[发明专利]用于还原水泥中铬(Ⅵ)的剂量有效的、贮存稳定的组合物

说明书

发明人：Leslie A.Jardine，Charlotte B.Porteneuve，Michael B.Macklin，Michael S.Sumner，Charles R.Cornman和Vijay Gupta

发明领域

本发明涉及用于水泥中六价铬(VI)的还原剂的用途，并且更特别是涉及用于增加可水合水泥颗粒中铬(VI)还原添加剂的贮存稳定性的非木质素磺酸盐基络合剂的用途，并且特别是作为水泥添加剂在相互研磨方法之前或期间与水泥熟料结合，用于制备可水合水泥颗粒。

发明背景

铬为一种用于制备被研磨生产水泥的水泥熟料的原料中不可避免的微量元素。具体地讲，六价铬(“铬VI”)可在水泥窑的氧化和碱性煅烧条件下形成。铬VI化合物被分类为极其毒性的，因为它们具有高的氧化潜力和渗透人组织的能力，因而引起皮肤致敏作用、变态反应和湿疹。因为铬VI化合物具有高溶解性并且当水泥与水混合在一起时被释放，在处理湿水泥和灰浆期间它们趋于与人皮肤接触。因此迫切需要的是减少可溶于水的六价铬转化为三价铬形式的量。这是因为三价形式趋于作为稳定的络合物自溶液中沉淀，因此作为严重皮肤刺激剂的危险性减少。实际上，多种还原剂是已知的。然而，拟水泥性(cementitious)组合物在低pH水平而不是在高pH环境粘下倾向于是有效的。

硫酸亚锡(锡II)可用作铬(VI)还原剂用于水泥。尽管硫酸亚锡可溶于水，但当作为水溶液加入到水泥中时迅速失去剂量有效性。溶液中硫酸亚锡的实际量至少是在硫酸亚锡作为粉末加入时要求量的两倍，因为在加入到水泥中时被溶解的硫酸亚锡具有很高的表面积，后者增加其对氧化的易感性。这样的差异通常由于经济问题阻碍为溶液形式的硫酸亚锡的用途。

在Jardine等于2004年7月13日提交的系列号10/890476中公开了含有固体硫酸亚锡颗粒的水性分散体的用途，通过使用一种或更多种粘度改进剂，固体硫酸亚锡颗粒基本上以高水平均匀分散于液体载体中。构成液体水性分散体使用的基础原理是达到高载荷颗粒，以使硫酸亚锡作为分散的固体以及溶解的组分两者存在。使用液体通过消除人吸入化学粉尘的机会也为环境健康和安全性提供了更大的有利条件。另外，由于硫酸亚锡可同时泵送和计量，液体载体提供了剂量准确性和有效性。

本发明涉及类似的目的，其中焦点集中在改善可使用的铬(VI)还原添加剂的效力，以及另外以经济和便利的方式增加该添加剂的贮存稳定性。也确信本发明尤其适合于满足欧盟国家关于这样的铬(VI)还原添加剂新的法规性目的。

例如，在2005年1月17日，称作铬(Vl)指导(Chromium(Vl)Directive)(2003/53/EC)的法规在欧盟得到实施，并用于水泥和含有水泥的制剂。该法规使由于使用水泥而引起的与铬酸盐有关的变应性皮炎的发生减至最小。为了满足这些要求，必要的是通过加入小量(必要时)还原剂例如硫酸亚铁和硫酸亚锡来控制所有大块和袋装水泥中可溶性铬(VI)的量。在欧盟，当向水泥中加入水时，建议水泥应该具有含有不超过2ppm(0.0002％)(干水泥质量)的可溶性铬(VI)水平。

对于水泥制造工业，如果水泥碾磨环境苛刻的话，其中温度、空气和湿度条件可削弱铬还原剂的效力，这些目标可能似乎是相当乐观的。由于研磨水泥熟料生产水泥要求的大部分能量以热的形式出现，这导致离开碾磨机的物料温度升高。这样的高碾磨温度导致研磨效率下降，因为水泥颗粒具有增加的附聚趋势。所有的碾磨机经使用强制气流通过碾磨机，得到一定程度的冷却，并且某些还可通过另外的水注射来冷却。水泥通常使用使各个水泥颗粒与空气接触的空气或螺旋系统运输。此后，水泥产品被置于大部分是不透水的纸袋中或者置于大部分是不透气或不透水的贮存仓中。因此，水泥制造涉及极端温度、空气和湿度条件，这些条件在水泥产品的生产和贮存期间损害铬还原剂。

鉴于水泥碾磨机的这些苛刻条件，在生产期间被加入到水泥中的铬还原剂例如硫酸亚铁或硫酸亚锡具有在保持其有效的有限期间。在该段时间(也称贮存期)后，当水泥与水接触时可不再依赖这样的铬还原剂来保持可溶性铬(VI)低于百万分之二(ppm)。因此，先前技术方法要求大初始剂量的铬还原剂或者周期性再给予铬还原剂以确保水泥中低水平的铬(VI)，因此增加成本。

本发明人相信需要新方法和组合物用于在水泥制造期间和之后达到水泥中铬(VI)还原剂的贮存稳定性，使得甚至在已经向可水合水泥中加入铬(VI)还原剂后水泥与水接触几个月时仍可依赖铬(VI)还原剂来保持铬(VI)水平低于2ppm。