專利名稱：：包含碳酸鹽化合物組合物的水硬水泥的制作方法包含碳酸鹽化合物組合物的水硬水泥鵬申i青柯綠遵照35U.S.C.§119(e)，本申請要求下列提交日期的專利申請的優(yōu)先權(quán)2007年5月24日提交的美國臨時專利申請系列號60/931，657;2007年6月28日提交的美國臨時專利申請系列號60/937，786;2007年12月28日提交的美國臨時專利申請系列號61/017,419;2007年12月28日提交的美國臨時專利申請系列號61/017，371;這些申請的公開內(nèi)容引于此供參考?；炷潦鞘澜缟蠎米顝V泛的工程材料。據(jù)估計，目前混凝土的世界消耗量是每年110億公噸。(Concrete,Microstructure，PropertiesandMaterials(混凝土，微觀結(jié)構(gòu)，性能和材料)(2006，McGraw-Hill))?；炷潦沁@樣一個術(shù)語，其指在其中已包埋了聚集體顆?；蛩槠恼辰Y(jié)介質(zhì)的復合材料。在當今使用的大多數(shù)結(jié)構(gòu)混凝土中，粘結(jié)介質(zhì)由水硬水泥與水的混合物形成。水硬水泥是與水混合后固化并硬化的組合物。硬化后，組合物保持強度和穩(wěn)定性，即使在水下。該特性的關(guān)鍵要求是由水泥組分與水反應時所形成的水合物基本不溶于水。水泥可使用其本身或與粗和細聚集體混合使用，在后一情況下，可以把這種組合物稱做混凝土或灰漿。水硬水泥的固化和硬化是水泥組分與水反應而形成含水化合物的結(jié)果。反應和反應產(chǎn)物分別稱做水合作用和水合物或水合物相。由于立即開始反應，可以觀察到一開始很少，但隨時間增加的硬化過程。達到一定水平之后，把該時刻稱做固化開始。進一步的不斷凝固稱做固化，之后硬化階段開始。然后材料的壓縮強度，在"超速硬化"水泥情況下為數(shù)天直至普通水泥情況下為數(shù)年的時間范圍內(nèi)，穩(wěn)定增長。如今使用的大多數(shù)水硬水泥都以卜特蘭水泥為基礎(chǔ)。卜特蘭水泥主要由石灰石、某些粘土材料和石膏，以高溫工藝制成，該工藝除去二氧化碳并把主要成分化合成新的化合物。燃燒該混合物所需的能量消耗約4GJ/噸所生產(chǎn)的水泥。由于水泥生產(chǎn)工藝本身和為進行該生產(chǎn)工藝而發(fā)電的發(fā)電廠都產(chǎn)生二氧化碳，所以水泥生產(chǎn)是當前二氧化碳大氣排放的主要來源。據(jù)估計，在全球二氧化碳排放量中，水泥廠占5%。由于全球變暖和海洋酸化已變成越來越嚴重的問題和不斷希望減少二氧化碳氣體排放(全球變暖的主要原因)，所以水泥生產(chǎn)工業(yè)將受到越來越嚴格的檢查。除了與卜特蘭水泥生產(chǎn)相關(guān)的污染問題外，用卜特蘭水泥所生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)的耐久性還需要昂貴的維修費用，主要因為從卜特蘭水泥生產(chǎn)的固化產(chǎn)品不穩(wěn)定。發(fā)明概述本申請?zhí)峁┌ㄌ妓猁}化合物組合物，如鹽水衍生的含結(jié)晶和/或非晶碳酸鹽化合物的碳酸鹽化合物組合物的水硬水泥組合物。還提供制造和應用該水硬水泥的方法以及由其制成的可固化組合物如混凝土和灰漿。水泥和由其制成的組合物具有許多應用，包括用于各種各樣的建筑材料和房屋應用中。附圖簡述圖1給出按照本發(fā)明實施方案的沉淀工藝流程圖。圖2給出按照本發(fā)明的一個實施方案的系統(tǒng)示意圖。圖3給出以下實驗部分所報告的P00099沉淀物的XRD分析。圖4給出以下實驗部分所報告的P00099沉淀物的FT-IR分析。圖5A和5B給出以下實驗部分所報告的P00099沉淀物的SEM觀察。圖6給出P00099沉淀物粒度分布的目測代表。圖7和8給出對按照本發(fā)明實施方案的混合水泥進行的強度研究的結(jié)果。圖9給出對按照本發(fā)明實施方案的混合水泥進行的收縮率研究的結(jié)果。發(fā)明詳述本申請?zhí)峁┌ㄌ妓猁}化合物組合物，如鹽水衍生的含結(jié)晶和/或非晶碳酸鹽化合物的碳酸鹽化合物組合物的水硬水泥組合物。還提供制造和應用該水硬水泥的方法以及由其制成的可固化組合物如混凝土和灰漿。水泥和由其制成的組合物具有許多應用，包括用于各種各樣的建筑材料和房屋應用中。在更詳細地闡述本發(fā)明之前，應理解，本發(fā)明不限于所述的具體實施方案，因為這些方案當然可以改變。還應理解，本文所用的術(shù)語僅是為了闡明具體實施方案，而無意成為限制性的，因為本發(fā)明的范圍將僅受所附權(quán)利要求的限制。在給出數(shù)值范圍之處，應理解，除非文中另有清楚說明，該范圍上、下限之間小至下限單位十分之一的每個中間值和所述范圍內(nèi)任何其它所述值或中間值都包括在本發(fā)明內(nèi)。這些較小范圍的上、下限可以被獨立地包括在較小范圍內(nèi)，而且也包括在本發(fā)明內(nèi)，條件是在所述范圍內(nèi)沒有任何特別被排除的極限。凡在所述范圍包括一個或兩個極限之處，不包括一個或兩個這些所包括極限的范圍也包括在本發(fā)明內(nèi)。文中有些范圍用冠以術(shù)語"約"的數(shù)值給出。術(shù)語"約"在本文中用來對它所修飾的精確數(shù)字和接近于或近似于該術(shù)語所修飾數(shù)字的數(shù)字提供字面支持。在確定一個數(shù)字是否接近或近似于具體所述的數(shù)字時，接近或近似的未述數(shù)字可以是它所存在的上文中提供基本等于具體所述數(shù)字的數(shù)字。除非另有定義，本文所用的所有技術(shù)和科學術(shù)語都具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員常理解的相同意義。雖然在實施或試驗本發(fā)明中也可以用類似于或等同于本文所述的任何材料和方法，但下面將描述典型的示例性方法和材料。本說明書中所引用的所有出版物和專利都引于此供參考，恰如各出版物或?qū)＠丫唧w并單獨給出供引用參考，并引于此供參考，以公開和描述與所引用出版物相關(guān)的方法和/或材料。任何出版物的引用都是為了給出本申請?zhí)峤蝗掌谥暗墓_，不應認為本發(fā)明無權(quán)先于先有發(fā)明的出版物。此外，所提供的出版日期可能不同于實際出版日期，后者可能需要獨立地確認。需注意如本文和所附權(quán)利要求中所用，單數(shù)形式"一個"、"一種"和"所述"包括復數(shù)事物在內(nèi)，除非文中另有清楚地說明。還需注意權(quán)利要求可以撰寫到排除任何任選元素。因此，對于與所述權(quán)利要求元素有關(guān)的諸如"僅僅"之類的排斥性術(shù)語的使用或"負"限制的使用，本說明書旨在起先行基礎(chǔ)的作用。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本公開時將明確的，本文中所述和列舉的每個單獨實施方案都具有獨立的組分和特征，它們可以容易地與任何其它一些實施方案的特征分離或組合而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。任何所述的方法都能按所述的事件順序或按邏輯上可能的任何其它順序進行。在進一步敘述本發(fā)明時，將首先更詳細地描述水硬水泥組合物及其生產(chǎn)方法和系統(tǒng)。然后將進一步綜述由本發(fā)明的水硬水泥所制成的混凝土及其使用方法。包含碳酸鹽沉淀物組分的水硬水泥本發(fā)明的發(fā)明點包括水硬水泥。術(shù)語"水硬水泥"，按其傳統(tǒng)意義，用來指在與水或水作溶劑的溶液，如摻加劑溶液，混合后固化和硬化的組合物。通過混合本發(fā)明的水泥與含水液體而得到的產(chǎn)物的固化和硬化是因為產(chǎn)生了水泥與水反應時所形成的水合物，其中該水合物基本不溶于水。水硬水泥組合物是干燥的顆粒狀組合物，如粉末。在有些實施方案中，干燥的顆粒狀組合物由平均粒度為0.1100iim，如1040iim的顆粒組成，粒度用任何便利的粒度測試法，如多探頭激光散射儀或篩分法(即<38iim)測定。