使用碳酸钙的方法和组合物技术

在此提供了组合物以及方法，包括水硬水泥、辅助胶凝材料、和/或自胶结组合物。提供了制造这些组合物以及使用这些组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用碳酸钙的方法和组合物相关申请的交叉引用本申 请要求2009年12月31日提交的美国临时申请号61/291，811、2010年7月I日提交的美国临时申请号61/360，829、以及2010年8月6日提交的美国临时申请号61/371,606的优先权，将所有这些申请通过弓I用以其全部内容结合在此。政府支持在此描述的工作全部或部分地是以能源部授予的奖金号DE-FE0002472在政府支持下进行的。该政府在本专利技术中拥有某些权利。背景碳酸钙被用于从造纸、到粘合剂生产、到建筑的各行各业中。由二氧化碳隔离法形成的碳酸钙可以用于上述许多应用中并且实际上用于两个目的隔离二氧化碳并且用作碳酸钙原料。这个双重目的对于环境倍加有益的一个领域是建筑材料，尤其是水泥和混凝土。由于常规水泥的生产是加剧二氧化碳到大气中的排放的因素之一(这是通过常规水泥的煅烧以及加热这些窑炉所需能量)，因此减少常规水泥的用量可以帮助减少地球大气中二氧化碳的量。概述在一个方面，提供了一种组合物，该组合物包含一种水硬水泥，该水硬水泥包含至少47% w/w的球方解石，其中该组合物在与水组合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗压强度。在一个方面，提供了一种组合物，该组合物包含一种水硬水泥，该水硬水泥包含至少47% w/w的球方解石，其中该组合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(δ 13C)。在一个方面，提供了一种组合物，该组合物包含一种水硬水泥，该水硬水泥包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸钙(ACC)，其中该组合物在与水组合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗压强度。在一个方面，提供了一种组合物，该组合物包含一种水硬水泥，该水硬水泥包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸I丐(ACC),其中该组合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(δ 13C)。下面提供了上述这些方面的一些实施方案。在一些实施方案中，该组合物在与水组合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗压强度。在一些实施方案中，该组合物在与水组合、凝固并硬化之后具有在14-80MPa范围内的抗压强度。在一些实施方案中，该组合物在与水组合、凝固并硬化之后具有在20-40MPa范围内的抗压强度。在一些实施方案中，该组合物在与水组合、凝固并硬化之后具有在14-35MPa范围内的抗压强度。在一些实施方案中，该组合物具有在-12%。至_25%。之间的δ 13Co在一些实施方案中，该组合物具有小于_20%。的δ 13C。在一些实施方案中，该组合物具有小于-25%。的δ 13C0在一些实施方案中，该球方解石是在47% w/w至99% w/w的范围内。在一些实施方案中，该球方解石是在10% w/w至99% w/w的范围内并且该ACC是在I % w/w至90% w/w的范围内。在一些实施方案中，该球方解石为至少75% w/w。在一些实施方案中，该球方解石为至少90% w/w。在一些实施方案中，该球方解石为至少95% w/w。在一些实施方案中，该球方解石为至少99% w/w。在一些实施方案中，该ACC为至少5% w/w。在一些实施方案中，该ACC为5% -30% w/w ο在一些实施方案中，该组合物进一步包括一种选自下组的多晶型物，该组由以下各项组成非晶碳酸钙、霰石、方解石、六水碳钙石、球方解石的前体相、霰石的前体相、一种不及方解石稳定的中间相、在这些多晶型物之间的多晶形式、以及它们的组合。在一些实施方案中，该组合物进一步包括一种选自下组的多晶型物，该组由以下各项组成霰石、方解石、六水碳钙石、球方解石的前体相、霰石的前体相、一种不及方解石稳定的中间相、在这些多晶型物之间的多晶形式、以及它们的组合。在一些实施方案中，该球方解石和多晶型物是处于大于I : I的球方解石多晶型物之比。在一些实施方案中，该球方解石和多晶型物是处于I : I至20 : I的球方解石多晶型物之比。在一些实施方案中，该球方解石和多晶型物是处于大于I : 1、2 1、3 1、4 I、或5 I的球方解石多晶型物之比。在一些实施方案中，该球方解石和多晶型物是处于9 1-20 I的球方解石多晶型物之比。在一些实施方案中，该组合物进一步包括至少I % w/w的霰石或在I % w/w至80%w/w之间的霰石。在一些实施方案中，该组合物进一步包括至少1% w/w的方解石或在1%w/w至80% w/w之间的方解石。在一些实施方案中，该组合物进一步包括1% w/w至25% w/w的方解石。在一些实施方案中，该组合物进一步包括至少1% w/w的六水碳钙石或在1%w/w至80% w/w之间的六水碳I丐石。在一些实施方案中，该组合物进一步包括至少1% w/w的ACC或在1% w/w至90% w/w之间的ACC以及选自下组的一种或多种多晶型物，该组由以下各项组成霰石、方解石、以及六水碳钙石，其中该霰石、该方解石和/或该六水碳钙石是以至少1% w/w或在1% w/w至80% w/w之间存在。