JP2000502982A

JP2000502982A - 改良されたドロマイトセメント

Info

Publication number: JP2000502982A
Application number: JP52079397A
Authority: JP
Inventors: レチチ，ディノ
Original assignee: ペリクラセプロプライエタリーリミテッド
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 2000-03-14
Also published as: PL327201A1; EA001799B1; EP0865415B1; EP0865415A1; CN1203570A; DE69638333D1; EA199800429A1; IL124748A; IL124748A0; EP0865415A4; NZ322836A; US6200381B1; KR100583351B1; ATE498597T1; WO1997020784A1; PL192018B1; CA2239504C; KR19990071857A; CA2239504A1; TW408088B

Abstract

(57)【要約】乾燥した粉末状の流動可能なセメント組成物であって、炭酸カルシウムと、部分的に脱炭酸化された炭酸マグネシウムとを含む組成物。その組成物のスラリーは、製品廃棄物および毒性廃棄物などを含む種々の有機物フィラーを用いて凝結して固くなる。その組成物は、海水、鉱物含有地下水および泥水などの汚染された水を用いてスラリー状にすることができる。高いパーセントでフィラーを含有させることができ、それでもなお、満足のできる凝結機能を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】凝結可能な組成物およびその使用方法発明の技術分野本発明は、凝結可能な組成物に係わり、特に、一連の凝結組成物を提供するためにフィラーおよび添加剤と混合されることができる凝結可能な無機組成物に関する。背景技術セメント、たとえばポルトランドセメントのような無機質セメントは、良く知られており、モルタル、コンクリートおよびこれに類するものを形成するために使用される。ボルトランドセメントの欠点は、単位容積当たりの重量が比較的高いことである。ボルトランドセメントのその他の欠点は、その特性として、有機物であるフィラーとともに使用することが適切ではないことである。すなわち、ポルトランドセメントは、概略的に、鉱物タイプのフィラーとともに使用することに限定されている。このように、ポルトランドセメントは、土および粘土を含むフィラーとは容易に結合しない。このことは、ポルトランドセメントのためのフィラーとして使用される時の砂利と砂は、完全に洗浄しなければならず、塩、腐植質、粘土および特定種類の酸などがないことが必要であることを意味する。また、ボルトランドセメントのその他の欠点としては、混合水が清浄である必要があり、汚染があってはならないことが必要であることである。塩水、坑内水（bore water）、汽水性水、および別の塩類を高割合で含んでいる水は、ポルトランドセメントに混合すべき水としては用いることができない。その他の公知のタイプのセメントとして、病院および公共の建物の床などのような室内細工に使用されるセメントであるマグネシウムオキシクロライドセメント（ソーレルセメント）がある。このセメントは、マグネシアに適当な割合の塩化マグネシウム高濃度溶液を加えることによって作られる。このセメントは、短時間に高光沢にされた凝結塊を得るために、木粉、コルクのような有機フィラーおよび石のような無機フィラーとともに用いることができる。これらのオキシクロライドセメントは、木くず、おがくず、わらのような別の種類の有機フィラーも用いることができる。マグネシウムオキシクロライドセメントの欠点は、それ自身の脆さ、多孔性および低い貯蔵性である。この種類のセメントの別の欠点は、簡単に取り扱うことができず、また取り扱いと使用が相対的に容易である乾燥された流動可能な粉末であるポルトランドセメントのようではないことである。さらなる欠点は、マグネシウムオキシクロライドセメントが、水に分解し易く、かつ水に長くさらされると耐久力（強度）を失うということである。別の種類のセメントとしては、塩化マグネシウムセメントより弱いマグネシウムオキシスルホネートセメントがあり、これは、硫酸マグネシウム水溶液とともに酸化マグネシウムを反応させることによって得られる。そのセメントは水中で分解する。発明の目的本発明は、概略的にポルトランドセメント粉末のように取り扱われることができる粉末の形態を乾燥状態で採り得ることができ、しかも凝結または硬化させるために様々なフィラーや水と混合されることができる凝結可能な組成物を目的とする。また、本発明は、前記組成物に対する特定種類の添加物の使用方法であって、汚染された水を用いて凝結物を得ることを許容することができ、たとえば有機物フィラーなどのフィラーをも使用することができる使用方法を目的とする。さらに、本発明は、前記組成物からの様々な生成物および組成物の様々な使用方法を目的とする。１態様では、本発明は、凝結可能な組成物の分類に属し、その組成物は、炭酸カルシウムおよびカセイ酸化マグネシウムを有している。本発明において、「カセイ酸化マグネシウム（caustic magnesium oxide）」の用語は、炭酸マグネシウムと脱炭酸マグネシウムとを有するマグネシウム組成物を含んでいる。また、その用語は、炭酸マグネシウムをも包含しており、その炭酸マグネシウムは、たとえば、二酸化炭素を遊離させるために熱処理され、それによって部分的にか焼された組成物を形成する。