水泥促凝劑和電弧爐粉塵在水泥中的應用
【專利說明】水泥促凝劑和電弧爐粉塵在水泥中的應用
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2012年11月1日提交的美國臨時申請號61/721，065的優先權，其以 引用方式并入本文。 發明領域
[0003] 本發明涉及水泥組合物。本發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] 發明背景
[0005] 電弧爐粉塵（EAFD)是電煉鋼工業的副產品，并且是在全球大量產生的。最近， EAFD的全球生產速率已經隨著鋼工業的國際增長而逐年增加。每年全球所生產的EAFD的 估計量是大約370萬噸，它的歐洲來源占了大約500000-900000噸。在美國，每年所生產的 EAFD的大致量是大約700000-800000噸，并且EAFD這個速率估計每年增加4-6%。安全處 置這些副產品是昂貴的，并且在全球許多國家中引起了持續的嚴重關注。例如僅僅美國的 處置成本估計每年就接近大約$2億。
[0006] 此外，一直缺少合適的處置位置，這歸因于來自EAFD的潛在的不利環境影響。根 據大多數權威資料（包括歐洲廢棄物目錄），EAFD被歸類為危險物質（代號100207)，并且 因此禁止在處理之前將其在垃圾場進行處置，這歸因于重金屬例如Zn和Pb潛在的滲出性。 因此，本領域仍然強烈需要安全處置EAFD的方法。
【發明內容】
[0007] 如此處更詳細所述的，本發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品，例如水泥質產品。在另一方面，公 開了通過所公開的方法制備的產品。
[0012] 在一方面，所公開的包含EAFD的水泥組合物能夠表現出改進的早期抗壓強度和/ 或可加工性。因此在另一方面，所公開的水泥組合物已經用于使用水泥的用途和產品，例如 需要早期抗壓強度的產品和用途。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] 本發明另外的優點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，或者可以通過本發明的實踐來領會。本發明的優點將依靠在附加的權利要求中具體 指出的要素和組合的手段來實現和獲得。應當理解前述通用說明和下面的詳細說明二者僅 僅是示例性的和說明性的，并且不限制所要求保護的本發明。
【具體實施方式】
[0014] 本發明可以通過參考下面的詳細說明，實施例，附圖和權利要求，和它們在先和在 后的說明而更容易地理解。但是，在公開和描述本發明的化合物，組合物，制品，裝置，系統 和/或方法之前，應當理解本發明不限于所公開的具體的化合物，組合物，制品，裝置，系統 和/或方法，除非另有規定，否則當然同樣可以變化。還應當理解此處所用的術語目的僅僅 是描述具體的方面，并非打算限制。
[0015] 還提供了本發明下面的說明書，作為本發明在它的最佳的，目前已知的實施方案 中的教導。為此目的，本領域技術人員將認可和理解可以對此處所述的本發明不同的方面 進行改變和變化，而仍然能夠獲得本發明有益的結果。同樣很顯然本發明的一些期望的益 處可以通過選擇本發明的一些特征來獲得，而無需使用其他特征。因此，本領域技術人員將 認可對本發明的許多改變和改編是可能的，并且甚至在某些情況中會是令人期望的，并且 因此也是本發明的一部分。因此，下面的說明書是作為說明本發明原理而提供的，并非對其 進tx限制。
[0016] 本發明元件的不同組合包括在本發明內，例如來自于從屬于同一獨立權利要求的 從屬權利要求的元件的組合。
[0017] 此外，應當理解除非有明確的規定，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行它的步驟。因此，在方法權利要求沒有事實上表述它的步驟要遵守 的次序或者它在權利要求或者說明書中沒有明確規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，包括：涉及步驟 或者操作流程排列的邏輯內容；來自于語法結構或者標點符號的清楚的含義；和說明書中 所述的實施方案的數目或者類型。
[0018] 在公開和描述本發明的化合物，組合物，制品，系統，裝置和/或方法之前，應當理 解它們不限于具體的合成方法，除非另有規定，或者不限于具體的試劑，除非另有規定，否 則當然同樣可以變化。雖然類似或等價于此處所述那些的任何方法和材料可以用于本發明 的實踐或者測試中，但是現在描述示例的方法和材料。
[0019] 此處提及的全部公開文獻在此引入，用于公開和描述與引用該公開文獻相關的方 法和/或材料。
[0020] 定義
[0021] 作為說明書和權利要求中所用的，術語"包含著"可以包括實施方案"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和科學術語具有與本發明所屬 領域技術人員通常所理解的相同的含義。在本說明書和下面的權利要求中，將提及許多術 語，其應當在此進行定義。
[0022] 作為說明書和附加的權利要求中所用的，單數形式"一個"、"一種"和"該"包括復 數指代物，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] 范圍可以在此表達為從"大約"一個具體值開始，和/或到"大約"另外一個具體 值。當表達這樣的范圍時，另一方面包括從一個具體值開始和/或到另一具體值。類似的， 當值是使用前綴"大約"近似表達時，應當理解該具體值形成了另一方面。進一步要理解每 個范圍的端點在與另一端點相關聯和獨立于另一端點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具體單位 之間的每個單位。例如如果公開了 10和15,則也公開了 11，12，13和14。
[0024] 應當理解當公開了這些材料的組合，子組，相互作用，基團等，同時沒有明確公開 這些化合物的每個不同的單個和成組的組合和排列，則每個明確是在此預期和描述的。例 如如果公開和討論了具體的化合物，并且討論了可以對包括該化合物的許多分子進行諸多 的改變，則明確預期的是該化合物的每個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 組合分子的一個例子A-D，則即使每個沒有單個提及，也認為公開了所述的每個是單個的和 全部的所預期的含義的組合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。因此例如將認為公開了子組A-E，B-F和C-E。這個概念適用于本申 請的全部方面，包括但不限于在制備和使用本發明的組合物中的步驟。因此如果存在著多 個可進行的另外的步驟，則將理解每個的這些另外的步驟可以用本發明方法的任何具體方 面或者方面的組合來進行。
[0025] 在說明書和結束的權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， 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系，其是用 重量份表達的。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 當理解這個百分比是與總組成百分比100%有關的。
[0027] 作為此處使用的，術語"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生和這里它不 發生的情況。
[0028] 作為此處使用