流体処理用多孔性粒状材料、セメント系組成物およびそれらの製造方法
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料が開示される。粒状材料はセメント系マトリクスまたは結合材および処理済のボーキサイト精製残留物または赤泥を含んで成る。粒状材料に存在する孔の少なくとも一部は開放セルまたは連続孔である。また、本発明は汚染流体を処理するための、多孔性材料を含む反応性透過性バリアの使用にも関する。汚染流体を処理するための多孔性粒状材料の製造方法および多孔性材料を使用した汚染流体の処理方法も開示される。更に、本発明は部分中和赤泥およびセメントを含むセメント系組成物に関し、部分中和赤泥は、カルシウム、マグネシウムまたはそれらの組合せによって付与される、炭酸カルシウム等量で単位リットルあたり少なくとも３．５ミリモルの全硬度を有する水と接触させることにより予備処理されている。セメント系組成物は建築および建設材料として有用である。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は流体中の１種以上の汚染物質の処理に関する。より詳細には、本発明は汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料およびそのような粒状材料の製造方法に関する。
【０００２】
また、本発明はセメント系（またはセメント質）組成物にも関する。より詳細には、本発明は常套の流し込み（pouring）、ポンプ移送、グラウト注入および吹付け法を用いて製造および適用できるセメント系組成物であって、耐酸セメント系組成物、耐硫酸塩セメント系組成物、耐含塩ブライン（saline brine：または塩水）セメント系組成物、微粉状表面加工（textured）セメント系組成物、通気（aerated）または気泡（blown）セメント系組成物、およびテラコッタセメント系組成物などとしての用途に好都合なものに関する。また、本発明はそのような組成物の製造方法にも関する。
【０００３】
発明の背景
酸性鉱排水（Acid mine drainage：ＡＭＤ）は硫化物尾鉱が貯蔵された場所であればどこにおいても周知の問題であり、これは殆どの銅、鉛、亜鉛、ニッケルおよび銀の採掘および精錬作業、漂砂鉱床に関するもの以外の殆どの金回収作業、多くの石炭採掘および選鉱作業などに影響を及ぼすものである。人間活動が硫化鉱物を大気に曝すことを伴う場所であればどこにおいても、硫化物が生じた酸性水（微量金属含量が高いことが多い）を酸化させ得るために、環境を害する危険性が潜在的に存在する。これら微量金属は高い生態毒性を有することがあり、これらは環境に対して極めて有害である。鉱物回収作業による金属に富む酸性浸出液の形成および散逸を防止することは、近年の採掘作業に対する管理問題および採掘作業の廃止に付随する廃棄鉱床に対する主要な浄化問題を招く。ＡＭＤの制御は現在および従来の双方の鉱区にとって高くつく取り組みである。金属に富む酸性水を現在および従来の鉱区より放出することは、採掘および鉱石選鉱作業に伴う環境破壊の最たるものであると広く考えられている。
【０００４】
同様に、多くの工業プロセスも金属に富む酸性水ストリーム（例えば製革、電気メッキ加工、肥料製造およびその他諸々）を生じ、これは排出または処分する前に処理することが必要である。多くの工業および廃棄物管理プロセスは、水と相互作用して酸を生じ得る化合物または成分を生じる臭気を含む排ガスも生じる。
【０００５】
従って、上述したような酸性水および微量金属で汚染された水を大量に低コストで処理するために使用できる方法および組成物に対する需要が存在する。
【０００６】
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）はバイエル（Bayer）法にて工業的に製造される。バイエル法は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いて、ボーキサイト鉱石中に存在するアルミナ鉱物を選択的に溶解させるものである。これによりアルミン酸ナトリウム溶液を生じ、この溶液からピュアなＡｌ（ＯＨ）３が析出する。ボーキサイト鉱石の苛性ソーダ温浸（digestion）より得られる残留物（または残渣）は一般的に「赤泥」として知られている。ボーキサイト精製（または精製所）残留物または赤泥は高い鉄イオン含量を有し、ｐＨ値が約１３．５という高い苛性度を有する。アルミナ製造においてこのような苛性度の高いボーキサイト精製残留物が大量に生じ、そしてこれを安全かつ経済的に処分するのは困難であり得る。
【０００７】
ボーキサイト精製残留物に対する地球化学的研究は、極めて高い表面積／体積比および高い粒子荷電対質量比を有する粒子によりこれを制することを示している。またこのような研究は、アルカリ性を維持しつつも苛性ではないように低下したｐＨを有するボーキサイト精製残留物が酸を中和し、および新たな低溶解性鉱物を他の鉱物との共沈によりおよび他の鉱物中元素との同形置換により形成することによって多くの微量元素および他の化合物を結合させ得ることも示している。
【０００８】
赤泥の望ましい酸中和および金属結合特性にもかかわらず、これは取扱いが困難で、高い水分含量を有するために運搬コストを実質的に増大させ、極めて低い透過性（または浸透性）を有し、乾燥させ物理的に破砕したときに微細な赤塵を形成する。このような制約は、遠隔地にある貯留水を処理する場合は深刻な障害とはならないが、流動している酸性水、金属に富む水、および人口集中部に近い領域の水ならびに排ガスを処理する能力に対しては悪影響を与える。これらは更に、中程度の透過性を維持することの必要な透過性反応バリアまたは静的水処理カラムもしくはタンクに赤泥を使用することにつき重大な制限を加える。赤泥は、ボーキサイト精製所から得られた形態では、微細赤泥粒子の下流にて生じ得る損失は許容できない程であるので、流動している水塊を処理するためにこれを使用できないことは明らかである。更に、微細赤泥粒子の粒子寸法が小さいために、多くの場合、これらは反応バリアに使用するのに適切でない。
【０００９】
コンクリートは、最も基本的なものでは、砂、砂利（または骨材）およびセメントから成り、これらは水と組み合わされてトバモライトゲルの形成を促し、このゲルは酸化物をアルミン酸塩およびケイ酸塩に変えることによって砂および砂利（または骨材）を結合して固体の塊にする。普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）では、セメント結合の４つの主成分はケイ酸三カルシウム（Ｃ３Ｓ）、ケイ酸二カルシウム（Ｃ２Ｓ）、アルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａ）および鉄アルミン酸四カルシウム（Ｃ４ＡＦ）である。ハイアルミナセメントも、塩水（saline water）および高温に対する優れた耐性を提供するために使用されるが、これは一般的に強度が低く、より高価である。
【００１０】
【表１】
【００１１】
大量の赤泥がオーストラリアやその他の国にあるボーキサイト精製所より毎年生じており、苛性赤泥は特に長期間に亘る廃棄場所にて環境問題を潜在的に引き起こし得るため、これを処分する経済的に維持し得、かつ環境的に許容し得る方法が強く求められている。
【００１２】
赤泥をセメント系組成物に利用する様々な試みがなされている。この点に関し、シング（Singh），Ｍは次の自身のＭＴｅｃｈ論文の第１章にて文献を概説している：題目「ヒンダルコ社の非苛性化泥およびフライアッシュからの安定化ブロックおよび特殊セメントの製造に関する研究（Studies on the Preparation of Stabilized blocks and Special Cements from Hindalco's Uncausticized Mud and Fly Ash）」、デパートメント・オブ・ケミカル・エンジニアリング・アンド・テクノロジー、インスティチュート・オブ・テクノロジー、バナラス・ヒンドゥー大学、バラナシ、インド（１９９５年５月）。しかしながら、この論文で概説されているいずれの刊行物にも本発明のセメント系組成物またはその製造方法は開示されていない。
【００１３】
赤泥、セメントおよび砂を含有するレンガがジャマイカで製造されている。このレンガは約４．７ＭＰａの圧縮強度を有することが分かった。
【００１４】
仏国特許公報第２ ７６０ ００３号は赤泥および石灰岩または他の酸化カルシウム含有材料を含む鉄に富むセメントクリンカーを開示している。このクリンカーはキルン内で１１７５℃〜１２５０℃の温度にて焼成したものであった。洗浄および非洗浄赤泥が用いられていた。またこの文献は上記クリンカーから得られた水硬性セメントも開示している。更に、赤泥をベースとするセメントクリンカーから、これを石灰含有材料および追加の赤泥と混合して水硬性セメントおよびモルタルを製造することを開示している。水による洗浄および１１７５℃を超える温度（赤泥の所定の構成要素が分解する温度）への加熱を別としても、この文献は赤泥をセメント系組成物に導入する前に更に処理することを何ら開示していない。
【００１５】
米国特許第５，４５６，５５３号は赤泥を、土壌の補強剤としての酸化鉄粉末および石灰と組み合わせて使用することを記載している。これはセメント系組成物の製造もコンクリートの製造も開示していない。
【００１６】
米国特許第５，９３１，７７２号は脱水し、乾燥させ、および篩過した赤泥を廃棄材料と組み合わせて使用し、その後、ポゾラン材料（セメント、フライアッシュまたは石灰）と混合する組成物の製造を記載している。この特許は廃棄物を処理およびカプセル封入して、埋立物として処分するための化学的に比較的不活性な固体廃棄物とすることを記載している。使用した赤泥は中和されていなかった。
【００１７】
米国特許第３，９８９，５１３号は鉄鉱石を高温で精錬するために、赤泥を酸化カルシウム材料および還元剤と混合することを記載している。この特許は赤泥をセメント系組成物に使用することを開示していない。
【００１８】
カナディアン・ビルディング・ダイジェスト（http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/cbd/cbd215e.html）は、ビトリファイド（またはガラス固化）赤泥をコンクリート骨材として使用することを示唆している。ビトリファイド赤泥は化学的に不活性であるので、ビトリファイド赤泥は赤泥と相異する。ビトリファイド赤泥は充填剤としてしか使用されていない。ビトリフィケーションにより赤泥の地球化学的反応性が除かれる。
【００１９】
インターナショナル・リサーチ・デベロップメント・センター（１９９２年）http://web.idrc.ca/en/ev-2691-201-1-do_TOPIC.htmlは赤泥を他の廃棄物（フライアッシュを含む）と混合して建設用レンガを形成することを示唆していた。グランヴィル（Glanville），Ｊ．Ｉ．（１９９１年）、「ボーキサイト廃レンガ（ジャマイカ）：評価レポート（Bauxite waste bricks (Jamaica): Evaluation Report）」、１９９１年６月、ＩＤＲＣ、オタワは赤泥および他の廃棄物でできたレンガを評価して、高ナトリウム含量が塩浸出および塩風解（これは赤泥レンガを用いて建設された構造体を弱体化する）を招くことを示した。これら刊行物は、レンガ構造物に使用した赤泥のナトリウム度（sodicity）または塩含量の低下について検討していなかった。
【００２０】
ワグ（Wagh），Ａ．Ｓ．およびドゥース（Douse），Ｖ．Ｅ．（１９９１年）、「バイエル法廃棄物のシリケート結合非焼成セラミック（Silicate bonded unsintered ceramic of Bayer process waste）」、ジャーナル・オブ・マテリアルズ・リサーチ、ピッツバーグ、ペンシルバニア：６（５） １０９５〜１１０２はバイエル法廃棄物でできたシリケート結合セラミックをセラミック材料として使用することを記載したものである。この刊行物はセメントをポゾラン材料として赤泥と一緒に組み合わせて使用することも、赤泥を建設用材料として使用することも、赤泥を中和してナトリウム度を低下させて使用することも開示していない。
【００２１】
発明の目的
本発明の目的は上述の不都合または需要の少なくとも１つに対処し、またはこれを改善することにある。
【００２２】
発明の要旨
本発明の第１の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、セメント系マトリクスおよびボーキサイト精製残留物を含む多孔性粒状材料が提供される。
【００２３】
好都合には、粒状材料における孔の体積％は１０％〜９０％；２０％〜８０％；３０％〜７０％；４０％〜６０％；または４５％〜５５％からなる群より選択される範囲にある。適切には、粒状材料に在る孔の少なくとも一部は開放セル（open cell）または連続孔（interconnected pores：または相互接続した孔）であり得る。好ましくは、孔の少なくとも１０％が開放セルまたは連続孔である。より好ましくは、粒状材料において開放セルまたは連続孔である孔の割合は１０％〜１００％；２０％〜１００％；３０％〜１００％；４０％〜１００％；５０％〜１００％；６０％〜１００％；７０％〜１００％；８０％〜１００％；および９０％〜１００％からなる群より選択される範囲にある。
【００２４】
好都合には、粒状材料の孔は分布した孔寸法を有する。粒状材料の孔寸法は０．１〜２０００μｍの範囲にあり得る。孔は、１００〜２０００μｍの範囲にある孔寸法を有するマクロ孔、１０〜１００μｍの範囲にある孔寸法を有するメソ孔および０．１〜１０μｍの範囲にある孔寸法を有するミクロ孔より成り得る。マクロ子の少なくとも一部はメソ孔またはミクロ孔により連続しており、メソ孔の少なくとも一部はミクロ孔により連続している。
【００２５】
本発明の第２の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、粒子がセメント系マトリクスおよびボーキサイト精製残留物を含む多孔性粒状材料が提供される。
【００２６】
適切には、粒状材料は細礫（または砂粒）、ペレット、ブリケット（briquette）、押出物、砂利、玉石、ブロック、インターロッキングブロックおよびスラブからなる群より選択される形態で存在し得る。
【００２７】
本発明の第３の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための反応性透過性バリア（reactive permeable barrier：または透過性反応壁）であって、第１もしくは第２の要旨またはこれら双方による多孔性粒状材料の透過性塊（permeable mass）を含んで成り、使用に際して多孔性粒状材料の透過性塊が汚染物質を含有する流体の流路に配置されるものが提供される。
【００２８】
反応性透過性バリア（または壁）は地下反応性透過性バリアであってよい。他の態様においては、反応性透過性バリアはカラムまたはタンクなどの容器内に配置されていてよい。
【００２９】
本発明の第４の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を形成するための組成物であって、組成物がボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を含み、セメント系結合材が第１もしくは第２の要旨またはそれら双方による多孔性粒状材料を形成するのに十分な量で存在する組成物が提供される。
【００３０】
適切には、組成物を水性媒体中に混合する際に粒状材料内に孔を生じさせるために、孔発生剤が組成物中に含まれ得る。孔発生剤は過酸化水素、有機ポリマーおよび発泡剤からなる群より選択され得るが、これらに限定されない。
【００３１】
本発明の第５の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を製造する方法であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、方法は：
（ａ）ボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を水性媒体中で混合してスラリーを形成すること；
（ｂ）スラリーを、セメント系マトリクスおよびボーキサイト精製残留物を有する多孔性粒状材料を形成するように規定された時間かつ規定された温度範囲内にて硬化させる（または養生する）こと
を含む方法が提供される。
【００３２】
本発明の第６の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を製造する方法であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、方法は：
（ａ）ボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を水性媒体中で混合してスラリーを形成すること；
（ｂ）スラリーを型内で硬化させて（または養生して）、セメント系マトリクスおよびボーキサイト精製残留物を有する多孔性粒状材料の凝集塊を形成すること
を含む方法が提供される。
【００３３】
型は、多孔性粒状材料の凝集塊を細礫、ペレット、ブリケット、押出物、砂利、玉石、ブロック、インターロッキングブロックまたはスラブからなる群より選択される形態にて形成するように形作られていてよい。
【００３４】
適切には、孔発生剤は粒状材料内に孔を生じさせるために孔発生剤を混合工程において添加してよい。孔発生剤は過酸化水素、有機ポリマー、発泡剤および空気などの気体より選択され得るが、これらに限定されない。
【００３５】
適切には、硬化の間に孔構造の安定化を助長するためにリン酸塩形成剤（phosphatising agent）を添加し得る。リン酸塩形成剤はリン酸であり得る。
【００３６】
スラリーは１日〜６０日、好ましくは１日〜５０日、より好ましくは１日〜３０日の期間に亘って硬化させ得る。
【００３７】
本発明の第７の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理する方法であって：
・第１または第２の要旨またはそれら双方による多孔性粒状材料の透過性塊を準備すること；および
・汚染物質を含有する流体を多孔性粒状材料の透過性塊に通過させること
を含む方法が提供される。
【００３８】
流体は汚染された水または汚染された気体状流体であってよい。流体中の汚染物質は酸；金属イオン（鉛、アルミニウム、ベリリウム、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉄、ニッケル、マンガン、水銀、銀、亜鉛など）；半金属（アンチモンまたはヒ素など）；アニオン（ホウ酸塩、炭酸塩、シアン化物、金属オキシアニオン錯体、シュウ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物など）；および気体（二酸化炭素、酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化硫黄、三酸化硫黄など）；ならびにこれらのうち１種または２種以上の組合せからなる群より選択され得るが、これらに限定されない。
【００３９】
組成物またはスラリーは１％〜９９％（重量／重量）のボーキサイト精製残留物および１％〜９９％（重量／重量）のセメント系結合材を含み得る。好ましい組成物は５０％〜９５％（乾燥重量）のボーキサイト精製残留物および５％〜５０％（重量）のセメント系結合材を含む。より好ましい組成物は７０％〜９０％（重量）のボーキサイト精製残留物および１０％〜３０％（重量）のセメント系結合材を含み、そして最も好ましい組成物は８０％〜８５％（乾燥重量）のボーキサイト精製残留物および１５％〜２０％（重量）のセメント系結合材を含む。好都合には、追加の添加剤がボーキサイト精製残留物に添加されていてよく、追加の添加剤は砂、粉状苛性製鋼スラグ残留物、アルカリ金属水酸化物（水酸化ナトリウムなど）、アルカリ金属炭酸塩（炭酸ナトリウムなど）、アルカリ土類金属水酸化物（水酸化カルシウムなど）、アルカリ土類金属炭酸塩（炭酸カルシウムなど）、アルカリ土類金属酸化物（酸化マグネシウムなど）、次亜塩素酸カルシウム、ナトリウムミョウバン、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、石膏、リン酸塩（リン酸アンモニウムなど）、リン酸、ハイドロタルサイト、ゼオライト、かんらん石（またはオリビン）および輝石（塩基性または超塩基性火成岩中に存在するものを含む）、塩化バリウム、ケイ酸およびその塩類、メタケイ酸およびその塩類、鉄ミョウバン石または他のミョウバングループの鉱物およびマガディアイト、ならびにこれらのうち１種または２種以上の組合せからなる群より選択される。組成物の酸中和能を増強し、または流体中の特定汚染物質の除去能力を増強するために、追加の添加剤をスラリーに添加してよい。
【００４０】
適切には、ボーキサイト精製残留物は約１０．５未満のｐＨを有する。好ましくは、ボーキサイト精製残留物は約８〜約１０の範囲にあるｐＨを有する。
【００４１】
トバモライトゲルを形成可能なセメント系結合材が好ましい。好ましいセメント系結合材は普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメントおよびハイアルミナセメントからなる群より選択されるセメント、またはトバモライトゲルの発達に依存した任意の他の市販で入手可能なセメント結合剤（cementing agent）である。
【００４２】
本明細書において、用語「含む」は「主に含むが、必ずしもこれのみでない」ことを意味する。更に、語句「含む」のバリエーション、例えば「含み」などは対応した様々な意味を有する。
用語「赤泥」は以下、「処理済赤泥」、「部分処理赤泥」、「未処理赤泥」およびボーキサイト精製残留物を含み得るものとする。
用語「処理済赤泥」は以下、１０．５未満のｐＨを有する赤泥を意味するものとする。
用語「部分処理赤泥」（または部分的に処理された赤泥）は以下、１０．５以上１３．５未満の範囲にあるｐＨを有する赤泥を意味するものとする。用語「未処理赤泥」は１３．５以上のｐＨ値を有する赤泥を意味するものとする。
【００４３】
多孔性ペレット製造のための部分処理赤泥
赤泥の処理は、赤泥の水に対する重量比を１：５として水と混合したときに１０．５未満の反応ｐＨを有する物質を得るように、カルシウムおよび／またはマグネシウムイオンで処理することを含み得る。別法では、赤泥の処理は酸の添加によりこれを中和することを含み得る。もう１つの別法では、赤泥の処理は二酸化炭素に接触させること；または石膏などの鉱物を添加することを含み得る。
【００４４】
処理済赤泥は、酸処理中和およびか焼により活性化した赤泥、または水での洗浄または寸法分離（整粒）などにより様々な方法で化学的および／または物理的に変化させた赤泥であり得る。
【００４５】
赤泥を、その重量の５倍の水と混合したときに１０．５未満の反応ｐＨを有するようにカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと少なくとも部分的に反応させて、処理済赤泥とする。より好ましくは、その重量の５倍の水と混合したときの反応ｐＨは約１０、約９．５、約９、約８．５および約８からなる群より選択される値より小さい。処理済赤泥のその重量の５倍の水と混合したときの反応ｐＨは約８〜１０．５、あるいは約８．５〜１０、あるいは約８〜８．５、あるいは約８〜９、あるいは約８．５〜９．５、あるいは約９〜１０、あるいは約９．５〜１０、あるいは約９〜９．５であってよく、および約１０．５、１０、９．５、９、８．５または８であってよい。
【００４６】
本明細書に定義する処理済赤泥を製造（または調製）し得る１つの方法は、国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８６５および国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０１／０１３８３に記載されているように（これらの開示内容はその全体が本明細書に組み込まれる）、未処理または部分処理赤泥をカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと反応させることによるものである。処理済赤泥を製造し得るもう１つの方法は、未処理または部分処理赤泥を、赤泥の反応ｐＨを１０．５未満に減少させるのに十分な量の海水と反応させることによるものである。例えば、未処理赤泥が約１３．５のｐＨおよび約２０，０００ｍｇ／Ｌの液相中アルカリ度を有する場合、約５倍体積の世界平均的海水を添加することにより、ｐＨを９．０〜９．５に、およびアルカリ度を約３００ｍｇ／Ｌに低下させる。
【００４７】
国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８６５および国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０１／０１３８３に教示されているように、未処理または部分処理赤泥をカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと反応させる方法は、未処理または部分処理赤泥を、基準量および処理量のカルシウムイオンと基準量および処理量のマグネシウムイオンとを含有する水性処理溶液と、赤泥の反応ｐＨをその１重量部を蒸留または脱イオン水５重量部と混合したときに１０．５未満とするのに十分な時間に亘って混合することを含み得る。カルシウムおよびマグネシウムイオンの基準量は、処理溶液および赤泥の合計体積単位リットルあたり、それぞれ８ミリモルおよび１２ミリモルであり；カルシウムイオンの処理量は、赤泥の全アルカリ度の単位モルあたり少なくとも２５ミリモル（炭酸カルシウム等量アルカリ度換算）であり、マグネシウムイオンの処理量は、赤泥の全アルカリ度単位モルあたり少なくとも４００ミリモル（炭酸カルシウム等量アルカリ度換算）である。海水を使用し得ることに加えて、国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８６５および国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０１／０１３８３に教示されているように、カルシウムおよびマグネシウム源の例には、地下硬水ブライン（hard groundwater brine）、天然含塩ブライン（例えば蒸発により濃縮した海水、岩塩坑からの苦汁ブライン、または塩湖ブライン）、排塩水（例えば脱塩（または淡水化）プラントからのもの）、ならびに塩化カルシウムおよび塩化マグネシウムを溶解させて得られる溶液が含まれる。しかしながら、カルシウムおよび／またはマグネシウムイオン源はこれらの例に限定されない。
【００４８】
処理済を製造し得る更なる方法は：
（ａ）赤泥のｐＨおよびアルカリ度の少なくとも一方を低下させるように、未処理または部分処理赤泥をアルカリ土類金属（典型的にはカルシウムもしくはマグネシウムまたはそれら２つの混合物）の水溶性塩と接触させる工程；および
（ｂ）赤泥のｐＨを１０．５未満に低下させるように、未処理または部分処理赤泥を酸と接触させる工程
を含む。
【００４９】
工程（ｂ）において、赤泥のｐＨは約８．５〜１０、あるいは約８．５〜９．５、あるいは約９〜１０、あるいは約９．５〜１０、好ましくは約９〜９．５に低下し得、また、約１０．５、約１０、約９．５、約９、約８．５および約８からなる群より選択される値に低下し得る。
【００５０】