その組成物の正確な構造および部分的にか焼されたカセイ酸化マグネシウムの正確な構造は知られていないが、それら用語は、特に記述された温度範囲で、炭酸マグネシウムを加熱することにより、部分的に脱炭酸化して形成された構造を含めるように用いられる。炭酸カルシウムとカセイ酸化マグネシウムとの組成物は、ドロマイトを処理することによって形成することができる。ドロマイトは、天然で見出されるカルシウムマグネシウム炭酸塩である。真のドロマイトは、約５４％の炭酸カルシウムと４３％の炭酸マグネシウムとを有する。天然のドロマイトは、アルミナ、鉄、シリカを含めたいろいろな異なる種類の不純物を含んでいる。カルシウムと炭酸マグネシウムの割合は、ドロマイト中で変化する。たとえば、炭酸カルシウム６５％と炭酸マグネシウム３０％を含むドロマイトは、低マグネシウムドロマイトと呼ばれている。逆に、炭酸マグネシウム６０％と炭酸カルシウム３０％からなるドロマイトは高マグネシウムドロマイトと呼ばれている。ドロマイトを加熱すると、二酸化炭素の遊離を引き起こし、かつ二酸化炭素の遊離率は制御および変化させることが可能であり、完全にまたは部分的にか焼されたドロマイトを供給することができることが分かっている。もし、ドロマイトが１５００℃で加熱させられたら、総ての炭酸塩は、二酸化炭素として遊離され、酸化カルシウムと酸化マグネシウムとの混合物が残る。これらの酸化物を、耐火性材料に使用すること関しては良く知られている。しかし、その酸化物は、セメント材料としてはふさわしくない。もし、ドロマイトが低温で加熱させられたら、総ての炭酸塩が、二酸化炭素を遊離して分解するわけではない。実際、この加熱処理は、炭酸カルシウムに対して、炭酸マグネシウムが選択的に二酸化炭素を遊離させるように、制御できることに注目すべきである。このように、典型的には、５００℃から８００℃の間の温度範囲で加熱することで、炭酸マグネシウムの選択的な分解を引き起こすであろう。この選択的な分解を制御することによって、凝結可能な組成物を形成するために、ドロマイトは、炭酸カルシウムとカセイ酸化マグネシウムとを有する組成物に変換するように処理されることができる。たとえば無機塩のような添加剤により、ドロマイトの選択的な分解を高めることができる。ふさわしい塩としては、塩化ナトリウムであり、その塩化ナトリウムは、加熱前に、０．１％〜５％の量で加えられる。その塩は、炭酸カルシウムのより高い脱炭酸温度に実質上、影響を及ぼさないで、ＭｇＣＯ₃の脱炭酸温度を選択的に減少させることが明白である。その塩は、１００°Ｃから２００°Ｃまでに示差温度を増やすことができる。好ましくは、カセイ酸化マグネシウムは、炭酸マグネシウム内に保持された二酸化炭素を２％〜５０％、より好ましくは２３％〜２８％の間で有する。分子構造を予想することは困難であるのに対して、その構造は、炭酸カルシウムと酸化マグネシウムと炭酸マグネシウムとの混合物を有していると考えられる。組成物中に保持してある二酸化炭素の量は、硬度および凝結速度などのような様々な要因に影響を与える。二酸化炭素を２０％〜３０％の間で保持していることは、多くの施工のためにふさわしい凝結速度となることを提示している。二酸化炭素の量が増加するにしたがって凝結速度は増加し、かつ二酸化炭素量が減少するにしたがって凝結速度は減少する。その組成物は、また、予め形成されたカセイ酸化マグネシウムに炭酸カルシウムを混合または添加することにより、合成して調整されることができる。この変形例では、部分的に二酸化炭素を放出させるために、要求されるレベルのか焼が得られるまで炭酸マグネシウムを加熱することにより、カセイ酸化マグネシウムが調整される。さらなる変形例では、天然ドロマイトは、炭酸カルシウムとカセイ酸化マグネシウムとを有する組成物を得るために、上に述べられた手法で加熱され、そして、もし、天然ドロマイトにおいてマグネシウムが不足しているなら（たとえば、低マグネシウムドロマイト）、付加的なカセイ酸化マグネシウムを混合物に加えても良い。たとえば、６５％の炭酸カルシウムと３０％の炭酸マグネシウムとさらに不純物とを含んでいる低マグネシウムドロマイト鉱石は、か焼されても良く、その結果、マグネシウムは、部分的にか焼されたカセイ酸化マグネシウムに変化させられるが、本質的には、マグネシウムの内部に元々保持してある二酸化炭素の２％〜２０％は、そのまま残る。カセイ酸化マグネシウムおよび炭酸カルシウムを加えることができることにより、さらに、これらの２つの混合を変化させることもできることで、いくつか要求された所定の重量または割合の混合された材料を持つセメントとして使用するための組成物を提供することができる。組成物の粒子サイズは、要求に応じて変化させることができる。６０μｍのふるいを９０％通り抜けることができる５０〜７０μｍの適切な粒子サイズは、様々な施工に使用される組成物を許容する。その組成物は、要求されるならば、その粒子サイズに粉砕されても良く、この粉砕は処理（か焼）前後になされても良い。その他の粒子サイズの範囲は、たとえば１０〜１０００μｍまでと予想される。１０％〜９０％の範囲のカセイ酸化マグネシウムと９０％〜１０％の範囲の炭酸カルシウムが使用されて良く、好ましい混合は、６０％〜７０％のマグネシウムと３０％〜４０％のカルシウムとである。たとえば、１トンのドロマイトには、５％の不純物に加えて、６５０ｋｇの炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）と３００ｋｇの炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を含んでいる。炭酸マグネシウムは１５６．５７ｋｇの二酸化炭素を含んでいる。この二酸化炭素の９５％が取り除かれると、重量損失は１４８．７４ｋｇになるであろう。か焼されたドロマイトの重量は、そのとき、８５１，２６ｋｇになり、それは、６５０ｋｇの炭酸カルシウムと、１４３．３ｋｇの酸化マグネシウムと、５０ｋｇの不純物とを含んでいるであろう。