在有些實施方案中，存在多峰，如雙峰或其它多峰分布。雙峰分布可以使表面積最小化，從而允許水泥有較低的液/固質(zhì)量比，且為早期反應提供較小的反應性顆粒。在這些情況下，較大尺寸類的平均粒度可大至1000iim(lmm)。構(gòu)成水泥的組分的表面積可以變化。給定水泥可具有為產(chǎn)生可固化組合物(如下面更詳細地描述)而與液體混合時足以提供液/固比的平均表面積0.5m7gm50m7gm，如0.7520m7gm，包括0.8010m7gm在內(nèi)。在有些實施方案中，水泥的表面積為0.95m7gm，如0.952m7gm，包括12m7gm在內(nèi)，表面積用Breunner，Emmit和Teller1953年所述的表面積測定法測定。本發(fā)明的水硬水泥包括碳酸鹽化合物組合物。水泥的碳酸鹽化合物組合物是從水中，如從含堿土金屬的水中，如從鹽水中沉淀下來的介穩(wěn)定碳酸鹽化合物，如下文更詳細地描述。本發(fā)明的碳酸鹽化合物組合物包括沉淀的結(jié)晶和/或非晶碳酸鹽化合物。本發(fā)明中所用的水是含堿土金屬的水。因此，工藝中所用的水是一種包括一種或多種堿土金屬，如鎂、f丐等的水。所感興趣的水包括f丐含量為5020，OOOppm，如10010，OOO卯m，包括2005000卯m在內(nèi)的水。所感興趣的水包括鎂含量為5020，OOO卯m，如20010，OOO卯m，包括5005000卯m在內(nèi)的水。在有些實施方案中，從中沉淀碳酸鹽化合物組合物的水是鹽水。在這類實施方案中，可以把碳酸鹽化合物組合物看成是鹽水衍生的碳酸鹽化合物組合物。如本文所用，"鹽水衍生的碳酸鹽化合物組合物"是指衍生自鹽水并由一種或多種不同的碳酸鹽結(jié)晶和/或非晶化合物組成，含或不含一種或多種氫氧化物結(jié)晶或非晶化合物的組合物。術(shù)語"鹽水"，按其常規(guī)意思，用來指淡水以外的許多不同類含水液體，其中術(shù)語"鹽水"包括半咸水、海水和咸水(包括人造咸水，如地熱廠廢水，脫鹽廢水等)以及咸度大于淡水的其它鹽水。咸水是已被鹽飽和或幾乎飽和且咸度為50ppt(每千份中份數(shù))或更高的水。半咸水是比淡水更咸但不如海水咸，其咸度為0.535卯t的水。海水是來自?；蜓笄蚁潭葹?550ppt的水。從其衍生出本發(fā)明水泥的無機組合物的鹽水源可以是天然存在的源，如海、洋、湖、濕地、港灣、瀉湖等，或人造源。在有些實施方案中，無機組合物的鹽水源是海水。雖然本發(fā)明主要以鹽水源進行描述，但在有些實施方案中，本發(fā)明中所用的水可以是富礦的，如富鈣和/或富鎂的淡水源。水泥實施方案的鹽水衍生的無機組合物是衍生自鹽水的組合物。因此它們是以某種方式獲自鹽水的組合物，例如通過處理一定體積的鹽水，其方式要足以從起始體積的鹽水產(chǎn)生所需要的碳酸鹽化合物組合物。在有些實施方案中，水泥的鹽水衍生的碳酸鹽化合物組合物衍生自鹽水，通過從鹽水中沉淀出來。在有些實施方案中，把碳酸鹽化合物組合物以固體形式從鹽水中分離出來，如用試劑，如下文更詳細地展開。本發(fā)明的水硬水泥的化合物是包括碳酸鹽化合物和/或氫氧化物化合物的化合物，它們在與淡水混合時，溶解并產(chǎn)生在淡水中比鹽水衍生的碳酸鹽化合物組合物更穩(wěn)定的不同化合物。碳酸鹽組合物的化合物可以是在鹽水中比它們在淡水中更穩(wěn)定的化合物，因此可以把它們看作鹽水介穩(wěn)定化合物。鹽水衍生的碳酸鹽化合物組合物可包括一種或多種不同的碳酸鹽化合物，如兩種或更多種不同的碳酸鹽化合物，例如，3種或更多種不同的碳酸鹽化合物，五種或更多種不同的碳酸鹽化合物等等，而且還可以包括一種或多種，如2種或更多種，例如，3種或更多種，不同的氫氧化物化合物。在給定的碳酸鹽化合物組合物中，具體的化合物特征，即不同碳酸鹽和/或氫氧化物化合物的不同類別的特性和每一種的含量，可以變化，并將取決于從其衍生的水的具體性質(zhì)以及用來衍生其的具體條件。如上所示，碳酸鹽化合物組合物的化合物是在鹽水中比在淡水中更穩(wěn)定的介穩(wěn)定碳酸鹽化合物(而且可能包括一種或多種介穩(wěn)定的氫氧化物化合物)，因此，在與任意pH值的淡水接觸時，它們?nèi)芙獠⒃俪恋磉M其它淡水穩(wěn)定的化合物，如礦物內(nèi)。碳酸鹽化合物可以是非晶或結(jié)晶的。在有些實施方案中，碳酸鹽化合物以小顆粒存在，例如，晶體尺寸為0.liim100iim，如0.510iim，正如用掃描電鏡測定。在有些實施方案中，晶體具有高表面積，例如，O.550m7gm，如0.52.0m7gm，正如按Brauner，Emmit禾PTeller(BET)表面積分析法測定。水泥的碳酸鹽和氫氧化物化合物可包括很多不同的陽離子，例如但不限于牽丐、鎂、鈉、鉀、硫、硼、硅、鍶和它們的組合，其中所感興趣的具體碳酸鹽礦包括但不限于碳酸鈣礦、碳酸鎂礦和碳酸鈣鎂礦。所感興趣的碳酸鈣礦包括但不限于方解石(CaC03)、文石(CaC03)、球霰石(CaC03)、六水碳f丐石(CaC036H20)和非晶碳酸牽丐(CaC03nH20)。所感興趣的碳酸鎂礦包括但不限于菱鎂礦(MgCO》、二菱鎂礦(MgC0321120)、三水菱鎂礦(MgC033H20)、五水菱鎂礦(MgC035H20)和非晶碳酸鈣鎂(MgC03nH20)。所感興趣的碳酸鈣鎂礦包括但不限于白云石(CaMgC03)、huntitte(CaMg(C03)4)和水碳鎂鈣石(Ca2Mgn(C03)13*H20)。所感興趣的主要氫氧化f丐礦是氫氧f丐石(Ca(OH)2)及其非晶水合類似物。所感興趣的主要氫氧化鎂礦是水鎂石(Mg(OH)2)及其非晶水合類似物。由于本發(fā)明實施方案的碳酸鹽化合物衍生自鹽水源，所以它們將包括一種或多種鹽水源中存在的組分并標記來自鹽水源的化合物組合物，其中這些標記組分及其含量在本文中統(tǒng)稱為鹽水源標志物。例如，如果鹽水源是海水，則可能存在于碳酸鹽和氫氧化物礦組合物中的標志物包括但不限于氯化物、鈉、硫、鉀、溴化物、硅、鍶等。任何這類源-識別物或"標記"元素一般都以少量存在，例如，20，000ppm或更少，如2000卯m或更少。在有些實施方案中，"標記"化合物是鍶，它可存在于摻進文石晶格的沉淀物內(nèi)，并占10，OOOppm或更少，在有些實施方案中是310，000卯m，如55000卯m，包括51000卯m在內(nèi)，例如，5500卯m，包括5100ppm在內(nèi)。另一種所感興趣的"標記"化合物是鎂，其存在量可以至多置換碳酸鹽化合物中20mol^鈣。組合物的鹽水源識別物可隨用來生產(chǎn)鹽水衍生的碳酸鹽組合物的具體鹽水源而變。在有些實施方案中，水泥的碳酸鈣含量是25%w/w或更高，如40%w/w或更高，包括50%w/w或更高在內(nèi)，如60%w/w。在有些實施方案中，碳酸鹽化合物組合物中的鈣/鎂之比受從中沉淀的水源的影響，并因此反映水源。在有些實施方案中，鈣/鎂之摩爾比為10/11/5Ca/Mg，如5/1l/3Ca/Mg。在有些實施方案中，碳酸鹽組合物用水源標記碳酸鹽與氫氧化物化合物之比表征，其中在有些實施方案中，該比例是100比l，如10比l，包括1比1在內(nèi)。屬于沉淀碳酸鹽化合物組合物的水泥的比例可變。在有些實施方案中，水泥包括550%w/w，如525%w/w，包括510%w/w在內(nèi)的碳酸鹽化合物組合物。在有些實施方案中，碳酸鹽化合物組合物構(gòu)成水泥的50%以上。在有些實施方案中，水泥包括2580%w/w，如5075%w/w，包括7580%w/w在內(nèi)的碳酸鹽化合物組合物。在有些實施方案中，碳酸鹽化合物組合物構(gòu)成水泥的80%w/w以上或更多，例如，水泥的90%w/w或更多。水泥可以全由鹽水衍生的碳酸鹽化合物組合物構(gòu)成，或包括一種或多種附加組分。在有些實施方案中，水泥是混合物，因為它們不僅包括碳酸鹽化合物組合物組分，而且還包括一種或多種為改變水泥性能而加進的附加組分，例如，為了得到理想的強度，理想的固化時間等。