この方法の工程（ａ）において、赤泥の液相の全アルカリ度は、炭酸カルシウムアルカリ度換算で、約２００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜９００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜８００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜７００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜６００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌ、あるいは約３００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約４００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約５００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約６００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約７００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約８００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約９００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは３００ｍｇ／Ｌ未満に低下し得、また、約１０００ｍｇ／Ｌ、約９００ｍｇ／Ｌ、約８００ｍｇ／Ｌ、約７００ｍｇ／Ｌ、約６００ｍｇ／Ｌ、約５００ｍｇ／Ｌ、約４００ｍｇ／Ｌ、約３００ｍｇ／Ｌおよび約２００ｍｇ／Ｌからなる群より選択される値未満に低下し得、また、約１０００、約９５０、約９００、約８５０、約８００、約７５０、約７００、約６５０、約６００、約５５０、約５００、約４５０、約４００、約３５０、約３００、約２５０および約２００ｍｇ／Ｌからなる群より選択される値に低下し得る。
【００５１】
このｐＨは典型的には約９．５未満、好ましくは約９．０未満に低下し、また約９．５、約９．２５、約９．０、約８．７５、約８．５、約８．２５および約８からなる群より選択される値に低下し得る。また、液相の全アルカリ度は、炭酸カルシウム等量アルカリ度換算で、好ましくは約２００ｍｇ／Ｌ、約１５０ｍｇ／Ｌおよび約１００ｍｇ／Ｌからなる群より選択される値未満に低下し、また約２００、約１７５、約１５０、約１２５、約１００、約７５および約５０ｍｇ／Ｌからなる群より選択される値に低下し得る。
【００５２】
多孔性ペレット製造の目的で本明細書中に定義されるところの処理済赤泥は、鉱物の複合混合物から成る乾燥赤色固体であり、この複合混合物は次のものを通常含む：豊富なヘマタイト、ベーマイト、ギブサイト、ソーダライト、石英およびカンクリナイト、より少量のアラゴナイト、ブルース石、カルサイト、ダイアスポア、水酸化鉄、石膏、ハイドロカルマイト、ハイドロタルサイト、ｐ−アルミノハイドロカルサイトおよびポートランダイト、ならびにごくわずかの低溶解性微量金属。これは高い酸中和能（処理済赤泥単位ｋｇあたり２．５〜７．５モルの酸）および極めて高い微量金属捕捉能（処理済赤泥単位ｋｇあたり１，０００ミリグラム等量以上の金属）を有し；また、リン酸塩および他のいくつかの化学種を捕捉および結合する高い能力も有する。処理済赤泥は個々の用途に適するように様々な形態（例えばスラリー、粉末、ペレットなど）で製造できるが、そのいずれもが、高い酸中和能にもかかわらず、中性に近い土壌反応ｐＨ（１０．５未満およびより典型的には８．２〜８．６）を有する。処理済赤泥の土壌反応ｐＨは中性に十分近く、また、そのＴＣＬＰ（毒性指標浸出法）値は十分低く、特別許可を得る必要なく運搬および使用できる程度である。
【００５３】
しかしながら、上述のことから理解されるように、本発明の組成物および方法に使用するための赤泥は本明細書に定義する処理済赤泥に限定されず、酸での処理により少なくとも「部分処理」された赤泥（即ち１０．５〜１３．５のｐＨを有する）；二酸化炭素での処理により少なくとも部分処理された赤泥；またはカルシウムおよび／またはマグネシウムを含有する１種または２種以上の鉱物（石膏など）の添加により少なくとも部分処理された赤泥であってもよい。赤泥は、簡便には、赤泥の水性懸濁液に二酸化炭素をバブリングすることによって、またはそのような懸濁液に加圧下にて二酸化炭素を注入することによって、赤泥の反応ｐＨが１０．５および１３の間からなる群より選択される値未満に低下させることとする、二酸化炭素での処理により少なくとも部分処理されていてよい。
【００５４】
処理済赤泥の典型的な鉱物学および化学的組成を以下の表２にまとめて示す。
【表２】
【００５５】
処理済赤泥のテクスチャ（texture：または肌理）および鉱物学性（mineralogy）により、赤泥は極めて高い微量元素捕捉および結合能（＞１０００ｍｇ等量／ｋｇ、ｐＨ値＞６．５にて）および微量元素をこれと接触している水からストリッピングする能力を有するものとなる。処理済赤泥の金属結合性質は材齢が増すにつれてより強くなる。高い金属結合能に加えて、処理済赤泥は酸中和能を有し、これは乾燥処理済赤泥単位ｋｇあたり３．５モルの酸より多く、通常、乾燥処理済赤泥単位ｋｇあたり４．５モルの酸より多い。これら性質により、処理済赤泥は水処理および他の同様の用途に幅広く適したものとなっている。
【００５６】
処理済赤泥の鉱物の構成要素は個々にであれ、集合した状態であれ、人間および動物に対して非毒性である。処理済赤泥中に存在する鉱物の多くは人間用医薬品に使用されるものである。
【００５７】
処理済赤泥または部分処理赤泥は好ましくは微粉状である。
【００５８】
処理済赤泥を本発明の組成物および方法に使用する格別の利点は、可溶性塩濃度（特にナトリウム濃度）が未処理赤泥中の濃度より実質的に低いことである。処理済赤泥のこの特徴は、処理済赤泥の塩度を、環境に排出されることとなる水や、灌漑目的でまたは哺乳動物の飲用水として使用される水と同等に低くしなければならない場合に特に重要である。
【００５９】
セメント系結合材
セメント系物質はトバモライトゲルであり得る。最も典型的なトバモライトゲルは工業用セメントの凝結において生じ、また、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、およびハイアルミナセメント、またはトバモライトゲルの発達に依存した任意の他の市販で入手可能なセメント結合剤を含み（但しこれらに限定されない）、以下、「セメント」と呼ぶものとする。トバモライトゲルには４つの主要構成要素が存在し、これらはケイ酸三カルシウム（Ｃ３Ｓ）、ケイ酸二カルシウム（Ｃ２Ｓ）、アルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａ）および鉄アルミン酸四カルシウム（Ｃ４ＡＦ）である。
【００６０】
ペレット形成の間に有機添加剤を導入すると、繊維質マットを生じることにより更なる結合強度を付与できると同時に、組織の木部および師部により、流体フローに対して追加の相互接続路を提供できる。加えて、有機物は適切な細菌繁殖培地を提供し、よって、形成されたペレットは生物地球化学的反応（例えば硫酸還元および脱窒）を効率的に進行させ得る嫌気性処理に使用し得る。更に、ペレット内の有機物は植物成長のための更なる栄養および炭素源を提供でき、ペレットを土壌改善プログラムまたは鉢植え用混合増量剤に使用できよう。ペレットに導入され得る有機物には下水汚泥、サトウキビ圧搾残留物、わらくず、腐葉土（mulch）および麻繊維などが含まれ得るが、これらに限定されない。添加する有機物量の好ましい範囲は乾燥混合物の０％〜１５％（重量）の範囲であり、より好ましい範囲は乾燥混合物の０．４％〜１０％（重量）であり、更により好ましい範囲は乾燥混合物の０．６％〜８％（重量）であり、そして最も好ましい範囲は乾燥混合物の０．８％〜５．０％（重量）である。
【００６１】
鉱物添加剤
処理済赤泥の操業上の利点は、ＰＣＴ／ＡＵ０１／０１３８３に教示されるように鉱物添加剤の添加によりしばしば助長され得る。使用の可能性のある添加剤には、アルカリ金属水酸化物（例えば水酸化ナトリウム）、アルカリ金属炭酸塩（例えば炭酸ナトリウム）、アルカリ土類金属水酸化物（例えば水酸化カルシウム）、アルカリ土類金属炭酸塩（例えば炭酸カルシウム）、アルカリ土類金属酸化物（例えば酸化マグネシウム）、次亜塩素酸カルシウム、ナトリウムミョウバン、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、石膏、リン酸塩（例えばリン酸アンモニウム）、リン酸、ハイドロタルサイト、ゼオライト、かんらん石（またはオリビン）および輝石（塩基性または超塩基性火成岩中に存在するものを含む）、塩化バリウム、ケイ酸およびその塩類、メタケイ酸およびその塩類、鉄ミョウバン石または他のミョウバングループの鉱物およびマガディアイトからなる群より選択される１種または２種以上の物質が含まれる。これら物質の１種または２種以上がペレット状にすべき混合物に添加されて、ペレットの特定の性質を増強し得る。任意の１種の鉱物添加剤についての添加割合の好ましい範囲は乾燥混合物の０％〜３０％（重量）の範囲であり、より好ましい範囲は乾燥混合物の１％〜２５％（重量）であり、更により好ましい範囲は乾燥混合物の２％〜２０％（重量）であり、そして最も好ましい範囲は乾燥混合物の５％〜１５％（重量）である。鉱物添加剤の添加により使用する赤泥の量が減ることが理解されるであろう。
【００６２】
スラリー水
水を適当な割合で添加し、乾燥セメント系物質と混合すると、トバモライトゲルが形成される。このことはペレット形成に好都合である。しかしながら、水の添加量が少なすぎると、得られるトバモライトゲルは凝結して、マクロ孔度が望ましくない程に高レベルで、かつ強度が低い固体物質となり、他方、水の添加量が多すぎると、得られるトバモライトゲルは凝結して、孔寸法分布が小さく、透過性が低下し、かつ乾燥特性に乏しい固体物質となる。
【００６３】
乾燥気味の混合物を得るよりも湿潤気味の混合物を得るほうが好ましい。乾燥した構成成分（ingredients：または原料）に水を添加し、滑らかなペーストになるまで混合しなければならない。添加すべき水の量の好ましい範囲は、使用する処理済赤泥ブレンド、ブレンド中に存在する酸中和水酸化物および酸化物鉱物の割合、および処理済赤泥の初期含水量に依存する。
【００６４】
処理済赤泥およびポルトランドセメントを結合材として使用する場合、水添加量についての好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水１５％〜５５％（重量）、より好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水２５％〜４５％（重量）、更により好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水３０％〜４０％（重量）、そして最も好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水３３％〜３７％（重量）である。しかしながら、水の最適量も、使用する赤泥の含水量（これはバッチ間でばらつき得る）に依存し、従って、添加すべき水の厳密な量はオペレータの経験に基づいて決められることになる。
【００６５】
シリカ供給物
トバモライトゲルを形成するための追加のシリカ源を提供するように他の成分を混合物中に含めてよく、他の成分にはケイ砂、珪藻岩、フライアッシュ、ボトムアッシュ、および破砕ケイ酸塩岩などが含まれ得、単独でまたは組み合わせて添加し得るが、これらに限定されない。これらシリカ源の添加量の好ましい範囲は０％〜３０％（乾燥重量）、より好ましい範囲は３％〜２０％（乾燥重量）、そして最も好ましい範囲は５％〜１２％（乾燥重量）である。
【００６６】
可塑剤および重合剤
可塑剤および／または重合剤（polymeriser）も、ペレット形成を容易にするため、湿潤混合物のワーカビリティを高めるため、凝結始発時間を抑制するため、硬化生産物に更なる結合強度を付与するため、および／またはペレットのスレーキングを防止すべく水を凝結ペレット中へ孔に沿って透過させるように濡れ性表面を提供するために、組成物に添加してよい。
【００６７】
可塑剤および重合剤にはセルロース質物質（メチル−ヒドロキシエチル−セルロース（ＭＨＥＣ）およびヒドロキシプロピル−メチル−セルロース（ＨＰＭＣ）など）および重合化剤（ジブチルフタレート（ＤＢＰ）など）が含まれるが、これらに限定されない。
【００６８】
処理済赤泥ブレンド（例えばＨＰＭＣ）を用いたペレット混合物に添加するには、高度に置換された有機可塑剤および重合剤（例えばＨＰＭＣ）が好ましく、他方、低イオン強度系（例えば淡水で濯いだ処理済赤泥）では、それ程高度にではなく置換された可塑剤／重合剤（例えばＭＨＥＣ）を使用してよく；可塑剤の塩析（過剰な塩負荷）により可塑剤の性能が低下する。好ましい可塑剤添加割合は乾燥混合物の約０．０１％〜約８％（重量）であり、好ましい範囲は乾燥混合物の約０．４％〜約５％（重量）であり、更により好ましい範囲は乾燥混合物の約０．６％〜約３％（重量）である。最も好ましい範囲は乾燥混合物の約０．８％〜約２．０％（重量）である。
【００６９】
空気連行剤（またはＡＥ剤）
空気の連行により、ペレットに多孔性および透過性が付与される。空気は２つの方法の一方または双方により連行し得る。第１はスラリーを物理的に混合する際に小さい気泡を伴うようにすることであり、第２は空気連行剤でスラリーの有する化学条件下にて気体を放出させるか、スラリーを混合する間に空気を導入するよう支援することである。空気連行剤には過酸化水素、有機ポリマーおよび市販で入手可能な有機発泡剤が含まれ得る。
【００７０】
過酸化水素はスラリーの有する化学条件下にて不安定になり、分解して酸素を生じ、この酸素は膨張して孔を設ける。気泡が上方に向かって移動することにより、ペレット透過性が付与される（孔の相互接続または連続）。
【００７１】
過酸化水素は空気連行剤として様々な強度で使用してよく、好ましくは過酸化水素０．１％〜７５％（重量対体積）、より好ましくは過酸化水素１％〜３０％（重量対体積）、そして最も好ましくは過酸化水素３％〜１０％（重量対体積）の範囲にある。過酸化水素３％（重量対体積）の場合、添加割合は好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり１ｍＬ〜２５ｍＬであり、より好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり２ｍＬ〜２０ｍＬであり、更により好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり５ｍＬ〜１５ｍＬであり、そして最も好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり８ｍＬ〜１０ｍＬである。空気連行剤の添加割合をより高くすることまたは濃度をより高くすることにより、多孔性（または孔度）および透過性が高められるが、物理的強度は低下する。
【００７２】
リン酸塩形成剤
ペレット内でのアパタイト様鉱物および鉱物結晶間でのリン酸塩架橋部の発達により、強度上の更なる利点、特に濡れ強度が付与され得、これは空気連行剤と組み合わさってミクロ孔度の向上および安定性を助長する。また、リン酸塩は重金属を捕捉および結合するようにも機能する。リン酸塩形成剤をペレット混合物に添加してよく、これにはリン酸、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウムが含まれ得る。
【００７３】
リン酸塩形成剤はリン酸であり得る。リン酸は約０．０１Ｍ〜約１８Ｍ、好ましくは０．１Ｍ〜約５Ｍ、より好ましくは０．５Ｍ〜約３Ｍ、そして更により好ましくは約１Ｍ〜約２Ｍの強度を有し得る。強度１．５Ｍのリン酸の場合、好ましい添加割合は乾燥構成成分単位ｋｇあたり０．２ｍＬ〜４ｍＬ、好ましくは乾燥構成成分単位ｋｇあたり約１ｍＬ〜約３．５ｍＬ、より好ましくは乾燥構成成分単位ｋｇあたり約１．５ｍＬ〜約２．５ｍＬ、更により好ましくは乾燥構成成分単位ｋｇあたり約２ｍＬ〜約２．５ｍＬであり得る。
【００７４】
混合
乾燥材料は、水または他の湿潤材料（リン酸塩形成剤および／または空気連行剤を含む水性溶液など）を導入する前に、好ましくは＜２ｍｍに、より好ましくは＜１ｍｍに、更により好ましくは＜５００μｍに、そして最も好ましくは＜２５０μｍに篩過し、そして材料の凝集を低減するよう十分に混合してよい。
【００７５】
湿潤材料は、これらを混合して一緒にした後に乾燥材料に添加することが好ましいが、湿潤材料を個々に添加してもよい。湿潤構成成分を乾燥構成成分と個々に混合するのであれば、好ましい混合順序は、乾燥材料に水を添加し、その後、リン酸塩形成剤または空気連行剤を添加することである。
【００７６】
混合プロセスの間に空気連行を確実に完了させるためにスラリーを過度に混合する（即ち湿潤気味から乾燥気味のスラリーとする）ことが好ましい。混合を一旦停止すると空気連行が実質的に減少してしまうので、好ましくは空気連行が完了するまで混合すべきである。
【００７７】
混合は様々な手段で実施でき、これには市販で入手可能な剪断力ミキサー、および材料を転動させるコンクリートミキサーが含まれる。混合により、スラリー材料は好ましくは１分間あたり少なくとも１０回、より好ましくは１分間あたり約２０回、そして更により好ましくは１分間あたり約３０回の割合（市販で入手可能なコンクリートミキサーでの１分間あたりの標準的回転数で示す）で、少なくとも５分間、好ましくは少なくとも約１０分間に亘って折り畳まれる。剪断力ミキサー（例えばパン用ミキサー）は典型的には、標準的なコンクリートミキサーより高い混合割合（または速度）で稼働し、機械の仕様に応じて混合時間を適宜に調整し得る。
【００７８】
ペレット成型および乾燥
トバモライトゲルの強度は時間とともに、数ヶ月、更には数年もの期間に及んで上昇し続ける。約２８日後、更なる強度上昇は次第に穏やかになる。セメントの凝結の始発はＣ３ＡおよびＣ４ＡＦ形のトバモライトの発達により０〜１０日の期間に亘って起こり、Ｃ３ＳおよびＣ２Ｓトバモライトゲルは０〜４００日の期間に亘って生じる。
【００７９】
スラブキャスティング
本発明による組成物はキャスティングによりスラブとし得る。スラブ流し込みは正確な目盛を有する十分な容積のミキサー（例えばバッチ作業オフロード作業（batching works off road works））、および可塑剤などを混合するためのＩＢＣミキサーを要し得る。全ての材料をスクリーニングする（またはスクリーンに通す）ことが必要であり得、よってセメント、石灰、酸化マグネシウムのミキサー入口の上方にて振動スクリーンを用いてよい。
【００８０】
処理済赤泥スラリーをミキサーに加える前にポンプ移送してウェットスクリーンに通してよい。スラブ作製はスラブ運搬のためにバックホーを、また、持上げ用フックをスラブに成型する場合にはクレーンを要する。スラブは貯蔵のために積重ねてよく、倉庫内で乾燥させた後に破砕してよく、その後、バルクまたは袋詰めした状態などで運搬してよい。スラブはそのまま運搬してよく、または現場で破砕してもよい。スラブは露天で貯蔵してよい。
【００８１】
破砕
一旦硬化させた後、スラブまたは粗ペレットブロックを破砕または機械的にチッピングもしくは切断／剪断し、そして分類して任意の所望寸法を有するペレットを得るようにしてよい。ペレットは、好ましくはそれを充填するカラムの内径の約１／１０未満の寸法、より好ましくはカラムの内径の約１／２０未満の寸法、更により好ましくはカラムの内径の約１／４０未満の寸法、そして最も好ましくはカラムの内径の約１／５０未満の寸法に破砕される。
【００８２】
典型的には、破砕したペレットは約０．０５ｍｍ〜１００ｍｍの好ましい範囲の寸法分布を有し、より好ましい寸法分布範囲は約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍであり、より好ましい寸法分布範囲は約０．２ｍｍ〜約５ｍｍであり、そして最も好ましい寸法分布範囲は約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍである。しかしながら、大幅に異なる寸法範囲を有するペレットを、特定の用途に対して必要とされるように選択してよい。例えば、大きい粒子（玉石の寸法）はストリーム（または河川）床用途に使用するのに必要とされ得、これに対して、０．５ｍｍ〜２ｍｍの寸法を有するペレットは小さい水処理カラムに最適であり得る。
【００８３】
粒子の形成
本発明の組成物は粒状ブレンドの形態で提供され得、または、使用した破砕または切断法に応じて混合成分で構成された細礫、ペレット、タブレット、レンガ（またはブリック）、チャンクまたはブロックとして提供され得る。好ましくは、本発明の組成物は、組成物の成分の密着混合物でできたペレットの形態で提供される。いずれの粗粒子も好ましくは破砕され、切断／剪断され、または細砕される（もしくは挽かれる）。この破砕、切断または細砕後、粒子を篩過またはスクリーニングして、各用途につき所望される寸法範囲を得る。寸法は典型的には０．０５ｍｍ〜１０ｃｍの範囲にある。しかしながら、破砕、切断または細砕により、０．０５ｍｍ未満の直径を有する粒子も存在し得る。０．０５ｍｍ未満の材料は通常、透過性を使用の間中維持するために粒子から除去する必要があるが、必ずしも廃棄しなくてよい。
【００８４】
また、破砕、細砕または切断後に除去した微細な材料は、液圧プレスを用いて均質混合物をペレット状に圧縮することにより、または圧縮ローラもしくは造粒機または簡便または効率的であると考えられる任意の他の同様の手段によりペレット形成し得る。運搬および中程度に粗雑な扱いに耐えるのに十分な強度および安定性を有する圧縮したペレットを、約５０ＭＰａ以上の圧縮に付す（または加圧する）ことにより容易に形成できる。しかしながら、約１５０ＭＰａ以上の加圧が好ましく、そして、約２５０ＭＰａ以上の加圧がより好ましい。約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０または４００ＭＰａ、または約５０〜５００ＭＰａ、または約１００〜４５０ＭＰａ、または約１５０〜４００ＭＰａ、または約２００〜３５０ＭＰａの加圧を使用し得る。また、強固かつ安定なペレットは、均質混合物に水を添加することにより調製した湿ったスラリーより作製することもできる。混合物を殆どまたは全く圧縮せずにローリングすることによりペレットを適切な含水量で作製できる。所望であれば、市販で入手可能なペレット結合材（化学、医薬またはこれに類する産業にて使用されるもの、例えばメチルセルロースまたはその他のセルロース誘導体）を混合物に添加して、更なる物理的強度を付与することができる。
【００８５】
本発明による組成物は水質管理バリア、地下反応バリアおよび濾過カラムを含む透過性水処理システムに使用できる。
【００８６】
水質管理バリア
本発明による組成物は、小川または排水路にて水流を止めることなく酸を中和し、または水から金属、半金属およびいくつかの他の潜在的汚染物質（例えばシアン化物およびリン酸塩）を除去するために小川または排水路に配置され得る透過性バリアを作製するために使用できる。水が水路にある水質管理バリアを通って流れるときに、水質が実質的に改善される。
【００８７】
本発明による組成物は必要に応じて水路に配置され得る多孔性バッグまたは同様の容器に充填され得る。好ましい容器は、微細な孔寸法（＜５ミクロン）を有するジオテキスタイルバッグの形態であるが、その他の材料も容器を構成するために使用できる。
【００８８】
このバリア（または壁）は以下のものを含む任意の寸法または形状に構成してよい：
Ａ）１５ｋｇ〜３０ｋｇのペレットを保持する枕状のバッグ；洪水管理に使用される砂袋のようなもの。このバッグは必要に応じてより大きくても、より小さくてもよいが、必要な場所に手で設置するにはこれが便利な寸法である。このバッグは小さい排水路または水路に一時的に設置するのに適切であり得る。
Ｂ）ソーセージ状で、１５ｋｇ〜５０ｋｇまたはそれより多くの本発明による組成物でできたペレットを保持するように設計されたバッグ。寸法につき制限はないが、これより大きいソーセージ状物は所定位置に配置するのがより困難であり得、持上げ機械を用いる必要があり得る。このバッグはより大きな水路に使用するのに、または汚染水が溢れ出たり意図的でなく放出されるのを包囲するための緊急事態用のバリアを作製するのに適切であり得る。
Ｃ）細長いバッグが台形断面および排水路または水路の一方から他方まで延在するように設計された長さを有するように設けられ得、そしてこれは水路の底部に固定される。この設計を有するバッグは水流の体積が大きく変動する排水路または水路においてより永続的に使用するのに適切であり得る。このバッグは、流速が小さくかつ汚染濃度が高いときに水を処理するのに適切であり得る。流速が小さくかつ汚染物質がかなり希薄であるときは水処理はそれ程重要でなく、そのような場合、バッグ内の組成物の酸中和または汚染物質捕捉能を低下させることなく、水が水質管理バリアの頂部の上方を単に流れ過ぎる。よって、必要なときに水を処理し、排出条件により処理を要しないときは処理しない。
【００８９】
本発明による組成物を収容するバッグは、汚染された水が溢れたときに必要となる場所または金属汚染された酸性水の放出に対して何らかの緊急事態対応が必要となり得る場所に近い位置に備えられ得る。後者の意味では、このバッグは油の溢れに迅速に応答するように貯蔵されたバリアと同様に使用され得る。水質管理バリアの透水係数は重要である。本発明による組成物の構成成分および構成成分を処理するための処理工程は、個々の用途の要件に合致するように選択し得る。
【００９０】
本発明による組成物の水処理能には限界があるため、組成物を長期に亘る用途に使用する場合は、組成物の性能をモニターする必要がある。組成物の酸または金属除去能が尽きた場合には交換する必要があろう。
【００９１】
モニタリングは下流の水質またはバッグの内容物の副標本を調べること、およびバッグ内の組成物の残りの酸中和および金属結合能を試験することを伴い得る。捕捉する汚染物質のタイプに応じて、組成物の水処理能が消耗すれば、組成物を土壌調整剤または改良剤として農業に再使用し、これによりバッグ内の組成物を交換するコストを低減することがしばしば適切であり得る。
【００９２】
地下透過性反応バリア
本発明による組成物は、水流を妨げることなく酸を中和し、また地下水から金属、半金属およびいくつかの他の潜在的汚染物質（例えばシアン化物およびリン酸塩）を除去するために地中に配置され得る透過性地下反応バリアを提供するために使用できる。地下水が透過性地下反応バリアを通って流れるときに、地下水の水質が改善される。
【００９３】
地下反応バリアまたは処理壁は永久的、半永久的または交換可能な壁またはバリア部の構造体を含み得、この各々は本発明による組成物のペレットを保持する容器を各々含んで成る。壁またはバリアは、地下水により運ばれる汚染物質プルームの流路を横断して設け得る。本発明による組成物を含む地下反応バリアが交換可能であるとき、ペレットの除去を助けるべく処理領域にペレットを閉じ込めるように、処理領域に対してジオテキスタイルのライニング（または内張）を設けてよい。処理領域の全体を覆う単一のジオテキスタイルライナー内に組成物でできたペレットを収容し得る。別法では、バリアまたは壁を上記ようなジオテキスタイルバッグとしても、またはこれを含むものとしてもよい。地下反応バリアを形成するようにバッグを処理領域内で積重ねてよい。
【００９４】
汚染された地下水は動水勾配により地下反応バリアを静的に通過し得、そして水中の汚染物質を物理的、化学的および／または生物学的方法によって除去し得る。処理すべき地下水中の汚染物質に応じて、沈殿、収着、酸化または還元、固定または分解により反応を生じさせ得る。
【００９５】
地下反応バリアは水を地表まで運ぶ必要なく、汚染物質処理を現場で行い得るので、地下水浄化のための常套のポンプ・アンド・トリート（ポンプ移送そして処理）法に対していくつかの利点がある。加えて、本発明による処理は汚染物質を反応領域に通過させるために自然に生じた動水勾配を利用しているので、ポンプを稼働させるためにエネルギーを連続的に入力する必要がない。また、地下反応バリアの交換または再生は周期的なものでしかなく、地下反応バリアが消耗し、またはバリア寿命の間に詰まったときに必要となるものである。
【００９６】
