズまたは約＜２５０ミクロンのＤ９０を有する、請求項１０～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記方法が、請求項１０に記載の第１の組成物、請求項１１に記載の第２の組成物、または請求項１２に記載の第３の組成物を１つ以上の追加の材料と組み合わせて、前記セメント添加剤を提供するステップをさらに含む、請求項１０～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記方法が、請求項１０に記載の第１の組成物、請求項１１に記載の第２の組成物、または請求項１２に記載の第３の組成物を組成物（Ｂ）と組み合わせて、前記セメント添加剤を提供するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 組成物（Ｂ）が、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するためのプロセスで得られる組成物である、請求項１７に記載の方法。
19. 組成物（Ｂ）が、ペロブスカイトおよびシリカを含む材料から１つ以上の金属を回収するためのプロセスの副産物である、請求項１８に記載の方法。
20. 前記１つ以上の追加の材料または組成物（Ｂ）が、鉱石、鉱石濃縮物、スラグ、および／または赤泥を含む、請求項１６～１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 請求項１０～２０のいずれか一項に記載の方法によって作製された、セメント添加剤。
22. 前記ペロブスカイトおよびシリカを含む材料が、製鉄スラグ、鉱石、鉱石濃縮物、ＶＴＭスラグ、および赤泥のうちの１つ以上から選択される、請求項１～２１のいずれか一項に記載のセメント添加剤または方法。
23. セメントであって、クリンカーおよび請求項１～９、２１または２２のいずれか一項に記載のセメント添加剤を含む、セメント。
24. 前記セメントが、本質的に、クリンカーおよび請求項１～９、２１もしくは２２のいずれか一項に記載のセメント添加剤、またはクリンカー、請求項１～９、２１もしくは２２のいずれか一項に記載のセメント添加剤、ならびに石灰石および粉砕助剤の一方もしくは両方からなる、請求項２３に記載のセメント。
25. 前記セメントが、７日で少なくとも約３０ＭＰａの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる、請求項２１～２４のいずれか一項に記載のセメント。
26. 前記セメントが、２８日で少なくとも約４５ＭＰａの圧縮強度を有する硬化モルタルを生成することができる、請求項２１～２５のいずれか一項に記載のセメント。
27. セメント質製品であって、請求項１～１０、２１もしくは２２のいずれか一項に記載のセメント添加剤、または請求項２３～２６のいずれか一項に記載のセメントを含む、セメント質製品。
28. 前記セメント質製品が、コンクリート、モルタル、グラウト、およびスタッコを含む群から選択される、請求項２７に記載のセメント質製品。
29. 物品であって、請求項２７または２８に記載の硬化セメント質製品を含む、物品。
30. セメントを作製するための方法であって、前記方法が、少なくとも、請求項１～１０、２１または２２のいずれか一項に記載のセメント添加剤をクリンカーと組み合わせるステップを含む、方法。
31. セメントを作製するための方法であって、前記方法が、少なくとも請求項１０～２０のいずれか一項に記載のステップ、および前記セメント添加剤をクリンカーと組み合わせるさらなるステップを含む、方法。
32. 請求項３０または３１に記載の方法によって作製された、セメント。
33. セメント質製品を作製する方法であって、前記方法が、少なくとも請求項２３～２６のいずれか一項に記載のセメントをａ）水またはｂ）骨材および水と組み合わせるステップを含む、方法。
34. セメント質製品を作製する方法であって、前記方法が、少なくともセメントを提供するための請求項３１に記載の方法のステップ、ならびに前記セメントをａ）水またはｂ）骨材および水と組み合わせるさらなるステップを含む、方法。
35. 前記セメント質製品が、コンクリート、モルタル、スタッコ、およびグラウトを含む群から選択される、請求項３４に記載の方法。
36. 請求項３３～３５のいずれか一項に記載の方法によって作製された、セメント質製品。