在本發(fā)明的混合水泥中可存在的所感興趣的組分包括但不限于高爐礦渣、飛塵、硅藻土和其它天然或人造的火山灰、硅灰、石灰石、石膏、熟石灰、加氣劑、延遲劑、防水劑和著色劑。在本發(fā)明給定的混合水泥中，這類組分的存在量可變，在有些實施方案中，這些組分的用量是150%w/w，如210%w/w。在有些實施方案中，所感興趣的是卜特蘭水泥混合物。詞組"卜特蘭水泥混合物"是指包括卜特蘭水泥組分和大量非卜特蘭水泥組分的水硬水泥組合物。由于本發(fā)明的水泥是卜特蘭水泥混合物，所以這種水泥包括卜特蘭水泥組分。卜特蘭水泥組分可以是任何方便的卜特蘭水泥。正如本領(lǐng)域所知，卜特蘭水泥是通過碾磨卜特蘭水泥熔塊(超過90%)、有限量的控制固化時間的硫酸鈣和至多5%的少數(shù)組分(如多種標準所允許)所產(chǎn)生的粉末組合物。如歐洲標準EN197.l定義，"卜特蘭水泥熔塊是水硬材料，由至少2/3質(zhì)量的硅酸牽丐(3Ca0.Si02和2Ca0.Si02)組成，其余部分由含鋁和含鐵的熔塊相和其它化合物組成。Ca0與Si(^之比將小于2.0。鎂含量(Mg0)將不超過5.0質(zhì)量％。"在有些實施方案中，本發(fā)明的卜特蘭水泥組分是滿足ASTM標準和美國材料試驗協(xié)會C150規(guī)范(1VIII型)(ASTMC50-卜特蘭水泥的標準規(guī)范)的任何卜特蘭水泥。ASTMC150覆蓋8類卜特蘭水泥，每一類都有不同的性能，并具體地應用這些性能。在本發(fā)明的給定卜特蘭水泥混合物組合物中，卜特蘭水泥組分的含量可變。在有些實施方案中，混合物中卜特蘭水泥的量是1090%(w/w)，如3070%(w/w)，包括4060%(w/w)在內(nèi)，例如，80%OPC和20%本發(fā)明的碳酸鹽化合物水泥的混合物。在有些實施方案中，水泥還包括pH調(diào)節(jié)劑，它在混合水泥與水時影響從水泥生產(chǎn)的可固化組合物(例如灰漿或混凝土)流體組分的pH值。所感興趣的是在與水混合時提供堿性環(huán)境的試劑，例如其中水合水泥的pH值是12或更高，如13或更高，包括13.5或更高在內(nèi)。在有些實施方案中，pH調(diào)節(jié)(即調(diào)控)劑是氧化物或氫氧化物，如氧化鈣、氫氧化鈣、氧化鎂或氫氧化鎂。當存在這類試劑時，其存在量可以是110%w/w，如25%w/在有些實施方案中，水泥包括一定量的聚集體。聚集體可包括在水泥狀組合物內(nèi)8以提供包括細聚集體的灰漿和還包括粗聚集體的混凝土。細聚集體是幾乎全部都通過4號篩(ASTMC125和ASTMC33)的材料，如硅砂。粗聚集體是大部分留在4號篩(ASTMC125和ASTMC33)上的材料，如二氧化硅、石英、破碎的圓大理石、玻璃球、花崗巖、石灰?guī)r、方解石、長石、沖積沙，沙或任何其它耐久聚集體，以及它們的混合物。因此，術(shù)語"聚集體"用來泛指很多不同類型的粗和細粒狀材料，包括但不限于沙、沙礫、碎石、熔渣和回收混凝土。聚集體的量和性質(zhì)可變化很大。在有些實施方案中，聚集體的量可以是由水泥組分和聚集體所組成的組合物總量的2580%，如4070%，包括5070%w/w在內(nèi)。所感興趣的具體水硬水泥配方將在下面實驗部分更詳細地描述。鹽水衍生的礦物組分的生產(chǎn)如以上綜述，水硬水泥是包括碳酸鹽化合物組合物，如鹽水衍生的碳酸鹽化合物組合物的水泥。因此，水泥的碳酸鹽化合物組合物由一種或多種可以是非晶或結(jié)晶的不同碳酸鹽化合物組成。如以上綜述，水泥的碳酸鹽化合物組合物可包括一種或多種氫氧化物化合物。如以上綜述，碳酸鹽化合物組合物是通過從含堿土金屬的水，如鹽水，沉淀而生成的。在這些方法中所用的鹽水可變。如以上綜述，所感興趣的鹽水包括半咸水、海水和咸水以及咸度大于淡水咸度的其它鹽水(其咸度小于5ppt的已溶鹽)。在生產(chǎn)本發(fā)明水泥的碳酸鹽化合物組合物的方法中，使一定體積的水經(jīng)受足以產(chǎn)生沉淀碳酸鹽化合物組合物和母液(即在碳酸鹽化合物沉淀出來后留在上部的那部分水)的碳酸鹽化合物沉淀條件。任何方便的沉淀條件都可用，這些條件導致生成碳酸鹽化合物組合物。所感興趣的沉淀條件可變。例如，水溫可以在所需礦物發(fā)生沉淀的適當范圍內(nèi)。在有些實施方案中，水溫可以在57(TC范圍內(nèi)，如205(TC，包括2545。C在內(nèi)。所以，雖然給定的一組沉淀條件中，溫度可以是0IO(TC，但在有些實施方案中，可能必須調(diào)節(jié)水溫才能產(chǎn)生所需的沉淀。在普通海水中，93%已溶解的C02呈碳酸氫根離子(HC03—)形式和6%呈碳酸根離子(C032—)形式。當碳酸鈣從普通海水中沉淀時，釋出C02。pH高于10.33時，90%以上的碳酸鹽呈碳酸根離子形式，而且在碳酸鈣沉淀期間無C02釋出。雖然在給定沉淀工藝期間方法中所用水的pH值可以是514，但在有些實施方案中，為推動碳酸鹽化合物和其它化合物，如氫氧化物化合物的沉淀，要按需要把pH值升高到堿性水平。在有些這類實施方案中，把pH值升到如下水平在沉淀期間即使不消除也盡量減少0)2的產(chǎn)生，使已溶解0)2，例如，以碳酸鹽或碳酸氫鹽形式的C02被包裹在碳酸鹽化合物沉淀物內(nèi)。在這些實施方案中，可以把pH值升到IO或更高，如11或更高。水的pH值可以用任何便利的方法來升高。在有些實施方案中，可以用pH值升高劑，其中這類試劑的實例包括氧化物、氫氧化物(例如，氫氧化鉀、氫氧化鈉、水鎂石(Mg(0H)2)等)、碳酸鹽(如碳酸鈉)及類似物。一種這樣的方法要用來自燃煤發(fā)電廠的含很多氧化物的煤灰來提高海水的pH值。其它煤加工法，如為產(chǎn)生合成氣，也產(chǎn)生氫氣和一氧化碳的煤的氣化，也可用作氫氧化物的源。有些天然存在的礦物，如木紋石，含氫氧化物并能被溶解，從而產(chǎn)生氫氧化物源。PH值升高劑在水中的加入量將取決于試劑的具體性質(zhì)和被調(diào)節(jié)鹽水的體積，而且要足以把水的pH值升到期望值?；蛘撸}水源的pH值可以通過水的電解來升到所需水平。用電解法時，可采取很多不同的方案，如用水銀電池法(也稱做Castner-Ke1lner法)；隔膜電池法和膜電池法。需要時，還可以收獲水解產(chǎn)物的副產(chǎn)物，如H^鈉金屬等，并可按需要用于其它目的。為影響所產(chǎn)生沉淀物的性質(zhì)，也可以在水中加進pH升高劑以外的添加劑。因此，這些方法的有些實施方案包括在水經(jīng)受沉淀條件之前或期間在水中提供添加劑。痕量的某些添加劑可能有利于某些碳酸鈣的同質(zhì)多晶。例如，球霰石，即以很多種不同形態(tài)沉淀下來并迅速轉(zhuǎn)化為方解石的一種很不穩(wěn)定的CaC03同質(zhì)多晶，可以通過在碳酸鈣的過飽和溶液中加入痕量鑭，如氯化鑭，而以很高的產(chǎn)率獲得。除鑭以外的其它所感興趣的添加劑包括但不限于過渡金屬及類似物。例如，已知鐵有利于形成原本不會形成的無序白云石(原白云石)。也可以通過選擇適當?shù)闹饕x子比來影響沉淀物的性質(zhì)。主要離子比對同質(zhì)多晶的形成也有重大影響。例如，隨水中鎂/鈣之比的增大，文石會變成超過低鎂方解石的優(yōu)勢碳酸鈣同質(zhì)多晶。在低的鎂鈣之比下，低鎂方解石是優(yōu)選的同質(zhì)多晶。沉淀速率也影響化合物相的形成并可以用足以產(chǎn)生所需沉淀產(chǎn)物的方式加以控制。最快的沉淀可以通過用所需相播種溶液的方法來實現(xiàn)。不播種時，可以通過迅速升高海水PH的方法來實現(xiàn)快速沉淀，這導致更多非晶組分。pH值越高，則沉淀越快，而且沉淀物越是非晶的。因此，要從水中產(chǎn)生所需的沉淀物，一組沉淀條件，在有些實施方案中包括水溫和pH值，在有些情況下還包括水中的添加劑和離子物質(zhì)的濃度。沉淀條件還可以包括如下因素混合速率、超聲之類的攪拌形式和種晶、催化劑、膜或底基的存在。在有些實施方案中，沉淀條件包括過飽和條件、溫度、pH值和/或濃度梯度，或循環(huán)或改變?nèi)魏芜@些參數(shù)。用來制造按照本發(fā)明的碳酸鹽化合物沉淀物的方法可以是間歇法或連續(xù)法。