バリアは汚染された地下水を大量に処理する能力を有するように通常設計される。コストのために、問題全体の一部のみを処理するバリアを設置することもある。バリアの処理能が枯渇したとき、バリアを除去および交換するよりも、既に設置しているバリアのやや上流に新たなバリアを設置することがより簡単で安価であり得る。そのような方法では、処理プログラムのコストを多年にまたがって分散させることができる。
【００９７】
地下バリアを設置するため、地下水プルームを横断する簡単な溝を堀り、そして反応材料で埋め戻してよい。溝は専門家用溝掘り機を用いて掘ることができる。溝の寸法は反応材料の透過性、周囲の土質材料の透過性、汚染物質除去反応がバリア内で起きるために必要な滞留時間、流入水中の汚染物質の濃度、汚染された地下水プルームの幅および深さ、および地下反応バリアの設計寿命に応じて決め得る。加えて、地下水流を反応バリアへと導くために他の土工事を施し得る（例えば遮水壁と反応ゲート式（funnel and gate system））。本発明によるバリアの透過性は組成物の粒子寸法を増大または減少させることによって制御できる。
【００９８】
濾過／反応カラムまたはタンク
本発明による組成物は、水流を酷く妨げることなく酸を中和し、また水中の金属または半金属およびいくつかの他の潜在的汚染物質（例えばシアン化物およびリン酸塩）を除去するために透過性カラムまたはタンクに充填するために使用できる。
【００９９】
この水は産業廃水、汚染された飲用水または酸性鉱山廃水であり得る。
【０１００】
水を重力下にてカラムまたはタンクに通じ（直接フィードとしても、サイフォンによってもよい）、ポンプ移送でカラムに通じ、または真空下にて吸引してカラムまたはタンクに通じることができる。水が透過性カラムまたはタンクを通って流れるときに、水質が実質的に改善され得る。
【０１０１】
本発明に従う濾過／反応カラムまたはタンクは、本発明による組成物を含むカラムまたはタンクであってよい。濾過／反応カラムまたはタンクは本発明による組成物が充填された適切なチューブであり得る。特定の汚染物質を除去するために一方の端部から他方の端部へ水が通され得る。汚染物質は沈殿、収着、酸化または還元、固定または分解反応により除去でき、または水中懸濁粒子に付着させることにより除去できる（これら粒子は連続孔空間を通過できないのでペレットを物理的に分離することに除去される）。カラムまたはタンクはほぼ任意の材料から構成でき、これには竹、ＰＶＣパイプ、ポリエチレンドラム、ステンレス鋼パイプ、およびポリカーボネートチューブ、または任意の他の適当な材料が含まれる。少なくとも一方の端部をキャップして濾過／反応媒体を容器内に保持すべきである。濾過／反応カラムまたはタンクを用いることの利点は、過負荷が起こったときに濾過／反応媒体を容易に置換できること、物理的な詰まりが起きているかを判断するためにシステムを通る流速を簡単にモニターできること、流速および保持時間を容易に調整できること、流出水の水質を簡単にモニターできること、カラムまたはタンクをあらゆる所望の高さおよび直径に構成できること、および必要に応じて逆流可能なようにカラムまたはタンクを設計できることである。
【０１０２】
濾過／反応カラムまたはタンク内の濾過／反応媒体はリッジ付きチューブ縁部と接触しているので、これら境目間で選択流路がいくつか生じ得る。加えて、微粉状媒体は詰まり易いので、濾過／反応カラムまたはタンクに極微粉状媒体を使用することはより好ましさが劣る。このような問題を克服するため、カラムまたはタンク内のペレットの粒子寸法をカラムまたはタンクの内径に基づいて制限し、よって、ペレットはカラムまたはタンクの内径の１／１０未満の粒子寸法を有すべきである。加えて、カラムまたはタンクにおける処理は、ペレットの粒子寸法がカラムの内径の１／５０未満であるときに最も効率的である。しかしながら、濾過／反応媒体が実質的に詰まるのを防止するには、ペレットの８０％以上を１００μｍより粗大とべきであり、好ましくはペレットの９０％以上を１００μｍより粗大とべきであり、より好ましくはペレットの９５％以上を１００μｍより粗大とべきであり、そして最も好ましくはペレットの９８％以上を１００μｍより粗大とべきである。
【０１０３】
濾過／反応媒体の詰まりを防止するために流入水中の懸濁粒子の予備濾過を粗粒砂および砂利のフィルターを用いて行うことができ、このフィルターは逆流により蓄積物を除去できる。処理済赤泥ペレットの過負荷が起こると、濾過／反応カラムを単に解体してペレットを抜き出し、交換し、および処分できる。工業プラントでは、いくつかのカラムを直列および／または並列に使用してよく、これにより、他のカラムが過負荷状態になっているときに新しいカラムを利用して廃水を処理することができる。
【０１０４】
本発明による多孔性ペレットの他の用途
本発明による組成物でできたペレットは、栄養物を除去するためまたは藻類の過剰増殖を防止するために、魚用水槽、観賞用の池または他の水塊における砂利として使用できる。
【０１０５】
本発明のもう１つの態様において、本発明に従う組成物でできたペレットのバッグを水塊中に吊下げてよく、または浮遊島として形成して、水を処理するようにできる。
【０１０６】
可動または固定式の水処理タンクを設けてよく、このタンクに本発明による組成物のペレットを充填して、水を連続的および必要なときのいずれにでも処理するようにできる。
【０１０７】
別法では、粗い砂利または玉石の寸法のペレットを流動している水塊（例えば小川）に直接配置して、酸を中和し、または金属汚染物質を除去するようにしてよい。
【０１０８】
また本発明は、潜在的に酸を形成する物質（硫黄および／または窒素の酸化物など）を含有するガスを処理するため、または極性有機分子を除去するようにガスを処理するためのカラムを提供することにも及ぶ。
【０１０９】
本発明のもう１つの態様において、本発明に従う組成物でできた多孔性ペレットブランケットが臭気放出を制御するために提供される。
【０１１０】
従って、本発明の教示内容に追従すれば、赤泥を含む組成物でできた安定で強固な多孔性粒子を作製できる。この粒子はペレットの形態であり得、高い酸中和・金属結合能に加えて大きな表面積を有し、また保持し得る。この粒子が本質的に有する透過性により、流水をこの材料に通過させおよびその周囲に流すことができる。乾燥させたとき、この粒子が塵を形成する傾向は低い。
【０１１１】
本発明の第８の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、セメント系材料およびボーキサイト精製残留物の混合物を含む多孔性粒状材料が提供される。
【０１１２】
孔の体積は粒状材料の体積の１０％〜９０％であり得る。孔の少なくとも１０％は開放セルまたは連続孔であり得る。粒状材料の孔は分布した孔寸法を有する。粒状材料の孔寸法は０．１〜２０００μｍの範囲にある。
【０１１３】
本発明の第９の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、粒子の各々がセメント系材料およびボーキサイト精製残留物の混合物を含む多孔性粒状材料が提供される。
【０１１４】
セメント系組成物
本発明の第１０の要旨によれば、部分中和赤泥（または部分的にもしくは一部が中和された赤泥）およびセメントを含むセメント系組成物であって、部分中和赤泥が、カルシウム、マグネシウムまたはそれらの組合せによって付与される、炭酸カルシウム等量で単位リットルあたり少なくとも３．５ミリモルの全硬度を有する水と接触することにより予備処理されているセメント系組成物が提供される。
【０１１５】
赤泥の予備処理において、そのｐＨは最大約１０．５かつ最小約８．２の値に低下し得る。赤泥のｐＨは８．２〜１０．５の範囲内であればどの値にでも都合よく低下させ得る。この範囲において可能な限り低い値に低下させることが好ましい。ｐＨは約８．５〜１０、またあるいは約８．５〜９．５、またあるいは約８．５〜９．５、また別法では約９〜１０、また更に別法では約９．５〜１０、または約９〜約９．５に低下させ得る。
【０１１６】
本発明の第１１の要旨によれば、セメント系組成物の製造方法であって：
（ａ）バイエル法より回収した赤泥を、カルシウム、マグネシウムまたはそれらの組合せによって付与される、炭酸カルシウム等量で単位リットルあたり少なくとも３．５ミリモルの全硬度を有する水と接触させて、部分中和赤泥を得ること；および
（ｂ）部分中和赤泥をセメントと混合して、セメント系組成物を得ること
を含む方法が提供される。
【０１１７】
工程（ａ）において、赤泥のｐＨは最大約１０．５かつ最小約８．２の値に低下し得る。赤泥のｐＨは８．２〜１０．５の範囲内であればどの値にでも都合よく低下させ得る。この範囲において可能な限り低い値に低下させることが好ましい。ｐＨは約８．５〜１０、あるいは約８．５〜９．５、別法では約９〜１０、更に別法では約９．５〜１０、または約９〜約９．５に低下させ得る。
【０１１８】
本発明による方法は、工程（ａ）の後および工程（ｂ）の前に、
工程（ａ１）部分中和赤泥を乾燥させて乾燥固体材料を得ること
を含み得る。
【０１１９】
本発明のこの要旨による方法は、工程（ａ１）の後および工程（ｂ）の前に、
工程（ａ２）工程（ａ１）の乾燥固体材料を粉砕して部分中和乾燥粉砕赤泥を得ること
を更に含み得る。
【０１２０】
セメントは組成物中に約１重量％〜約９９重量％の濃度で存在し得、また部分中和赤泥は組成物中に約９９重量％〜約１重量％の濃度で存在し得る。
【０１２１】
工程（ｃ）における粉砕は破砕（crushing）および／または微粉砕（pulverising）により実施できる。これは任意の破砕機および／または微粉砕機（コーンクラッシャー、ロッドミル、ボールミル、ジョークラッシャーまたはオービタルクラッシャーを含み得る）により実施してよい。
【０１２２】
また本発明は、本発明による方法によって作製されたセメント系組成物にも及ぶ。
【０１２３】
オプションとして、本発明による方法は、工程（ａ）の後および工程（ｂ）の前に、
赤泥（または部分的に低下させた赤泥）を酸と接触させて、赤泥のｐＨの最大約１０．５かつ最小約８．２への全低下の一部を行う工程
を含む。
【０１２４】
更なるオプションとして、この方法は、工程（ａ）の後および工程（ｂ）の前に、
赤泥（または部分的にｐＨを低下させた赤泥）から液相を分離する工程
を含み得る。
【０１２５】
本発明による方法の工程（ａ）において部分中和赤泥の予備処理に使用する水は、カルシウム＋マグネシウムにより付与されるその全硬度を、単位リットルあたり炭酸カルシウム等量で３．５ミリモル以上とする必要がある。しかしながら、１０．５未満のｐＨを達成するには、カルシウム＋マグネシウムにより付与される水の全硬度は、単位リットルあたり炭酸カルシウム等量で約５ミリモルより高いことが好ましく、より好ましくは単位リットルあたり炭酸カルシウム等量で１０ミリモルより高く、更により好ましくは単位リットルあたり炭酸カルシウム等量で約１５ミリモルより高い。水はカルシウムおよびマグネシウムの少なくとも一方について基準量および処理量を有することが好都合である。カルシウムについての基準量は約１５０ｍｇ／Ｌ（１．５ミリモル／リットル 炭酸カルシウム等量）であり、マグネシウムについての基準量は約２５０ｍｇ／Ｌ（２．５ミリモル／リットル 炭酸カルシウム等量）である。カルシウム 約２００〜約３００ｍｇ／Ｌおよびマグネシウム 約３００〜約７５０ｍｇ／Ｌを含有するブラインにより満足できる結果が得られているが、処理を効率的に行うには、３００ｍｇ／Ｌを超えるカルシウム濃度および約７５０ｍｇ／Ｌを超えるマグネシウム濃度が好ましいことが判明している。ある特定の条件組に対する最善の濃度は、溶液中で形成され得る様々な化合物の溶解度、溶液の温度およびセメント系組成物を使用する使用および環境条件に依存する。
【０１２６】
よって、工程（ａ）における部分中和赤泥の予備処理に使用する水は、一般的な水道水におけるよりも著しく高い濃度のカルシウムおよび／またはマグネシウムを含有することが好ましい。水道水または飲用水の水質に適用される規則は通常、硬度（これは一般的にＣａＣＯ３等量で示される）を基準とするガイドラインを含んでいる。全硬度（Ｃａ硬度＋Ｍｇ硬度）は飲用水では５００ｍｇ／Ｌ未満とすべきものとされ、これは単位リットルあたり約５ミリモル未満に等しい。よって、ＣａおよびＭｇの合計濃度は単位リットルあたり約５ミリモル未満とすべきであり、これは本発明による方法の工程（ａ）において赤泥を中和または部分中和するのに使用するＣａおよびＭｇ濃度に比べて極めて低い。硬水だと、石鹸およびその他の洗剤は泡立たない。それどころか、水面にスカムが形成される。硬度に関する基準範囲は以下の通り：
軟水： ０〜５９ｍｇ／Ｌ（０〜０．５９ｍＭ）
中程度の軟水： ６０〜１１９ｍｇ／Ｌ（０．６〜１．１９ｍＭ）
硬水： １２０〜１７９ｍｇ／Ｌ（１．２〜１．７９ｍＭ）
非常な硬水： １８０〜２４０ｍｇ／Ｌ（１．８〜２．４ｍＭ）
極めて非常な硬水： ＞４００ｍｇ／Ｌ（＞４ｍＭ）
【０１２７】
６０ｍｇ／Ｌ未満の硬度を有する水は、鉄および鋼の継手、ポンプおよびパイプにおける腐食電位が上昇しており、他方、３５０ｍｇ／Ｌより高い硬度を有する水はファウリングおよびスケール形成の可能性が増大する。従って、上述の望ましくない作用を回避するには、飲用水は３５０ｍｇ／Ｌ（これは約３．５ミリモルのＣａ＋Ｍｇに等しい）以下の全硬度を有するべきである。良質の飲用水は好ましくは６０〜１８０ｍｇ／Ｌ（これは約０．６〜１．８ミリモルのＣａ＋Ｍｇに等しい）の範囲にある全硬度を有する。
【０１２８】
本発明のこの要旨による方法の工程（ａ）において、赤泥のｐＨは８．２〜１０．５の範囲内であればどの値にでも都合よく低下させる。ｐＨは約８．５〜１０、あるいは約８．５〜９．５、またあるいは約８．５〜９、また別法では約９〜１０、また更に別法では約９．５〜１０、または約９〜約９．５に都合よく低下させる。
【０１２９】
本発明のこの要旨による方法の工程（ａ）において、赤泥の全アルカリ度は、炭酸カルシウムアルカリ度換算で、約２００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜９００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜８００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜７００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜６００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌ、あるいは約３００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約４００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約５００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約６００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約７００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約８００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約９００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは３００ｍｇ／Ｌ未満に低下し得る。
【０１３０】
この方法の工程（ａ）において、ｐＨは好都合には約１０．５未満、好ましくは約９．５未満、より好ましくは約９．０未満に低下し、また、全アルカリ度は、炭酸カルシウム等量アルカリ度換算で、３００ｍｇ／Ｌ未満に低下し、および好ましくは２００ｍｇ／Ｌ未満に低下する。
【０１３１】
好ましい組成物は５０％〜９５％（乾燥重量）の部分中和赤泥および５％〜５０％（重量）のセメントを含む。より好ましい組成物は７０％〜９０％（乾燥重量）の部分中和赤泥および１０％〜３０％（乾燥重量）のセメントを含む。最も好ましい組成物は８０％〜８５％（乾燥重量）の部分中和赤泥および１５％〜２０％（重量）のセメントを含む。
【０１３２】
本発明の１つの態様において、組成物は少なくとも３０重量％の部分中和赤泥を含む。もう１つの態様において、組成物は少なくとも５０重量％の部分中和赤泥を含む。
【０１３３】
本発明者らは、部分中和赤泥でできたセメント系組成物が高い酸中和および金属結合能を維持していることを見出した。このような組成物は黄鉄鋼酸化の結果または任意の他の手段により生じる酸分（acidity）を処理することができ、また硫酸塩耐性を有する。また本発明者らは、特定の用途の要請により付加される所定の限界に至るまで、部分中和赤泥が組成物の強度に悪影響を及ぼさないセメント代替物として機能でき、また、急な岩肌に付着して、危惧される岩の落下に抗して岩を安定化させ得ることを見出した。更に、本発明による組成物は乾燥させたときに知覚し得るほどの塵の問題を引き起こさず、そして極めて微細なテクチャまたは表面のディテール（または細部もしくは装飾）を有する物品に成型可能であることを見出した。
【０１３４】
本発明による組成物は従来のセメント系組成物に対して、実質的な強度低下を招かない代替物として使用できる。
【０１３５】
本発明による組成物は、型表面の微細なテクスチャディテールを成型表面に転写して保持するように成型できるキャスタブル材料を提供するために使用できる。
【０１３６】
本発明の１つの態様において、セメントの０．２重量％〜３重量％の超可塑剤、例えばＭＡＰＥＩ（商標） Ｎ１０およびＲ１４、ＭＡＰＥＴＡＲ（商標）またはＭＡＰＥＰＬＡＳＴ ＲＭＸを本発明による組成物に添加して吹付けコンクリート（またはショットクリート）を得ることができ、この吹付けコンクリートは酸中和能が増大しており、重金属を捕捉し、および垂直壁面に噴霧できるものである。
【０１３７】
本発明のもう１つの態様において、追加の水と、セメントの０．２重量％〜３重量％の超可塑剤、例えばＭＡＰＥＩ（商標） Ｎ１０およびＲ１４、ＭＡＰＥＴＡＲ（商標）またはＭＡＰＥＰＬＡＳＴ ＲＭＸとを本発明による組成物に添加してグラウトを得ることができ、このグラウトは岩または土壌物質中に圧力注入して、その強度を増加させ、かつその浸透性を低下させ、および任意の酸分を中和し、かつ孔流体中に存在し得る任意の微量金属を捕捉し得るものである。
【０１３８】
本発明のもう１つの態様において、組成物を押し出して多孔性ペレットとし、続いてこれを硬化および乾燥させる。その後、乾燥したペレットを酸性水改善のために使用できる。このような改善（または浄化）は地下水ダクトもしくは帯水層にて、または処理容器内で行い得る。
【０１３９】
セメント系組成物のための部分処理赤泥
セメント系組成物のための部分中和赤泥は、水性溶液中のカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンを添加することによって、または酸を添加することによって、または二酸化炭素を注入することによって、または石膏などの鉱物を添加することによって、あるいはこれらの方法のいくつかを組み合わせることによって、ボーキサイト精製所からの赤泥を少なくとも部分的に反応させることにより得ることができる。
【０１４０】
別法では、部分中和赤泥は、ボーキサイト精製所からの赤泥を、チタン精製プロセスから回収した鉄含有残留物、鉄含有土壌、鉄含有岩材（鉄鉱石採掘の副産物として生じる粉体など）またはボーキサイトからなる群より選択される材料と少なくとも部分的に反応させることにより得ることができる。
【０１４１】
国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８６５に記載されているように（この開示内容はその全体が本明細書に組み込まれる）、ボーキサイト精製所からの赤泥はカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと反応させ得る。少なくとも部分中和した赤泥を製造し得るもう１つの方法は、ボーキサイト精製所からの赤泥を、赤泥の反応ｐＨを１０．５未満に減少させるのに十分な量の海水（好ましくは、簡便には太陽の作用で、蒸発により濃縮した海水）と反応させることによるものである。例えば、未処理赤泥が約１３．５のｐＨおよび約２０，０００ｍｇ／Ｌのアルカリ度を有する場合、約５倍体積の世界平均的海水を添加することにより、ｐＨを９．０〜９．５に、およびアルカリ度を約３００ｍｇ／Ｌに低下させることが判明した。更に、国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８６５は、ボーキサイト精製所からの赤泥１部を、基準量および処理量のカルシウムイオンと基準量および処理量のマグネシウムイオンとを含有する水５重量部と、赤泥の反応ｐＨを１０．５未満とするのに十分な長さの時間に亘って混合することにより、ボーキサイト精製所からの赤泥をカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと反応させることを教示している。カルシウムおよびマグネシウムイオンの基準量は、処理溶液および赤泥の合計体積単位リットルあたり、それぞれ８ミリモルおよび１２ミリモルである。カルシウムイオンの処理量は、赤泥の全アルカリ度単位モルあたり少なくとも２５ミリモル（炭酸カルシウム等量アルカリ度換算）であり、他方、マグネシウムイオンの処理量は、赤泥の全アルカリ度単位モルあたり少なくとも４００ミリモル（炭酸カルシウム等量アルカリ度換算）である。適切なカルシウムまたはマグネシウムイオン源には、カルシウムまたはマグネシウムの可溶性または部分可溶性塩、例えばカルシウムおよびマグネシウムの塩化物、硫酸塩または硝酸塩が含まれる。
【０１４２】
部分中和赤泥の一般的組成は、その元となったボーキサイト鉱石の組成、そのボーキサイトを処理した精製所で使用された操作手順、および赤泥を得た後にどのように処理したかに依存する。
【０１４３】
ボーキサイト精製所からの原料赤泥の中和は、可溶性のＣａおよびＭｇ塩の添加により可溶性の水酸化物および炭酸塩が低溶解性の鉱物沈殿となったときに達成される マクコンシー（McConchie），Ｄ．、クラーク（Clark），Ｍ．Ｗ．、フォークス（Fawkes），Ｒ．、ハナハン（Hanahan），Ｃ．およびデービス−マクコンシー，Ｆ．、２０００年、「酸性硫酸塩土壌、硫化物鉱山尾鉱および酸性鉱山廃水の管理における海水で中和したボーキサイト精製残留物の使用（The use of seawater-neutralised bauxite refinery residues in the management of acid sulfate soils, sulphidic mine tailings and acid mine drainage）」、第３回クイーンズランド環境会議、１、第２０１〜２０８頁、ブリスベン、オーストラリア。この方法は塩基度を約９．０のｐＨまで低下させ、可溶性のアルカリ分（alkalinity）の殆どを固体のアルカリ分に変える。より詳細には、赤泥廃棄物中の水酸基イオンの大部分が海水中のマグネシウムとの反応により中和されてブルース石［Ｍｇ３（ＯＨ）６］およびハイドロタルサイト［Ｍｇ６Ａｌ２Ｏ３（ＯＨ）１６・４Ｈ２Ｏ］を形成するが、いくらかは追加のベーマイト［ＡｌＯＯＨ］およびギブサイト［Ａｌ（ＯＨ）３］の沈殿に消費され、そしていくらかは海水中のカルシウムと反応してハイドロカルマイト［Ｃａ２Ａｌ（ＯＨ）７・３Ｈ２Ｏ］およびｐ−アルミノハイドロカルサイト［ＣａＡｌ２（ＣＯ３）２（ＯＨ）４・３Ｈ２Ｏ］を形成する。
【０１４４】
部分中和赤泥は豊富なＡｌ、Ｆｅ、ＭｇおよびＣａの水酸化物および炭酸塩を含み、コンクリートの凝結のためのトバモライトゲル構成要素を提供するか、コンクリートの早期凝結を誘発するのに適切な添加剤を提供する。逆に、部分中和赤泥中の石膏含量が増加すると凝結速度が遅くなり得る。
【０１４５】
ボーキサイト精製所からの赤泥が海水、または蒸発により濃縮した海水、または他のカルシウムおよびマグネシウムに富むブライン、または可溶性カルシウムおよびマグネシウム塩、またはこれら選択肢のいくつかの組合せを用いて部分中和されている場合、部分中和赤泥は高い酸中和能（部分中和赤泥単位ｋｇあたり２．５〜７．５モルの酸）を依然として有する。また、これは極めて高い微量金属捕捉能（部分中和赤泥単位ｋｇあたり１，０００ミリグラム等量以上の金属）も有する。更に、これはリン酸塩および他のいくつかの化学種を捕捉および結合する高い能力を有する。部分中和赤泥は個々の用途に適するように様々な形態（例えばスラリー、粉末、ペレットなど）で製造できるが、そのいずれもが、高い酸中和能にもかかわらず、中性に近い土壌反応ｐＨ（１０．５未満およびより典型的には８．２〜８．６）を有する。部分中和赤泥の土壌反応ｐＨは中性に十分近く、また、そのＴＣＬＰ（毒性指標浸出法）値は十分低く、特別許可を得る必要なく運搬および使用できる程度である。
【０１４６】
部分中和赤泥を本発明の組成物および方法に使用する格別の利点は、可溶性塩濃度（特にナトリウム濃度）が未処理赤泥中の濃度より実質的に低いことである。この効果は、ナトリウムまたは塩度に対して敏感な環境に排出されることとなる処理水の塩度が上昇する場合や、灌漑用水として使用されることなる排水の塩度が植物の生長に悪影響を及ぼし、潜在的効果がより低い場合に特に重要であり得る。更に、可溶性塩濃度の減少は、本発明に従うセメント系組成物の最終強度の増加に寄与するものである。
【０１４７】
コンクリート強度はトバモライトゲル形成により決まる。最も典型的には、トバモライトゲルは水硬性セメントの凝結において生じる。水硬性セメントには、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、ハイアルミナセメント、および他の市販で入手可能なセメント結合剤を含む。本明細書において、表現「セメント」は水硬性セメントの上記の例を含むものとして理解されるべきである。
【０１４８】
トバモライトゲルには通常、次の４つの主要構成要素が存在する：ケイ酸三カルシウム（Ｃ３Ｓ）、ケイ酸二カルシウム（Ｃ２Ｓ）、アルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａｌ）および鉄アルミン酸四カルシウム（Ｃ４ＡｌＦｅ）。
【０１４９】
赤泥を部分中和する場合（ブライン添加によっても、海水もしくは濃縮海水添加によってもよく、また、可溶性マグネシウムおよびカルシウム塩を補充するか否かに関わらず）、赤泥のアルカリ分は可溶形（その殆どは炭酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウムである）から不溶形（これは一連のアルミノ−ヒドロキシ炭酸塩として固体となって沈殿する）に変わる。過剰のナトリウムは残りのブレーンと一緒に系外に排出される。アルミノ−ヒドロキシ炭酸塩は酸アタックに抗するｐＨ緩衝システムとして機能する。しかしながら、アルミノ−ヒドロキシ炭酸塩は、セメント（ＯＰＣを含む）をセメント系組成物中の部分中和赤泥で少なくとも部分的に置換し、その際に組成物の強度を著しく低下させることのないように、追加のポゾラン材料も提供する。
【０１５０】
中和されていない赤泥（乾燥または湿潤状態）は高いＮａ含量を有し、これはセメント系組成物の強度発現に対して不利益となる。そのようなセメント系組成物における一価のアルカリ金属（ＮａおよびＫ）はトバモライトゲルと相互作用して、アルカリ骨材反応、アルカリ炭酸塩反応およびアルカリシリカ反応を起こす（www.pavement.comを参照のこと）。
【０１５１】
アルカリ骨材反応はモルタルまたはコンクリートにおける化学反応であって、ポルトランドセメントまたは他の供給源に由来するアルカリ金属（ナトリウムまたはカリウム）と、骨材中に存在する特定の化合物との間の化学反応である。ある条件下では、この反応によってコンクリートまたはモルタルの有害な膨張が生じ得、これは強度発現に対して不利益となる。
【０１５２】
アルカリ炭酸塩反応はアルカリ金属（ナトリウムまたはカリウム）と、ある種の骨材中に存在する特定の炭酸塩岩（特にカルサイト、ドロマイトおよびドロマイト質石灰石）との間の化学反応である。この反応の生成物も使用中のコンクリートに異常膨張およびひび割れを生じ得る。
【０１５３】