（ＣａＣＯ₃６５０ｋｇ／ＭｇＯ１４３．４３ｋｇ＋７．８２８５ｋｇ＋不純物５０ｋｇ＝８５１．２６ｋｇ）。実施例として、ドロマイト１０００ｋｇ＝６５０ｋｇのか焼前の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃ ）、３００ｋｇの炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）＋５０ｋｇの不純物か焼後＝６５０ｋｇの炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）１５１．２５８ｋｇのカセイ（ＭｇＯ＋７．８ＣＯ₂）＋選択されたカセイ酸化マグネシウムの好ましい重量＋不純物５０ｋｇ有用な組成物では、カセイ酸化マグネシウムは、炭酸カルシウムの重量の２％から炭酸カルシウムの重量の３００％までであると考案される。その組成物は、乾燥した細かい粉末（これはポルトランドセメント粉末に似ている）として考案される。その組成物には様々な添加剤を加えることができる。その単一または複数の添加剤は、強い結合作用の組織化を促進し、それを凝結させるための組成物の再結晶化を助ける。凝結工程では、加えられた様々なフィラー（それは、有機フィラー、無機フィラー、固体および液体フィラー、放射性フィラー、有毒性フィラーなどを含むことができる）が、凝結マトリックスの内部で捕捉される。ある添加剤は、０．０１％から１０％に至るまでの割合で添加しても良い硫酸塩を有している。ふさわしい硫酸塩は、硫酸、または硫酸マグネシウム若しくは硫酸アルミニウムのような金属硫酸塩などで構成することができる。別の好ましい添加剤は、組成物中において、凝結工程を手伝うために、炭酸塩化の素として機能するものである。二酸化炭素を遊離させるように分解または反応することができる炭酸塩が好ましい。一つの好ましい添加剤としては、炭酸ナトリウムのような金属炭酸塩がある。他の好ましい添加剤としては、二酸化炭素を遊離するように反応可能なカルボン酸またはポリカルボン酸を含んでいるものでも良い。炭酸ナトリウムの別の利点は、凝結工程に有害な産物である遊離石灰（ＣａＯ）を中和することである。なお、その遊離石灰は、使用されても良いある種のフィラー内に見られるものである（たとえば、石炭灰）。別の添加剤としては、クエン酸、レモン酸、酢酸、グリコール酸、シュウ酸、その他のジカルボン酸またはポリカルボン酸、またはその他の酸性化剤を含んでも良い。これらの添加剤は、０．０１％〜５％の間で加えられる。もし、添加剤（クエン酸またはレモン酸のような）が固体であるなら、それらは、組成物の残りとともに有効に混合させることを可能にするために、好ましくは、予め粉砕および粉末化される。２５０メッシュ未満の粉砕サイズを用いることができる。硫酸アルミニウムは、商業的に入手可能な１４の水和形をもつ硫酸アルミニウムであっても良い。もちろん、より高くまたはより低い水和形を持つ硫酸アルミニウムを、適切な重量調節を行って、用いても良い。別の酸性化剤としては、硫酸でも良く、これは、上限が５重量％まで、水混合物に加えられても良い。好ましい特色として、添加剤は、硫酸アルミニウムとクエン酸（または、グリコール酸や酢酸などの均等な酸）を含んでいる。さらに加えて、塩化ナトリウムのような塩が提供されても良い。好ましくは、添加剤は、前もって混合され、組成物に加えられている。加えられる予備混合物の量は、たとえば、約３％〜１０％、またはそれ以上に変動しても良い。小さいサイズ（たとえば、７０μｍより下）のフィラーを用いる場合、予備混合物の添加量は、より大きく（約１０％）すべきであり、これに対して、より大きいサイズのフィラーの場合は、より少ない（たとえば３％〜７％）予備混合物の添加量を許容することが明らかである。もし、予備混合物が、（ａ）硫酸アルミニウム、（ｂ）有機酸および（ｃ）塩を有しているのなら、（ａ）は４０％〜８０％の間で、（ｂ）は１０％〜６０％の間で、（ｃ）は１％〜２０％の間であることが好ましい。理論により拘束されるつもりはないが、成分（ａ）が、凝結組成物に対して初期強度を提供し、且つブルーサイト（ＭｇＯＨ₂）の形成を補助すると共に、水酸化アルミニウムのゼラチン状重合を補助し、これらの双方は、組成物の初期結合を助けていると考えられる。また、成分（ａ）は、防水特性も提供していると考えられる。たとえばクエン酸などの成分（ｂ）は、ＭｇＯおよびＭｇ（ＯＨ₂）の炭酸塩化を補助し、凝結材料へと組成物が再結晶化させていると考えられる。その酸は、配位子として作用しても良く、フィラー（たとえば金属イオン）の回りに錯体を形成し、凝結中または凝結されたマトリックス内にフィラーを取り込むことを助けている。炭酸塩化プロセスは、長時間にわたり持続しても良く、凝結された材料に対して耐久性強度を提供することができる。成分（ｃ）は、組成物に対して、初期強度を達成させることを補助していると考えられる。発明を実施するための最良の態様以下に示す実施例に基づき、本発明の実施形態を詳細に述べる。実施例１特定量の天然に存在するドロマイト鉱石からなるドロマイト結合剤組成物は、か焼（calcination）前において、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）５４重量％と、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）４３重量％と、様々な種類の混入不純物３重量％とを含有している。ドロマイト鉱石は、炭酸マグネシウム内に含まれている二酸化炭素（ＣＯ₂）量を９５％だけ取り除くために部分的にか焼されている。か焼後の特定量の鉱石は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）５４重量％と、部分的にか焼されたカセイ酸化マグネシウム（１９．