應該理解，為了產(chǎn)生給定的沉淀物，在連續(xù)流動系統(tǒng)中的沉淀條件可以與間歇法中的不同。在有些實施方案中，這些方法還包括使要經(jīng)受礦物沉淀條件的一定體積的水與C02源相接觸。水與C02源的接觸可發(fā)生在使水經(jīng)受C02沉淀條件之前和/或期間。因此，本發(fā)明的實施方案包括如下方法在其中使一定體積的水在接觸C02源后再使該體積的鹽水經(jīng)受礦物沉淀條件。本發(fā)明的實施方案包括如下方法在其中使一定體積的鹽水在接觸0)2源的同時使該體積的鹽水經(jīng)受礦物沉淀條件。本發(fā)明的實施方案包括如下方法在其中在使一定體積的水經(jīng)受礦物沉淀條件之前和在使一定體積的水經(jīng)受碳酸鹽化合物沉淀條件的同時使該體積的水都接觸C02源。在這些實旌方案中，與一定體積的水接觸的0)2源可以是任何便利的0)2源。C02源可以是液態(tài)、固態(tài)(如干冰)或氣態(tài)(A源。在有些實施方案中，0)2源是氣態(tài)0)2源。在有些情況下，氣態(tài)C02源是來自工廠的廢流或產(chǎn)物。在這些實施方案中，工廠的性質(zhì)可變，其中所感興趣的工廠包括發(fā)電廠、化工廠和產(chǎn)生(A作為副產(chǎn)物的其它工廠。廢氣流是指作為工廠主動工藝副產(chǎn)物生成的氣流(或類似氣流)。氣流可以是基本純C02或包括C02和一種或多種附加氣體的多組分氣流?？勺鳛?A源用于本方法實施方案中的多組分氣流(含C02)包括還原條件氣流，如合成氣、變換(shifted)合成氣、天然氣和氫氣及類似物，以及氧化條件氣流，如來自燃燒的煙道氣。可按照本發(fā)明處理的所感興趣的具體多組分氣流包括含氧的火電廠煙道氣、渦輪增壓鍋爐產(chǎn)物氣體、煤氣化產(chǎn)物氣體、變換煤氣化產(chǎn)物氣體、厭氣消化池產(chǎn)物氣體、泉源天然氣流、重整天然氣或甲烷水合物及類似物。可以用任何便利的方法使一定體積的水與C02源接觸。當C02是氣體時，所感興趣的接觸法包括但不限于直接接觸法，例如，使氣體鼓泡通過該體積的鹽水，順流接觸法，即在單向流動的氣相和液相流之間接觸，逆流接觸法，即在反向流動的氣相和液相流之間接觸，和類似方法。因此，接觸可以通過使用注入器、打泡器、流體文丘反應器、分布器、氣體過濾器、噴霧器、盤或填裝塔反應器等實現(xiàn)，按方便使用。在從水中產(chǎn)生了碳酸鹽化合物沉淀物之后，就把所產(chǎn)生的沉淀碳酸鹽化合物組合物從母液中分離出來，以得到分離的碳酸鹽化合物沉淀產(chǎn)物。沉淀物的分離可以用任何方便的方法來實現(xiàn)，包括機械法，例如，其中排去沉淀物中大量的過剩水，例如，單靠重力或還施加真空、機械壓縮，通過從母液中過濾出沉淀物而產(chǎn)生濾出物等。大量水的分離產(chǎn)生潮濕的脫水沉淀物。然后使所產(chǎn)生的脫水沉淀物干燥，以形成產(chǎn)物。干燥可通過空氣干燥濾出物而實現(xiàn)?？諝飧稍餅V出物時，空氣干燥可按需在-7012(TC的溫度下進行。在有些實施方案，干燥用冷凍干燥法(即凍干法)實現(xiàn)，其中冷凍沉淀物，降低環(huán)境壓力并施加足夠的熱量，以允許材料內(nèi)的冷凍水從冷凍沉淀相直接升華成氣體。在另一個實施方案中，噴霧干燥沉淀物以干燥該沉淀物，其中使含沉淀物的液體通過把它喂過熱氣體(如來自發(fā)電廠的廢氣流)而進行干燥，例如，其中把液體喂料泵過霧化器進入主干燥室并使熱氣體順流或逆流于霧化器方向通過。取決于系統(tǒng)的具體干燥方案，干燥站可包括過濾單元、冷凍干燥結(jié)構(gòu)、噴霧干燥結(jié)構(gòu)等。需要時，可以在沉淀之后和例如通過干燥法分離之前，把沉淀物儲存在母液內(nèi)一段時間。例如，可以把沉淀物在14(TC，如2025t:的母液內(nèi)儲存11000天或更長，如1IO天或更長。圖1給出了按照本發(fā)明實施方案的碳酸鹽沉淀工藝的示意流程圖。在圖1中，來自鹽水源10的鹽水在沉淀步驟20中經(jīng)受碳酸鹽化合物沉淀條件。如以上綜述，術(shù)語"鹽水"按其常用意思用來指淡水以外的很多不同類含水流體，其中術(shù)語"鹽水"包括半咸水，海水和咸水(包括人造咸水，例如地熱廠廢水，脫鹽廢水等)，以及咸度大于淡水的其它鹽水。從中衍生本發(fā)明水泥的碳酸鹽化合物組合物的鹽水源可以是天然存在的源，如海、洋、湖、濕地、港灣、瀉湖等，或人造源。在有些實施方案中，水可獲自也供應廢氣流的發(fā)電廠。例如，在水冷發(fā)電廠中，如海水冷卻發(fā)電廠中，可以把發(fā)電廠已用過的水輸送至沉淀系統(tǒng)并用作沉淀反應中的水。在有些此類實施方案中，可以使水冷卻后再進入沉淀反應器。在圖1所示的實施方案中，首先在來自鹽水源10的水中加進(A，以生成含(A的水。然后使(A經(jīng)受碳酸鹽化合物沉淀條件。如圖1所示，在沉淀步驟20中，使0)2氣流30與水接觸。在沉淀步驟20中，使所提供的氣流30與適當?shù)乃佑|，以生成含0)2的水。含C02的水是指已使C02氣體與之接觸的水，其中C02分子已與水分子結(jié)合，生成例如碳酸、碳酸氫根和碳酸根離子。在這一步中把C02加進水中導致水中例如以碳酸、碳酸氫根和碳酸根離子形式的"(A含量"增加，同時減少了與水接觸的廢流中的pC02。含C02的水呈酸性，其pH值為6或更低，如5或更低，包括4或更低在內(nèi)。在有些實施方案中，用于加進水中的氣體的(A濃度是10%或更高，如25%或更高，包括50%或更高在內(nèi)，如75%或甚至更高。所感興趣的接觸法包括但不限于直接接觸法，例如，使氣體鼓泡通過該體積的水，順流接觸法，即在單向流動的氣相和液相流之間接觸，逆流接觸法，即在反向流動的氣相和液相流之間接觸，等等。因此接觸可通過使用注入器、打泡器、流體文丘反應器、分布器、氣體過濾器、噴霧器、盤或填裝塔反應器等來實現(xiàn)，按方便使用。在沉淀步驟20中，可以是非晶或結(jié)晶的碳酸鹽化合物被沉淀下來。所感興趣的沉淀條件包括改變水的物理環(huán)境以產(chǎn)生所需沉淀產(chǎn)物的那些條件。例如，可以提高水溫到使所需碳酸鹽化合物發(fā)生沉淀的適當值。在這類實施方案中，可以把水溫提高到57(TC，如205(TC，包括2545t:在內(nèi)的值。所以，盡管一組給定的沉淀條件可包括0IO(TC的溫度，但在有些實施方案中，可提高水溫，以產(chǎn)生所需的沉淀。在有些實施方案中，使用從低或零二氧化碳排放源，如太陽能源、風能源、水電能源等產(chǎn)生的能量來升高溫度。雖然在給定沉淀工藝期間，水的pH值可以是714，但在有些實施方案中，把pH值提高到堿性水平，目的是按需要推動碳酸鹽化合物的沉淀。在有些這類實施方案中，把PH值升到沉淀期間即使不消除也盡可能減少(A氣體產(chǎn)生的水平。在這些實施方案中，可以把pH值提高到IO或更高，如ll或更高。需要時，可以用任何方便的方法來提高水的pH值。在有些實施方案中，可以采用PH升高劑，其中這類試劑的實例包括氧化物、氫氧化物(如氫氧化鈉、氫氧化鉀、水鎂石)，碳酸鹽(如碳酸鈉)等。pH值升高劑在鹽水源中的加入量將取決于試劑的具體性質(zhì)和被調(diào)節(jié)鹽水的體積，而且要足以把鹽水源的pH值升到所需的值?；蛘?，也可以通過水的電解法來把鹽水源的pH值提高到所需的水平。C02的加入和碳酸鹽化合物的沉淀能以連續(xù)法或分步法進行。因此，按照本發(fā)明的一些實施方案，加入(A和沉淀可以發(fā)生在系統(tǒng)的同一反應器內(nèi)，如圖l所示，在步驟20中。在本發(fā)明的另一些實施方案中，這兩步可發(fā)生在不同的反應器內(nèi)，因而先在加料反應器內(nèi)把C02加進水中，然后使所產(chǎn)生的含C02的水在另一個反應器內(nèi)經(jīng)受沉淀條件。在從水中產(chǎn)生碳酸鹽沉淀物后，從母液中分離出所產(chǎn)生的沉淀碳酸鹽化合物組合物，以得到分離的碳酸鹽化合物沉淀產(chǎn)物，如圖1的步驟40所示。