アルカリシリカ反応はアルカリ金属（ナトリウムまたはカリウム）と、ある種の骨材中に存在する特定のケイ質岩または鉱物（オパリンシリカ、チャート、カルセドニー、非常に硬い歪んだ石英（flint strained quartz）および酸性火山ガラスなど）との間の化学反応である。この反応の生成物も使用中のコンクリートに異常膨張およびひび割れを生じ得る。
【０１５４】
セメント系組成物中の高いナトリム含量によって引き起こされる膨張およびひび割れはシリカゲルの形成により悪化し得、これもまた最終強度を低下させ、製品寿命を短縮する。
【０１５５】
水洗した（高い割合で存在する水酸化物を除去するため）赤泥は、ナトリウム含量が著しく低下しているが、酸中和能も殆どない。このような赤泥は、本発明によるセメント系組成物の酸中和能に対し十分寄与しないため、本発明によるセメント系組成物に使用するには望ましくない。加えて、このような赤泥中にはアルミノ−ヒドロキシ炭酸塩が存在しないため（中和の間にＣａおよびＭｇカチオンの添加により沈殿させていないからである）、本発明によるセメント系組成物に導入される部分中和赤泥のポゾラン能（pozzolanic attributes）を増強することもない。ポゾラン性を追加し、かつナトリウム含量を未中和の赤泥より低下させることにより、独特かつ改善された性質が本発明の組成物に付与される。
【０１５６】
水およびセメント系組成物
水はトバモライトゲルの水和／活性化ならびに混合の間の潤滑に重要である。混合物中の水の量は混合コンシステンシー、ワーカビリティおよび最終強度に大きく影響する。水は少なすぎても、多すぎても強度を低下させる。また、水が少なすぎるとワーカビリティに支障をきたす。強度に関しては、湿潤気味の混合物を得るよりも乾燥気味の混合物を得るほうが好ましい。吹付けコンクリートでは、乾燥過度より湿潤過度の混合物を得ることが好ましく、また殆どのグラウト用途では湿潤混合物を使用することが必須である。乾燥構成成分に水を添加し、滑らかなペーストになるまで混合（またはブレンド）しなければならない。添加すべき水の量の好ましい範囲は、使用する部分中和赤泥ブレンド、ブレンド中に存在する酸中和水酸化物および酸化物鉱物の割合、部分中和赤泥の初期含水量、および最終生産物の使用目的に依存する。
【０１５７】
耐荷重コンクリートでは、水添加量についての好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水１５％〜５５％（重量）、より好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水２５％〜４５％（重量）、更により好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水３０％〜４０％（重量）、そして最も好ましい範囲は乾燥原料に対して水３３％〜３７％（重量）である。
【０１５８】
吹付けコンクリートでは、水添加量についての好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水２５％〜８０％（重量）、より好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水３５％〜７５％（重量）、更により好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水４５％〜７０％（重量）、そして最も好ましい範囲は乾燥原料に対して水５０％〜６０％（重量）である。
【０１５９】
グラウトでは、水添加量についての好ましい範囲は、使用する装置、グラウト注入すべき岩または土壌物質の多孔性および透過性の特性およびその他の技術的因子に依存するが、一般的には、乾燥構成成分に対して水２５％〜９８％（重量）、より好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水３５％〜９５％（重量）、更により好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水４５％〜９０％（重量）、そして最も好ましい範囲は乾燥原料に対して水５５％〜８５％（重量）である。被注入物質の透過性が高いほど、孔寸法が大きいほど、ポンプ移送距離が短いほどおよび注入パイプの直径が大きいほど、より乾燥した混合物を要し、他方、被注入物質の透過性が低いほど、孔が小さいほど、ポンプ移送距離が長いほどおよび注入パイプの直径が小さいほど、より湿潤な混合物が好ましい。
【０１６０】
シリカ供給物およびセメント系組成物
追加のシリカ源を、トバモライトゲル形成を増進するために混合物中に含めてよい。これにはケイ砂、珪藻土、フライアッシュ、ボトムアッシュまたは破砕ケイ酸塩岩が含まれ得る。追加のシリカ源は単独でまたは組み合わせて添加し得る。追加のシリカ源の好ましい濃度は０％〜３０％（乾燥重量）の範囲にあり、より好ましい範囲は３％〜２０％（乾燥重量）、そして最も好ましい範囲は５％〜１２％（乾燥重量）である。
【０１６１】
可塑剤／重合剤
可塑剤／重合剤も、湿潤混合物のワーカビリティを高めるため、凝結始発時間を抑制するため、および硬化生産物に更なる結合強度を付与するために混合物に添加してよい。可塑剤／重合剤にはＭｅｔｈｏｃｅｌｌ（登録商標）、セルロースエーテル、メチル−ヒドロキシエチル−セルロース（ＭＨＥＣ）、ヒドロキシプロピル−メチル−セルロース（ＨＰＭＣ）およびＢｒｉｃｋｙ’ｓ Ｍａｔｅ（商標）が含まれるが、これらに限定されない。部分中和赤泥ブレンドを用いた混合物に添加するには、高度に置換された有機可塑剤／重合剤（例えばＨＰＭＣ）が好ましい。低イオン強度系（例えば淡水で濯いだ部分中和赤泥）では、それ程高度にではなく置換された可塑剤／重合剤（例えばＭＨＥＣ）を使用してよい。添加する可塑剤の好ましい濃度は乾燥混合物の０％〜８％（重量）であり、より好ましい濃度は乾燥混合物の０．１％〜５％（重量）の範囲にあり、更により好ましい濃度は乾燥混合物の０．２％〜３％（重量）の範囲にあり、そして最も好ましい濃度は乾燥混合物の０．３％〜２．０％（重量）の範囲にある。
【０１６２】
空気連行剤（またはＡＥ剤）
空気の連行により、最終生産物における多孔性および透過性が上昇する。空気連行剤は、混合の間にコンクリート中に分断（shear）された空気を捕捉する能力を高めることにより、または混合および凝結の間に、スラリーの有する化学的条件下にて気体を放出することで機能する。空気連行剤を使用すると、コンクリートの膨張および収縮能力が高まり、その際にひび割れを生じず、よって、最終コンクリート生産物を寒冷気候下にて繰り返される凍結および溶解から保護する。
【０１６３】
空気連行剤には過酸化水素、有機ポリマーおよび市販で入手可能な有機発泡剤（例えばＥＰ２０２１（商標））が含まれるが、これらに限定されない。過酸化水素はスラリーの有する化学条件下にて分解する。これは酸素を放出し、この酸素は膨張して孔を設ける。気泡が移動することで、連続孔（または相互接続された孔）を通じてのペレット透過性が付与される。空気連行剤は、成型の間のスラリーの振動締固めにより影響を受けない。
【０１６４】
過酸化水素は空気連行剤として様々な強度で使用してよい。強度は好ましくは過酸化水素０．１％〜７５％（重量対体積）、より好ましくは１％〜３０％（重量対体積）、そして最も好ましくは３％〜１０％（重量対体積）の範囲にある。強度３％（重量対体積）の場合、添加割合は好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり１ｍＬ〜２５ｍＬであり、より好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり約２ｍＬ〜約２０ｍＬであり、更により好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり約５ｍＬ〜約１５ｍＬであり、そして最も好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり約８ｍＬ〜約１０ｍＬである。空気連行剤の添加割合をより高くすることまたは濃度をより高くすることにより、多孔性（または孔度）および透過性が高められるが、物理的強度は低下する。
【０１６５】
リン酸塩形成剤
アパタイト様鉱物および／または鉱物結晶間でのリン酸塩架橋部の発達により、強度上の更なる利点、特に濡れ強度が付与され得る。リン酸塩は重金属を捕捉および結合するようにも機能する。よって、リン酸塩形成剤を混合物に添加してよく、これにはリン酸、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、およびリン酸二水素カリウムが含まれ得る。リン酸を０．０１Ｍ〜１８Ｍの好ましい強度で使用してよく、より好ましくは０．１Ｍ〜５Ｍのリン酸強度で使用してよく、更により好ましくは０．５Ｍ〜３Ｍのリン酸強度で使用してよい。最も好ましいリン酸強度は１Ｍ〜２Ｍである。１．５Ｍのリン酸強度の場合、乾燥構成成分単位ｋｇあたり０．２ｍＬ〜４ｍＬの添加割合を使用してよく、より好ましい添加割合は乾燥構成成分単位ｋｇあたり１ｍＬ〜３．５ｍＬであり、更により好ましくい添加割合は乾燥構成成分単位ｋｇあたり１．５ｍＬ〜２．５ｍＬ、そして最も好ましい割合は乾燥構成成分単位ｋｇあたり２ｍＬ〜２．５ｍＬである。
【０１６６】
有機物
セメント系組成物を形成する間に有機物を導入すると、繊維質マットを提供できると同時に、組織の木部および師部により、流体フローに対して追加の相互接続路を提供できる。加えて、有機物は適切な細菌繁殖培地を提供し得る。形成された生産物は嫌気性処理に効率的に使用し得、そして生物地球化学的反応（例えば硫酸還元および脱窒）を効率的に進行させ得る。生産物に導入され得る有機物には下水汚泥、サトウキビバガス、わらくず、腐葉土および麻繊維が含まれるが、これらに限定されない。添加する有機物の濃度は乾燥混合物の０％〜１５％（重量）の範囲にあり得る。好ましい濃度は乾燥混合物の０．４％〜１０％（重量）の範囲にあり、更により好ましい濃度は乾燥混合物の０．６％〜８％（重量）の範囲にあり、そして最も好ましい濃度は乾燥混合物の０．８％〜５．０％（重量）の範囲にある。
【０１６７】
補強材
大きな構造物およびコンクリート打設物を補強することが、コンクリートを特に抗張力下にて耐荷重性とする場合に必要であり得る。最も典型的には、コンクリートの補強は鋼補強材を用いて行われる。しかしながら、塩化物浸入および鋼腐食により、補強ロッドの周囲で腐食膨張が起こるため、コンクリートはしばしば破損される。この結果、常套の補強鋼はしばしば亜鉛メッキされ、またはエポキシで被覆して、鋼を腐食塩から隔離している。これに対する別法は、鋼を陰極として電流を流すことによる陰極防食を用いることである。もう１つの別法は、耐食鋼（例えばステンレス鋼）または鋼でない代替物（ガラス繊維、アラミド繊維、カーボン繊維、ポリプロピレン繊維またはポリエチレン繊維など）を用いることである。コンクリートに繊維を短繊維（長さ約５０ｍｍ）として添加して、コンクリートを周囲に凝結させる交差結合（または架橋）状マットを提供し、そして強度を改善し得る。
【０１６８】
凝結促進剤
本発明によるセメント系組成物に凝結促進剤を添加して、組成物中のＣ３Ａ、Ｃ４ＡＦ成分の形成を促進することにより、または他の水の需要の高い鉱物成長を誘発することにより、迅速に凝結させ得る。しかしながら、セメント系組成物の凝結プロセスを初期にて促進すると、しばしばその代わりに最終強度が低下することとなる。凝結促進剤は典型的には無機的な性質を有するものであり（但し必ずしもそうでない）、そして、凝結の早い段階で使用される化合物または水を要する生成物を生じる化合物を提供し得る。凝結促進剤には、無機物側としてアルカリ金属（Ｋ、ＮａおよびＬｉ）の水酸化物、酸化物、アルミン酸塩および炭酸塩、アルカリ土類金属（ＣａおよびＭｇ）の水酸化物、酸化物、アルミン酸塩および炭酸塩、フュームドシリカ、ケイ酸、第二鉄塩（塩化物、硝酸塩および硫酸塩を含む）およびモンモリロナイト粘土、または有機物側としてＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ＡＭＩＳ、ＲＭＴ、ナフタレンスルホン酸およびホルムアルデヒドが含まれる。
【０１６９】
凝結遅延剤
凝結遅延剤を添加して、セメント系組成物の凝結の始発を遅くし得る。一般的な凝結遅延剤は石膏（硫酸カルシウム二水和物）である。これは特にこの目的で水硬性セメントに添加され得るものである。コンクリートの凝結時間を遅らせることにより、コンクリートの平滑化、加工および流し込みのための作業時間をはるかに長くできる。このことは、一度で連続的に大量に流し込む必要があるときに特に重要である。加えて、凝結プロセスを遅くすることにより、コンクリートのひび割れおよび収縮が起こりにくくなる。収縮を防止するために、石膏をトリエタノールアミンと組み合わせて使用できる。
【０１７０】
耐塩剤
耐塩剤は凝結した生産物を塩水から保護するのを支援する。Ｃ３Ａ含量の低いコンクリートは硫酸塩アタックに対してより一層耐性である。凝結構造をＣ３ＡからＣ４ＡＦ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ｓおよび他の化合物（ＣＡ、Ｃ３Ａ４（四アルミン酸三カルシウム）、およびＣ２ＡＳ（アルミノケイ酸二カルシウム）など）へシフトさせる添加剤を含めることにより、より大きな塩保護を得ることができる。より高い耐塩性を得るには、第二鉄塩またはアルミン酸カルシウムを組成物に添加し得る。可塑剤は混合水の塩度の作用を受けて、その性能が低下することがある。例えば、ＭＨＥＣ（メチル−ヒドロキシ−エチルセルロース）は塩許容度が低く、塩の少ない環境で得られた強度は、塩の多い環境に混合すると失われる。しかしながら、このことは塩許容度の高い変異体であるＨＰＭＣ（ヒドロキシ−プロピルメチルセルロース）を用いることにより克服できる。
【０１７１】
他の添加剤
所望により、最終生産物（または製品）の地球化学的および物理的特性を変えるために他の成分を混合物に添加してよく、他の成分にはシリカ供給物、可塑剤、リン酸塩形成剤および空気連行剤が含まれ得るが、これらに限定されない。
【０１７２】
構成成分の混合
乾燥材料を好ましくは＜２ｍｍに、より好ましくは＜１ｍｍに、更により好ましくは＜５００μｍに、そして最も好ましくは＜２５０μｍに篩過してよい。これらは材料の凝集を低減するよう十分に混合することが好ましい。これは材料の凝集を低減するために十分に混合することが好ましい。湿潤材料（水、任意のリン酸塩形成剤および任意の空気連行剤）は混合して一緒にした後に乾燥材料に添加することが好ましい。あるいは、湿潤材料を個々に添加してよい。湿潤構成成分を乾燥構成成分と個々に混合するのであれば、混合順序は水、その後にリン酸塩形成剤、その後に空気連行剤とし得る。混合を一旦停止すると空気連行が実質的に減少してしまうので、混合プロセスの間に空気連行を確実に完了させるためにスラリーをより長時間混合し得る（即ち湿潤気味から乾燥気味のスラリーとする）。リン酸塩形成剤はリン酸とし得る。空気連行剤は過酸化水素とし得る。
【０１７３】
混合は様々な手段で実施でき、これには市販で入手可能な剪断力ミキサー、および材料を転動させるコンクリートミキサーが含まれる。材料を混合すると、混合物は１分間あたり少なくとも１０回の割合、好ましくは１分間あたり少なくとも２０回の割合、そしてより好ましくは１分間あたり少なくとも３０回の割合で、少なくとも５分間、好ましくは少なくとも１０分間に亘って折り畳まれる。（これら割合は市販で入手可能なコンクリートミキサーでの１分間あたりの回転数と同じであり得る。）剪断力ミキサー（パン用ミキサーなど）は標準的なコンクリートミキサーより高い混合割合（または速度）で使用され得る。機械の仕様に応じて混合時間を適宜に調整し得る。
【０１７４】
流し込み、成型および乾燥
最適コンクリート強度は通常約２８日間硬化（または養生）後に得られる。しかしながら、硬化は何ヶ月、更には数年にも亘って継続する。セメントの凝結の始発はＣ３ＡｌおよびＣ４ＡｌＦ形のトバモライトの発達により０〜１０日の期間に亘って起こる。Ｃ３ＳおよびＣ２Ｓトバモライトゲルは０〜４００日の期間に亘って生じる。
【０１７５】
強度を最大限にするため、流し込んだ生産物は使用の前に、水分損失を制限する環境中にて少なくとも２８日間保持することが好ましい。硬化の間、水の損失を最小限にするため、およびＣ３Ｓトバモライト発達を促進するために、温度は実際的範囲でできるだけ低く維持することが好ましい。生産物を好ましくは少なくとも２８日間硬化させて、Ｃ３Ｓトバモライトゲルの発達をもたらし、少量の微粉（＜０．１５ｍｍ）を有し、塵の問題を引き起こす可能性の低い生産物を形成する。
【０１７６】
ヘーベルコンクリート
へーベールコンクリートは高孔度、軽量コンクリートであり、非耐荷重性の壁構造において重量を削減するために使用される。典型的にはブロック状に成型されるが、流し込んで大面積のスラブとして所定の高さに持ち上げることもできる。この製造方法は、ＥＰ２０２１などの発泡（極度の空気連行）剤を添加すること以外は典型的なコンクリートの製造方法と同様である。混合の際、ＥＰ２０２１はシェービングクリームのように大量に発泡して、極めて多孔性のセメント組成物を提供し、この組成物は孔を保持したまま凝結する。その孔により、ヘーベルコンクリートは高い貯水能を有し、よって、コンクリート製プランターボックスなどに理想的である。
【０１７７】
吹付けコンクリート
壁および天井に噴霧できる吹付けコンクリートを本発明による方法によって製造し得る。これを実現するため、トバモライトゲル（垂直壁面に吹付けたときに壁に付着する）の形成を起こすべく水を添加して使用に備える際、最終的な吹付け組成物のポンプ移送性を改善するために、超可塑剤を本発明による組成物に添加し得る。その後、水和混合物（これは、混合物の効率的なポンプ移送を容易にするのに必要な量より多くの水を含んでいないことが好ましい）をポンプ移送し、そしてスプレーノズルから垂直壁面に吹付ける。スプレーノズルから飛び出す直前に、既に水和した組成物に凝結促進剤を添加する。いくつかの用途では、この位置で繊維強化材も添加してよい。凝結促進剤により、噴霧したコンクリートが壁面からスランプする（または垂れる）前に迅速に凝結させる。典型的には、凝結促進剤はフュームドシリカ、アルカリ土類金属またはアルカリ金属の水酸化物などの乾燥粉末である。
【０１７８】
グラウト
グラウトは、ダム近傍の岩もしくは土壌物質における洩出を封止するなどの環境的用途、または水を内部または外部に維持する必要のある他の構造体に使用される。本発明による組成物は、グラウト注入プロセスにより制御すべき流体が酸性、苛性、塩性、酸性かつ塩性、または苛性かつ塩性である場合に特に有用である。必要とされる実際のグラウト混合物は、グラウトが注入される岩または土壌の地球化学的特性、グラウトを施すために使用する装置、およびグラウト注入プロセスにより制御すべき水の組成に応じて決まる。グラウト組成を決定するのにワーカビリティおよび凝結特性が特に重要であるが、強度はさほど重大ではない。強度要件の殆どはグラウト注入される岩または土壌物質によって満たされ、またグラウトを施すことによって生じ得る追加の強度は比較的小さいのが通常だからである。
【０１７９】
次の３つの特性に基づいて理想的なグラウトを選択することを教示する：構成成分、グラウト溶液および最終生産物の特性。グラウトの構成成分は、安価で豊富に供給される水の中で容易に移動できる材料であって、浸入し易いように微粉状であり、予測されるあらゆる貯蔵状態にて安定であり、および非毒性、非腐食性、非可燃性または非爆発性の材料とすべきである。グラウト溶液は、あらゆる常温下にて安定である水と同様の粘度を示し、一般的で安価な化学種により触媒され、地下水において一般的に認められる溶解した塩に対して敏感でなく（または影響を受け難く）、安定なｐＨを有し、および容易かつ簡単にゲル化時間を変更できるものとすべきである。よって、グラウト注入プロセスより得られる最終生産物は永久的で、地下水において通常認められる化学的条件により影響を受けず、および高い強度を有するものとすべきである。これらは満足することの難しい基準の組であることは明らかであり、現在市販されているどのグラウトもこれら特質の全てを有するとは言えない。しかしながら、個々のプロジェクトおよび／または現場に対して重要である特性により、上記基準のうち１つまたは２つ以上が必然的に関係のないものとなり、適切なグラウト選択が可能となり得る。
【０１８０】
図面の詳細な説明
図１は本発明による組成物でできたあるペレットのＳＥＭ写真であって、そのペレット形成の間に発達したマクロ孔の分布を示すものである。この写真はペレット形成プロセスの間に発達したマクロ孔の分布を示す。
図２は図１のペレットのＳＥＭ写真であって、その内部の微細孔の細部を示すものである。図２から、ペレットはかなり分散した孔寸法を有することがわかる。マクロ孔寸法は２０〜１００μｍ寸法のオーダーであり、またミクロ孔は０．２μｍ〜１μｍのオーダーであって、壁を通ってマクロ孔間を接続している。他の実験結果において、最大２００μｍのマクロ孔寸法が得られている。
図３は図１および図２のペレットのＳＥＭ写真であって、その微細相互接続トバモライトゲル形成部を示すものである。図３はペレット１の微細相互接続トバモライトゲルを示す。大きな菱面体晶は、硬化の間に孔の水から結晶化したＣａＣＯ３である。
図４は図１〜図３のペレットのＳＥＭ写真であって、２つの炭酸塩充填マクロ孔のつぶれた（collapsed）上部を示すものである。
図５はペレット２のＳＥＭ写真であって、ペレット形成プロセスの間に発達したマクロ孔の分布を示すものである。
図６はペレット２の表面の高解像度写真であって、ペレット中に張り巡らされた（またはこれを貫通する）マクロ孔ネットワークを示すものである。
図７は実施例２に関して以下に説明する。
図８は実施例５に関して以下に説明する。
地下透過性反応バリアの例示的な工業的実施を図９を参照して以下に説明する。
【０１８１】
実施例
多孔性粒状材料
実施例１：発達させたペレットの内孔についての走査型電子顕微鏡検査
以下の手順により２種のペレットを作製した。
【０１８２】
ペレット１を、以下の成分を混合してスラリーを形成することにより作製した。
８０ｇ処理済赤泥
４ｇ消石灰
４ｇ酸化マグネシウム
２ｇＨＰＭＣ可塑剤／重合剤
１５ｇポルトランドセメント
８ｇ乾燥構成成分のケイ砂
７０ｍＬの水
８ｍＬの３％Ｈ２Ｏ２ および
０．２２ｍＬの１．５Ｍ Ｈ３ＰＯ４
上記成分を剪断力ミキサーにて１分間混合した。湿潤なスラリーを、高さ対直径のアスペクト比が３．５：１である型内に流し入れ、そして制限するように蓋をして、２８日間硬化させた（または養生した）。
【０１８３】
ペレット２を、以下の成分を混合してスラリーを形成することにより作製した。
７０ｇ処理済赤泥
２ｇＨＰＭＣ可塑剤
１５ｇポルトランドセメント
１３ｇのケイ砂
７０ｍＬの水
０．８ｍＬの３％Ｈ２Ｏ２ および
０．２２ｍＬの１．５Ｍ Ｈ３ＰＯ４
上記成分を剪断力ミキサーにて１分間混合した。湿潤なスラリーを、高さ対直径のアスペクト比が３．５：１である型内に流し入れ、制限するように型に蓋をして、２８日間硬化させた（または養生した）。
【０１８４】
２８日後、型を開けて、ペレットのサンプルを走査型電子顕微鏡にて検査して、微細なテクスチャおよび構造上の特性を調べた。
【０１８５】
添付のＳＥＭ写真である図１〜図６は、ペレットの多孔性の性質およびその構造を形成している微粉状鉱物の格子ネットワークを示し、また、ペレット形成の間に発達した孔空間の内部に酸中和鉱物が存在していることを示す。
【０１８６】
実施例２：多孔性ペレットで構成したカラムを使用した金属に富む皮革廃水の処理
図７を参照し、実施例２の結果を得るために使用した研究所装置の概略ダイアグラムをそこに示す。この試験では上記実施例１にて得られたペレット１を軽く破砕し、そして篩過して、２５０μｍ〜５００μｍ、５００μｍ〜７５０μｍ、７５０μｍ〜１０００μｍおよび１０００μｍ〜２０００μｍの４つの粒度範囲とした材料を用いた。濾過／反応カラム（１０）を準備するため、４つの粒度の各々を２５％ずつとするペレット混合物を作製した。ポリカーボネート管（内径４４ｍｍ）を用いて３つの濾過／反応カラム（１０、２０、３０）を構成した。各カラム（１０、２０、３０）を一方の端部にて封かんし、プレフィルターのジオテキスタイル詰物として機能する１０ｃｍ長さの粗粒砂および砂利混合物（１２）と、５ｃｍ長さの処理済赤泥ペレット（１４）と、もう１つのジオテキスタイル詰物（１６）として、処理済赤泥ペレット（１４）を所定位置に保持するための１０ｃｍ長さの粗粒砂および砂利パックとにより充填した。濾過／反応カラム（１０、２０、３０）を、各カラム間に位置する凝結／沈殿容器（２２、２４）と直列にして組立てた。
【０１８７】
皮革廃水をカラムに６００ＭＰａ真空（２６）下で流し、凝結／沈殿容器（３２）に回収した。これを分析し、そして同じ廃水に処理済赤泥を直接添加したときのデータと比較するためである。反応／濾過カラム（１０、２０、３０）内の処理済赤泥ペレットの合計質量は、直接添加実験にて添加した処理済赤泥の量と同じものとした。廃液の分析、直接添加の結果、および反応／濾過カラムの結果を以下の表３に示す。表３は、発達させた多孔性ペレットを濾過管（反応カラム）にて使用した皮革廃水の処理より得られたデータを示すものである。
【０１８８】
【表３】
【０１８９】
実施例３：多孔性ペレットのバッチを４ｍ３セメントミキサー構成成分にて作製するための手引き
２００ｋｇのＡ１処理済赤泥 ＜２ｍｍにスクリーニングしたもの
４００ｋｇの普通ポルトランドセメント
２５０ｋｇの微粉状ケイ砂
１００ｋｇの消石灰 ＜１ｍｍにスクリーニングしたもの
２００ｋｇの酸化マグネシウム ＜１ｍｍにスクリーニングしたもの
５０ｋｇのヒドロ−プロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）可塑剤
約２０００Ｌの水
２５Ｌの３％過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）
７Ｌの１．５Ｍオルトリン酸（Ｈ３ＰＯ４）
乾燥材料の総重量：３，０００ｋｇ
湿潤材料の総重量：約２，０３２ｋｇ
総湿重量：約５，０３２ｋｇ（２ｍ３）
【０１９０】
上記したように乾燥処理済赤泥を使用することは任意であると理解されたい。代わりに、約５０％の含水量を有する処理済赤泥を用いてよいが、処理済赤泥に含まれる水の量に正比例して、追加すべき水の量を減らす必要がある。洗浄した処理済赤泥は必須でないが、処理済赤泥は処理されていなければならない。例えば、使用する処理済赤泥を５０％スラリーとして供給すると、乾燥添加剤および少量の水だけが必要となる。処理済赤泥をスクリーニングしたスラリーとして使用すると、処理済赤泥の乾燥に要する時間およびコストがなくなり、これにより、処理済赤泥製造における主な障害を克服することができる。
【０１９１】
上記構成成分は汎用処理済赤泥Ｃ５Ｔ１０ブレンドを製造するためのものである。他のブレンドを製造してよいが、混合物を注意深く調整する必要があり得、また、カルシウムまたはマグネシウム不足またはカルシウム＋マグネシウムに対するナトリウムの比が高いことが凝結特性に悪影響を及ぼさないことを確実にするように、少量の消石灰および酸化マグネシウムを維持する必要があり得る。
【０１９２】
実施例４：ペレット状組成物を作製するプロセス工程
工程１：４００Ｌの水をミキサーに加え、そして２ｔのスクリーニングした処理済赤泥を加え、乾燥ペーストが形成されるまで混合する。
工程２：混合しながら、１Ｌのリン酸を１０Ｌの水で希釈し、これをミキサーに加えて１５分間混合する。
工程３：４００ｋｇのセメントをミキサーに加え、追加の４００Ｌの水と一緒に１５分間混合する。必要ならば、潤滑性を改善するために少量の洗剤を添加してよい。
工程４：主要構成成分を撹拌し続けながら、ＩＢＣにて２００ｋｇの酸化マグネシウムおよび１００ｋｇの消石灰を３００Ｌの水と一緒に１０分間激しく混合する。
工程５：予備混合した石灰および酸化マグネシウムをメインのミキサーに加えて、１０分間混合する。
工程６：構成成分を撹拌し続けながら、ＩＢＣにて２５ｋｇのＨＰＭＣを１５０Ｌの熱水と合わせて５分間激しく混合し、その後、３００Ｌに希釈して更に５分間混合する。
工程７：予備混合したポリマーをメインのミキサーに加えて、１０分間混合する。