在一些实施方案中，该组合物进一步包括选自下组的一种或多种多晶型物，该组由以下各项组成霰石、方解石、六水碳钙石以及它们的组合，其中该霰石、方解石、六水碳钙石、或它们的组合是以至少1% w/w存在或者独立地处于1% w/w至80% w/w之间的范围内。在一些实施方案中，该组合物进一步包括I % -80% w/w的霰石以及1% -80% w/w的方解石。在一些实施方案中，该组合物进一步包含锶(Sr)。在一些实施方案中，Sr是以1-50，000百万分率(ppm)的量值存在。在一些实施方案中，Sr是存在于该球方解石的晶格中。在一些实施方案中，该组合物进一步包含镁(Mg)。在一些实施方案中，Mg是作为一种碳酸盐存在。在一些实施方案中，该球方解石和该碳酸镁是处于大于I : I或在I 1-500 I之间的球方解石碳酸镁之比。在一些实施方案中，Mg少于2% w/w。在一些实施方案中，该组合物进一步包含一种硫酸盐。在一些实施方案中，该组合物进一步包含量值小于100，OOOppm的钠(Na)。在一些实施方案中，该组合物不含磷酸钙。在一些实施方案中，该组合物具有量值小于20，OOOppm的磷酸钙。在一些实施方案中，该组合物是一种具有O. 1-100微米的平均粒度的微粒组合物。在一些实施方案中，该组合物是一种具有1-50微米的平均粒度的微粒组合物。在一些实施方案中，该组合物是一种具有ι- ο微米的平均粒度的微粒组合物。 在一些实施方案中，该组合物具有的堆密度在751b/ft3_1701b/ft3之间。在一些实施方案中，该组合物具有的堆密度在75lb/f t3-l25kg/f t3之间。在一些实施方案中，该组合物具有的平均表面积是从O. 5m2/gm-50m2/gm。在一些实施方案中，该组合物具有的平均表面积是从2m2/gm-10m2/gm。在一些实施方案中，该组合物进一步包含氮氧化物，硫氧化物，汞，金属，氮氧化物、硫氧化物、汞、和/或金属中任何一种的衍生物，或它们的组合。在一些实施方案中，该组合物进一步包含波特兰水泥熔块、骨料、辅助胶凝材料(SCM)、或它们的组合。在一些实施方案中，该SCM包括炉渣、飞灰、硅灰、煅烧粘土、或它们的组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.31 US 61/291,811;2010.07.01 US 61/360,829;1.一种组合物，该组合物包含一种辅助胶凝材料(SCM)，该SCM包含至少47% w/w的球方解石，其中该组合物在与水组合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗压强度。2.一种组合物，该组合物包含一种SCM，该SCM包含至少47% w/w的球方解石，其中该组合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(5 13C)。3.一种组合物，该组合物包含一种SCM，该SCM包含至少10 % w/w的球方解石以及至少I % w/w的非晶碳酸钙(ACC)，其中该组合物在与水组合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗压强度。4.一种组合物，该组合物包含一种SCM，该SCM包含至少10 % w/w的球方解石以及至少l%w/w的非晶碳酸钙(ACC)，其中该组合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(5 13C)。5.一种组合物,包含一种水硬水泥,该水硬水泥包含至少47% w/w的球方解石,其中该组合物在与水组合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗压强度。6.一种组合物，该组合物包含一种水硬水泥，该水硬水泥包含至少47% w/w的球方解石，其中该组合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(5 13C)。7.一种组合物，该组合物包含一种水硬水泥，该水硬水泥包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸钙(ACC)，其中该组合物在与水组合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗压强度。8.一种组合物，该组合物包含一种水硬水泥，该水硬水泥包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸钙(ACC)，其中该组合物具有小于-12%。的碳同位素分化值(8 13C)。9.一种自胶结组合物，该自胶结组合物包含至少I % w/w的在咸水中的球方解石，其中该组合物在用淡水漂洗、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗压强度。10.如权利要求2、4、6和8所述的组合物，其中该组合物具有至少14MPa的抗压强度。11.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物具有在14-80MPa范围内的抗压强度。12.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物具有在20-40MPa范围内的抗压强度。13.如权利要求2、4、6、或8所述的组合物，其中该组合物具有在-12%。至-25%。之间的6 13C。14.如以上权利要求中任一项所述的组合物,其中该球方解石是在47%w/w至99% w/w的范围内。15.如权利要求3、4、7、或8所述的组合物,其中该球方解石是在10%w/w至99% w/w的范围内并且该ACC是在1% w/w至90% w/w的范围内。16.