沉淀物的分離可以用任何便利的方法實現(xiàn)，包括機械法，例如，其中從沉淀物中排出大量的過剩水，例如通過單靠重力或還施以真空、機械壓縮，通過從母液中過濾出沉淀物以產(chǎn)生過濾物等。大量水的分離產(chǎn)生潮濕的脫水沉淀物。然后使所得的脫水沉淀物干燥，以形成產(chǎn)物，如圖1的步驟60所示。干燥可以通過空氣干燥過濾物的方法來實現(xiàn)。當用空氣干燥過濾物時，空氣干燥可以在室溫或高溫下進行。在另一個實施方案中，噴霧干燥沉淀物以干燥該沉淀物，其中使含沉淀物的液體通過把它喂過熱氣體(如來自發(fā)電廠的廢氣流)而進行干燥，例如，其中把液體喂料泵過霧化器進入主干燥室，而且讓熱氣體按順流或逆流于霧化器的方向通過。取決于系統(tǒng)的具體干燥方案，干燥站可包括過濾單元、冷凍干燥結(jié)構(gòu)、噴霧干燥結(jié)構(gòu)等。需要時，來自分離反應器40的脫水沉淀產(chǎn)物可以在干燥之前進行清洗，如圖1的任選步驟50所示。例如，沉淀物可以用淡水清洗，以除去來自脫水沉淀物的鹽(如NaCl)。用過的洗滌水可以按方便廢棄，例如，廢棄在尾礦池內(nèi)等。在步驟70中，精制干燥的沉淀物，例如，以得到所需的物理特性，如粒度、表面積等，或把一種或多種組分加進沉淀物，如摻加劑、聚集體、輔助水泥狀材料等，以產(chǎn)生最終產(chǎn)品80。在有些實施方案中，采用系統(tǒng)來實現(xiàn)以上方法，其中這類系統(tǒng)包括以下更詳細描述的系統(tǒng)?？晒袒M合物本發(fā)明的其它發(fā)明點是可固化組合物，例如，純水泥、混凝土和灰槳，它們包括本發(fā)明的水硬水泥，水硬水泥包括碳酸鹽化合物組合物組分，如以上所述的鹽水衍生的碳酸鹽化合物組分、聚集體和含水流體，如水。本發(fā)明的可固化組合物，如混凝土和灰槳，通過如下步驟生產(chǎn)混合水泥和一定量的聚集體(對于灰漿，用細聚集體，如沙；對于混凝土，用粗聚集體，加或不加細聚集體)與水，同時混合，或預先混合水泥和聚集體，再混合所得的干組分與水。對于使用本發(fā)明水泥組合物的混凝土混合物所選的粗聚集體材料可以具有的最小尺寸為約3/8英寸，且尺寸可從最小至1英寸或更大變化，包括在這些極限之間的粒級。破碎的石灰?guī)r和其它巖石、砂礫等都是所感興趣的粗聚集體。細分的聚集體的尺寸小于3/8英寸，也可以再被分級出小至約200篩的更細尺寸。碾磨石灰?guī)r和其它巖石、沙等是所感興趣的細聚集體。細聚集體可存在于本發(fā)明的灰漿和混凝土中。在水泥的干組分中，水泥與聚集體的重量之比可變，在有些實施方案中是i:io4:io，如2:io5:io，包括55:iooo70:ioo在內(nèi)。為產(chǎn)生可固化組合物如混凝土而與干組分混合的液相，如含水流體，可按需從純水變至包括一種或多種溶質(zhì)、添加劑、共溶劑等的水。在制備可固化組合物時，被混合的干組分與液相之比可變，在有些實施方案中是2:io7:io，如3:io6:io，包括4:io6:io在內(nèi)。在有些實施方案中，水泥可以與一種或多種摻加劑一起使用。摻加劑是加進混凝土的組合物，目的是使后者具有用基本混凝土混合物得不到的所需特性，或改變混凝土的性能，使之更易使用或更適用于特定目的或降低成本。如本領(lǐng)域所知，摻加劑是水硬水泥、聚集體和水之外的任何材料或組合物，把它用作混凝土或灰漿的組分是為了提高某些特性或降低其成本。摻加劑的用量可隨摻加劑的性質(zhì)而變。在有些實施方案中，這些組分的用量是150%w/w，如210%w/w。使用摻加劑的主要原因是(1)為了在所得固化混凝土中實現(xiàn)某些結(jié)構(gòu)改進；(2)為了改進混凝土在不利氣候或交通條件下通過混合、輸運、灌筑和固化等相繼階段的質(zhì)量；(3)為了克服凝固操作期間的某些緊急情況；和(4)為了降低混凝土結(jié)構(gòu)的成本。在有些情況下，所需的混凝土的性能特點可僅靠使用摻加劑而實現(xiàn)。在有些情況下，使用摻加劑允許使用較便宜的構(gòu)造方法或設(shè)計，由此帶來的節(jié)約能更多補償摻加劑的成本。所感興趣的摻加劑包括細分的礦物摻加劑。細分礦物摻加劑是在混合工藝之前或期間加進混凝土的粉末或粉碎形式的材料，目的是提高或改變卜特蘭水泥混凝土的一些塑性或硬化性能。細分礦物摻加劑可以按它們的化學或物理性能分類如下水泥狀材料；火山灰；火山灰和水泥狀材料；以及標稱惰性材料?；鹕交沂枪栀|(zhì)或鋁硅質(zhì)材料，幾乎沒有或沒有水泥價值，但在有水存在下并處于細分狀時，會與卜特蘭水泥水合時所釋出的氫氧化鈣發(fā)生化學反應，形成具有水泥性能的材料。火山灰也可用來降低水在壓力下通過混凝土的傳輸速率。硅藻土、蛋白燧石、粘土、頁巖、飛塵、硅灰、火山凝灰?guī)r和浮石是一些已知的火山灰。有些碾磨分級的高爐熔渣和高鈣飛塵兼具火山灰和水泥性能。標稱惰性材料也可包括細分的原料石英、白云石、石灰?guī)r、大理石、花崗巖等等。飛塵已定義在ASTMC618中。13—類所感興趣的摻加劑是增塑劑?？梢园言鏊軇┘舆M混凝土使后者具有易灌筑和易凝固的改進的施工性，還可加進要求均勻流動而不會在增強棒下留下空隙的增強混凝土。也令人感興趣的摻加劑是促進劑、延遲劑、加氣劑、發(fā)泡劑、減水劑、緩蝕劑和顏料。促進劑用來提高混凝土配方的固化(水合)速率，在需要混凝土迅速硬化的應用中和在低溫應用中特別重要。延遲劑的作用是降低水合速率和延長傾倒混凝土使之形成所需形狀的有效時間。延遲劑在混凝土要用在炎熱氣候的應用中特別重要。加氣劑用來使混凝土中遍布細空氣泡。加氣劑對于在經(jīng)歷寒冷氣候的區(qū)域中的應用特別有價值，因為夾帶進的小氣泡有助于允許一定的收縮和膨脹，以保護混凝土免受凍_融的損傷。顏料也可加進混凝土以使之具有美觀所需的顏色特性。所以，所感興趣要的摻加劑包括但不限于固化促進齊U、固化延遲齊U、加氣齊IJ、消泡劑、堿反應性降低劑、粘結(jié)摻加劑、分散劑、著色摻加劑、緩蝕劑、防潮摻加劑、發(fā)氣劑、滲透性減速齊U、泵送助齊U、收縮補償摻加齊U、殺真菌摻加齊iJ、殺菌摻加齊iJ、殺蟲摻加齊iJ、流變改性劑、細分礦物摻加劑、火山灰、聚集體、濕潤劑、增強劑、斥水劑和任何其它混凝土或灰漿摻加劑或添加劑。當使用摻加劑時，加進了摻加劑原料的新鮮水泥狀組合物要混合足夠長時間才能使摻加劑原料較均勻地分散在整個新鮮混凝土中。固化促進劑用來加速混凝土的固化和早硬強度發(fā)展。能與摻加劑體系一起使用的固化促進劑可以是但不限于堿金屬、堿土金屬或鋁的硝酸鹽；堿金屬、堿土金屬或鋁的亞硝酸鹽；堿金屬、堿土金屬或鋁的硫代氰酸鹽；烷醇胺；堿金屬、堿土金屬或鋁的硫代硫酸鹽；堿金屬、堿土金屬或鋁的氫氧化物；堿金屬、堿土金屬或鋁的羧酸鹽(優(yōu)選甲酸鈣)；多羥基烷基胺；堿金屬或堿土金屬的鹵化物(如氯化物)鹽。能用于本配料法中的固化促進劑的實例包括但不限于POZZOLHl^NC534,即非氯化物型固化促進劑，和/或RHEOCRETE吸CNI亞硝酸鈣基緩蝕劑，兩者都由BASFAdmixturesInc.ofCleveland,Ohio以上述商標銷售。同樣令人感興趣的是固化延遲摻加劑。固化延遲摻加劑，也稱做推遲_固化或水合控制摻加劑，用來延遲、推遲或減慢混凝土的固化速率。它們可以在起始分批時或有時在水合工藝已開始后加進混凝土混合物。固化延遲劑用來抵消炎熱氣候?qū)炷凉袒拇龠M作用，或在出現(xiàn)困難的灌筑條件時，或輸送到施工現(xiàn)場有問題時，推遲混凝土或薄泥漿的起始固化，或允許進行特殊后處理的時間。大多數(shù)固化延遲劑也起低水平減水劑的作用，而且還能用來把一些空氣夾帶進混凝土。能用的延遲劑包括但不限于氧-硼化合物、玉米糖漿、木質(zhì)素、多磷酸、羧酸、羥基羧酸、聚羧酸、羥基化羧酸，如富馬酸、衣康酸、丙二酸、硼砂、葡萄糖酸和酒石酸、木素磺酸鹽、抗壞血酸、異抗壞血酸、磺酸_丙烯酸共聚物和它們相應的鹽、多羥基硅烷、聚丙烯酰胺、碳水化合物和它們的混合物。延遲劑的典型實例已羅列在U.S.專利號5，427，617和5，203，919中，引于此供參考。適用于摻加劑體系的延遲劑的又一個實例是BASFAdmixturesInc.ofCleveland,Ohio以商標DELVC^銷售的水合控制摻加劑。