[发明专利]减少含水泥组合物中的Cr(VI)量的方法以及一种包含水泥和涂布的金属硫酸盐粒子的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及至少一种金属硫酸盐，特别是硫酸亚铁的涂布的粒子，所述涂布的粒子适于制备水泥，尤其是具有低可溶性铬(VI)含量的水泥。根据本发明的一个特定特征，这些粒子用诸如明胶或动物胶的胶原衍生物涂布。 

背景技术

就最一般意义而言，水泥为一种粘合剂，其为独立地凝固和硬化，并能将其他材料结合在一起的物质。在建造中所用的水泥的特征为水硬性的或非水硬性的。水泥的最重要的用途是制备砂浆和混凝土-结合天然或人造聚集体以形成坚固的建筑材料，该建筑材料在面对通常的环境作用时是耐久的。水硬性水泥是在与水结合后凝固和硬化的材料，这是与混合的水的化学反应的结果，且在硬化后，即使在水下也能保持强度和稳定性。对此的关键要求是通过与水的即时反应而形成的水合物必须不溶于水。如今大多数建筑水泥为水硬性的，其中的大部分基于波特兰水泥，该水泥主要由石灰石、特定的粘土矿物和石膏在高温过程中制得，该过程驱走二氧化碳并将主要成分化学结合为新的化合物。非水硬性水泥包括诸如(非水硬性)石灰和石膏灰泥的材料(该材料必须保持干燥以获得强度)以及具有液体组分的氯氧水泥。 

水泥组合物，特别是像波特兰水泥的水硬性水泥经常含有水溶性铬(VI)。可溶性六价铬(铬(VI))通常以铬酸盐的形式在水泥中以通常为1至100ppm(百万分之一)的浓度存在。由于该化合物引起皮肤致敏和过敏反应，可溶性铬(VI)在水泥混合物中的量应该尽可能地低。因此，目前的法规(诸如European Directive 2003/53/EC)要求水泥中的可溶性铬(VI)的浓度为2ppm以下。 

制造具有低可溶性铬(VI)含量的水泥的一个常见技术包括将硫酸亚铁(FeSO₄)加入水泥，因为Fe²⁺离子还原Cr(VI)离子。硫酸亚铁通常在开路磨机的磨机入口处加入或者在闭路磨机的分离器入口处加入，或者直接加入成品中。

但是，该技术遇到的问题在于在水泥的存储条件下硫酸亚铁的不稳定性。随着时间的推移，Fe²⁺亚铁离子发生氧化反应至对于还原铬(VI)无效的Fe³⁺铁离子。因此，通常引入水泥中的硫酸亚铁的量比理论上所需还原可溶性铬(VI)的硫酸亚铁的量要多得多。目前，取决于硫酸亚铁随时间的预期效力，在水泥中所用的七水硫酸亚铁的量在每ppm可溶性Cr(VI)300至1000ppm七水硫酸亚铁(对应于60至200ppm的亚铁离子，Fe²⁺)之间变化较大。 

因此需要提供相比于目前可用的硫酸亚铁更缓慢氧化或降解的硫酸亚铁粒子，从而弥补该化合物的不稳定性，并减少必须引入水泥以还原存在于混合物中的一定量的可溶性铬(VI)的硫酸亚铁的量和/或更好地控制所述硫酸亚铁的量。 

发明内容

现在已发现胶原材料水解的至少一种产物的涂层对于实现该目的特别有效。 

因此，本发明的一个方面是制备含水泥材料，优选地一种具有低含量可溶性Cr(VI)的含水泥材料的方法，该方法包含提供一种包含将用胶原材料水解的至少一种产物涂布的金属硫酸盐粒子提供至含水泥材料的步骤。 

本发明的另一方面提供减少在含水泥材料中的可溶性Cr(VI)含量的方法，所述方法包含向所述含水泥材料中混入给定量的用胶原材料水解的至少一种产物涂布的金属硫酸盐粒子的步骤。所述给定量以所述金属硫酸盐的金属离子的重量计为在混合步骤之前包含于含水泥材料中的每ppm可溶性Cr(VI)对应于80ppm以下，优选60ppm以下，更优选40ppm以下，有利地为20ppm以下。 

本发明的又一方面提供一种含水泥组合物，该组合物包括： 

-水泥；以及 

-用胶原材料水解的至少一种产物涂布的金属硫酸盐粒子。 

本发明还包括用胶原衍生材料涂布的金属硫酸盐粒子作为含水泥组合物中的添加剂的用途。在诸如砂浆或混凝土的含水泥组合物中，所述添加剂可以存在于水泥中或者可以在后续阶段，在水泥与聚集体和/或水实际混合的过程中被混入。 

为简化起见，说明书剩余的所有部分都是关于作为金属硫酸盐粒子的硫酸亚铁而撰写，因为硫酸亚铁是本发明优选的金属硫酸盐。尽管如此，在整个下文中，硫酸亚铁粒子仍然可以被其他金属硫酸盐粒子或它们的混合物以等同的方式取代。其他优选的硫酸盐粒子为硫酸锰或者硫酸锡粒子，前提是这两种化合物也能够还原可溶性铬(VI)，并表现出天然的相对稳定性。