如以上权利要求中任一项所述的组合物,其中该球方解石是至少75%w/w。17.如权利要求3、4、7、8、15、或16所述的组合物，其中该ACC是5%-30% w/w。18.如权利要求1、2、5、或6中任一项所述的组合物,进一步包含一种选自下组的多晶型物，该组由以下各项组成非晶碳酸钙、霰石、方解石、六水碳钙石、球方解石的前体相、霰石的前体相、一种不及方解石稳定的中间相、在这些多晶型物之间的多晶形式、以及它们的组合。19.如以上权利要求中任一项所述的组合物，进一步包含一种选自下组的多晶型物，该组由以下各项组成霰石、方解石、六水碳钙石、球方解石的前体相、霰石的前体相、一种不及方解石稳定的中间相、在这些多晶型物之间的多晶形式、以及它们的组合。20.如权利要求18或19所述的组合物，其中该球方解石和该多晶型物是处于I: I至20 I之间的球方解石多晶型物之比。21.如权利要求18-20中任一项所述的组合物，其中该球方解石和该多晶型物是处于9 : I至20 : I的球方解石多晶型物之比。22.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物进一步包含在1%w/w至80% w/w之间的霰石。23.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物进一步包含在1%w/w至80% w/w之间的方解石。24.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物进一步包含在1%w/w至80 % w/w之间的六水碳I丐石。25.如以上权利要求中任一项所述的组合物，进一步包含锶(Sr)。26.如权利要求25所述的组合物，其中Sr是以1-50，000百万分率(ppm)的量值存在。27.如以上权利要求中任一项所述的组合物，进一步包含镁(Mg)。28.如权利要求27所述的组合物，其中Mg是作为一种碳酸盐存在的。29.如权利要求28所述的组合物，其中该球方解石和该碳酸镁是处于I: I至500 : I之间的球方解石碳酸镁之比。30.如以上权利要求中任一项所述的组合物，进一步包含量值小于100，OOOppm的钠(Na)。31.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物是一种具有0.1-100微米的平均粒度的微粒组合物。32.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物是一种具有1-10微米的平均粒度的微粒组合物。33.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物具有在751b/ft3-1701b/ft3之间的堆密度。34.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物具有的平均表面积是从0.5m2/gm-50m2/gmo35.如以上权利要求中任一项所述的组合物，进一步包含氮氧化物，硫氧化物，汞，金属，氮氧化物、硫氧化物、汞、和/或金属中任何一种的衍生物，或它们的组合。36.如以上权利要求中任一项所述的组合物，进一步包含波特兰水泥熔块、骨料、SCM、或它们的组合。37.如权利要求36所述的组合物，其中该SCM包括炉渣、飞灰、硅灰、煅烧粘土、或它们的组合。38.如权利要求36-37中任一项所述的组合物，其中该骨料包括砂、砾石、碎石、炉渣、再生混凝土、或它们的组合。39.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物具有在-25至45mV之间的;电位。40.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中在该组合物中的钙离子碳酸根离子之比是大于1:1。41.如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物是处于一种粉状形式。42.一种组合物，该组合物包含一种SCM，其中与OPC混合的按重量计至少16%的SCM导致在28天时OPC的抗压强度与单独的OPC相比降低了不超过10%。43.一种组合物，该组合物包含一种SCM，其中与OPC混合的按重量计至少16%的SCM导致在28天时OPC的抗压强度与单独的OPC相比增大了超过5%。44.如权利要求42或43所述的组合物，其中OPC的抗压强度是在17_45MPa的范围内。45.如权利要求42-44中任一项所述的组合物，其中该与OPC混合的SCM是在按重量计.15% -20%之间。46.如权利要求42、44或45所述的组合物，其中与OPC混合的按重量计至少16%的SCM导致在28天时OPC的抗压强度与单独的OPC相比降低了不超过5MPa。47.如权利要求43-45中任一项所述的组合物，其中与OPC混合的按重量计至少16%的SCM导致在28天时OPC的抗压强度与单独的OPC相比增大了超过IMPa。48.如权利要求47所述的组合物，其中与OPC混合的按重量计至少16%的SCM导致在.28天时OPC的抗压强度与单独的OPC相比增大了 l-15MPa之间。49.一种建筑材料，包含如权利要求1-48中任一项所述的组合物或其凝固且硬化的形式。50.如权利要求49所述的建筑材料，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·R·康斯坦茨，K·法尔萨德，C·卡米雷，J·帕特森，M·弗南德茨，M·金德沃格尔，K·雅卡托，R·塔切尔，J·斯塔格纳罗，I·陈，S·奥梅龙，K·霍德森，L·克洛迪克，M·德维尼，K·格拉米塔，T·C·霍兰德，
申请(专利权)人：卡勒拉公司，
类型：发明
国别省市：