１２％ＭｇＯ＋１．０４％ＣＯ₂）２０．１６％と、不純物３％とを含有している。特定量の部分的にか焼されたドロマイト鉱石は、２５０メッシュの細かさに粉砕されて削られている。部分的にか焼されて粉末状にされた特定量のドロマイト鉱石には、硫酸アルミニウム（Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃）５重量％と、クエン酸（Ｃ₆Ｈ₈Ｏ₇）１重量％とが混合され、それらの双方は、２５０メッシュに粉末化されている。所定の定められた粘度を有するスラリー（懸濁液）を作製するために、前記材料の全てを、多量の液体またはいくつかの種類の水とともに混合する。そのスラリーには、いくつかの要求された種類で特定量の予め選択された無機または有機フィラーを単独でまたは２種以上組み合わせて混合される。その全ての混合物を、流し込み成形、型成形、押出成形、プレス成形および吹き付け成形することで、その乾燥および凝結により、広大な範囲の優れた且つ魅力的な建築物生成物を創造する。実施例２予めか焼されて２５０メッシュふるいに粉砕および粉末化されている選定された特定量の低マグネシウム−ドロマイトから成るセメント質のドロマイト結合剤組成物がか焼されて、そのドロマイト内に含まれるカセイ酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が、所定のか焼されていない内容物として２重量％〜２０重量％の二酸化炭素（ＣＯ₂）をドロマイト中に含み、それに対して、予め選定された重量のカセイ酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が、商業上入手可能な独立した鉱物製品として加えられ、その鉱物製品は、ドロマイト内に含まれるカセイ酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と同様な量の二酸化炭素（ＣＯ₂）を含めることができるように、選択的に予めか焼されている。加えられたカセイ酸化マグネシウムの量は、混合物中のドロマイト成分内に含まれている部分的にか焼されたカセイ酸化マグネシウムの重量の１％から３倍までの間である。選択された量の硫酸アルミニウム、クエン酸水およびフィラーのような成分は、前記実施例１で述べた場合と同様な手法により混合することができる。実施例３商業的に入手でき、かつ選択的に部分か焼されている所定量の酸化マグネシウムを、前記ドロマイトと混合することにより、ドロマイト結合剤組成物を作製した。実施例４計量された所定量の１％から２０％の硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）を混合水に加えることを除き、実施例１で述べたのと同様の手法により、ドロマイト結合剤組成物を調整した。その結果物としてのコンクリート状スラリーは、良好な強度を発揮し、２時間以内に初期凝結物を得た。実施例５実施例３で述べられた場合と同じ量で、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）が加えられている以外は、実施例２で述べたものと同様の手法により、ドロマイト結合剤組成物を調整した。実施例６実施例１または実施例２の組成物を、３重量％から１０重量％の間の硫酸アルミニウムと混合した。その混合物は、良好な強度を持つ初期凝結物を達成したが、炭酸塩化による不十分な結晶化などのために、僅かに数ヶ月後に強度が低下することが判明した。実施例７実施例１または実施例２の組成物を、硫酸アルミニウムと塩化ナトリウムとから成る添加混合物に混合した。添加混合物の総量は、３％から１０％の間であり、硫酸アルミニウムの比率は６０％から９９％の間で、かつ塩化ナトリウムの比率が１％から４０％の間であった。その組成物は、良好な凝結を示したが、初期に高水多孔性をもっていた。２，３ヶ月後には、不十分な炭酸塩化のためか、凝結強度は低下していた。しかし、凝結生成物の水多孔性は、適度な水吸収特性を付与するように、減少したという兆候があった。実施例８実施例１または実施例２の組成物を、硫酸アルミニウムとクエン酸である２種類の添加剤と混合した。全添加範囲は、３％から１０％の間であり、その中で、硫酸アルミニウムは約８０％であり、クエン酸は約２０％であった。凝結材料は、良好な強度を付与し、３０日後も強度が増加しており長期間の安定性を示した。凝結生成物も初期から低水多孔性を有していた。実施例９この実施例は、危険廃棄物のためのカプセル保護剤としての組成物の安定性を表している。危険廃棄物（有毒金属のような）は処分前に安定性があるべきであり、かつ有毒材料の侵出が、予め定められたレベルより低くなるように、材料内に封じ込められることが要求される。この実施例では、実施例１または実施例２の１００ｋｇのドロマイト結合剤を、６５０ｇの硫酸アルミニウムと、２５０ｇのクエン酸と、１００ｇの塩化ナトリウムとともに混合した。そして、その材料を水と混合し、かつヒ素、カドミウム、銅、鉄、鉛、セレニウム、銀および亜鉛などである有毒金属と混合した。これらの有毒金属におけるそれぞれの最大許容可能な侵出は、ヒ素５ｍｇｐ／リットル、カドミウム１ｍｇｐ／リットル、銅１００ｍｇｐ／リットル、鉄１００ｍｇｐ／リットル、鉛５ｍｇｐ／リットル、セレニウム１ｍｇｐ／リットル、銀５ｍｇｐ／リットルおよび亜鉛１００ｍｇｐ／リットルである。有毒金属を綴じ込めている凝結材料は、緩衡弱酸溶液内で２４時間撹拌して侵出させる侵出状態にさせられた。侵出が試験され、浸出液には、．１ｍｇｐ／リットル以下のヒ素と、．１ｍｇｐ／リットル以下の銅と、０．０５〜０．２３ｍｇｐ／リットルの鉄と、０．１ｍｇｐ／リットル以下の鉛と、０．２ｍｇｐ／リットル以下の亜鉛を含み、カドミウム、セレニウムおよび銀は含まれないことが確認された。