水泥促凝劑和電弧爐粉塵在水泥中的應(yīng)用
【專利說明】水泥促凝劑和電弧爐粉塵在水泥中的應(yīng)用
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年11月1日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/721，065的優(yōu)先權(quán)，其以 引用方式并入本文。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及水泥組合物。本發(fā)明還涉及制備這些組合物的方法和包括這些組合物 的廣品。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 電弧爐粉塵（EAFD)是電煉鋼工業(yè)的副產(chǎn)品，并且是在全球大量產(chǎn)生的。最近， EAFD的全球生產(chǎn)速率已經(jīng)隨著鋼工業(yè)的國際增長而逐年增加。每年全球所生產(chǎn)的EAFD的 估計(jì)量是大約370萬噸，它的歐洲來源占了大約500000-900000噸。在美國，每年所生產(chǎn)的 EAFD的大致量是大約700000-800000噸，并且EAFD這個(gè)速率估計(jì)每年增加4-6%。安全處 置這些副產(chǎn)品是昂貴的，并且在全球許多國家中引起了持續(xù)的嚴(yán)重關(guān)注。例如僅僅美國的 處置成本估計(jì)每年就接近大約$2億。
[0006] 此外，一直缺少合適的處置位置，這歸因于來自EAFD的潛在的不利環(huán)境影響。根 據(jù)大多數(shù)權(quán)威資料（包括歐洲廢棄物目錄），EAFD被歸類為危險(xiǎn)物質(zhì)（代號(hào)100207)，并且 因此禁止在處理之前將其在垃圾場(chǎng)進(jìn)行處置，這歸因于重金屬例如Zn和Pb潛在的滲出性。 因此，本領(lǐng)域仍然強(qiáng)烈需要安全處置EAFD的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 如此處更詳細(xì)所述的，本發(fā)明在一方面涉及水泥組合物，其包含：(a)水泥，（b)電 弧爐粉塵（EAFD)，和（c)水泥促凝劑；其中該電弧爐粉塵的存在量大于8wt%，基于該水泥 (a)的總重量。
[0008] 在另一方面，本發(fā)明涉及制備包含電弧爐粉塵的水泥的方法，該方法包括：混合水 泥成分，該成分包含：（i)水泥；（ii)電弧爐粉塵（EAFD);和（iii)水泥促凝劑；以由此形成 水泥混合物；其中該電弧爐粉塵的存在量大于8wt%，基于水泥（i)的總重量。
[0009] 在另一方面，本發(fā)明涉及水泥組合物，其包含：（a)水泥，（b)電弧爐粉塵（EAFD)， 和（c)水泥促凝劑，其包含氯化鈣，硝酸鈣，硝酸鈉或者其組合；其中該電弧爐粉塵的存在 量大于8wt%，基于該水泥（a)的總重量。
[0010] 在另一方面，本發(fā)明涉及制備包含電弧爐粉塵的水泥的方法，該方法包括：混合水 泥成分，該成分包含：（i)水泥；（ii)電弧爐粉塵（EAFD);和（iii)水泥促凝劑，其包含氯化 鈣，硝酸鈣，硝酸鈉或者其組合；以由此形成水泥混合物；其中該電弧爐粉塵的存在量為從 大于0% wt到8wt%，基于該水泥（i)的總重量。
[0011] 在另一方面，公開了包含所公開組合物的產(chǎn)品，例如水泥質(zhì)產(chǎn)品。在另一方面，公 開了通過所公開的方法制備的產(chǎn)品。
[0012] 在一方面，所公開的包含EAFD的水泥組合物能夠表現(xiàn)出改進(jìn)的早期抗壓強(qiáng)度和/ 或可加工性。因此在另一方面，所公開的水泥組合物已經(jīng)用于使用水泥的用途和產(chǎn)品，例如 需要早期抗壓強(qiáng)度的產(chǎn)品和用途。在又一方面，所公開的方法和包含EAFD的組合物還提供 了安全處置EAFD的手段。