工程８：工程６および７を繰り返す。
工程９：所望のコンシステンシーが得られるまで（簡単な指標試験を目下開発中である）、混合物に水（＜３００Ｌ 処理済赤泥の含水量による）を添加する。
工程１０：混合し続けながら、２Ｌの過酸化水素を２３Ｌの水で希釈し、希釈した過酸化水素をミキサーに加えて５分間混合する。
工程１１：混合物をスラブに１００ｍｍ〜２００ｍｍの厚さで流し込む：所望の量の混合物を保持できるように型枠を前もって組立てておく必要がある。
工程１２：流し込んだスラブを３〜６時間ゲル化させ、その後、これを長方形ブロック（これは硬化して破砕が必要になるまで、容易に持上げて積重ねておくことができる）に区分する。
工程１３：区分したブロックを７〜１０日間凝結させ、その後、最終硬化のために積重ねる。
工程１４：積重ねたブロックを、スラブをペレット状にするために衝撃粉砕を用いる場合は更に最小２１日間、またはカッター（例えばウッドチッパー）を用いる場合は更に７日間硬化させる。
【０１９３】
実施例５：工業的応用
汚染物質を含有する流体から汚染物質を除去するために、上記実施例１〜４のいずれかに記載のようにして作製したペレットを工業プロセスに使用することができる。
【０１９４】
例示的な工業的応用を図８に示し、これは汚染された水を処理するための工業プロセス（１００）の概略ダイアグラムである。プロセス（１００）は汚染水を保持する供給タンク（１０５）を含む。供給タンク（１０５）は汚染水を供給ラインに通じて一連の汚染物質除去タンク（１１０、１２０、１３０）に供給する。汚染物質除去タンク（１１０、１２０、１３０）の各々には、上記実施例１〜４のいずれかに記載のようにして作製したペレットの透過性塊（１１０’、１２０’、１３０’）が充填されている。ペレットの透過性塊（１１０’、１２０’、１３０’）は、汚染物質除去タンク（１１０、１２０、１３０）に充填された状態で、約６０％の孔度εを有する。ペレットの透過性塊（１１０’、１２０’、１３０’）は２つの多孔性砂層（１１２）の間に充填されており、多孔性砂層（１１２）は３〜５ｍｍの範囲にある粒子寸法を有し、フィルターとして機能する。ペレットの透過性塊（１１０’、１２０’、１３０’）は、汚染物質除去タンク（１１０、１２０、１３０）から取り出すためにワイヤーメッシュネット（図示せず）内に収容されている。使用の際、汚染物質を含有する水をスプレー（図示せず）により、タンク（１１０）の上側砂層（１１２）上へ均等に分配する。高孔度ペレット（１１０’）は上記のように供給水中に存在する汚染物質の少なくとも一部を除去するのを助ける。その後、供給水はタンク（１２０、１３０）に各々配置された残りのペレットの透過性塊（１２０’、１３０’）を連続的に通過して、更なる汚染物質を連続的に水から除去し、この水は最終的にはタンク１３０’から矢印１１４で示すように取り出される。
【０１９５】
水汚染物質流速などのプロセス（１００）の変数は、供給タンク１０５の水中の汚染物質濃度に応じて可変であり得ることが理解されよう。
【０１９６】
また、他の態様においては、タンク（１１０、１２０、１３０）をカラムと置換し得ること、および流体を汚染物資を含有する気体とし得ることも理解されよう。
【０１９７】
もう１つの工業的応用を図９に示し、これは汚染水を処理するために使用される地下透過性反応バリア（２２０）の断面図である。地下透過性反応バリア（２２０）は上記実施例１〜４のいずれかに記載のようにして作製したペレットの塊で構成される。透過性反応バリア（２２０）は図示するように溝壁（２３０）によって溝内に設けられる。透過性反応バリア（２２０）は土壌表面（２２０）より下方にて、汚染物質を含有する水路（２１０）に配置される。透過性反応バリア（２２０）を通過した水（２１０’）は入口側の水（２１０）よりも低い汚染物質濃度を有する。
【０１９８】
処理済赤泥はペレット状に作製されているので、取扱いが容易であることが理解されよう。また、ペレットは透過性が高いが、乾燥状態において微細な赤塵を形成せず（この点、赤泥と相異する）、これにより、ペレットは流動している酸性水、金属に富む水、および人口集中部に近い領域の水ならびに排ガスを処理するのに適したものとなっている。また、ペレットを中程度の透過性を維持することの必要な透過性反応バリアまたは静的水処理カラムもしくはタンクにも使用できることが理解されよう。
【０１９９】
また、ペレットは、微細赤泥粒子の下流における損失に付随する問題も克服する。
【０２００】
開示した態様を参照しつつ本発明を具体的な細部まで説明したが、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の概念および範囲内において多くの変形および改変が成され得ることが理解されよう。
【０２０１】
実施例６：本発明によるセメント系組成物
【表４】
【０２０２】
実施例７：本発明による別のセメント系組成物
【表５】
【０２０３】
実施例８：セメント系ペーストにおけるポゾランとしての部分中和赤泥（セメント置換）
ペースト混合物を４種調製し、それぞれＡ、Ｂ、ＣおよびＤとした。混合物Ａは、オーストラリアン・スタンダード ＡＳ １３１５に従って調製した。混合物Ｂ、ＣおよびＤは、１００％普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）を使用する代わりに、部分中和赤泥のスラリーの割合を上昇させた普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）を混合することにより調製したこと以外は、同様にして調製した。この部分中和赤泥のスラリーは、カルシウム＋マグネシウムにより付与される硬度が５ミリモル（炭酸カルシウム等量）以上である水性溶液と赤泥を反応させることによって、そのｐＨを８．２〜１０．５に低下させたものである。スラリーは約５１％の固形分を含有するものであった。
【０２０４】
部分中和赤泥で置換したＯＰＣの量は表６に列挙した通りである。置換割合（％）はそれぞれ５％、１０％および２０％とした。４種の混合物はいずれも２５ｍｍ立方とし、４種の混合物はいずれも０．４５の水対結合材比にてキャスティングした。
【０２０５】
４種の混合物をいずれも、２３℃の霧室に貯蔵した封かんプラスチックバッグ内にて５６日間連続的に硬化させ、その後、各々のサンプルを圧縮強度試験に付した。結果は以下の通りである。
【０２０６】
【表６】
【０２０７】
凝結終結時間は３００〜３４０分であり、これら混合物間で違いは認められなかった。
【０２０８】
混合物Ａ（１００％ＯＰＣ）の場合、硬化ペーストの圧縮強度は２８日後で７０ＭＰａであったのに対し、混合物Ｄ（ＯＰＣを部分中和赤泥により２０％置換）の場合、硬化ペーストの圧縮強度は２８日後で６０ＭＰａであった。
【０２０９】
１００％ＯＰＣの場合、硬化ペースト（２８日後）の半断熱温度は４２℃であったのに対し、ＯＰＣを部分中和赤泥で２０％置換した場合、硬化ペースト（２８日後）の半断熱温度は１００％ＯＰＣの場合で４８℃であった
【０２１０】
各混合物のフローまたはスランプを混合５分後に評価した。混合物Ａ、ＢおよびＣのペーストは極めて流動的であった。しかしながら、混合物Ｄ（ＯＰＣを部分中和赤泥により２０％置換）のペーストはかなり劣っていた。
【０２１１】
ワーカビリティ（または作業性）は、均質材料を得るようにペーストまたはコンクリートを混合および打設する容易さの程度を示すものである。この特性の指標は１つではなく、本実施例においては、材料を円錐容器にて締固めた後、容器の一方の端部を持上げて、これにより得られた材料のフローを調べるという修正フロー試験を用いた。フローが高いほどより流動的なペーストであることを示していた。
【０２１２】
ペーストの凝結時間をオーストラリアン・スタンダード ＡＳ １３１５に従って測定した。部分中和赤泥の添加により、混合物Ｂ、Ｃ、Ｄの凝結始発時間をそれぞれ１８％、１０％および１７％延した。これは１００％ＯＰＣ対照標準混合物Ａと比較してそれ程大きな変化量でないと考えられた。
【０２１３】
混合物の凝結終結時間は３００〜３４０分であり、リファレンスおよび試験用調製物間で明白な差はなかった。
【０２１４】
ペーストの凝結始発および終結時間の測定は、針を貫通させることに対する特定の抵抗性に相当する。針の貫通に影響する変数は多く存在するが、本実施例においては水和ペースト中の部分中和赤泥の含量を除く全てのパラメータを一定に維持した。
【０２１５】
混合物Ａ、ＢおよびＣでは強度が硬化５６日目まで連続的に増加したが、混合物Ｄ（部分中和赤泥２０％、ＯＰＣ８０％）は霧硬化の最初の７日間後で限界強度増加に達した。
【０２１６】
実施例９：コンクリートにおけるポゾランとしての部分中和赤泥（セメント置換）
公称圧縮強度４０ＭＰａを有する汎用コンクリートとして使用するよう意図したセメント系組成物の混合物を２種調製した。これらをそれぞれ混合物ＥおよびＦとした。混合物Ｅでは、１００％普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）を結合材として使用した。混合物Ｆの組成は実施例３の結果、即ち、４０ＭＰａコンクリート（この圧縮強度は最小許容レベル未満に低下していない）を得るようにＯＰＣの最大２０％を部分中和赤泥で置換し得ることに基づいて決定した。
【０２１７】
コンクリートをいずれも７５ｍｍのスランプを示すように混合した。２０％部分中和赤泥を含有するコンクリートの水対結合材比を増加させる必要があることが判明した。２種の混合物の組成を表７に示し、表中、固体の質量は単位立方メートルあたりの表乾（または表面乾燥飽水状態の）重量にて示す。
【０２１８】
【表７】
【０２１９】
双方の混合物のサンプルを２３℃の霧室に貯蔵した封かんプラスチックバッグ内にて連続的に硬化させた。種々の段階を経た後、サンプルを圧縮強度試験に付した。結果は以下の通りである。
【０２２０】
３日間発達させた早期圧縮強度は混合物ＥおよびＦで同様であった。３〜７日硬化の間、混合物Ｅの強度は混合物Ｆより高速で上昇した。７〜２８日では、両コンクリートは同様の強度増加を示し、霧硬化２８日後にて混合物Ｆは混合物Ｅより強度が約１０％低かった。混合物Ｆの２８日圧縮強度が低かったのは、リファレンスの混合物Ｅコンクリートに比べて７５ｍｍスランプに必要な水対結合比が高いことによる。同等のスランプとするためにより高い水対結合材比が必要とされることは（表７を参照のこと）、より適切な減水剤を用いることによって克服できるであろう。
【０２２１】
混合物Ｅおよび混合物Ｆで水対結合材比が相異することは、混合物Ｆコンクリートで２８日圧縮強度の減少が認められたことと一部関係しているものと考えられる。しかしながら、いずれのコンクリートも４０ＭＰａの２８日設計強度に達していた。
【０２２２】
両混合物ＥおよびＦのピーク半断熱温度は３０．５℃付近であり、いずれの場合も混合開始後１１．２５時間後に生じていた。
【０２２３】
部分中和赤泥が凝結促進剤として機能するため、混合物Ｆのワーカビリティは混合物Ｅより低かった。しかしながら、混合物のワーカビリティにおける低下は可塑剤を添加することにより克服できた。部分中和赤泥をＯＰＣ置換物として使用することにより、より大きな初期強度（７日間硬化）および３１．５℃のより高い半断熱温度（７日間硬化後）が得られた。上記の半断熱温度の上昇は、表面積対体積比が小さい場合に、熱応力により早期ひび割れが生じ得るので特に重要である。半断熱温度の増加は、硬化の間に生じる鉄アルミン酸四カルシウム（Ｃ４ＡＦ）の割合が高く、またコンクリートに用いるポルトランドセメントにおいて形成されるケイ酸三カルシウム（Ｃ３Ｓ）およびケイ酸二カルシウム（Ｃ２Ｓ）が少ないために起こり得る。別法では、このセメントは、部分中和赤泥により追加のアルミン酸塩が供給されるので、ハイアルミナタイプのセメントに転用し得る。
【０２２４】
実施例１０：緻密さ（fine detail）保持
３種の非多孔性混合物（部分中和赤泥４部およびセメント１部；混合物Ｇ）（部分中和赤泥３部、砂１部およびセメント１部；混合物Ｈ）およびモルタル（砂４部およびセメント１部；混合物Ｉ）を２５０ｍｌの型に流し込んだ。この型の内壁面には質量目盛用の微細な浮き出し文字が設けられていた。ブロックが硬化すると型を破壊し、混合物ＧおよびＨはいずれも目盛を容易に読み取ることができる緻密さ（または肌理の細かさ）を保持していたのに対し、混合物Ｉはそのような緻密さを保持していなかった。セメント系組成物の表面に緻密さを保持することは、滑り止め付きタイルおよびコンクリート路を製造するのに重要である。セメント系組成物における部分中和赤泥により緻密さが得られるということは、タイルまたは他の製作物（コンクリート彫刻または建築物および壁用装飾（例えばエンボス加工または成型された）面など）の表面に緻密さを施し得ることを教示するものである。水の表面張力により得られる毛管作用引き込みを利用し得る極めて微細なラインにより、水で滑る危険が生じる前に、水をこれら微細な溝に引き込んで除去することができる。
【０２２５】
実施例１１：テラコッタタイル
セメント１部、砂１部および部分中和赤泥３部を含む多孔性型セメント組成物を調製し、これは極めて優れた耐湿潤および乾燥性を有するものであった。この組成物から作製したテラコッタセメント舗装材も優れた耐凍結／溶解性を有するものであった。この舗装材は、セメント舗装材の表面に酸化物粉末を散布することにより作製される常套の舗装材に比べて、これらを形成した後および舗装材がまだ濡れている間も都合がよい。このような常套の舗装材の場合、酸化物コーティングは暫く後に摩耗して下層の（着色されていない）セメントを露出させるが、本発明の方法によって作製されたタイルは全体に亘って均一な色を有しているので、このタイルの摩耗は色に何ら影響しない。
【０２２６】
実施例１２：気泡（またはブローン）セメント組成物
実施例１０の組成物をＥＰ２０２１（発泡剤）と組み合わせることにより、軽量（多孔性）敷石およびタイルが得られた。
【０２２７】
実施例１３：酸中和
３種の非多孔性組成物として混合物Ｊ、混合物Ｋおよび混合物Ｌを、実施例８と同様にして調製した。各混合物につき１つのサンプルを得て数日間硬化させ、その後、ドリル加工で中央穴を貫通させ、そして１．５ｃｍ厚さのスラブを切断した。その後、３種のスラブを別個の１Ｌ瓶のＭｉｌｌｉ−Ｑ水中に吊下げ、ｐＨを２．５に調整した。各瓶につき合計５０ｍｌの硫酸が添加されるようになるまで、硫酸を少量添加することによってそれぞれのｐＨを数日毎に再調整してｐＨ２．５に戻した。約２ヶ月に及ぶ各瓶につき５０ｍＬ増分の酸添加の後、サンプルはスラブを取り出して表面試験に付すまで４週間に亘って瓶内の溶液と平衡を保つことができ、溶液ｐＨをスラブと平衡なものにしていた。４週間の平衡期間の溶液ｐＨを１週間に２度モニターした。サンプルＪは第１週間目のうちにセメントスラブと平衡状態に達し、サンプルＫは第２週間目の半ばまでに平衡状態に達し、およびサンプルＬは第３週間目の半ばまでに平衡状態に達した。各溶液の最終的な平衡状態ｐＨは以下の通りであった：
混合物Ｊのサンプルについて： ７．９４
混合物Ｋのサンプルについて： ７．８８
混合物Ｌのサンプルについて： ７．７９
【０２２８】
混合物ＪおよびＫセメントは酸性溶液中のｐＨが、混合物Ｌのサンプルよりかなり早く上昇し、このことはこれら各混合物のサンプルの酸中和能をより容易に利用できることを示している。混合物Ｌのサンプルは最終的に、スラブの表面腐食（またはエッチング）および表面鉱物沈着が極めて激しかった。混合物ＪおよびＫセメントのサンプルはいずれも多少の腐食が見られたものの、混合物Ｌのサンプルほどではなかった。また、混合物ＪおよびＫセメントのサンプルはいずれもその表面に鉱物沈着が見られたが、混合物Ｊのほうがより多量の沈着物を有していた。混合物Ｋセメントのサンプルはその表面に微細な針状鉱物結晶を有していた。
【０２２９】
実施例１４：耐酸性
混合物ＥおよびＦ（実施例４のもの）のそれぞれにつき１つのサンプルをＨＣｌ、ＨＮＯ３およびＨ２ＳＯ４の各々の１０％酸溶液に浸漬した。８週間後、全てのサンプルを取り出し、各々の質量損失を測定した。各酸中１週間後、ポルトランドセメント対照標準（混合物Ｅ）は完全に分解し、損失１００％であったのに対し、１０％ＨＮＯ３に浸漬した混合物Ｆのサンプルはその質量の１０％しか失われず、１０％ＨＣｌに浸漬した混合物Ｆのサンプルはその質量の約２０％を失い、１０％Ｈ２ＳＯ４に浸漬した混合物Ｆのサンプルはその質量の約４０％を失った。
【０２３０】
１０％の強度において、酸のモル濃度はＨＣｌで１．２Ｍ、ＨＮＯ３で１．６ＭおよびＨ２ＳＯ４で１．８Ｍであった。組成物に対するアタックに利用可能なＨ＋のモル数はＨＣｌおよびＨＮＯ３で同様であるが、Ｈ２ＳＯ４では３．６Ｍが利用可能であった。硫酸に浸漬したサンプルについての質量損失がより大きかったのは、おそらく、ＨＮＯ３の場合に比べて水素イオンを３倍利用可能であったことによるものと考えられる。ＨＣｌによるアタックに対する感受性が部分中和赤泥を含有する混合物で大きいのは、本発明による組成物の耐塩素性がより低いことによって説明し得る。
【０２３１】
よって、本発明に従って製造されるセメント系組成物は、酸性硫酸塩土壌または酸化性硫化物廃岩または鉱区での選鉱くずの作用を受ける領域において使用するのに特に適する。硫酸塩耐性は通常、アルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａ）成分の割合の低下と関係し、耐硫酸塩セメントでは４〜１０％のＣ３Ａ含量が望ましい。本発明による組成物の硫酸塩耐性はスラリーを吹付ける能力と相俟って、酸浸出を最小限とし、および酸素拡散を防止して更なる硫化物酸化を防止するために、露天掘りの壁（open cut pit wall）に噴霧し得る材料を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０２３２】
【図１】図１は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図２】図２は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図３】図３は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図４】図４は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図５】図５は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図６】図６は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図７】図７は実施例２に記載の結果を得るために使用した例示的な研究所装置の概略ダイアグラムを示す。
【図８】図８は本発明による組成物を有するペレットを用いて汚染水を処理するための例示的な工業プロセスの概略ダイアグラムを示す。
【図９】図９は本発明によるペレットを利用した地下透過性反応バリアの断面図を示す。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は流体中の１種以上の汚染物質の処理に関する。より詳細には、本発明は汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料およびそのような粒状材料の製造方法に関する。
【０００２】
また、本発明はセメント系（またはセメント質）組成物にも関する。より詳細には、本発明は常套の流し込み（pouring）、ポンプ移送、グラウト注入および吹付け法を用いて製造および適用できるセメント系組成物であって、耐酸セメント系組成物、耐硫酸塩セメント系組成物、耐含塩ブライン（saline brine：または塩水）セメント系組成物、微粉状表面加工（textured）セメント系組成物、通気（aerated）または気泡（blown）セメント系組成物、およびテラコッタセメント系組成物などとしての用途に好都合なものに関する。また、本発明はそのような組成物の製造方法にも関する。
【０００３】
発明の背景
酸性鉱排水（Acid mine drainage：ＡＭＤ）は硫化物尾鉱が貯蔵された場所であればどこにおいても周知の問題であり、これは殆どの銅、鉛、亜鉛、ニッケルおよび銀の採掘および精錬作業、漂砂鉱床に関するもの以外の殆どの金回収作業、多くの石炭採掘および選鉱作業などに影響を及ぼすものである。人間活動が硫化鉱物を大気に曝すことを伴う場所であればどこにおいても、硫化物が生じた酸性水（微量金属含量が高いことが多い）を酸化させ得るために、環境を害する危険性が潜在的に存在する。これら微量金属は高い生態毒性を有することがあり、これらは環境に対して極めて有害である。鉱物回収作業による金属に富む酸性浸出液の形成および散逸を防止することは、近年の採掘作業に対する管理問題および採掘作業の廃止に付随する廃棄鉱床に対する主要な浄化問題を招く。ＡＭＤの制御は現在および従来の双方の鉱区にとって高くつく取り組みである。金属に富む酸性水を現在および従来の鉱区より放出することは、採掘および鉱石選鉱作業に伴う環境破壊の最たるものであると広く考えられている。
【０００４】
同様に、多くの工業プロセスも金属に富む酸性水ストリーム（例えば製革、電気メッキ加工、肥料製造およびその他諸々）を生じ、これは排出または処分する前に処理することが必要である。多くの工業および廃棄物管理プロセスは、水と相互作用して酸を生じ得る化合物または成分を生じる臭気を含む排ガスも生じる。
【０００５】
従って、上述したような酸性水および微量金属で汚染された水を大量に低コストで処理するために使用できる方法および組成物に対する需要が存在する。
【０００６】
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）はバイエル（Bayer）法にて工業的に製造される。バイエル法は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いて、ボーキサイト鉱石中に存在するアルミナ鉱物を選択的に溶解させるものである。これによりアルミン酸ナトリウム溶液を生じ、この溶液からピュアなＡｌ（ＯＨ）３が析出する。ボーキサイト鉱石の苛性ソーダ温浸（digestion）より得られる残留物（または残渣）は一般的に「赤泥」として知られている。ボーキサイト精製（または精製所）残留物または赤泥は高い鉄イオン含量を有し、ｐＨ値が約１３．５という高い苛性度を有する。アルミナ製造においてこのような苛性度の高いボーキサイト精製残留物が大量に生じ、そしてこれを安全かつ経済的に処分するのは困難であり得る。
【０００７】
ボーキサイト精製残留物に対する地球化学的研究は、極めて高い表面積／体積比および高い粒子荷電対質量比を有する粒子によりこれを制することを示している。またこのような研究は、アルカリ性を維持しつつも苛性ではないように低下したｐＨを有するボーキサイト精製残留物が酸を中和し、および新たな低溶解性鉱物を他の鉱物との共沈によりおよび他の鉱物中元素との同形置換により形成することによって多くの微量元素および他の化合物を結合させ得ることも示している。
【０００８】
赤泥の望ましい酸中和および金属結合特性にもかかわらず、これは取扱いが困難で、高い水分含量を有するために運搬コストを実質的に増大させ、極めて低い透過性（または浸透性）を有し、乾燥させ物理的に破砕したときに微細な赤塵を形成する。このような制約は、遠隔地にある貯留水を処理する場合は深刻な障害とはならないが、流動している酸性水、金属に富む水、および人口集中部に近い領域の水ならびに排ガスを処理する能力に対しては悪影響を与える。これらは更に、中程度の透過性を維持することの必要な透過性反応バリアまたは静的水処理カラムもしくはタンクに赤泥を使用することにつき重大な制限を加える。赤泥は、ボーキサイト精製所から得られた形態では、微細赤泥粒子の下流にて生じ得る損失は許容できない程であるので、流動している水塊を処理するためにこれを使用できないことは明らかである。更に、微細赤泥粒子の粒子寸法が小さいために、多くの場合、これらは反応バリアに使用するのに適切でない。
【０００９】
コンクリートは、最も基本的なものでは、砂、砂利（または骨材）およびセメントから成り、これらは水と組み合わされてトバモライトゲルの形成を促し、このゲルは酸化物をアルミン酸塩およびケイ酸塩に変えることによって砂および砂利（または骨材）を結合して固体の塊にする。普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）では、セメント結合の４つの主成分はケイ酸三カルシウム（Ｃ３Ｓ）、ケイ酸二カルシウム（Ｃ２Ｓ）、アルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａ）および鉄アルミン酸四カルシウム（Ｃ４ＡＦ）である。ハイアルミナセメントも、塩水（saline water）および高温に対する優れた耐性を提供するために使用されるが、これは一般的に強度が低く、より高価である。
【００１０】
【表１】
【００１１】
大量の赤泥がオーストラリアやその他の国にあるボーキサイト精製所より毎年生じており、苛性赤泥は特に長期間に亘る廃棄場所にて環境問題を潜在的に引き起こし得るため、これを処分する経済的に維持し得、かつ環境的に許容し得る方法が強く求められている。
【００１２】
赤泥をセメント系組成物に利用する様々な試みがなされている。この点に関し、シング（Singh），Ｍは次の自身のＭＴｅｃｈ論文の第１章にて文献を概説している：題目「ヒンダルコ社の非苛性化泥およびフライアッシュからの安定化ブロックおよび特殊セメントの製造に関する研究（Studies on the Preparation of Stabilized blocks and Special Cements from Hindalco's Uncausticized Mud and Fly Ash）」、デパートメント・オブ・ケミカル・エンジニアリング・アンド・テクノロジー、インスティチュート・オブ・テクノロジー、バナラス・ヒンドゥー大学、バラナシ、インド（１９９５年５月）。しかしながら、この論文で概説されているいずれの刊行物にも本発明のセメント系組成物またはその製造方法は開示されていない。
【００１３】
赤泥、セメントおよび砂を含有するレンガがジャマイカで製造されている。このレンガは約４．７ＭＰａの圧縮強度を有することが分かった。
【００１４】
仏国特許公報第２ ７６０ ００３号は赤泥および石灰岩または他の酸化カルシウム含有材料を含む鉄に富むセメントクリンカーを開示している。このクリンカーはキルン内で１１７５℃〜１２５０℃の温度にて焼成したものであった。洗浄および非洗浄赤泥が用いられていた。またこの文献は上記クリンカーから得られた水硬性セメントも開示している。更に、赤泥をベースとするセメントクリンカーから、これを石灰含有材料および追加の赤泥と混合して水硬性セメントおよびモルタルを製造することを開示している。水による洗浄および１１７５℃を超える温度（赤泥の所定の構成要素が分解する温度）への加熱を別としても、この文献は赤泥をセメント系組成物に導入する前に更に処理することを何ら開示していない。
【００１５】
米国特許第５，４５６，５５３号は赤泥を、土壌の補強剤としての酸化鉄粉末および石灰と組み合わせて使用することを記載している。これはセメント系組成物の製造もコンクリートの製造も開示していない。
【００１６】
米国特許第５，９３１，７７２号は脱水し、乾燥させ、および篩過した赤泥を廃棄材料と組み合わせて使用し、その後、ポゾラン材料（セメント、フライアッシュまたは石灰）と混合する組成物の製造を記載している。この特許は廃棄物を処理およびカプセル封入して、埋立物として処分するための化学的に比較的不活性な固体廃棄物とすることを記載している。使用した赤泥は中和されていなかった。
【００１７】
米国特許第３，９８９，５１３号は鉄鉱石を高温で精錬するために、赤泥を酸化カルシウム材料および還元剤と混合することを記載している。この特許は赤泥をセメント系組成物に使用することを開示していない。
【００１８】
カナディアン・ビルディング・ダイジェスト（http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/cbd/cbd215e.html）は、ビトリファイド（またはガラス固化）赤泥をコンクリート骨材として使用することを示唆している。ビトリファイド赤泥は化学的に不活性であるので、ビトリファイド赤泥は赤泥と相異する。ビトリファイド赤泥は充填剤としてしか使用されていない。ビトリフィケーションにより赤泥の地球化学的反応性が除かれる。