これらの結果は、ドロマイト凝結組成物は、有毒金属の優れた綴じ込め特性および保持特性を有し、最大許容濃度に比較して僅かである侵出特性を持つ。実施例１０実施例１または実施例２のドロマイト結合剤組成物１００ｋｇを、８００ｇの硫酸アルミニウムと２００ｇのクエン酸とともに混合した。そして、その混合物に水が加えられ、放射性木炭廃棄物も加えられた。その混合物は硬化され、かつ多くの損失なしに、放射性木炭を綴じ込めて保持していることが確認された。実施例１１実施例１または実施例２のドロマイト結合剤組成物１０００ｋｇを、８００ｇの硫酸アルミニウムと２００ｇのクエン酸とともに混合した。そして、その混合物に水が加えられ、フィラーも加えられた。その混合物は、煉瓦に成形され、引き続き、引火性試験のために１０００°Ｃまで加熱された。その煉瓦には、火がつかず、その煉瓦の外側１ｃｍが灰に変化したのみであった。加熱前に比較した加熱後の重量は、４０％の重量損失を指していた。本実施例では、この種の煉瓦は燃料にはならなく、火を増進させないことを示している。実施例１２フィラーを用いることなく、実施例１０または実施例１１に類似する組成物を作製した。その組成物は屋根瓦に形作られ、機械試験にかけられた。要求される破壊荷重は、７００Ｎを越えることが必要とされたが、現実の破壊荷重は１６００〜２６００Ｎであることが確認された。このことは、その組成物が屋根瓦として優れた特性を有していることを表している。さらに、形作られた瓦の水浸透性が調査された。調査は、瓦の最上部に突起状表面を形作り、かつその部分に水を１２ｍｍまで満たすことにより行われた。その試験は２時間継続し、目視によると瓦は十分に水不浸透性であることが示された。実施例１３実施例１または実施例２のドロマイト組成物１００ｋｇを、硫酸アルミニウム５００ｇとクエン酸２００ｇとともに混合した。水が加えられてスラリーを形成し、スラリー１部に対して、３部の紙パルプと５０ｍｌのアクリルが加えられた。その生成物は、凝結可能であり、立方体に形作られ、かつ、その立方体は圧縮強さ分析にかけられ、その結果、その立方体が、３１ＭＰａの圧縮強さをもっており、優れた耐荷力強度を持っていることが示された。実施例１４実施例１３のドロマイト組成物を、今回は、２リットルのドロクリート（dolo crete）スラリーを、新聞紙パルプ４部とともに混合することで調製した。形成された立方体は、１４〜１７ＭＰａの間の圧縮強さを持っていた。実施例１５ドロマイト組成物１１部に対し、火山灰２１部と１０ｍｌのアクリルが加えられ、その混合物は、凝結されて立方体に形作られ、１１〜２０ＭＰａの圧縮強さを持っていた。実施例１６ドロマイト組成物３１部に、裁断紙３．２５１部とＮｏ．４のバーミキュル石１１部とが加えられた。その混合物は凝結されて立方体に形作られ、１１〜１２ＭＰａの圧縮強さを持っていた。実施例１７ドロマイト組成物３１部に、紙０．５１部とグレード４のバーミキュル石０．５１部とが加えられた。その材料は凝結して、立方体に形作られ、２３．５〜２４．５ＭＰａの圧縮強さを持っていることがわかった。実施例１８ドロマイト組成物２１部に、破砕粉塵１．５１部とブルーメタル０．５１部が加えられた。その凝結した組成物から形作られた立方体は１９．５〜２０ＭＰａの圧縮強さを持っていた。実施例１９ドロマイト組成物２１部に、破砕された車両用タイヤ０．５１部が加えられた。形作られた立方体は５．５〜６．５ＭＰａの圧縮強さを持っていた。実施例２０ドロマイト組成物１１部に、粗粒ブルーメタル砂利３１部と砂１１部とが加えられた。形作られた立方体は２６．５〜２８．５ＭＰａの圧縮強さを持っていた。実施例２１ドロマイト組成物１．５部に、粗粒のこぎり粉じん２．５部、紙パルプ０．５部およびアクリル５０ｍｌが加えられた。形作られた立方体は２７〜２９ＭＰａの圧縮強さを持っていた。実施例２２ドロマイト結合組成物１．５部に、粗粒のこぎり粉じん２．５部、細かいのこぎり粉じん１部、紙パルプ１部およびアクリル５０ｍｌが加えられた。形作られた立方体は１９．５〜２２．５ＭＰａの圧縮強さを持っていた。実施例２３ドロマイト組成物１．５ｍｌに、発電設備の灰０．５部、紙パルプ０．５部およびアクリル５０ｍｌが加えられた。形作られた立方体は２３．５〜２４．５ＭＰａの圧縮強さを持っていた。実施例２４ドロマイト結合剤組成物２部に、粗粒のこぎり粉じん２部、紙パルプ２部およびアクリル０．５部が加えられた。形作られた立方体は１４〜１７．５ＭＰａの圧縮強さを持っていることが分かった。実施例２５ドロマイト組成物２．５部に、細かさ番号１の紙２部、細かさ番号２の紙２部、粗粒のこぎり粉じん２部およびアクリル０．７部が加えられた。形作られた立方体は２０〜２２．６ＭＰａの圧縮強さを持っていた。実施例２６ドロマイト組成物１部に、浜辺の砂２部が加えられた。その組成物は凝結可能な組成物を形作るために海水とともに混合され、立方体に形作られた。その立方体はそれぞれの端に沿って約７７ｍｍであり、圧縮強さは２８．５〜２９．３ＭＰａであった。さらなる試験は、その組成物が幾つものふさわしい商業的な生成物を提供するために、様々なフィラーや補強材とともに混合されることができることを示した。ふさわしいフィラーとしては、特に限定されないが、発電設備の灰、火山灰、アルミナ、赤泥、粉砕岩、砂、珊瑚、軽石、ガラス、新生せっ石（cenospheres またはcenoshenes）、真珠岩、バーミキュル石、スチレンビーズ、のこぎり粉じん、裁断ゴム、わら、米殻、ココやし繊維、木のかけら、木樹皮、紙、厚紙、プラスチック、コンクリートの破片、土、凝集鉛、酸化鉛、繊維状鉛、ホウ素、リチウム、カドミウム、リチウム・アルミニウムバッテリー（ＬＡ batteries）、金属粉塵および化学的に沈殿された石膏を含む。好ましい補強材としては、鋼、ガラス繊維、炭素繊維、ケブラー、ＳＲＩモノマー、ポリプロピレン、岩綿、綿およびわらを含むことができる。