[0013] 本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)將在下面的說明書中部分地闡述，并且部分將從說明書中顯而 易見，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐來領(lǐng)會(huì)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將依靠在附加的權(quán)利要求中具體 指出的要素和組合的手段來實(shí)現(xiàn)和獲得。應(yīng)當(dāng)理解前述通用說明和下面的詳細(xì)說明二者僅 僅是示例性的和說明性的，并且不限制所要求保護(hù)的本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明可以通過參考下面的詳細(xì)說明，實(shí)施例，附圖和權(quán)利要求，和它們?cè)谙群驮?后的說明而更容易地理解。但是，在公開和描述本發(fā)明的化合物，組合物，制品，裝置，系統(tǒng) 和/或方法之前，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于所公開的具體的化合物，組合物，制品，裝置，系統(tǒng) 和/或方法，除非另有規(guī)定，否則當(dāng)然同樣可以變化。還應(yīng)當(dāng)理解此處所用的術(shù)語目的僅僅 是描述具體的方面，并非打算限制。
[0015] 還提供了本發(fā)明下面的說明書，作為本發(fā)明在它的最佳的，目前已知的實(shí)施方案 中的教導(dǎo)。為此目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)可和理解可以對(duì)此處所述的本發(fā)明不同的方面 進(jìn)行改變和變化，而仍然能夠獲得本發(fā)明有益的結(jié)果。同樣很顯然本發(fā)明的一些期望的益 處可以通過選擇本發(fā)明的一些特征來獲得，而無需使用其他特征。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將 認(rèn)可對(duì)本發(fā)明的許多改變和改編是可能的，并且甚至在某些情況中會(huì)是令人期望的，并且 因此也是本發(fā)明的一部分。因此，下面的說明書是作為說明本發(fā)明原理而提供的，并非對(duì)其 進(jìn)tx限制。
[0016] 本發(fā)明元件的不同組合包括在本發(fā)明內(nèi)，例如來自于從屬于同一獨(dú)立權(quán)利要求的 從屬權(quán)利要求的元件的組合。
[0017] 此外，應(yīng)當(dāng)理解除非有明確的規(guī)定，否則絕非打算將此處所述的任何方法解釋為 需要以特定的次序進(jìn)行它的步驟。因此，在方法權(quán)利要求沒有事實(shí)上表述它的步驟要遵守 的次序或者它在權(quán)利要求或者說明書中沒有明確規(guī)定所述步驟局限于特定次序的情況中， 它絕非打算在任何方面推斷次序。這可用于任何可能的未明確的解釋基礎(chǔ)，包括：涉及步驟 或者操作流程排列的邏輯內(nèi)容；來自于語法結(jié)構(gòu)或者標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的清楚的含義；和說明書中 所述的實(shí)施方案的數(shù)目或者類型。
[0018] 在公開和描述本發(fā)明的化合物，組合物，制品，系統(tǒng)，裝置和/或方法之前，應(yīng)當(dāng)理 解它們不限于具體的合成方法，除非另有規(guī)定，或者不限于具體的試劑，除非另有規(guī)定，否 則當(dāng)然同樣可以變化。雖然類似或等價(jià)于此處所述那些的任何方法和材料可以用于本發(fā)明 的實(shí)踐或者測(cè)試中，但是現(xiàn)在描述示例的方法和材料。
[0019] 此處提及的全部公開文獻(xiàn)在此引入，用于公開和描述與引用該公開文獻(xiàn)相關(guān)的方 法和/或材料。
[0020] 定義