【００１９】
インターナショナル・リサーチ・デベロップメント・センター（１９９２年）http://web.idrc.ca/en/ev-2691-201-1-do_TOPIC.htmlは赤泥を他の廃棄物（フライアッシュを含む）と混合して建設用レンガを形成することを示唆していた。グランヴィル（Glanville），Ｊ．Ｉ．（１９９１年）、「ボーキサイト廃レンガ（ジャマイカ）：評価レポート（Bauxite waste bricks (Jamaica): Evaluation Report）」、１９９１年６月、ＩＤＲＣ、オタワは赤泥および他の廃棄物でできたレンガを評価して、高ナトリウム含量が塩浸出および塩風解（これは赤泥レンガを用いて建設された構造体を弱体化する）を招くことを示した。これら刊行物は、レンガ構造物に使用した赤泥のナトリウム度（sodicity）または塩含量の低下について検討していなかった。
【００２０】
ワグ（Wagh），Ａ．Ｓ．およびドゥース（Douse），Ｖ．Ｅ．（１９９１年）、「バイエル法廃棄物のシリケート結合非焼成セラミック（Silicate bonded unsintered ceramic of Bayer process waste）」、ジャーナル・オブ・マテリアルズ・リサーチ、ピッツバーグ、ペンシルバニア：６（５） １０９５〜１１０２はバイエル法廃棄物でできたシリケート結合セラミックをセラミック材料として使用することを記載したものである。この刊行物はセメントをポゾラン材料として赤泥と一緒に組み合わせて使用することも、赤泥を建設用材料として使用することも、赤泥を中和してナトリウム度を低下させて使用することも開示していない。
【００２１】
発明の目的
本発明の目的は上述の不都合または需要の少なくとも１つに対処し、またはこれを改善することにある。
【００２２】
発明の要旨
本発明の第１の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、セメント系マトリクスおよびボーキサイト精製残留物を含む多孔性粒状材料が提供される。
【００２３】
好都合には、粒状材料における孔の体積％は１０％〜９０％；２０％〜８０％；３０％〜７０％；４０％〜６０％；または４５％〜５５％からなる群より選択される範囲にある。適切には、粒状材料に在る孔の少なくとも一部は開放セル（open cell）または連続孔（interconnected pores：または相互接続した孔）であり得る。好ましくは、孔の少なくとも１０％が開放セルまたは連続孔である。より好ましくは、粒状材料において開放セルまたは連続孔である孔の割合は１０％〜１００％；２０％〜１００％；３０％〜１００％；４０％〜１００％；５０％〜１００％；６０％〜１００％；７０％〜１００％；８０％〜１００％；および９０％〜１００％からなる群より選択される範囲にある。
【００２４】
好都合には、粒状材料の孔は分布した孔寸法を有する。粒状材料の孔寸法は０．１〜２０００μｍの範囲にあり得る。孔は、１００〜２０００μｍの範囲にある孔寸法を有するマクロ孔、１０〜１００μｍの範囲にある孔寸法を有するメソ孔および０．１〜１０μｍの範囲にある孔寸法を有するミクロ孔より成り得る。マクロ子の少なくとも一部はメソ孔またはミクロ孔により連続しており、メソ孔の少なくとも一部はミクロ孔により連続している。
【００２５】
本発明の第２の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、粒子がセメント系マトリクスおよびボーキサイト精製残留物を含む多孔性粒状材料が提供される。
【００２６】
適切には、粒状材料は細礫（または砂粒）、ペレット、ブリケット（briquette）、押出物、砂利、玉石、ブロック、インターロッキングブロックおよびスラブからなる群より選択される形態で存在し得る。
【００２７】
本発明の第３の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための反応性透過性バリア（reactive permeable barrier：または透過性反応壁）であって、第１もしくは第２の要旨またはこれら双方による多孔性粒状材料の透過性塊（permeable mass）を含んで成り、使用に際して多孔性粒状材料の透過性塊が汚染物質を含有する流体の流路に配置されるものが提供される。
【００２８】
反応性透過性バリア（または壁）は地下反応性透過性バリアであってよい。他の態様においては、反応性透過性バリアはカラムまたはタンクなどの容器内に配置されていてよい。
【００２９】
本発明の第４の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を形成するための組成物であって、組成物がボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を含み、セメント系結合材が第１もしくは第２の要旨またはそれら双方による多孔性粒状材料を形成するのに十分な量で存在する組成物が提供される。
【００３０】
適切には、組成物を水性媒体中に混合する際に粒状材料内に孔を生じさせるために、孔発生剤が組成物中に含まれ得る。孔発生剤は過酸化水素、有機ポリマーおよび発泡剤からなる群より選択され得るが、これらに限定されない。
【００３１】
本発明の第５の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を製造する方法であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、方法は：
（ａ）ボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を水性媒体中で混合してスラリーを形成すること；
（ｂ）スラリーを、セメント系マトリクスおよびボーキサイト精製残留物を有する多孔性粒状材料を形成するように規定された時間かつ規定された温度範囲内にて硬化させる（または養生する）こと
を含む方法が提供される。
【００３２】
本発明の第６の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を製造する方法であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、方法は：
（ａ）ボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を水性媒体中で混合してスラリーを形成すること；
（ｂ）スラリーを型内で硬化させて（または養生して）、セメント系マトリクスおよびボーキサイト精製残留物を有する多孔性粒状材料の凝集塊を形成すること
を含む方法が提供される。
【００３３】
型は、多孔性粒状材料の凝集塊を細礫、ペレット、ブリケット、押出物、砂利、玉石、ブロック、インターロッキングブロックまたはスラブからなる群より選択される形態にて形成するように形作られていてよい。
【００３４】
適切には、孔発生剤は粒状材料内に孔を生じさせるために孔発生剤を混合工程において添加してよい。孔発生剤は過酸化水素、有機ポリマー、発泡剤および空気などの気体より選択され得るが、これらに限定されない。
【００３５】
適切には、硬化の間に孔構造の安定化を助長するためにリン酸塩形成剤（phosphatising agent）を添加し得る。リン酸塩形成剤はリン酸であり得る。
【００３６】
スラリーは１日〜６０日、好ましくは１日〜５０日、より好ましくは１日〜３０日の期間に亘って硬化させ得る。
【００３７】
本発明の第７の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理する方法であって：
・第１または第２の要旨またはそれら双方による多孔性粒状材料の透過性塊を準備すること；および
・汚染物質を含有する流体を多孔性粒状材料の透過性塊に通過させること
を含む方法が提供される。
【００３８】
流体は汚染された水または汚染された気体状流体であってよい。流体中の汚染物質は酸；金属イオン（鉛、アルミニウム、ベリリウム、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉄、ニッケル、マンガン、水銀、銀、亜鉛など）；半金属（アンチモンまたはヒ素など）；アニオン（ホウ酸塩、炭酸塩、シアン化物、金属オキシアニオン錯体、シュウ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物など）；および気体（二酸化炭素、酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化硫黄、三酸化硫黄など）；ならびにこれらのうち１種または２種以上の組合せからなる群より選択され得るが、これらに限定されない。
【００３９】
組成物またはスラリーは１％〜９９％（重量／重量）のボーキサイト精製残留物および１％〜９９％（重量／重量）のセメント系結合材を含み得る。好ましい組成物は５０％〜９５％（乾燥重量）のボーキサイト精製残留物および５％〜５０％（重量）のセメント系結合材を含む。より好ましい組成物は７０％〜９０％（重量）のボーキサイト精製残留物および１０％〜３０％（重量）のセメント系結合材を含み、そして最も好ましい組成物は８０％〜８５％（乾燥重量）のボーキサイト精製残留物および１５％〜２０％（重量）のセメント系結合材を含む。好都合には、追加の添加剤がボーキサイト精製残留物に添加されていてよく、追加の添加剤は砂、粉状苛性製鋼スラグ残留物、アルカリ金属水酸化物（水酸化ナトリウムなど）、アルカリ金属炭酸塩（炭酸ナトリウムなど）、アルカリ土類金属水酸化物（水酸化カルシウムなど）、アルカリ土類金属炭酸塩（炭酸カルシウムなど）、アルカリ土類金属酸化物（酸化マグネシウムなど）、次亜塩素酸カルシウム、ナトリウムミョウバン、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、石膏、リン酸塩（リン酸アンモニウムなど）、リン酸、ハイドロタルサイト、ゼオライト、かんらん石（またはオリビン）および輝石（塩基性または超塩基性火成岩中に存在するものを含む）、塩化バリウム、ケイ酸およびその塩類、メタケイ酸およびその塩類、鉄ミョウバン石または他のミョウバングループの鉱物およびマガディアイト、ならびにこれらのうち１種または２種以上の組合せからなる群より選択される。組成物の酸中和能を増強し、または流体中の特定汚染物質の除去能力を増強するために、追加の添加剤をスラリーに添加してよい。
【００４０】
適切には、ボーキサイト精製残留物は約１０．５未満のｐＨを有する。好ましくは、ボーキサイト精製残留物は約８〜約１０の範囲にあるｐＨを有する。
【００４１】
トバモライトゲルを形成可能なセメント系結合材が好ましい。好ましいセメント系結合材は普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメントおよびハイアルミナセメントからなる群より選択されるセメント、またはトバモライトゲルの発達に依存した任意の他の市販で入手可能なセメント結合剤（cementing agent）である。
【００４２】
本明細書において、用語「含む」は「主に含むが、必ずしもこれのみでない」ことを意味する。更に、語句「含む」のバリエーション、例えば「含み」などは対応した様々な意味を有する。
用語「赤泥」は以下、「処理済赤泥」、「部分処理赤泥」、「未処理赤泥」およびボーキサイト精製残留物を含み得るものとする。
用語「処理済赤泥」は以下、１０．５未満のｐＨを有する赤泥を意味するものとする。
用語「部分処理赤泥」（または部分的に処理された赤泥）は以下、１０．５以上１３．５未満の範囲にあるｐＨを有する赤泥を意味するものとする。用語「未処理赤泥」は１３．５以上のｐＨ値を有する赤泥を意味するものとする。
【００４３】
多孔性ペレット製造のための部分処理赤泥
赤泥の処理は、赤泥の水に対する重量比を１：５として水と混合したときに１０．５未満の反応ｐＨを有する物質を得るように、カルシウムおよび／またはマグネシウムイオンで処理することを含み得る。別法では、赤泥の処理は酸の添加によりこれを中和することを含み得る。もう１つの別法では、赤泥の処理は二酸化炭素に接触させること；または石膏などの鉱物を添加することを含み得る。
【００４４】
処理済赤泥は、酸処理中和およびか焼により活性化した赤泥、または水での洗浄または寸法分離（整粒）などにより様々な方法で化学的および／または物理的に変化させた赤泥であり得る。
【００４５】
赤泥を、その重量の５倍の水と混合したときに１０．５未満の反応ｐＨを有するようにカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと少なくとも部分的に反応させて、処理済赤泥とする。より好ましくは、その重量の５倍の水と混合したときの反応ｐＨは約１０、約９．５、約９、約８．５および約８からなる群より選択される値より小さい。処理済赤泥のその重量の５倍の水と混合したときの反応ｐＨは約８〜１０．５、あるいは約８．５〜１０、あるいは約８〜８．５、あるいは約８〜９、あるいは約８．５〜９．５、あるいは約９〜１０、あるいは約９．５〜１０、あるいは約９〜９．５であってよく、および約１０．５、１０、９．５、９、８．５または８であってよい。
【００４６】
本明細書に定義する処理済赤泥を製造（または調製）し得る１つの方法は、国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８６５および国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０１／０１３８３に記載されているように（これらの開示内容はその全体が本明細書に組み込まれる）、未処理または部分処理赤泥をカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと反応させることによるものである。処理済赤泥を製造し得るもう１つの方法は、未処理または部分処理赤泥を、赤泥の反応ｐＨを１０．５未満に減少させるのに十分な量の海水と反応させることによるものである。例えば、未処理赤泥が約１３．５のｐＨおよび約２０，０００ｍｇ／Ｌの液相中アルカリ度を有する場合、約５倍体積の世界平均的海水を添加することにより、ｐＨを９．０〜９．５に、およびアルカリ度を約３００ｍｇ／Ｌに低下させる。
【００４７】
国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８６５および国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０１／０１３８３に教示されているように、未処理または部分処理赤泥をカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと反応させる方法は、未処理または部分処理赤泥を、基準量および処理量のカルシウムイオンと基準量および処理量のマグネシウムイオンとを含有する水性処理溶液と、赤泥の反応ｐＨをその１重量部を蒸留または脱イオン水５重量部と混合したときに１０．５未満とするのに十分な時間に亘って混合することを含み得る。カルシウムおよびマグネシウムイオンの基準量は、処理溶液および赤泥の合計体積単位リットルあたり、それぞれ８ミリモルおよび１２ミリモルであり；カルシウムイオンの処理量は、赤泥の全アルカリ度の単位モルあたり少なくとも２５ミリモル（炭酸カルシウム等量アルカリ度換算）であり、マグネシウムイオンの処理量は、赤泥の全アルカリ度単位モルあたり少なくとも４００ミリモル（炭酸カルシウム等量アルカリ度換算）である。海水を使用し得ることに加えて、国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８６５および国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０１／０１３８３に教示されているように、カルシウムおよびマグネシウム源の例には、地下硬水ブライン（hard groundwater brine）、天然含塩ブライン（例えば蒸発により濃縮した海水、岩塩坑からの苦汁ブライン、または塩湖ブライン）、排塩水（例えば脱塩（または淡水化）プラントからのもの）、ならびに塩化カルシウムおよび塩化マグネシウムを溶解させて得られる溶液が含まれる。しかしながら、カルシウムおよび／またはマグネシウムイオン源はこれらの例に限定されない。
【００４８】
処理済を製造し得る更なる方法は：
（ａ）赤泥のｐＨおよびアルカリ度の少なくとも一方を低下させるように、未処理または部分処理赤泥をアルカリ土類金属（典型的にはカルシウムもしくはマグネシウムまたはそれら２つの混合物）の水溶性塩と接触させる工程；および
（ｂ）赤泥のｐＨを１０．５未満に低下させるように、未処理または部分処理赤泥を酸と接触させる工程
を含む。
【００４９】
工程（ｂ）において、赤泥のｐＨは約８．５〜１０、あるいは約８．５〜９．５、あるいは約９〜１０、あるいは約９．５〜１０、好ましくは約９〜９．５に低下し得、また、約１０．５、約１０、約９．５、約９、約８．５および約８からなる群より選択される値に低下し得る。
【００５０】
この方法の工程（ａ）において、赤泥の液相の全アルカリ度は、炭酸カルシウムアルカリ度換算で、約２００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜９００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜８００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜７００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜６００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌ、あるいは約３００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約４００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約５００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約６００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約７００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約８００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約９００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは３００ｍｇ／Ｌ未満に低下し得、また、約１０００ｍｇ／Ｌ、約９００ｍｇ／Ｌ、約８００ｍｇ／Ｌ、約７００ｍｇ／Ｌ、約６００ｍｇ／Ｌ、約５００ｍｇ／Ｌ、約４００ｍｇ／Ｌ、約３００ｍｇ／Ｌおよび約２００ｍｇ／Ｌからなる群より選択される値未満に低下し得、また、約１０００、約９５０、約９００、約８５０、約８００、約７５０、約７００、約６５０、約６００、約５５０、約５００、約４５０、約４００、約３５０、約３００、約２５０および約２００ｍｇ／Ｌからなる群より選択される値に低下し得る。
【００５１】
このｐＨは典型的には約９．５未満、好ましくは約９．０未満に低下し、また約９．５、約９．２５、約９．０、約８．７５、約８．５、約８．２５および約８からなる群より選択される値に低下し得る。また、液相の全アルカリ度は、炭酸カルシウム等量アルカリ度換算で、好ましくは約２００ｍｇ／Ｌ、約１５０ｍｇ／Ｌおよび約１００ｍｇ／Ｌからなる群より選択される値未満に低下し、また約２００、約１７５、約１５０、約１２５、約１００、約７５および約５０ｍｇ／Ｌからなる群より選択される値に低下し得る。
【００５２】
多孔性ペレット製造の目的で本明細書中に定義されるところの処理済赤泥は、鉱物の複合混合物から成る乾燥赤色固体であり、この複合混合物は次のものを通常含む：豊富なヘマタイト、ベーマイト、ギブサイト、ソーダライト、石英およびカンクリナイト、より少量のアラゴナイト、ブルース石、カルサイト、ダイアスポア、水酸化鉄、石膏、ハイドロカルマイト、ハイドロタルサイト、ｐ−アルミノハイドロカルサイトおよびポートランダイト、ならびにごくわずかの低溶解性微量金属。これは高い酸中和能（処理済赤泥単位ｋｇあたり２．５〜７．５モルの酸）および極めて高い微量金属捕捉能（処理済赤泥単位ｋｇあたり１，０００ミリグラム等量以上の金属）を有し；また、リン酸塩および他のいくつかの化学種を捕捉および結合する高い能力も有する。処理済赤泥は個々の用途に適するように様々な形態（例えばスラリー、粉末、ペレットなど）で製造できるが、そのいずれもが、高い酸中和能にもかかわらず、中性に近い土壌反応ｐＨ（１０．５未満およびより典型的には８．２〜８．６）を有する。処理済赤泥の土壌反応ｐＨは中性に十分近く、また、そのＴＣＬＰ（毒性指標浸出法）値は十分低く、特別許可を得る必要なく運搬および使用できる程度である。
【００５３】
しかしながら、上述のことから理解されるように、本発明の組成物および方法に使用するための赤泥は本明細書に定義する処理済赤泥に限定されず、酸での処理により少なくとも「部分処理」された赤泥（即ち１０．５〜１３．５のｐＨを有する）；二酸化炭素での処理により少なくとも部分処理された赤泥；またはカルシウムおよび／またはマグネシウムを含有する１種または２種以上の鉱物（石膏など）の添加により少なくとも部分処理された赤泥であってもよい。赤泥は、簡便には、赤泥の水性懸濁液に二酸化炭素をバブリングすることによって、またはそのような懸濁液に加圧下にて二酸化炭素を注入することによって、赤泥の反応ｐＨが１０．５および１３の間からなる群より選択される値未満に低下させることとする、二酸化炭素での処理により少なくとも部分処理されていてよい。
【００５４】
処理済赤泥の典型的な鉱物学および化学的組成を以下の表２にまとめて示す。
【表２】
【００５５】
処理済赤泥のテクスチャ（texture：または肌理）および鉱物学性（mineralogy）により、赤泥は極めて高い微量元素捕捉および結合能（＞１０００ｍｇ等量／ｋｇ、ｐＨ値＞６．５にて）および微量元素をこれと接触している水からストリッピングする能力を有するものとなる。処理済赤泥の金属結合性質は材齢が増すにつれてより強くなる。高い金属結合能に加えて、処理済赤泥は酸中和能を有し、これは乾燥処理済赤泥単位ｋｇあたり３．５モルの酸より多く、通常、乾燥処理済赤泥単位ｋｇあたり４．５モルの酸より多い。これら性質により、処理済赤泥は水処理および他の同様の用途に幅広く適したものとなっている。
【００５６】
処理済赤泥の鉱物の構成要素は個々にであれ、集合した状態であれ、人間および動物に対して非毒性である。処理済赤泥中に存在する鉱物の多くは人間用医薬品に使用されるものである。
【００５７】
処理済赤泥または部分処理赤泥は好ましくは微粉状である。
【００５８】
処理済赤泥を本発明の組成物および方法に使用する格別の利点は、可溶性塩濃度（特にナトリウム濃度）が未処理赤泥中の濃度より実質的に低いことである。処理済赤泥のこの特徴は、処理済赤泥の塩度を、環境に排出されることとなる水や、灌漑目的でまたは哺乳動物の飲用水として使用される水と同等に低くしなければならない場合に特に重要である。
【００５９】
セメント系結合材
セメント系物質はトバモライトゲルであり得る。最も典型的なトバモライトゲルは工業用セメントの凝結において生じ、また、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、およびハイアルミナセメント、またはトバモライトゲルの発達に依存した任意の他の市販で入手可能なセメント結合剤を含み（但しこれらに限定されない）、以下、「セメント」と呼ぶものとする。トバモライトゲルには４つの主要構成要素が存在し、これらはケイ酸三カルシウム（Ｃ３Ｓ）、ケイ酸二カルシウム（Ｃ２Ｓ）、アルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａ）および鉄アルミン酸四カルシウム（Ｃ４ＡＦ）である。
【００６０】
ペレット形成の間に有機添加剤を導入すると、繊維質マットを生じることにより更なる結合強度を付与できると同時に、組織の木部および師部により、流体フローに対して追加の相互接続路を提供できる。加えて、有機物は適切な細菌繁殖培地を提供し、よって、形成されたペレットは生物地球化学的反応（例えば硫酸還元および脱窒）を効率的に進行させ得る嫌気性処理に使用し得る。更に、ペレット内の有機物は植物成長のための更なる栄養および炭素源を提供でき、ペレットを土壌改善プログラムまたは鉢植え用混合増量剤に使用できよう。ペレットに導入され得る有機物には下水汚泥、サトウキビ圧搾残留物、わらくず、腐葉土（mulch）および麻繊維などが含まれ得るが、これらに限定されない。添加する有機物量の好ましい範囲は乾燥混合物の０％〜１５％（重量）の範囲であり、より好ましい範囲は乾燥混合物の０．４％〜１０％（重量）であり、更により好ましい範囲は乾燥混合物の０．６％〜８％（重量）であり、そして最も好ましい範囲は乾燥混合物の０．８％〜５．０％（重量）である。
【００６１】
鉱物添加剤
処理済赤泥の操業上の利点は、ＰＣＴ／ＡＵ０１／０１３８３に教示されるように鉱物添加剤の添加によりしばしば助長され得る。使用の可能性のある添加剤には、アルカリ金属水酸化物（例えば水酸化ナトリウム）、アルカリ金属炭酸塩（例えば炭酸ナトリウム）、アルカリ土類金属水酸化物（例えば水酸化カルシウム）、アルカリ土類金属炭酸塩（例えば炭酸カルシウム）、アルカリ土類金属酸化物（例えば酸化マグネシウム）、次亜塩素酸カルシウム、ナトリウムミョウバン、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、石膏、リン酸塩（例えばリン酸アンモニウム）、リン酸、ハイドロタルサイト、ゼオライト、かんらん石（またはオリビン）および輝石（塩基性または超塩基性火成岩中に存在するものを含む）、塩化バリウム、ケイ酸およびその塩類、メタケイ酸およびその塩類、鉄ミョウバン石または他のミョウバングループの鉱物およびマガディアイトからなる群より選択される１種または２種以上の物質が含まれる。これら物質の１種または２種以上がペレット状にすべき混合物に添加されて、ペレットの特定の性質を増強し得る。任意の１種の鉱物添加剤についての添加割合の好ましい範囲は乾燥混合物の０％〜３０％（重量）の範囲であり、より好ましい範囲は乾燥混合物の１％〜２５％（重量）であり、更により好ましい範囲は乾燥混合物の２％〜２０％（重量）であり、そして最も好ましい範囲は乾燥混合物の５％〜１５％（重量）である。鉱物添加剤の添加により使用する赤泥の量が減ることが理解されるであろう。
【００６２】
スラリー水
水を適当な割合で添加し、乾燥セメント系物質と混合すると、トバモライトゲルが形成される。このことはペレット形成に好都合である。しかしながら、水の添加量が少なすぎると、得られるトバモライトゲルは凝結して、マクロ孔度が望ましくない程に高レベルで、かつ強度が低い固体物質となり、他方、水の添加量が多すぎると、得られるトバモライトゲルは凝結して、孔寸法分布が小さく、透過性が低下し、かつ乾燥特性に乏しい固体物質となる。
【００６３】
乾燥気味の混合物を得るよりも湿潤気味の混合物を得るほうが好ましい。乾燥した構成成分（ingredients：または原料）に水を添加し、滑らかなペーストになるまで混合しなければならない。添加すべき水の量の好ましい範囲は、使用する処理済赤泥ブレンド、ブレンド中に存在する酸中和水酸化物および酸化物鉱物の割合、および処理済赤泥の初期含水量に依存する。
【００６４】