作為摻加劑同樣令人感興趣的是加氣劑。術(shù)語加氣劑包括將把空氣夾帶進水泥組合物的任何物質(zhì)。有些加氣劑也能在低濃度下減小組合物的表面張力。加氣摻加劑用來故意把微觀空氣泡夾帶進混凝土。加氣作用大大提高暴露在濕氣中的混凝土在凍_融循環(huán)期間的耐久性。此外被夾帶進的空氣大大提高混凝土耐化學除冰劑所引起的表面利落性。加14氣作用也提高新鮮混凝土的可施工性，同時消除或減少分離和滲色。用來實現(xiàn)這些所需效果的材料可選自木樹脂、天然樹脂、合成樹脂、磺化木質(zhì)素、石油酸、蛋白質(zhì)材料、脂肪酸、樹脂酸、烷基苯磺酸鹽、磺化烴、松香皂樹脂、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑、天然松香、合成松香、無機加氣劑、合成清洗劑和它們的相應鹽以及它們的混合物。加氣劑的加入量應在水泥組合物內(nèi)產(chǎn)生所需的空氣含量。能用于摻加劑體系的加氣劑的實例包括但不限于MBAE90、MBVR和MICROAIR,全都能獲自BASFAdmixturesInc.ofCleveland,Ohio。作為摻加劑同樣令人感興趣的是脫泡劑。脫泡劑用來減少水泥組合物中的空氣含量。能用于水泥組合物的脫泡劑的實例包括但不限于礦物油，植物油、脂肪酸、脂肪酸酯、羥基官能化合物、酰胺、磷酸酯、金屬皂、聚硅氧烷、含環(huán)氧丙烷部分的聚合物、烴、烷氧基化烴、烷氧基化聚環(huán)氧烷、磷酸三丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯、辛醇、碳酸和硼酸的水不溶性酯、炔二醇、環(huán)氧乙烷_環(huán)氧丙烷嵌段共聚物和聚硅氧烷。作為摻加劑同樣令人感興趣的是分散劑。術(shù)語分散劑，如本說明書通篇所用，特別包括聚羧酸鹽分散劑，不論有無聚醚單元。術(shù)語分散劑也意在包括對水泥組合物也起增塑劑、高效減水劑之類的減水劑、流化劑、抗絮凝劑或超增塑劑作用的那些化學品，如木素磺酸鹽、磺化萘磺酸鹽縮合物的鹽、磺化蜜胺磺酸鹽縮合物的鹽、P萘磺酸鹽、磺化蜜胺甲醛縮合物、萘磺酸鹽甲醛縮合物樹脂例如L0MARD⑧分散劑(CognisInc.，Cincinnati,Ohio)、聚天冬氨酸鹽或齊聚物分散劑?？梢允褂镁埕人猁}分散劑，這是指具有碳骨架和懸掛側(cè)鏈的分散劑，其中至少一部分側(cè)鏈通過羧基或醚基連接到骨架上。聚羧酸鹽分散劑的實例能在下列出版物中找到u.S.Pub.號2002/0019459A1、u.S.專利號6，267，814、u.S.專利號6，290，770、u.S.專利號6，310，143、u.S.專利號6，187，841、u.S.專利號5，158，996、u.S.專利號6，008，275、u.S.專利號6，136，950、u.S.專利號6，284，867、u.S.專利號5，609，681、u.S.專利號5，494，516、u.S.專利號5，674，929、u.S.專利號5，660，626、u.S.專利號5，668，195、u.S.專利號5，661，206、u.S.專利號5，358，566、u.S.專利號5，162，402、u.S.專利號5，798，425、u.S.專利號5，612，396、u.S.專利號6，063，184、u.S.專利號5，912，284、u.S.專利號5，840，114、u.S.專利號5，753，744、u.S.專利號5，728，207、u.S.專利號5，725，657、u.S.專利號5，703，174、u.S.專利號5，665，158、u.S.專利號5，643，978、u.S.專利號5，633，298、u.S.專利號5，583，183和u.S.專利號5，393，343，這些文獻全引于此供參考，恰如全文寫在下面。所感興趣的聚羧酸鹽分散劑包括但不限于以下列商標銷售的分散劑或減水劑GLENIUM3030NS、GLENIUM3200HES、glenium3000NS(basfAdmixturesInc.，Cleveland,Ohio)、ADVA(W.R.GraceInc.，Cambridge,Mass.)、VISCOCRETE(Sika，Zurich,Switzerland)禾PSUPERFLUX(AximConcreteTechnologiesInc.，Middlebranch，Ohio)。作為摻加劑同樣令人感興趣的是堿反應性降低劑。堿反應性降低劑能降低堿-聚集體反應并限制該反應在硬化混凝土中能產(chǎn)生的破壞性膨脹力。堿反應性降低劑包括火山灰(飛塵、硅灰)、高爐熔渣、鋰和鋇的鹽，以及其它加氣劑。天然和合成摻加劑用來為美觀和安全原因而著色混凝土。這些著色摻加劑通常由15顏料組成并包括炭黑、氧化鐵、酞菁、棕土、氧化鉻、氧化鈦、鈷藍和有機著色劑。作為摻加劑同樣令人感興趣的是緩蝕劑。緩蝕劑在混凝土中起保護所包埋增強鋼免受因混凝土的高堿性所引起的腐蝕。混凝土的高堿性導致在鋼上形成鈍化和非腐蝕的保護性氧化物膜。但是，碳酸鹽化或來自除冰劑或海水的氯化物離子的存在會破壞或穿透該膜并導致腐蝕。緩蝕摻加劑在化學上阻止該腐蝕反應。最常用來緩解腐蝕的材料是亞硝酸鈣、亞硝酸鈉、苯甲酸鈉、某些磷酸鹽或氟代硅酸鹽、氟代鋁氧石、胺和相關(guān)化學品。同樣令人感興趣的是防潮摻加劑。防潮摻加劑減少水泥含量低、水_水泥之比高或細聚集體不足的混凝土的可滲透性。這些摻加劑阻止水份滲透進干燥混凝土，包括某些皂、硬脂酸酯和石油產(chǎn)品。同樣令人感興趣的是成氣摻加劑。有時在混凝土和薄泥漿中加進很少量的氣體形成物或成氣劑，以在硬化前略有膨脹。膨脹量取決于成氣材料的用量和新鮮混合物的溫度。鋁粉、樹脂皂和植物或動物膠、皂角苷或水解蛋白都可用作成氣劑。同樣令人感興趣的是減滲劑。減滲劑用來降低水在壓力下透過混凝土的速率。硅灰、飛塵、碾磨熔渣、天然火山灰、減水劑和膠乳都能用來減小混凝土的可滲透性。同樣令人感興趣的是流變改性劑摻加劑。流變改性劑可用來提高水泥組合物的粘度。流變改性劑的適用實例包括硬化二氧化硅、膠態(tài)二氧化硅、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、飛塵(如ASTMC618中定義)、礦物油(如輕環(huán)烷烴)、鋰蒙脫土、聚環(huán)氧烷、多糖、天然樹膠，或它們的混合物。同樣令人感興趣的是收縮補償摻加劑。能用于水泥組合物的收縮補償劑可包括但不限于R0(A0、—wH，其中R是C卜5烷基或(:5—6環(huán)烷基，A是(V3亞烷基；堿金屬硫酸鹽、堿土金屬硫酸鹽、堿土金屬氧化物，優(yōu)選硫酸鈉和氧化鈣。TETRAGUART^是減收縮劑的一個實例，可獲自BASFAdmixturesInc.ofCleveland,0hio。在硬化混凝土之上或之中生長的細菌和真菌可通過使用殺真菌和殺菌摻加劑得到部分控制。為這些目的最有效的材料是多鹵酚、狄氏劑乳液和銅化合物。在有些實施方案中，同樣令人感興趣的是施工改進摻加劑。夾帶進的空氣，起潤滑作用，能用作施工改性劑。其它施工改性劑是減水劑和某些細分的摻加劑。在有些實施方案中，本發(fā)明的水泥與纖維一起用，例如，在需要纖維增強混凝土的地方。纖維能由含氧化鋯的材料、鋼、炭、纖維玻璃或合成材料，例如聚丙烯、尼龍、聚乙烯、聚酯、人造絲、高強度芳綸(即Kevlar⑧)或它們的混合物制成。可固化組合物的組分可以用任何便利的方法進行混合。每種材料都可以在施工時進行混合，或者也可先預混部分或所有材料?；蛘?，先混合一些材料與水，不論有無摻加劑，如高效減水摻加劑，然后再與其余材料混合。至于混合設(shè)備，任何方便的設(shè)備都能用。例如，Hobart混合機、斜塔式混合機、0mni混合機、Henschel混合機、V-型混合機和Nauta混合機都能用。在把各組分混合成可固化組合物(如混凝土)之后，該可固化組合物將在一定時間后固化。固化時間可變，在有些實施方案中，是30min48h，如30min24h，包括lh4h在內(nèi)。固化產(chǎn)品的強度也可變。在有些實施方案中，固化水泥的強度可以是5MPa70MPa，如10MPa50MPa，包括20MPa40MPa在內(nèi)。