そして、次に示す生成物、すなわち、れんが、ブロック、舗装材料、タイル、モルタル、パイプ、ボード、パネル、被覆、舗装、建物、像、記念碑、まくら木、ポスト、ポール、貯蔵タンク、ボート、くい、波止場および港湾設備などを作ることができる。本発明に係る組成物は、バッグに詰められて無限に蓄えられる、乾燥した流動可能な粉末として調製される。その粉末には、砂や砂利（公知のフィラー）のようなフィラーが加えられるが、ポルトランドセメントと異なり、たとえばわら、コルク、木粉末、のこぎり粉じんおよびこれに類するもののような有機フィラーも加えることができる。その混合物には、モルタル、こて塗り可能な材料、またはコンクリートを形作るために、水を加えることができる。そして、ポルトランドセメントと異なり、水としては、汽水性水および塩水であっても良く、完全に清浄であることは必要とされない。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、上述した実施形態には、様々な別の変更および改良を加えることができることが認められるべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年９月２３日（１９９７．９．２３）【補正内容】明細書改良されたドロマイトセメント発明の技術分野本発明は、凝結可能な組成物に係わり、特に、一連の凝結組成物を提供するためにフィラーおよび添加剤と混合されることができる改良されたドロマイト組成物に関する。発明の背景技術セメント、たとえばポルトランドセメントのような無機質セメントは、良く知られており、モルタル、コンクリートおよびこれに類するものを形成するために使用される。ボルトランドセメントの欠点は、単位容積当たりの重量が比較的高いことである。ボルトランドセメントのその他の欠点は、その特性として、有機物であるフィラーとともに使用することが適切ではないことである。すなわち、ポルトランドセメントは、概略的に、鉱物タイプのフィラーとともに使用することに限定されている。このように、ポルトランドセメントは、土および粘土を含むフィラーとは容易に結合しない。このことは、ポルトランドセメントのためのフィラーとして使用される時の砂利と砂は、完全に洗浄しなければならず、塩、腐植質、粘土および特定種類の酸などがないことが必要であることを意味する。また、ボルトランドセメントのその他の欠点としては、混合水が清浄である必要があり、汚染があってはならないことが必要であることである。塩水、坑内水（bore water）、汽水性水、および別の塩類を高割合で含んでいる水は、ポルトランドセメントに混合すべき水としては用いることができない。その他の公知のタイプのセメントとして、病院および公共の建物の床などのような室内細工に使用されるセメントであるマグネシウムオキシクロライドセメント（ソーレルセメント）がある。このセメントは、マグネシアに適当な割合の塩化マグネシウム高濃度溶液を加えることによって作られる。このセメントは、短時間に高光沢にされた凝結塊を得るために、木粉、コルクのような有機フィラーおよび石のような無機フィラーとともに用いることができる。これらのオキシクロライドセメントは、木くず、おがくず、わらのような別の種類の有機フィラーも用いることができる。マグネシウムオキシクロライドセメントの欠点は、それ自身の脆さ、多孔性および低い貯蔵性である。この種類のセメントの別の欠点は、簡単に取り扱うことができず、また取り扱いと使用が相対的に容易である乾燥された流動可能な粉末であるポルトランドセメントのようではないことである。さらなる欠点は、マグネシウムオキシクロライドセメントが、水に分解し易く、かつ水に長くさらされると耐久力（強度）を失うということである。別の種類のセメントとしては、塩化マグネシウムセメントより弱いマグネシウムオキシスルホネートセメントがあり、これは、硫酸マグネシウム水溶液とともに酸化マグネシウムを反応させることによって得られる。そのセメントは水中で分解する。発明の開示本発明は、概略的にポルトランドセメント粉末のように取り扱われることができる粉末の形態を乾燥状態で採り得ることができ、しかも凝結または硬化させるために様々なフィラーや水と混合されることができる凝結可能な組成物を目的とする。また、本発明は、前記組成物に対する特定種類の添加物の使用方法であって、汚染された水を用いて凝結物を得ることを許容することができ、たとえば有機物フィラーなどのフィラーをも使用することができる使用方法を目的とする。さらに、本発明は、様々な生成物および組成物の使用方法を目的とする。１態様では、本発明は、凝結可能な組成物の分類に属し、その組成物は、炭酸カルシウム、カセイ酸化マグネシウムおよび炭酸塩添加物を有し、その添加物は、凝結過程において、炭酸塩化の素を生成する。本発明において、「カセイ酸化マグネシウム（caustic magnesium oxide）」の用語は、炭酸マグネシウムと脱炭酸マグネシウムとを有するマグネシウム組成物を含んでいる。また、その用語は、炭酸マグネシウムをも包含しており、その炭酸マグネシウムは、たとえば、二酸化炭素を遊離させるために熱処理され、それによって部分的にか焼された組成物を形成する。その組成物の正確な構造および部分的にか焼されたカセイ酸化マグネシウムの正確な構造は知られていないが、それら用語は、特に記述された温度範囲で、炭酸マグネシウムを加熱することにより、部分的に脱炭酸化して形成された構造を含めるように用いられる。請求の範囲１．凝結可能組成物であって、前記組成物が、炭酸カルシウムと、カセイ酸化マグネシウムと、炭酸塩添加物とを有し、前記添加物が、凝結過程において、炭酸塩化の素を生成することを特徴とする組成物。２．