処理済赤泥およびポルトランドセメントを結合材として使用する場合、水添加量についての好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水１５％〜５５％（重量）、より好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水２５％〜４５％（重量）、更により好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水３０％〜４０％（重量）、そして最も好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水３３％〜３７％（重量）である。しかしながら、水の最適量も、使用する赤泥の含水量（これはバッチ間でばらつき得る）に依存し、従って、添加すべき水の厳密な量はオペレータの経験に基づいて決められることになる。
【００６５】
シリカ供給物
トバモライトゲルを形成するための追加のシリカ源を提供するように他の成分を混合物中に含めてよく、他の成分にはケイ砂、珪藻岩、フライアッシュ、ボトムアッシュ、および破砕ケイ酸塩岩などが含まれ得、単独でまたは組み合わせて添加し得るが、これらに限定されない。これらシリカ源の添加量の好ましい範囲は０％〜３０％（乾燥重量）、より好ましい範囲は３％〜２０％（乾燥重量）、そして最も好ましい範囲は５％〜１２％（乾燥重量）である。
【００６６】
可塑剤および重合剤
可塑剤および／または重合剤（polymeriser）も、ペレット形成を容易にするため、湿潤混合物のワーカビリティを高めるため、凝結始発時間を抑制するため、硬化生産物に更なる結合強度を付与するため、および／またはペレットのスレーキングを防止すべく水を凝結ペレット中へ孔に沿って透過させるように濡れ性表面を提供するために、組成物に添加してよい。
【００６７】
可塑剤および重合剤にはセルロース質物質（メチル−ヒドロキシエチル−セルロース（ＭＨＥＣ）およびヒドロキシプロピル−メチル−セルロース（ＨＰＭＣ）など）および重合化剤（ジブチルフタレート（ＤＢＰ）など）が含まれるが、これらに限定されない。
【００６８】
処理済赤泥ブレンド（例えばＨＰＭＣ）を用いたペレット混合物に添加するには、高度に置換された有機可塑剤および重合剤（例えばＨＰＭＣ）が好ましく、他方、低イオン強度系（例えば淡水で濯いだ処理済赤泥）では、それ程高度にではなく置換された可塑剤／重合剤（例えばＭＨＥＣ）を使用してよく；可塑剤の塩析（過剰な塩負荷）により可塑剤の性能が低下する。好ましい可塑剤添加割合は乾燥混合物の約０．０１％〜約８％（重量）であり、好ましい範囲は乾燥混合物の約０．４％〜約５％（重量）であり、更により好ましい範囲は乾燥混合物の約０．６％〜約３％（重量）である。最も好ましい範囲は乾燥混合物の約０．８％〜約２．０％（重量）である。
【００６９】
空気連行剤（またはＡＥ剤）
空気の連行により、ペレットに多孔性および透過性が付与される。空気は２つの方法の一方または双方により連行し得る。第１はスラリーを物理的に混合する際に小さい気泡を伴うようにすることであり、第２は空気連行剤でスラリーの有する化学条件下にて気体を放出させるか、スラリーを混合する間に空気を導入するよう支援することである。空気連行剤には過酸化水素、有機ポリマーおよび市販で入手可能な有機発泡剤が含まれ得る。
【００７０】
過酸化水素はスラリーの有する化学条件下にて不安定になり、分解して酸素を生じ、この酸素は膨張して孔を設ける。気泡が上方に向かって移動することにより、ペレット透過性が付与される（孔の相互接続または連続）。
【００７１】
過酸化水素は空気連行剤として様々な強度で使用してよく、好ましくは過酸化水素０．１％〜７５％（重量対体積）、より好ましくは過酸化水素１％〜３０％（重量対体積）、そして最も好ましくは過酸化水素３％〜１０％（重量対体積）の範囲にある。過酸化水素３％（重量対体積）の場合、添加割合は好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり１ｍＬ〜２５ｍＬであり、より好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり２ｍＬ〜２０ｍＬであり、更により好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり５ｍＬ〜１５ｍＬであり、そして最も好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり８ｍＬ〜１０ｍＬである。空気連行剤の添加割合をより高くすることまたは濃度をより高くすることにより、多孔性（または孔度）および透過性が高められるが、物理的強度は低下する。
【００７２】
リン酸塩形成剤
ペレット内でのアパタイト様鉱物および鉱物結晶間でのリン酸塩架橋部の発達により、強度上の更なる利点、特に濡れ強度が付与され得、これは空気連行剤と組み合わさってミクロ孔度の向上および安定性を助長する。また、リン酸塩は重金属を捕捉および結合するようにも機能する。リン酸塩形成剤をペレット混合物に添加してよく、これにはリン酸、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウムが含まれ得る。
【００７３】
リン酸塩形成剤はリン酸であり得る。リン酸は約０．０１Ｍ〜約１８Ｍ、好ましくは０．１Ｍ〜約５Ｍ、より好ましくは０．５Ｍ〜約３Ｍ、そして更により好ましくは約１Ｍ〜約２Ｍの強度を有し得る。強度１．５Ｍのリン酸の場合、好ましい添加割合は乾燥構成成分単位ｋｇあたり０．２ｍＬ〜４ｍＬ、好ましくは乾燥構成成分単位ｋｇあたり約１ｍＬ〜約３．５ｍＬ、より好ましくは乾燥構成成分単位ｋｇあたり約１．５ｍＬ〜約２．５ｍＬ、更により好ましくは乾燥構成成分単位ｋｇあたり約２ｍＬ〜約２．５ｍＬであり得る。
【００７４】
混合
乾燥材料は、水または他の湿潤材料（リン酸塩形成剤および／または空気連行剤を含む水性溶液など）を導入する前に、好ましくは＜２ｍｍに、より好ましくは＜１ｍｍに、更により好ましくは＜５００μｍに、そして最も好ましくは＜２５０μｍに篩過し、そして材料の凝集を低減するよう十分に混合してよい。
【００７５】
湿潤材料は、これらを混合して一緒にした後に乾燥材料に添加することが好ましいが、湿潤材料を個々に添加してもよい。湿潤構成成分を乾燥構成成分と個々に混合するのであれば、好ましい混合順序は、乾燥材料に水を添加し、その後、リン酸塩形成剤または空気連行剤を添加することである。
【００７６】
混合プロセスの間に空気連行を確実に完了させるためにスラリーを過度に混合する（即ち湿潤気味から乾燥気味のスラリーとする）ことが好ましい。混合を一旦停止すると空気連行が実質的に減少してしまうので、好ましくは空気連行が完了するまで混合すべきである。
【００７７】
混合は様々な手段で実施でき、これには市販で入手可能な剪断力ミキサー、および材料を転動させるコンクリートミキサーが含まれる。混合により、スラリー材料は好ましくは１分間あたり少なくとも１０回、より好ましくは１分間あたり約２０回、そして更により好ましくは１分間あたり約３０回の割合（市販で入手可能なコンクリートミキサーでの１分間あたりの標準的回転数で示す）で、少なくとも５分間、好ましくは少なくとも約１０分間に亘って折り畳まれる。剪断力ミキサー（例えばパン用ミキサー）は典型的には、標準的なコンクリートミキサーより高い混合割合（または速度）で稼働し、機械の仕様に応じて混合時間を適宜に調整し得る。
【００７８】
ペレット成型および乾燥
トバモライトゲルの強度は時間とともに、数ヶ月、更には数年もの期間に及んで上昇し続ける。約２８日後、更なる強度上昇は次第に穏やかになる。セメントの凝結の始発はＣ３ＡおよびＣ４ＡＦ形のトバモライトの発達により０〜１０日の期間に亘って起こり、Ｃ３ＳおよびＣ２Ｓトバモライトゲルは０〜４００日の期間に亘って生じる。
【００７９】
スラブキャスティング
本発明による組成物はキャスティングによりスラブとし得る。スラブ流し込みは正確な目盛を有する十分な容積のミキサー（例えばバッチ作業オフロード作業（batching works off road works））、および可塑剤などを混合するためのＩＢＣミキサーを要し得る。全ての材料をスクリーニングする（またはスクリーンに通す）ことが必要であり得、よってセメント、石灰、酸化マグネシウムのミキサー入口の上方にて振動スクリーンを用いてよい。
【００８０】
処理済赤泥スラリーをミキサーに加える前にポンプ移送してウェットスクリーンに通してよい。スラブ作製はスラブ運搬のためにバックホーを、また、持上げ用フックをスラブに成型する場合にはクレーンを要する。スラブは貯蔵のために積重ねてよく、倉庫内で乾燥させた後に破砕してよく、その後、バルクまたは袋詰めした状態などで運搬してよい。スラブはそのまま運搬してよく、または現場で破砕してもよい。スラブは露天で貯蔵してよい。
【００８１】
破砕
一旦硬化させた後、スラブまたは粗ペレットブロックを破砕または機械的にチッピングもしくは切断／剪断し、そして分類して任意の所望寸法を有するペレットを得るようにしてよい。ペレットは、好ましくはそれを充填するカラムの内径の約１／１０未満の寸法、より好ましくはカラムの内径の約１／２０未満の寸法、更により好ましくはカラムの内径の約１／４０未満の寸法、そして最も好ましくはカラムの内径の約１／５０未満の寸法に破砕される。
【００８２】
典型的には、破砕したペレットは約０．０５ｍｍ〜１００ｍｍの好ましい範囲の寸法分布を有し、より好ましい寸法分布範囲は約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍであり、より好ましい寸法分布範囲は約０．２ｍｍ〜約５ｍｍであり、そして最も好ましい寸法分布範囲は約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍである。しかしながら、大幅に異なる寸法範囲を有するペレットを、特定の用途に対して必要とされるように選択してよい。例えば、大きい粒子（玉石の寸法）はストリーム（または河川）床用途に使用するのに必要とされ得、これに対して、０．５ｍｍ〜２ｍｍの寸法を有するペレットは小さい水処理カラムに最適であり得る。
【００８３】
粒子の形成
本発明の組成物は粒状ブレンドの形態で提供され得、または、使用した破砕または切断法に応じて混合成分で構成された細礫、ペレット、タブレット、レンガ（またはブリック）、チャンクまたはブロックとして提供され得る。好ましくは、本発明の組成物は、組成物の成分の密着混合物でできたペレットの形態で提供される。いずれの粗粒子も好ましくは破砕され、切断／剪断され、または細砕される（もしくは挽かれる）。この破砕、切断または細砕後、粒子を篩過またはスクリーニングして、各用途につき所望される寸法範囲を得る。寸法は典型的には０．０５ｍｍ〜１０ｃｍの範囲にある。しかしながら、破砕、切断または細砕により、０．０５ｍｍ未満の直径を有する粒子も存在し得る。０．０５ｍｍ未満の材料は通常、透過性を使用の間中維持するために粒子から除去する必要があるが、必ずしも廃棄しなくてよい。
【００８４】
また、破砕、細砕または切断後に除去した微細な材料は、液圧プレスを用いて均質混合物をペレット状に圧縮することにより、または圧縮ローラもしくは造粒機または簡便または効率的であると考えられる任意の他の同様の手段によりペレット形成し得る。運搬および中程度に粗雑な扱いに耐えるのに十分な強度および安定性を有する圧縮したペレットを、約５０ＭＰａ以上の圧縮に付す（または加圧する）ことにより容易に形成できる。しかしながら、約１５０ＭＰａ以上の加圧が好ましく、そして、約２５０ＭＰａ以上の加圧がより好ましい。約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０または４００ＭＰａ、または約５０〜５００ＭＰａ、または約１００〜４５０ＭＰａ、または約１５０〜４００ＭＰａ、または約２００〜３５０ＭＰａの加圧を使用し得る。また、強固かつ安定なペレットは、均質混合物に水を添加することにより調製した湿ったスラリーより作製することもできる。混合物を殆どまたは全く圧縮せずにローリングすることによりペレットを適切な含水量で作製できる。所望であれば、市販で入手可能なペレット結合材（化学、医薬またはこれに類する産業にて使用されるもの、例えばメチルセルロースまたはその他のセルロース誘導体）を混合物に添加して、更なる物理的強度を付与することができる。
【００８５】
本発明による組成物は水質管理バリア、地下反応バリアおよび濾過カラムを含む透過性水処理システムに使用できる。
【００８６】
水質管理バリア
本発明による組成物は、小川または排水路にて水流を止めることなく酸を中和し、または水から金属、半金属およびいくつかの他の潜在的汚染物質（例えばシアン化物およびリン酸塩）を除去するために小川または排水路に配置され得る透過性バリアを作製するために使用できる。水が水路にある水質管理バリアを通って流れるときに、水質が実質的に改善される。
【００８７】
本発明による組成物は必要に応じて水路に配置され得る多孔性バッグまたは同様の容器に充填され得る。好ましい容器は、微細な孔寸法（＜５ミクロン）を有するジオテキスタイルバッグの形態であるが、その他の材料も容器を構成するために使用できる。
【００８８】
このバリア（または壁）は以下のものを含む任意の寸法または形状に構成してよい：
Ａ）１５ｋｇ〜３０ｋｇのペレットを保持する枕状のバッグ；洪水管理に使用される砂袋のようなもの。このバッグは必要に応じてより大きくても、より小さくてもよいが、必要な場所に手で設置するにはこれが便利な寸法である。このバッグは小さい排水路または水路に一時的に設置するのに適切であり得る。
Ｂ）ソーセージ状で、１５ｋｇ〜５０ｋｇまたはそれより多くの本発明による組成物でできたペレットを保持するように設計されたバッグ。寸法につき制限はないが、これより大きいソーセージ状物は所定位置に配置するのがより困難であり得、持上げ機械を用いる必要があり得る。このバッグはより大きな水路に使用するのに、または汚染水が溢れ出たり意図的でなく放出されるのを包囲するための緊急事態用のバリアを作製するのに適切であり得る。
Ｃ）細長いバッグが台形断面および排水路または水路の一方から他方まで延在するように設計された長さを有するように設けられ得、そしてこれは水路の底部に固定される。この設計を有するバッグは水流の体積が大きく変動する排水路または水路においてより永続的に使用するのに適切であり得る。このバッグは、流速が小さくかつ汚染濃度が高いときに水を処理するのに適切であり得る。流速が小さくかつ汚染物質がかなり希薄であるときは水処理はそれ程重要でなく、そのような場合、バッグ内の組成物の酸中和または汚染物質捕捉能を低下させることなく、水が水質管理バリアの頂部の上方を単に流れ過ぎる。よって、必要なときに水を処理し、排出条件により処理を要しないときは処理しない。
【００８９】
本発明による組成物を収容するバッグは、汚染された水が溢れたときに必要となる場所または金属汚染された酸性水の放出に対して何らかの緊急事態対応が必要となり得る場所に近い位置に備えられ得る。後者の意味では、このバッグは油の溢れに迅速に応答するように貯蔵されたバリアと同様に使用され得る。水質管理バリアの透水係数は重要である。本発明による組成物の構成成分および構成成分を処理するための処理工程は、個々の用途の要件に合致するように選択し得る。
【００９０】
本発明による組成物の水処理能には限界があるため、組成物を長期に亘る用途に使用する場合は、組成物の性能をモニターする必要がある。組成物の酸または金属除去能が尽きた場合には交換する必要があろう。
【００９１】
モニタリングは下流の水質またはバッグの内容物の副標本を調べること、およびバッグ内の組成物の残りの酸中和および金属結合能を試験することを伴い得る。捕捉する汚染物質のタイプに応じて、組成物の水処理能が消耗すれば、組成物を土壌調整剤または改良剤として農業に再使用し、これによりバッグ内の組成物を交換するコストを低減することがしばしば適切であり得る。
【００９２】
地下透過性反応バリア
本発明による組成物は、水流を妨げることなく酸を中和し、また地下水から金属、半金属およびいくつかの他の潜在的汚染物質（例えばシアン化物およびリン酸塩）を除去するために地中に配置され得る透過性地下反応バリアを提供するために使用できる。地下水が透過性地下反応バリアを通って流れるときに、地下水の水質が改善される。
【００９３】
地下反応バリアまたは処理壁は永久的、半永久的または交換可能な壁またはバリア部の構造体を含み得、この各々は本発明による組成物のペレットを保持する容器を各々含んで成る。壁またはバリアは、地下水により運ばれる汚染物質プルームの流路を横断して設け得る。本発明による組成物を含む地下反応バリアが交換可能であるとき、ペレットの除去を助けるべく処理領域にペレットを閉じ込めるように、処理領域に対してジオテキスタイルのライニング（または内張）を設けてよい。処理領域の全体を覆う単一のジオテキスタイルライナー内に組成物でできたペレットを収容し得る。別法では、バリアまたは壁を上記ようなジオテキスタイルバッグとしても、またはこれを含むものとしてもよい。地下反応バリアを形成するようにバッグを処理領域内で積重ねてよい。
【００９４】
汚染された地下水は動水勾配により地下反応バリアを静的に通過し得、そして水中の汚染物質を物理的、化学的および／または生物学的方法によって除去し得る。処理すべき地下水中の汚染物質に応じて、沈殿、収着、酸化または還元、固定または分解により反応を生じさせ得る。
【００９５】
地下反応バリアは水を地表まで運ぶ必要なく、汚染物質処理を現場で行い得るので、地下水浄化のための常套のポンプ・アンド・トリート（ポンプ移送そして処理）法に対していくつかの利点がある。加えて、本発明による処理は汚染物質を反応領域に通過させるために自然に生じた動水勾配を利用しているので、ポンプを稼働させるためにエネルギーを連続的に入力する必要がない。また、地下反応バリアの交換または再生は周期的なものでしかなく、地下反応バリアが消耗し、またはバリア寿命の間に詰まったときに必要となるものである。
【００９６】
バリアは汚染された地下水を大量に処理する能力を有するように通常設計される。コストのために、問題全体の一部のみを処理するバリアを設置することもある。バリアの処理能が枯渇したとき、バリアを除去および交換するよりも、既に設置しているバリアのやや上流に新たなバリアを設置することがより簡単で安価であり得る。そのような方法では、処理プログラムのコストを多年にまたがって分散させることができる。
【００９７】
地下バリアを設置するため、地下水プルームを横断する簡単な溝を堀り、そして反応材料で埋め戻してよい。溝は専門家用溝掘り機を用いて掘ることができる。溝の寸法は反応材料の透過性、周囲の土質材料の透過性、汚染物質除去反応がバリア内で起きるために必要な滞留時間、流入水中の汚染物質の濃度、汚染された地下水プルームの幅および深さ、および地下反応バリアの設計寿命に応じて決め得る。加えて、地下水流を反応バリアへと導くために他の土工事を施し得る（例えば遮水壁と反応ゲート式（funnel and gate system））。本発明によるバリアの透過性は組成物の粒子寸法を増大または減少させることによって制御できる。
【００９８】
濾過／反応カラムまたはタンク
本発明による組成物は、水流を酷く妨げることなく酸を中和し、また水中の金属または半金属およびいくつかの他の潜在的汚染物質（例えばシアン化物およびリン酸塩）を除去するために透過性カラムまたはタンクに充填するために使用できる。
【００９９】
この水は産業廃水、汚染された飲用水または酸性鉱山廃水であり得る。
【０１００】
水を重力下にてカラムまたはタンクに通じ（直接フィードとしても、サイフォンによってもよい）、ポンプ移送でカラムに通じ、または真空下にて吸引してカラムまたはタンクに通じることができる。水が透過性カラムまたはタンクを通って流れるときに、水質が実質的に改善され得る。
【０１０１】
本発明に従う濾過／反応カラムまたはタンクは、本発明による組成物を含むカラムまたはタンクであってよい。濾過／反応カラムまたはタンクは本発明による組成物が充填された適切なチューブであり得る。特定の汚染物質を除去するために一方の端部から他方の端部へ水が通され得る。汚染物質は沈殿、収着、酸化または還元、固定または分解反応により除去でき、または水中懸濁粒子に付着させることにより除去できる（これら粒子は連続孔空間を通過できないのでペレットを物理的に分離することに除去される）。カラムまたはタンクはほぼ任意の材料から構成でき、これには竹、ＰＶＣパイプ、ポリエチレンドラム、ステンレス鋼パイプ、およびポリカーボネートチューブ、または任意の他の適当な材料が含まれる。少なくとも一方の端部をキャップして濾過／反応媒体を容器内に保持すべきである。濾過／反応カラムまたはタンクを用いることの利点は、過負荷が起こったときに濾過／反応媒体を容易に置換できること、物理的な詰まりが起きているかを判断するためにシステムを通る流速を簡単にモニターできること、流速および保持時間を容易に調整できること、流出水の水質を簡単にモニターできること、カラムまたはタンクをあらゆる所望の高さおよび直径に構成できること、および必要に応じて逆流可能なようにカラムまたはタンクを設計できることである。
【０１０２】
濾過／反応カラムまたはタンク内の濾過／反応媒体はリッジ付きチューブ縁部と接触しているので、これら境目間で選択流路がいくつか生じ得る。加えて、微粉状媒体は詰まり易いので、濾過／反応カラムまたはタンクに極微粉状媒体を使用することはより好ましさが劣る。このような問題を克服するため、カラムまたはタンク内のペレットの粒子寸法をカラムまたはタンクの内径に基づいて制限し、よって、ペレットはカラムまたはタンクの内径の１／１０未満の粒子寸法を有すべきである。加えて、カラムまたはタンクにおける処理は、ペレットの粒子寸法がカラムの内径の１／５０未満であるときに最も効率的である。しかしながら、濾過／反応媒体が実質的に詰まるのを防止するには、ペレットの８０％以上を１００μｍより粗大とべきであり、好ましくはペレットの９０％以上を１００μｍより粗大とべきであり、より好ましくはペレットの９５％以上を１００μｍより粗大とべきであり、そして最も好ましくはペレットの９８％以上を１００μｍより粗大とべきである。
【０１０３】
濾過／反応媒体の詰まりを防止するために流入水中の懸濁粒子の予備濾過を粗粒砂および砂利のフィルターを用いて行うことができ、このフィルターは逆流により蓄積物を除去できる。処理済赤泥ペレットの過負荷が起こると、濾過／反応カラムを単に解体してペレットを抜き出し、交換し、および処分できる。工業プラントでは、いくつかのカラムを直列および／または並列に使用してよく、これにより、他のカラムが過負荷状態になっているときに新しいカラムを利用して廃水を処理することができる。
【０１０４】
本発明による多孔性ペレットの他の用途
本発明による組成物でできたペレットは、栄養物を除去するためまたは藻類の過剰増殖を防止するために、魚用水槽、観賞用の池または他の水塊における砂利として使用できる。
【０１０５】
本発明のもう１つの態様において、本発明に従う組成物でできたペレットのバッグを水塊中に吊下げてよく、または浮遊島として形成して、水を処理するようにできる。
【０１０６】
可動または固定式の水処理タンクを設けてよく、このタンクに本発明による組成物のペレットを充填して、水を連続的および必要なときのいずれにでも処理するようにできる。
【０１０７】
別法では、粗い砂利または玉石の寸法のペレットを流動している水塊（例えば小川）に直接配置して、酸を中和し、または金属汚染物質を除去するようにしてよい。
【０１０８】
また本発明は、潜在的に酸を形成する物質（硫黄および／または窒素の酸化物など）を含有するガスを処理するため、または極性有機分子を除去するようにガスを処理するためのカラムを提供することにも及ぶ。
【０１０９】
本発明のもう１つの態様において、本発明に従う組成物でできた多孔性ペレットブランケットが臭気放出を制御するために提供される。
【０１１０】
従って、本発明の教示内容に追従すれば、赤泥を含む組成物でできた安定で強固な多孔性粒子を作製できる。この粒子はペレットの形態であり得、高い酸中和・金属結合能に加えて大きな表面積を有し、また保持し得る。この粒子が本質的に有する透過性により、流水をこの材料に通過させおよびその周囲に流すことができる。乾燥させたとき、この粒子が塵を形成する傾向は低い。
【０１１１】
本発明の第８の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、セメント系材料およびボーキサイト精製残留物の混合物を含む多孔性粒状材料が提供される。
【０１１２】
孔の体積は粒状材料の体積の１０％〜９０％であり得る。孔の少なくとも１０％は開放セルまたは連続孔であり得る。粒状材料の孔は分布した孔寸法を有する。粒状材料の孔寸法は０．１〜２０００μｍの範囲にある。
【０１１３】
本発明の第９の要旨によれば、汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、粒子の各々がセメント系材料およびボーキサイト精製残留物の混合物を含む多孔性粒状材料が提供される。
【０１１４】
セメント系組成物
本発明の第１０の要旨によれば、部分中和赤泥（または部分的にもしくは一部が中和された赤泥）およびセメントを含むセメント系組成物であって、部分中和赤泥が、カルシウム、マグネシウムまたはそれらの組合せによって付与される、炭酸カルシウム等量で単位リットルあたり少なくとも３．５ミリモルの全硬度を有する水と接触することにより予備処理されているセメント系組成物が提供される。
【０１１５】
赤泥の予備処理において、そのｐＨは最大約１０．５かつ最小約８．２の値に低下し得る。赤泥のｐＨは８．２〜１０．５の範囲内であればどの値にでも都合よく低下させ得る。この範囲において可能な限り低い値に低下させることが好ましい。ｐＨは約８．５〜１０、またあるいは約８．５〜９．５、またあるいは約８．５〜９．５、また別法では約９〜１０、また更に別法では約９．５〜１０、または約９〜約９．５に低下させ得る。
【０１１６】
本発明の第１１の要旨によれば、セメント系組成物の製造方法であって：
（ａ）バイエル法より回収した赤泥を、カルシウム、マグネシウムまたはそれらの組合せによって付与される、炭酸カルシウム等量で単位リットルあたり少なくとも３．５ミリモルの全硬度を有する水と接触させて、部分中和赤泥を得ること；および
（ｂ）部分中和赤泥をセメントと混合して、セメント系組成物を得ること
を含む方法が提供される。
【０１１７】
工程（ａ）において、赤泥のｐＨは最大約１０．５かつ最小約８．２の値に低下し得る。赤泥のｐＨは８．２〜１０．５の範囲内であればどの値にでも都合よく低下させ得る。この範囲において可能な限り低い値に低下させることが好ましい。ｐＨは約８．５〜１０、あるいは約８．５〜９．５、別法では約９〜１０、更に別法では約９．５〜１０、または約９〜約９．５に低下させ得る。
【０１１８】
本発明による方法は、工程（ａ）の後および工程（ｂ）の前に、
工程（ａ１）部分中和赤泥を乾燥させて乾燥固体材料を得ること
を含み得る。
【０１１９】
本発明のこの要旨による方法は、工程（ａ１）の後および工程（ｂ）の前に、
工程（ａ２）工程（ａ１）の乾燥固体材料を粉砕して部分中和乾燥粉砕赤泥を得ること
を更に含み得る。
【０１２０】
セメントは組成物中に約１重量％〜約９９重量％の濃度で存在し得、また部分中和赤泥は組成物中に約９９重量％〜約１重量％の濃度で存在し得る。
【０１２１】
工程（ｃ）における粉砕は破砕（crushing）および／または微粉砕（pulverising）により実施できる。これは任意の破砕機および／または微粉砕機（コーンクラッシャー、ロッドミル、ボールミル、ジョークラッシャーまたはオービタルクラッシャーを含み得る）により実施してよい。
【０１２２】
また本発明は、本発明による方法によって作製されたセメント系組成物にも及ぶ。
【０１２３】
オプションとして、本発明による方法は、工程（ａ）の後および工程（ｂ）の前に、
赤泥（または部分的に低下させた赤泥）を酸と接触させて、赤泥のｐＨの最大約１０．５かつ最小約８．２への全低下の一部を行う工程
を含む。
【０１２４】
更なるオプションとして、この方法は、工程（ａ）の後および工程（ｂ）の前に、
赤泥（または部分的にｐＨを低下させた赤泥）から液相を分離する工程
を含み得る。
【０１２５】