在有些實施方案中，由本發(fā)明的水泥所生產(chǎn)的固化產(chǎn)品特別耐久，例如，正如用ASTMC1157所述的試驗法所測定。本發(fā)明的發(fā)明點還包括由本發(fā)明的水泥和可固化組合物生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)。由于這些結(jié)構(gòu)是由本發(fā)明的水泥生產(chǎn)的，它們將包括標記它們是從水沉淀碳酸鹽化合物組合物所獲得的標記或組分，如在起始鹽水源中存在的多種痕量元素，如前所述。例如，當混凝土水泥組分的礦物組分是已從海水產(chǎn)生的組分時，固化產(chǎn)物將含有標記量的不同元素，如鎂、鉀、硫、硼、鈉和氯化物等的海水標記分布曲線。應用性本水泥和包括其的可固化組合物可用于許多不同應用中，尤其作為建筑或結(jié)構(gòu)材料。在其中能用本發(fā)明可固化組合物的具體結(jié)構(gòu)包括但不限于人行道、大廈之類的建筑結(jié)構(gòu)、地基、公路、高架通道、停車場結(jié)構(gòu)、磚/板墻和門基腳、柵欄和電線桿。本發(fā)明的灰漿能用來把磚之類的結(jié)構(gòu)塊粘結(jié)在一起和填充在結(jié)構(gòu)塊之間的縫隙。灰漿也可用來固定已有的結(jié)構(gòu)，例如，代替原有灰漿已變?nèi)趸蚴芨g部分等應用。系統(tǒng)本發(fā)明的發(fā)明點還包括生產(chǎn)碳酸鹽化合物組合物，例如，鹽水衍生的碳酸鹽和氫氧化物的礦物組合物和本發(fā)明的水泥以及包括本發(fā)明的水泥的混凝土和灰漿的系統(tǒng)，例如，加工設(shè)備或工廠。本發(fā)明的系統(tǒng)可具有能實踐所感興趣的具體生產(chǎn)方法的任何構(gòu)型。圖2給出了按照本發(fā)明一個實施方案的系統(tǒng)示意圖。在圖2中，系統(tǒng)100包括水源110。在有些實施方案中，水源IIO包括具有鹽水入口的結(jié)構(gòu)，如來自海洋的管子或通道等。當用本系統(tǒng)加工以生成碳酸鹽化合物組合物的鹽水源是海水時，入口與海水源流通，例如，其中入口是從海水至陸基系統(tǒng)的導管或喂料或船體內(nèi)的入口，例如，其中系統(tǒng)是船的一部分，例如，在?；到y(tǒng)中。圖2也示意了(A氣流源130。該源可變，例如，工廠氣流源等，如前所述。水源和C02氣流源都連接到C02加料器和沉淀反應器120。加料器和沉淀反應器120可包括任意多個不同的單元，如溫度調(diào)節(jié)器(如構(gòu)造成把水加熱到所需溫度)、化學添加劑單元，例如，用來把化學pH升高劑(如NaOH)加進水中，電解單元，例如，陰極/陽極等。該反應器120可以間歇法或連續(xù)法操作。然后在大型脫水站140處加工沉淀反應的產(chǎn)物，如淤槳，如圖2所示。脫水站140可以使用很多不同的除水法，包括連續(xù)離心法、離心法、離心過濾法、重力沉降法等方法在內(nèi)。圖2中所示的系統(tǒng)還包括干燥站160，用來干燥在站140所產(chǎn)生的脫水沉淀物。取決于系統(tǒng)的具體干燥方案，干燥站160可包括過濾單元、冷凍干燥結(jié)構(gòu)、烘箱干燥、噴霧干燥結(jié)構(gòu)等，如以上更詳細地描述。圖中還示意了任選的清洗站150，在其中清洗來自分離站140的大量脫水沉淀物，例如，除去來自沉淀物的鹽和其它溶質(zhì)，然后在干燥站160干燥。然后把來自站160的干燥沉淀物送到精制站180，在其中可以機械加工沉淀物和/或把一種或多種組分加進沉淀物(例如，如以上綜述)，以形成最終產(chǎn)物。如上所示，該系統(tǒng)可存在于陸地上或海上。例如，該系統(tǒng)可以是海岸區(qū)內(nèi)，例如，接近于海水源，或甚至在內(nèi)地的陸-基系統(tǒng)，其中水從海洋之類的鹽水源被管道引進系統(tǒng)?；蛘撸撓到y(tǒng)也可以是水基系統(tǒng)，即存在于水上或水內(nèi)的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)可按需要存在于船、?；脚_等上。下列實施例是為了向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提供如何實踐和利用本發(fā)明的完整公開和說明書而給出的，無意限制本發(fā)明人對本發(fā)明所認識的范圍，也無意代表下列實驗是全部或僅進行的實驗。對所用的數(shù)字(例如，量、溫度等)已努力確保其精確性，但應考慮某些實驗誤差和離散性。除非另有所示，份數(shù)是重量份，分子量是重均分子量，溫度是攝氏度以及壓力是或約是大氣壓。在以下實施例中，描述用來從海水生產(chǎn)碳酸鹽沉淀物(即P00099沉淀物)的方法以及所生成沉淀物的化學和物理特性。此外，還綜述由80%普通卜特蘭水泥(OPC)和20%P00099制成的混合水泥的壓縮強度和收縮性能。1.P00099沉淀法用下述方法來生產(chǎn)P00099沉淀物。把380L過濾海水泵進圓柱狀聚乙烯60°錐底刻度罐。該反應罐是敞開系統(tǒng)，暴露于環(huán)境氣氛中。反應罐用罐頂混合器不斷攪拌。在整個反應過程中持續(xù)監(jiān)控pH值、室溫和水溫。在海水中混進25g粒狀(Ca，Mg)0(a.k.a.，煅燒白云石)。為便于充分混合并溶解反應物，以手工操作使沉降到罐底的煅燒白云石從罐底再循環(huán)再次通過罐頂。以同樣的方法第二次加進25g煅燒白云石，包括沉降反應物的手工再循環(huán)在內(nèi)。當水的pH值達到9.2時，使含10%0)2(和90%壓縮空氣)的氣體混合物慢慢擴散通過陶瓷多孔石，進入溶液。當溶液的pH值降到9.0時，再在反應罐內(nèi)加進另外25g煅燒白云石，使pH值再次升高。每當溶液的pH值降到9.0(或以下)時就重復加入煅燒白云石，直到總加入量為225g。在每次加過煅燒白云石后都要手工再循環(huán)沉降的反應物。在最后一次加入煅燒白云石后，停止氣體繼續(xù)擴散通過溶液。再攪拌該反應2h。在此期間，pH值不斷升高。為保持pH值在9.0與9.2之間，在pH值升到9.2以上時，就讓另外的氣體擴散通過反應，直到PH值達到9.0。在此整個2h期間，也要手工再循環(huán)沉降反應物4次。在離最后一次加煅燒白云石后2h，停止攪拌、氣體擴散和沉降反應物的再循環(huán)。讓反應罐靜止15h(敞開在大氣中)。15h之后，用沉沒式泵從反應罐上部除去上層清液。從罐底排出剩余的混合物。讓收集到的混合物沉降2h。沉降后，潷去上層清液。把留下的淤漿真空過濾過Bilchner漏斗內(nèi)孔尺寸為11ym的濾紙。把收集的濾餅放進Pyrex皿并在ll(TC焙烘24h。在球磨機內(nèi)碾磨干燥的產(chǎn)物并通過一系列篩子進行尺寸分級，以得到P00099沉淀物。II.材料分析在收集的不同過篩級分中，只采用含有留在38iim開孔篩上而通過75ym開孔篩的顆粒的級分。A.化學特性用XRF對用于混合物的P00099分析元素組成。對于該混合物中所用的QuikreteI/II型卜特蘭水泥和P00099沉淀物，主要元素的結(jié)果報告在下表1內(nèi)。表1:混合物中所用的I/II型卜特蘭水泥和P00099-002的XRF分析18<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>該沉淀物的XRF分析表明存在文石和鎂方解石(組成接近于Mg。.^a。.9C03)和少量水鎂石和石鹽(表2和圖3)。P00099沉淀物的FT-IR分析證實存在文石、方解石和水鎂石(圖4)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>用庫侖法測得的無機碳總含量與從XRDRietveld估計的組成聯(lián)合XRF元素組成推導出來的相同值吻合良好。表3給出了P00099的庫侖分析與從XRD/XRF數(shù)據(jù)推導的％C的對比。