請求項１に記載の組成物であって、前記カセイ酸化マグネシウムが、（ａ）炭酸マグネシウムと脱炭酸マグネシウムとを有するマグネシウム組成物と、（ｂ）二酸化炭素を遊離させて部分的にか焼された組成物を形成するように熱処理された炭酸マグネシウムと、（ｃ）炭酸カルシウムを、予め成形されたカセイ酸化マグネシウムに混合させることにより形成される合成の混合物であって、前記予め成形されたカセイ酸化マグネシウムが、好ましいレベルのか焼処理が得られるまで二酸化炭素を部分的に追い払うように炭酸マグネシウムを熱処理することにより調整されているところの混合物と、（ｄ）炭酸カルシウムおよびカセイ酸化マグネシウムを有する組成物を形成するように熱処理されたマグネシウム不足ドロマイトであって、付加的なカセイ酸化マグネシウムが追加されるマグネシウム不足ドロマイトと、のうちから選ばれるものである組成物。３．請求項１に記載の組成物であって、前記炭酸カルシウムとカセイ酸化マグネシウムとの組成物が、ドロマイトを熱処理することにより形成されることを特徴とする組成物。４．請求項４に記載の組成物であって、前記ドロマイトが、５００℃から８００℃の間の範囲の温度で熱処理されることを特徴とする組成物。５．請求項４に記載の組成物であって、前記ドロマイトの選択的な分解を強調するために、０．１％〜５％の塩が加えられていることを特徴とする組成物。６．請求項２に記載の組成物であって、前記カセイ酸化マグネシウムが、炭酸マグネシウム内に保持された二酸化炭素を２％〜５０％の間で有することを特徴とする組成物。７．請求項６に記載の組成物であって、前記組成物が、５０〜７０μｍの粒径の粒を有し、当該粒の９０％が６０μｍふるいを通過するように構成してあることを特徴とする組成物。８．請求項１に記載の組成物であって、０．０１％から最大１０％の間で存在する硫酸塩の添加物を含む組成物。９．請求項８に記載の組成物であり、前記硫酸塩が、（ａ）硫酸、（ｂ）硫酸マグネシウム、および（ｃ）硫酸アルミニウムのうちから選択されることを特徴とする組成物。１０．請求項１に記載の組成物であって、前記炭酸塩添加物が、（ａ）炭酸ナトリウム、（ｂ）クエン酸、（ｃ）レモン酸、（ｄ）酢酸、（ｅ）グリコール酸、（ｆ）シュウ酸のうちから選択され、前記酸（ｂ）〜（ｆ）が、二酸化炭素を遊離するように反応することができるものであることを特徴とする組成物。１１．請求項１０に記載の組成物であって、前記炭酸塩の添加物が、０．０１％〜５％の間で存在することを特徴とする組成物。１２．請求項１に記載の組成物であって、次に示す添加物、（ａ）硫酸アルミニウムおよび（ｂ）カルボキシル酸を含み、これらの添加物が、組成物の約３％から約１５％を構成していることを特徴とする組成物。１３．請求項１２に記載の組成物であって、さらに付加的に（ｃ）塩を含み、前記（ａ）硫酸アルミニウムが４０％〜８０％の間で存在し、前記（ｂ）カルボキシル酸が１０％〜６０％の間で存在し、前記（ｃ）塩が１％〜２０％の間で存在することを特徴とする組成物。１４．請求項８に記載の組成物であって、少なくとも一つのフィラーを付加的に有する組成物。１５．請求項１４に記載の組成物であって、前記フィラーが、全組成物中の３〜９０％を構成していることを特徴とする組成物。１６．請求項１５に記載の組成物であって、少なくとも一つの前記フィラーが、発電設備の灰、火山灰、アルミナ、赤泥、粉砕岩、砂、珊瑚、軽石、ガラス、新生せっ石、真珠岩、バーミキュル石、スチレンビーズ、のこぎり粉じん、裁断ゴム、わら、米殻、ココやし繊維、木のかけら、木樹皮、紙、厚紙、プラスチック、コンクリートの破片、土、凝集鉛、酸化鉛、繊維状鉛、ホウ素、リチウム、カドミウム、ＬＡバッテリー、金属粉塵、化学的に沈殿された石膏、鋼、ガラス繊維、炭素繊維、ケブラー、ＳＲＩモノマー、ポリプロピレン、ロックウール、綿わら、またはこれらの混合物の内から選択されることを特徴とする組成物。１７．請求項１に記載の組成物で構成される成形体。１８．請求項１３に記載の組成物で構成される成形体。１９．請求項１７に記載の成形体であって、前記成形体が、れんが、ブロック、舗装材料、タイル、モルタル、パイプ、ボード、パネル、被覆、舗装、建物、像、記念碑、まくら木、ポスト、ポール、貯蔵タンク、ボート、くい、波止場および港湾設備から成るグループから選択される一つであることを特徴とする成形体。２０．請求項１３に記載の組成物内に、フィラーとして、製品廃棄物を入れることを特徴とする製品廃棄物を取り囲む方法。２１．請求項２０に記載の方法であって、前記製品廃棄物が、液体または固体の毒性廃棄物または放射性廃棄物であることを特徴とする方法。【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１０月３日（１９９７．１０．３）【補正内容】その組成物には様々な添加剤を加えることができる。その単一または複数の添加剤は、強い結合作用の組織化を促進し、それを凝結させるための組成物の再結晶化を助ける。凝結工程では、加えられた様々なフィラー（それは、有機フィラー、無機フィラー、固体および液体フィラー、放射性フィラー、有毒性フィラーなどを含むことができる）が、凝結マトリックスの内部で捕捉される。ある添加剤は、０．０１％から１０％に至るまでの割合で添加しても良い硫酸塩を有している。ふさわしい硫酸塩は、硫酸、または硫酸マグネシウム若しくは硫酸アルミニウムのような金属硫酸塩などで構成することができる。別の好ましい添加剤は、組成物中において、凝結工程を手伝うために、炭酸塩化の素として機能するものである。二酸化炭素を遊離させるように分解または反応することができる炭酸塩が好ましい。一つの好ましい添加剤としては、炭酸ナトリウムのような金属炭酸塩がある。他の好ましい添加剤としては、二酸化炭素を遊離するように反応可能なカルボン酸またはポリカルボン酸を含んでいるものでも良い。炭酸ナトリウムの別の利点は、使用されることができる如何なる完全に酸化されたフィラー（たとえば石炭灰）をも炭酸塩化することである。