[0021] 作為說明書和權(quán)利要求中所用的，術(shù)語"包含著"可以包括實(shí)施方案"組成為"和 "基本組成為"。除非另有定義，否則此處所用的全部的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬 領(lǐng)域技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。在本說明書和下面的權(quán)利要求中，將提及許多術(shù) 語，其應(yīng)當(dāng)在此進(jìn)行定義。
[0022] 作為說明書和附加的權(quán)利要求中所用的，單數(shù)形式"一個(gè)"、"一種"和"該"包括復(fù) 數(shù)指代物，除非上下文另有明確指示。因此，例如提及"水泥促凝劑"時(shí)包括兩種或更多種 水泥促凝劑的混合物。
[0023] 范圍可以在此表達(dá)為從"大約"一個(gè)具體值開始，和/或到"大約"另外一個(gè)具體 值。當(dāng)表達(dá)這樣的范圍時(shí)，另一方面包括從一個(gè)具體值開始和/或到另一具體值。類似的， 當(dāng)值是使用前綴"大約"近似表達(dá)時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解該具體值形成了另一方面。進(jìn)一步要理解每 個(gè)范圍的端點(diǎn)在與另一端點(diǎn)相關(guān)聯(lián)和獨(dú)立于另一端點(diǎn)二者中都是有意義的。還要理解存在 著此處公開的許多值，并且每個(gè)值也是在此作為"大約"來公開的，即，除了該值本身之外的 具體值。例如如果公開了值"10"，則也公開了"大約10"。還要理解還公開了兩個(gè)具體單位 之間的每個(gè)單位。例如如果公開了 10和15,則也公開了 11，12，13和14。
[0024] 應(yīng)當(dāng)理解當(dāng)公開了這些材料的組合，子組，相互作用，基團(tuán)等，同時(shí)沒有明確公開 這些化合物的每個(gè)不同的單個(gè)和成組的組合和排列，則每個(gè)明確是在此預(yù)期和描述的。例 如如果公開和討論了具體的化合物，并且討論了可以對(duì)包括該化合物的許多分子進(jìn)行諸多 的改變，則明確預(yù)期的是該化合物的每個(gè)和全部的組合和排列以及可能的改變，除非另有 相反的明確指示之外。因此如果公開了一類分子A，B和C以及公開了一類分子D，E和F和 組合分子的一個(gè)例子A-D，則即使每個(gè)沒有單個(gè)提及，也認(rèn)為公開了所述的每個(gè)是單個(gè)的和 全部的所預(yù)期的含義的組合A-E，A-F，B-D，B-E，B-F，C-D，C-E和C-F。同樣，也公開了任何 子組或者它們的組合。因此例如將認(rèn)為公開了子組A-E，B-F和C-E。這個(gè)概念適用于本申 請(qǐng)的全部方面，包括但不限于在制備和使用本發(fā)明的組合物中的步驟。因此如果存在著多 個(gè)可進(jìn)行的另外的步驟，則將理解每個(gè)的這些另外的步驟可以用本發(fā)明方法的任何具體方 面或者方面的組合來進(jìn)行。
[0025] 在說明書和結(jié)束的權(quán)利要求中提及組合物或制品中具體元件或組分的重量份時(shí)， 表示該組合物或制品中所述元件或制品與任何其他的元件或組分之間的重量關(guān)系，其是用 重量份表達(dá)的。因此在含有2重量份的組分X和5重量份的組分Y的化合物中，X和Y是 以重量比2:5存在的，并且以這樣的比例存在，而不管該化合物中是否包含另外的組分。
[0026] 除非另有明確的相反規(guī)定，否則組分的重量百分比是基于其中包括該組分的配料 或組合物的總重量。例如如果聲稱組合物或制品中具體的元件或者組分具有8%重量，則應(yīng) 當(dāng)理解這個(gè)百分比是與總組成百分比100%有關(guān)的。
[0027] 作為此處使用的，術(shù)語"任選"或"任選的"表示隨后所述的事件或者情形可以或 者可以不發(fā)生，和該說明書包括了這樣的情形，這里所述的事件或者情形發(fā)生和這里它不 發(fā)生的情況。
[0028] 作為此處使用