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>B.物理特性對沉淀物的SEM觀察(見圖5A和5B)證實了以文石(針狀)為主和顆粒聚集體的尺寸。所測得的卜特蘭水泥和P00099沉淀物的BET比表面積("SSA")示于表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>粒度分布在用預聲波振蕩法解離附聚的顆粒2min后進行測量。圖6給出了P00099沉淀物粒度分布的目測代表。III.0PC/P00099混合水泥手混P00099沉淀物和普通卜特蘭水泥(OPC)約2min后，緊接著混合灰漿。該混合水泥由20%(w/w)P00099和80%(w/w)OPC組成。[OH3]A.壓縮強度按ASTMC109測定壓縮強度的發(fā)展。用邊長為2"的灰漿立方體進行壓縮試驗。對于該沉淀物研究了20%置換量并與純卜特蘭I/II型水泥灰漿以及被飛塵F置換的卜特蘭I/II型水泥進行比較。把水與水泥之比調(diào)節(jié)到0.58，以滿足110%±5%(值107%)的流動標準。用混合物制備6個立方體。對ASTMC511儲存條件作如下變化參在濕毛巾下固化這些立方體24h(估計的相對濕度為95%)參脫模后，把立方體儲存在相對濕度為3040%實驗室內(nèi)，而非石灰浴內(nèi)。結(jié)果示于圖7。還用復制沉淀物(POOIOO，BET比表面積為約11m7g)研究了置換量為5%時的數(shù)據(jù)。把水與水泥之比調(diào)節(jié)到0.54，以滿足110%的流動要求。結(jié)果匯總在圖8內(nèi)。置換量為5%時，強度發(fā)展與純卜特蘭水泥的類似。B.收縮率按ASTMC596對P00099沉淀研究了置換量為20%時灰漿試棒的干燥收縮率。把它與僅由卜特蘭I/II型水泥或卜特蘭水泥和飛塵F的混合物所制成的類似試棒進行比較。把水與水泥之比調(diào)節(jié)到O.58，以滿足110%±5%(值107%)的流動標準。對ASTMC511儲存條件作如下變化實驗室內(nèi)的相對濕度更接近于3040X，而非ASTMC596所推薦的50X，由此提高了干燥能力。結(jié)果示于圖9內(nèi)。P00099混合物因較大的水與水泥之比，較之純卜特蘭或卜特蘭_飛塵對比物更易干燥收縮。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>雖然為清楚地理解，已通過舉例說明和實施例較詳細地描述了上述發(fā)明，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，根據(jù)本發(fā)明的教導，很明顯，可對其作一些變化和修改而不偏離所附權(quán)利要求的精神和范圍。因此前文僅舉例說明了本發(fā)明的原理。應理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能想出文中雖未明確描述或示出但體現(xiàn)本發(fā)明原理的多種安排，并包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。此外，本文所述的所有實施例和條件原則上都意在幫助讀者理解本發(fā)明的原理和本發(fā)明人為推動該領(lǐng)域所貢獻的理念，而不該認為僅限于這些具體所述的實施例和條件。而且，文中說明本發(fā)明的原理、發(fā)明點和實施方案及其具體實施例的所有敘述都意在包括其結(jié)構(gòu)及其功能的等代體。此外，意在這些等代體包括目前已知的等代體和將來發(fā)展的等代體，即開發(fā)出來起相同作用的任何單元，不論結(jié)構(gòu)如何。因此無意將本發(fā)明的范圍限于本文所示和所述的典型實施方案。相反，本發(fā)明的范圍和精神都體現(xiàn)在所附權(quán)利要求中。權(quán)利要求水硬水泥，其包含從含堿土金屬的水中沉淀的碳酸鹽化合物組合物。2.按照權(quán)利要求l的水硬水泥，其中所述含堿土金屬的水是鹽水。3.按照權(quán)利要求2的水硬水泥，其中所述鹽水是海水。4.按照權(quán)利要求3的水硬水泥，其中所述鹽水衍生的碳酸鹽化合物組合物包含至少一種下列化合物碳酸鈣化合物、碳酸鎂化合物和碳酸鈣鎂化合物。5.按照權(quán)利要求l的水硬水泥，其中所述碳酸鹽化合物組合物包含氫氧化物化合物。6.按照權(quán)利要求5的水硬水泥，其中所述氫氧化物化合物是氫氧化鈣礦或氫氧化鎂礦。7.按照權(quán)利要求1的水硬水泥，其中所述水泥還包含卜特蘭水泥熔塊。8.按照權(quán)利要求l的水硬水泥，其中所述水泥還包含聚集體。9.可固化組合物，包含包含從含堿土金屬的水中沉淀的碳酸鹽化合物組合物的水硬水泥；聚集體；和水。10.按照權(quán)利要求9的可固化組合物，其中所述水硬水泥是按照權(quán)利要求18中任何一項的水泥。11.按照權(quán)利要求10的可固化組合物，其中所述組合物是混凝土。12.按照權(quán)利要求10的可固化組合物，其中可固化組合物是灰漿。13.按照權(quán)利要求10的可固化組合物，其中所述可固化組合物包含至少一種摻加劑。14.制造水泥的方法，所述方法包括使一定體積含堿土金屬的水經(jīng)受碳酸鹽化合物沉淀條件，以生成沉淀碳酸鹽化合物組合物和母液；禾口從所述母液中分離出所述的沉淀碳酸鹽化合物組合物，以產(chǎn)生所述水泥。15.按照權(quán)利要求14的方法所產(chǎn)生的碳酸鹽化合物組合物。16.—種方法，包括混合按照權(quán)利要求18中任意一項的水硬水泥與水，以生成水合水泥組合物；禾口讓所述水合水泥組合物固化成固體產(chǎn)物。17.按照權(quán)利要求16的方法，其中所述方法還包括混合所述水泥與聚集體。18.按照權(quán)利要求16的方法，其中所述固體產(chǎn)物是結(jié)構(gòu)產(chǎn)物。19.按照權(quán)利要求16的方法，其中所述水硬水泥是通過以下步驟制備的使一定體積的含堿土金屬的水經(jīng)受碳酸鹽化合物沉淀條件，以生成沉淀碳酸鹽化合物組合物和母液；并且從所述母液中分離出沉淀碳酸鹽化合物組合物，以產(chǎn)生所述水泥。20.生產(chǎn)水硬水泥的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括含堿土金屬的水的入口；禾口使所述水經(jīng)受碳酸鹽化合物沉淀條件并產(chǎn)生沉淀碳酸鹽化合物組合物的碳酸鹽化合物沉淀站。21.按照權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述入口與海水源流體相連。22.按照權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括用來干燥所述沉淀碳酸鹽化合物組合物的干燥站。23.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中所述干燥站包括過濾單元。24.按照權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)存在于陸地上。25.按照權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)存在于水上或水中。全文摘要提供包括碳酸鹽化合物組合物，如鹽水衍生的含結(jié)晶和/或非晶碳酸鹽化合物的碳酸鹽化合物組合物的水硬水泥的組合物。還提供制造和應用該水硬水泥的方法，及由其制成的可固化組合物如混凝土和灰漿。水泥和由其制成的組合物具有很多應用，包括用于各種各樣的建筑材料和建筑應用中。文檔編號C04B9/00GK101765571SQ200880100310公開日2010年6月30日申請日期2008年5月23日優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日發(fā)明者B·康斯坦茨,C·瑞安,L·克洛蒂申請人:卡勒拉公司