別の添加剤としては、クエン酸、レモン酸、酢酸、グリコール酸、シュウ酸、その他のジカルボン酸またはポリカルボン酸、またはその他の酸性化剤を含んでも良い。これらの添加剤は、０．０１％〜５％の間で加えられる。もし、添加剤（クエン酸またはレモン酸のような）が固体であるなら、それらは、組成物の残りとともに有効に混合させることを可能にするために、好ましくは、予め粉砕および粉末化される。２５０メッシュ未満の粉砕サイズを用いることができる。硫酸アルミニウムは、商業的に入手可能な１４Ｈ₂Ｏの水和形をもつ硫酸アルミニウムであっても良い。もちろん、より高くまたはより低い水和形を持つ硫酸アルミニウムを、適切な重量調節を行って、用いても良い。別の酸性化剤としては、硫酸でも良く、これは、上限が５重量％まで、水混合物に加えられても良い。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．凝結可能組成物であって、前記組成物が、炭酸カルシウムと、カセイ酸化マグネシウムとを有する組成物。２．請求項１に記載の組成物であって、前記カセイ酸化マグネシウムが、（ａ）炭酸マグネシウムと脱炭酸マグネシウムとを有するマグネシウム組成物と、（ｂ）二酸化炭素を遊離させて部分的にか焼された組成物を形成するように熱処理された炭酸マグネシウムと、（ｃ）炭酸カルシウムを、予め成形されたカセイ酸化マグネシウムに混合させることにより形成される合成の混合物であって、前記予め成形されたカセイ酸化マグネシウムが、好ましいレベルのか焼処理が得られるまで二酸化炭素を部分的に追い払うように炭酸マグネシウムを熱処理することにより調整されているところの混合物と、（ｄ）炭酸カルシウムおよびカセイ酸化マグネシウムを有する組成物を形成するように熱処理されたマグネシウム不足ドロマイトであって、付加的なカセイ酸化マグネシウムが追加されるマグネシウム不足ドロマイトと、のうちから選ばれるものである組成物。３．請求項１に記載の組成物であって、前記炭酸カルシウムとカセイ酸化マグネシウムとの組成物が、ドロマイトを熱処理することにより形成されることを特徴とする組成物。４．請求項４に記載の組成物であって、前記ドロマイトが、５００℃から８００℃の間の範囲の温度で熱処理されることを特徴とする組成物。５．請求項４に記載の組成物であって、前記ドロマイトの選択的な分解を強調するために、０．１％〜５％の塩が加えられていることを特徴とする組成物。６．請求項２に記載の組成物であって、前記カセイ酸化マグネシウムが、炭酸マグネシウム内に保持された二酸化炭素を２％〜５０％、好ましくは２３％〜２８％の間で有することを特徴とする組成物。７．請求項６に記載の組成物であって、前記組成物が、５０〜７０μｍの粒径の粒を有し、当該粒の９０％が６０μｍふるいを通過するように構成してあることを特徴とする組成物。８．請求項１に記載の組成物であって、０．０１％から最大１０％の間で存在する硫酸塩の添加物を含む組成物。９．請求項８に記載の組成物であり、前記硫酸塩が、（ａ）硫酸、（ｂ）硫酸マグネシウム、および（ｃ）硫酸アルミニウムのうちから選択されることを特徴とする組成物。１０．請求項１に記載の組成物であって、炭酸塩の添加物を含み、当該炭酸塩添加物が、凝結過程において、炭酸塩化の素を生成することを特徴とする組成物。１１．請求項１０に記載の組成物であって、炭酸塩が、（ａ）炭酸ナトリウム、（ｂ）クエン酸、（ｃ）レモン酸、（ｄ）酢酸、（ｅ）グリコール酸、（ｆ）シュウ酸のうちから選択され、前記酸（ｂ）〜（ｆ）が、二酸化炭素を遊離するように反応することができるものであることを特徴とする組成物。１２．請求項１１に記載の組成物であって、前記炭酸塩の添加物が、０．０１％〜５％の間で存在することを特徴とする組成物。１３．請求項１に記載の組成物であって、次に示す添加物、（ａ）硫酸アルミニウムおよび（ｂ）カルボキシル酸を含み、これらの添加物が、組成物の約３％から約１５％を構成していることを特徴とする組成物。１４．請求項１３に記載の組成物であって、さらに付加的に（ｃ）塩を含み、前記（ａ）硫酸アルミニウムが４０％〜８０％の間で存在し、前記（ｂ）カルボキシル酸が１０％〜６０％の間で存在し、前記（ｃ）塩が１％〜２０％の間で存在することを特徴とする組成物。１５．請求項８に記載の組成物であって、少なくとも一つのフィラーを付加的に有する組成物。１６．請求項１５に記載の組成物であって、前記フィラーが、全組成物中の３〜９０％を構成していることを特徴とする組成物。１７．請求項１６に記載の組成物であって、少なくとも一つの前記フィラーが、発電設備の灰、火山灰、アルミナ、赤泥、粉砕岩、砂、珊瑚、軽石、ガラス、新生せっ石、真珠岩、バーミキュル石、スチレンビーズ、のこぎり粉じん、裁断ゴム、わら、米殻、ココやし繊維、木のかけら、木樹皮、紙、厚紙、プラスチック、コンクリートの破片、土、凝集鉛、酸化鉛、繊維状鉛、ホウ素、リチウム、カドミウム、ＬＡバッテリー、金属粉塵、化学的に沈殿された石膏、鋼、ガラス繊維、炭素繊維、ケブラー、ＳＲＩモノマー、ポリプロピレン、ロックウール、綿わら、またはこれらの混合物の内から選択されることを特徴とする組成物。１８．請求項１に記載の組成物で構成される成形体。１９．請求項１４に記載の組成物で構成される成形体。２０．請求項１８に記載の成形体であって、前記成形体が、れんが、ブロック、舗装材料、タイル、モルタル、パイプ、ボード、パネル、被覆、舗装、建物、像、記念碑、まくら木、ポスト、ポール、貯蔵タンク、ボート、くい、波止場および港湾設備から成るグループから選択される一つであることを特徴とする成形体。２１．請求項１４に記載の組成物内に、フィラーとして、製品廃棄物を入れることを特徴とする製品廃棄物を取り囲む方法。２２．請求項２１に記載の方法であって、前記製品廃棄物が、液体または固体の毒性廃棄物または放射性廃棄物であることを特徴とする方法。