本発明による方法の工程（ａ）において部分中和赤泥の予備処理に使用する水は、カルシウム＋マグネシウムにより付与されるその全硬度を、単位リットルあたり炭酸カルシウム等量で３．５ミリモル以上とする必要がある。しかしながら、１０．５未満のｐＨを達成するには、カルシウム＋マグネシウムにより付与される水の全硬度は、単位リットルあたり炭酸カルシウム等量で約５ミリモルより高いことが好ましく、より好ましくは単位リットルあたり炭酸カルシウム等量で１０ミリモルより高く、更により好ましくは単位リットルあたり炭酸カルシウム等量で約１５ミリモルより高い。水はカルシウムおよびマグネシウムの少なくとも一方について基準量および処理量を有することが好都合である。カルシウムについての基準量は約１５０ｍｇ／Ｌ（１．５ミリモル／リットル 炭酸カルシウム等量）であり、マグネシウムについての基準量は約２５０ｍｇ／Ｌ（２．５ミリモル／リットル 炭酸カルシウム等量）である。カルシウム 約２００〜約３００ｍｇ／Ｌおよびマグネシウム 約３００〜約７５０ｍｇ／Ｌを含有するブラインにより満足できる結果が得られているが、処理を効率的に行うには、３００ｍｇ／Ｌを超えるカルシウム濃度および約７５０ｍｇ／Ｌを超えるマグネシウム濃度が好ましいことが判明している。ある特定の条件組に対する最善の濃度は、溶液中で形成され得る様々な化合物の溶解度、溶液の温度およびセメント系組成物を使用する使用および環境条件に依存する。
【０１２６】
よって、工程（ａ）における部分中和赤泥の予備処理に使用する水は、一般的な水道水におけるよりも著しく高い濃度のカルシウムおよび／またはマグネシウムを含有することが好ましい。水道水または飲用水の水質に適用される規則は通常、硬度（これは一般的にＣａＣＯ３等量で示される）を基準とするガイドラインを含んでいる。全硬度（Ｃａ硬度＋Ｍｇ硬度）は飲用水では５００ｍｇ／Ｌ未満とすべきものとされ、これは単位リットルあたり約５ミリモル未満に等しい。よって、ＣａおよびＭｇの合計濃度は単位リットルあたり約５ミリモル未満とすべきであり、これは本発明による方法の工程（ａ）において赤泥を中和または部分中和するのに使用するＣａおよびＭｇ濃度に比べて極めて低い。硬水だと、石鹸およびその他の洗剤は泡立たない。それどころか、水面にスカムが形成される。硬度に関する基準範囲は以下の通り：
軟水： ０〜５９ｍｇ／Ｌ（０〜０．５９ｍＭ）
中程度の軟水： ６０〜１１９ｍｇ／Ｌ（０．６〜１．１９ｍＭ）
硬水： １２０〜１７９ｍｇ／Ｌ（１．２〜１．７９ｍＭ）
非常な硬水： １８０〜２４０ｍｇ／Ｌ（１．８〜２．４ｍＭ）
極めて非常な硬水： ＞４００ｍｇ／Ｌ（＞４ｍＭ）
【０１２７】
６０ｍｇ／Ｌ未満の硬度を有する水は、鉄および鋼の継手、ポンプおよびパイプにおける腐食電位が上昇しており、他方、３５０ｍｇ／Ｌより高い硬度を有する水はファウリングおよびスケール形成の可能性が増大する。従って、上述の望ましくない作用を回避するには、飲用水は３５０ｍｇ／Ｌ（これは約３．５ミリモルのＣａ＋Ｍｇに等しい）以下の全硬度を有するべきである。良質の飲用水は好ましくは６０〜１８０ｍｇ／Ｌ（これは約０．６〜１．８ミリモルのＣａ＋Ｍｇに等しい）の範囲にある全硬度を有する。
【０１２８】
本発明のこの要旨による方法の工程（ａ）において、赤泥のｐＨは８．２〜１０．５の範囲内であればどの値にでも都合よく低下させる。ｐＨは約８．５〜１０、あるいは約８．５〜９．５、またあるいは約８．５〜９、また別法では約９〜１０、また更に別法では約９．５〜１０、または約９〜約９．５に都合よく低下させる。
【０１２９】
本発明のこの要旨による方法の工程（ａ）において、赤泥の全アルカリ度は、炭酸カルシウムアルカリ度換算で、約２００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜９００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜８００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜７００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜６００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌ、あるいは約２００ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌ、あるいは約３００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約４００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約５００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約６００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約７００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約８００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、あるいは約９００ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは３００ｍｇ／Ｌ未満に低下し得る。
【０１３０】
この方法の工程（ａ）において、ｐＨは好都合には約１０．５未満、好ましくは約９．５未満、より好ましくは約９．０未満に低下し、また、全アルカリ度は、炭酸カルシウム等量アルカリ度換算で、３００ｍｇ／Ｌ未満に低下し、および好ましくは２００ｍｇ／Ｌ未満に低下する。
【０１３１】
好ましい組成物は５０％〜９５％（乾燥重量）の部分中和赤泥および５％〜５０％（重量）のセメントを含む。より好ましい組成物は７０％〜９０％（乾燥重量）の部分中和赤泥および１０％〜３０％（乾燥重量）のセメントを含む。最も好ましい組成物は８０％〜８５％（乾燥重量）の部分中和赤泥および１５％〜２０％（重量）のセメントを含む。
【０１３２】
本発明の１つの態様において、組成物は少なくとも３０重量％の部分中和赤泥を含む。もう１つの態様において、組成物は少なくとも５０重量％の部分中和赤泥を含む。
【０１３３】
本発明者らは、部分中和赤泥でできたセメント系組成物が高い酸中和および金属結合能を維持していることを見出した。このような組成物は黄鉄鋼酸化の結果または任意の他の手段により生じる酸分（acidity）を処理することができ、また硫酸塩耐性を有する。また本発明者らは、特定の用途の要請により付加される所定の限界に至るまで、部分中和赤泥が組成物の強度に悪影響を及ぼさないセメント代替物として機能でき、また、急な岩肌に付着して、危惧される岩の落下に抗して岩を安定化させ得ることを見出した。更に、本発明による組成物は乾燥させたときに知覚し得るほどの塵の問題を引き起こさず、そして極めて微細なテクチャまたは表面のディテール（または細部もしくは装飾）を有する物品に成型可能であることを見出した。
【０１３４】
本発明による組成物は従来のセメント系組成物に対して、実質的な強度低下を招かない代替物として使用できる。
【０１３５】
本発明による組成物は、型表面の微細なテクスチャディテールを成型表面に転写して保持するように成型できるキャスタブル材料を提供するために使用できる。
【０１３６】
本発明の１つの態様において、セメントの０．２重量％〜３重量％の超可塑剤、例えばＭＡＰＥＩ（商標） Ｎ１０およびＲ１４、ＭＡＰＥＴＡＲ（商標）またはＭＡＰＥＰＬＡＳＴ ＲＭＸを本発明による組成物に添加して吹付けコンクリート（またはショットクリート）を得ることができ、この吹付けコンクリートは酸中和能が増大しており、重金属を捕捉し、および垂直壁面に噴霧できるものである。
【０１３７】
本発明のもう１つの態様において、追加の水と、セメントの０．２重量％〜３重量％の超可塑剤、例えばＭＡＰＥＩ（商標） Ｎ１０およびＲ１４、ＭＡＰＥＴＡＲ（商標）またはＭＡＰＥＰＬＡＳＴ ＲＭＸとを本発明による組成物に添加してグラウトを得ることができ、このグラウトは岩または土壌物質中に圧力注入して、その強度を増加させ、かつその浸透性を低下させ、および任意の酸分を中和し、かつ孔流体中に存在し得る任意の微量金属を捕捉し得るものである。
【０１３８】
本発明のもう１つの態様において、組成物を押し出して多孔性ペレットとし、続いてこれを硬化および乾燥させる。その後、乾燥したペレットを酸性水改善のために使用できる。このような改善（または浄化）は地下水ダクトもしくは帯水層にて、または処理容器内で行い得る。
【０１３９】
セメント系組成物のための部分処理赤泥
セメント系組成物のための部分中和赤泥は、水性溶液中のカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンを添加することによって、または酸を添加することによって、または二酸化炭素を注入することによって、または石膏などの鉱物を添加することによって、あるいはこれらの方法のいくつかを組み合わせることによって、ボーキサイト精製所からの赤泥を少なくとも部分的に反応させることにより得ることができる。
【０１４０】
別法では、部分中和赤泥は、ボーキサイト精製所からの赤泥を、チタン精製プロセスから回収した鉄含有残留物、鉄含有土壌、鉄含有岩材（鉄鉱石採掘の副産物として生じる粉体など）またはボーキサイトからなる群より選択される材料と少なくとも部分的に反応させることにより得ることができる。
【０１４１】
国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８６５に記載されているように（この開示内容はその全体が本明細書に組み込まれる）、ボーキサイト精製所からの赤泥はカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと反応させ得る。少なくとも部分中和した赤泥を製造し得るもう１つの方法は、ボーキサイト精製所からの赤泥を、赤泥の反応ｐＨを１０．５未満に減少させるのに十分な量の海水（好ましくは、簡便には太陽の作用で、蒸発により濃縮した海水）と反応させることによるものである。例えば、未処理赤泥が約１３．５のｐＨおよび約２０，０００ｍｇ／Ｌのアルカリ度を有する場合、約５倍体積の世界平均的海水を添加することにより、ｐＨを９．０〜９．５に、およびアルカリ度を約３００ｍｇ／Ｌに低下させることが判明した。更に、国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０３／００８６５は、ボーキサイト精製所からの赤泥１部を、基準量および処理量のカルシウムイオンと基準量および処理量のマグネシウムイオンとを含有する水５重量部と、赤泥の反応ｐＨを１０．５未満とするのに十分な長さの時間に亘って混合することにより、ボーキサイト精製所からの赤泥をカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと反応させることを教示している。カルシウムおよびマグネシウムイオンの基準量は、処理溶液および赤泥の合計体積単位リットルあたり、それぞれ８ミリモルおよび１２ミリモルである。カルシウムイオンの処理量は、赤泥の全アルカリ度単位モルあたり少なくとも２５ミリモル（炭酸カルシウム等量アルカリ度換算）であり、他方、マグネシウムイオンの処理量は、赤泥の全アルカリ度単位モルあたり少なくとも４００ミリモル（炭酸カルシウム等量アルカリ度換算）である。適切なカルシウムまたはマグネシウムイオン源には、カルシウムまたはマグネシウムの可溶性または部分可溶性塩、例えばカルシウムおよびマグネシウムの塩化物、硫酸塩または硝酸塩が含まれる。
【０１４２】
部分中和赤泥の一般的組成は、その元となったボーキサイト鉱石の組成、そのボーキサイトを処理した精製所で使用された操作手順、および赤泥を得た後にどのように処理したかに依存する。
【０１４３】
ボーキサイト精製所からの原料赤泥の中和は、可溶性のＣａおよびＭｇ塩の添加により可溶性の水酸化物および炭酸塩が低溶解性の鉱物沈殿となったときに達成される マクコンシー（McConchie），Ｄ．、クラーク（Clark），Ｍ．Ｗ．、フォークス（Fawkes），Ｒ．、ハナハン（Hanahan），Ｃ．およびデービス−マクコンシー，Ｆ．、２０００年、「酸性硫酸塩土壌、硫化物鉱山尾鉱および酸性鉱山廃水の管理における海水で中和したボーキサイト精製残留物の使用（The use of seawater-neutralised bauxite refinery residues in the management of acid sulfate soils, sulphidic mine tailings and acid mine drainage）」、第３回クイーンズランド環境会議、１、第２０１〜２０８頁、ブリスベン、オーストラリア。この方法は塩基度を約９．０のｐＨまで低下させ、可溶性のアルカリ分（alkalinity）の殆どを固体のアルカリ分に変える。より詳細には、赤泥廃棄物中の水酸基イオンの大部分が海水中のマグネシウムとの反応により中和されてブルース石［Ｍｇ３（ＯＨ）６］およびハイドロタルサイト［Ｍｇ６Ａｌ２Ｏ３（ＯＨ）１６・４Ｈ２Ｏ］を形成するが、いくらかは追加のベーマイト［ＡｌＯＯＨ］およびギブサイト［Ａｌ（ＯＨ）３］の沈殿に消費され、そしていくらかは海水中のカルシウムと反応してハイドロカルマイト［Ｃａ２Ａｌ（ＯＨ）７・３Ｈ２Ｏ］およびｐ−アルミノハイドロカルサイト［ＣａＡｌ２（ＣＯ３）２（ＯＨ）４・３Ｈ２Ｏ］を形成する。
【０１４４】
部分中和赤泥は豊富なＡｌ、Ｆｅ、ＭｇおよびＣａの水酸化物および炭酸塩を含み、コンクリートの凝結のためのトバモライトゲル構成要素を提供するか、コンクリートの早期凝結を誘発するのに適切な添加剤を提供する。逆に、部分中和赤泥中の石膏含量が増加すると凝結速度が遅くなり得る。
【０１４５】
ボーキサイト精製所からの赤泥が海水、または蒸発により濃縮した海水、または他のカルシウムおよびマグネシウムに富むブライン、または可溶性カルシウムおよびマグネシウム塩、またはこれら選択肢のいくつかの組合せを用いて部分中和されている場合、部分中和赤泥は高い酸中和能（部分中和赤泥単位ｋｇあたり２．５〜７．５モルの酸）を依然として有する。また、これは極めて高い微量金属捕捉能（部分中和赤泥単位ｋｇあたり１，０００ミリグラム等量以上の金属）も有する。更に、これはリン酸塩および他のいくつかの化学種を捕捉および結合する高い能力を有する。部分中和赤泥は個々の用途に適するように様々な形態（例えばスラリー、粉末、ペレットなど）で製造できるが、そのいずれもが、高い酸中和能にもかかわらず、中性に近い土壌反応ｐＨ（１０．５未満およびより典型的には８．２〜８．６）を有する。部分中和赤泥の土壌反応ｐＨは中性に十分近く、また、そのＴＣＬＰ（毒性指標浸出法）値は十分低く、特別許可を得る必要なく運搬および使用できる程度である。
【０１４６】
部分中和赤泥を本発明の組成物および方法に使用する格別の利点は、可溶性塩濃度（特にナトリウム濃度）が未処理赤泥中の濃度より実質的に低いことである。この効果は、ナトリウムまたは塩度に対して敏感な環境に排出されることとなる処理水の塩度が上昇する場合や、灌漑用水として使用されることなる排水の塩度が植物の生長に悪影響を及ぼし、潜在的効果がより低い場合に特に重要であり得る。更に、可溶性塩濃度の減少は、本発明に従うセメント系組成物の最終強度の増加に寄与するものである。
【０１４７】
コンクリート強度はトバモライトゲル形成により決まる。最も典型的には、トバモライトゲルは水硬性セメントの凝結において生じる。水硬性セメントには、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、ハイアルミナセメント、および他の市販で入手可能なセメント結合剤を含む。本明細書において、表現「セメント」は水硬性セメントの上記の例を含むものとして理解されるべきである。
【０１４８】
トバモライトゲルには通常、次の４つの主要構成要素が存在する：ケイ酸三カルシウム（Ｃ３Ｓ）、ケイ酸二カルシウム（Ｃ２Ｓ）、アルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａｌ）および鉄アルミン酸四カルシウム（Ｃ４ＡｌＦｅ）。
【０１４９】
赤泥を部分中和する場合（ブライン添加によっても、海水もしくは濃縮海水添加によってもよく、また、可溶性マグネシウムおよびカルシウム塩を補充するか否かに関わらず）、赤泥のアルカリ分は可溶形（その殆どは炭酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウムである）から不溶形（これは一連のアルミノ−ヒドロキシ炭酸塩として固体となって沈殿する）に変わる。過剰のナトリウムは残りのブレーンと一緒に系外に排出される。アルミノ−ヒドロキシ炭酸塩は酸アタックに抗するｐＨ緩衝システムとして機能する。しかしながら、アルミノ−ヒドロキシ炭酸塩は、セメント（ＯＰＣを含む）をセメント系組成物中の部分中和赤泥で少なくとも部分的に置換し、その際に組成物の強度を著しく低下させることのないように、追加のポゾラン材料も提供する。
【０１５０】
中和されていない赤泥（乾燥または湿潤状態）は高いＮａ含量を有し、これはセメント系組成物の強度発現に対して不利益となる。そのようなセメント系組成物における一価のアルカリ金属（ＮａおよびＫ）はトバモライトゲルと相互作用して、アルカリ骨材反応、アルカリ炭酸塩反応およびアルカリシリカ反応を起こす（www.pavement.comを参照のこと）。
【０１５１】
アルカリ骨材反応はモルタルまたはコンクリートにおける化学反応であって、ポルトランドセメントまたは他の供給源に由来するアルカリ金属（ナトリウムまたはカリウム）と、骨材中に存在する特定の化合物との間の化学反応である。ある条件下では、この反応によってコンクリートまたはモルタルの有害な膨張が生じ得、これは強度発現に対して不利益となる。
【０１５２】
アルカリ炭酸塩反応はアルカリ金属（ナトリウムまたはカリウム）と、ある種の骨材中に存在する特定の炭酸塩岩（特にカルサイト、ドロマイトおよびドロマイト質石灰石）との間の化学反応である。この反応の生成物も使用中のコンクリートに異常膨張およびひび割れを生じ得る。
【０１５３】
アルカリシリカ反応はアルカリ金属（ナトリウムまたはカリウム）と、ある種の骨材中に存在する特定のケイ質岩または鉱物（オパリンシリカ、チャート、カルセドニー、非常に硬い歪んだ石英（flint strained quartz）および酸性火山ガラスなど）との間の化学反応である。この反応の生成物も使用中のコンクリートに異常膨張およびひび割れを生じ得る。
【０１５４】
セメント系組成物中の高いナトリム含量によって引き起こされる膨張およびひび割れはシリカゲルの形成により悪化し得、これもまた最終強度を低下させ、製品寿命を短縮する。
【０１５５】
水洗した（高い割合で存在する水酸化物を除去するため）赤泥は、ナトリウム含量が著しく低下しているが、酸中和能も殆どない。このような赤泥は、本発明によるセメント系組成物の酸中和能に対し十分寄与しないため、本発明によるセメント系組成物に使用するには望ましくない。加えて、このような赤泥中にはアルミノ−ヒドロキシ炭酸塩が存在しないため（中和の間にＣａおよびＭｇカチオンの添加により沈殿させていないからである）、本発明によるセメント系組成物に導入される部分中和赤泥のポゾラン能（pozzolanic attributes）を増強することもない。ポゾラン性を追加し、かつナトリウム含量を未中和の赤泥より低下させることにより、独特かつ改善された性質が本発明の組成物に付与される。
【０１５６】
水およびセメント系組成物
水はトバモライトゲルの水和／活性化ならびに混合の間の潤滑に重要である。混合物中の水の量は混合コンシステンシー、ワーカビリティおよび最終強度に大きく影響する。水は少なすぎても、多すぎても強度を低下させる。また、水が少なすぎるとワーカビリティに支障をきたす。強度に関しては、湿潤気味の混合物を得るよりも乾燥気味の混合物を得るほうが好ましい。吹付けコンクリートでは、乾燥過度より湿潤過度の混合物を得ることが好ましく、また殆どのグラウト用途では湿潤混合物を使用することが必須である。乾燥構成成分に水を添加し、滑らかなペーストになるまで混合（またはブレンド）しなければならない。添加すべき水の量の好ましい範囲は、使用する部分中和赤泥ブレンド、ブレンド中に存在する酸中和水酸化物および酸化物鉱物の割合、部分中和赤泥の初期含水量、および最終生産物の使用目的に依存する。
【０１５７】
耐荷重コンクリートでは、水添加量についての好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水１５％〜５５％（重量）、より好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水２５％〜４５％（重量）、更により好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水３０％〜４０％（重量）、そして最も好ましい範囲は乾燥原料に対して水３３％〜３７％（重量）である。
【０１５８】
吹付けコンクリートでは、水添加量についての好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水２５％〜８０％（重量）、より好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水３５％〜７５％（重量）、更により好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水４５％〜７０％（重量）、そして最も好ましい範囲は乾燥原料に対して水５０％〜６０％（重量）である。
【０１５９】
グラウトでは、水添加量についての好ましい範囲は、使用する装置、グラウト注入すべき岩または土壌物質の多孔性および透過性の特性およびその他の技術的因子に依存するが、一般的には、乾燥構成成分に対して水２５％〜９８％（重量）、より好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水３５％〜９５％（重量）、更により好ましい範囲は乾燥構成成分に対して水４５％〜９０％（重量）、そして最も好ましい範囲は乾燥原料に対して水５５％〜８５％（重量）である。被注入物質の透過性が高いほど、孔寸法が大きいほど、ポンプ移送距離が短いほどおよび注入パイプの直径が大きいほど、より乾燥した混合物を要し、他方、被注入物質の透過性が低いほど、孔が小さいほど、ポンプ移送距離が長いほどおよび注入パイプの直径が小さいほど、より湿潤な混合物が好ましい。
【０１６０】
シリカ供給物およびセメント系組成物
追加のシリカ源を、トバモライトゲル形成を増進するために混合物中に含めてよい。これにはケイ砂、珪藻土、フライアッシュ、ボトムアッシュまたは破砕ケイ酸塩岩が含まれ得る。追加のシリカ源は単独でまたは組み合わせて添加し得る。追加のシリカ源の好ましい濃度は０％〜３０％（乾燥重量）の範囲にあり、より好ましい範囲は３％〜２０％（乾燥重量）、そして最も好ましい範囲は５％〜１２％（乾燥重量）である。
【０１６１】
可塑剤／重合剤
可塑剤／重合剤も、湿潤混合物のワーカビリティを高めるため、凝結始発時間を抑制するため、および硬化生産物に更なる結合強度を付与するために混合物に添加してよい。可塑剤／重合剤にはＭｅｔｈｏｃｅｌｌ（登録商標）、セルロースエーテル、メチル−ヒドロキシエチル−セルロース（ＭＨＥＣ）、ヒドロキシプロピル−メチル−セルロース（ＨＰＭＣ）およびＢｒｉｃｋｙ’ｓ Ｍａｔｅ（商標）が含まれるが、これらに限定されない。部分中和赤泥ブレンドを用いた混合物に添加するには、高度に置換された有機可塑剤／重合剤（例えばＨＰＭＣ）が好ましい。低イオン強度系（例えば淡水で濯いだ部分中和赤泥）では、それ程高度にではなく置換された可塑剤／重合剤（例えばＭＨＥＣ）を使用してよい。添加する可塑剤の好ましい濃度は乾燥混合物の０％〜８％（重量）であり、より好ましい濃度は乾燥混合物の０．１％〜５％（重量）の範囲にあり、更により好ましい濃度は乾燥混合物の０．２％〜３％（重量）の範囲にあり、そして最も好ましい濃度は乾燥混合物の０．３％〜２．０％（重量）の範囲にある。
【０１６２】
空気連行剤（またはＡＥ剤）
空気の連行により、最終生産物における多孔性および透過性が上昇する。空気連行剤は、混合の間にコンクリート中に分断（shear）された空気を捕捉する能力を高めることにより、または混合および凝結の間に、スラリーの有する化学的条件下にて気体を放出することで機能する。空気連行剤を使用すると、コンクリートの膨張および収縮能力が高まり、その際にひび割れを生じず、よって、最終コンクリート生産物を寒冷気候下にて繰り返される凍結および溶解から保護する。
【０１６３】
空気連行剤には過酸化水素、有機ポリマーおよび市販で入手可能な有機発泡剤（例えばＥＰ２０２１（商標））が含まれるが、これらに限定されない。過酸化水素はスラリーの有する化学条件下にて分解する。これは酸素を放出し、この酸素は膨張して孔を設ける。気泡が移動することで、連続孔（または相互接続された孔）を通じてのペレット透過性が付与される。空気連行剤は、成型の間のスラリーの振動締固めにより影響を受けない。
【０１６４】
過酸化水素は空気連行剤として様々な強度で使用してよい。強度は好ましくは過酸化水素０．１％〜７５％（重量対体積）、より好ましくは１％〜３０％（重量対体積）、そして最も好ましくは３％〜１０％（重量対体積）の範囲にある。強度３％（重量対体積）の場合、添加割合は好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり１ｍＬ〜２５ｍＬであり、より好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり約２ｍＬ〜約２０ｍＬであり、更により好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり約５ｍＬ〜約１５ｍＬであり、そして最も好ましくは乾燥混合物単位ｋｇあたり約８ｍＬ〜約１０ｍＬである。空気連行剤の添加割合をより高くすることまたは濃度をより高くすることにより、多孔性（または孔度）および透過性が高められるが、物理的強度は低下する。
【０１６５】
リン酸塩形成剤
アパタイト様鉱物および／または鉱物結晶間でのリン酸塩架橋部の発達により、強度上の更なる利点、特に濡れ強度が付与され得る。リン酸塩は重金属を捕捉および結合するようにも機能する。よって、リン酸塩形成剤を混合物に添加してよく、これにはリン酸、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、およびリン酸二水素カリウムが含まれ得る。リン酸を０．０１Ｍ〜１８Ｍの好ましい強度で使用してよく、より好ましくは０．１Ｍ〜５Ｍのリン酸強度で使用してよく、更により好ましくは０．５Ｍ〜３Ｍのリン酸強度で使用してよい。最も好ましいリン酸強度は１Ｍ〜２Ｍである。１．５Ｍのリン酸強度の場合、乾燥構成成分単位ｋｇあたり０．２ｍＬ〜４ｍＬの添加割合を使用してよく、より好ましい添加割合は乾燥構成成分単位ｋｇあたり１ｍＬ〜３．５ｍＬであり、更により好ましくい添加割合は乾燥構成成分単位ｋｇあたり１．５ｍＬ〜２．５ｍＬ、そして最も好ましい割合は乾燥構成成分単位ｋｇあたり２ｍＬ〜２．５ｍＬである。
【０１６６】
有機物
セメント系組成物を形成する間に有機物を導入すると、繊維質マットを提供できると同時に、組織の木部および師部により、流体フローに対して追加の相互接続路を提供できる。加えて、有機物は適切な細菌繁殖培地を提供し得る。形成された生産物は嫌気性処理に効率的に使用し得、そして生物地球化学的反応（例えば硫酸還元および脱窒）を効率的に進行させ得る。生産物に導入され得る有機物には下水汚泥、サトウキビバガス、わらくず、腐葉土および麻繊維が含まれるが、これらに限定されない。添加する有機物の濃度は乾燥混合物の０％〜１５％（重量）の範囲にあり得る。好ましい濃度は乾燥混合物の０．４％〜１０％（重量）の範囲にあり、更により好ましい濃度は乾燥混合物の０．６％〜８％（重量）の範囲にあり、そして最も好ましい濃度は乾燥混合物の０．８％〜５．０％（重量）の範囲にある。
【０１６７】
補強材
大きな構造物およびコンクリート打設物を補強することが、コンクリートを特に抗張力下にて耐荷重性とする場合に必要であり得る。最も典型的には、コンクリートの補強は鋼補強材を用いて行われる。しかしながら、塩化物浸入および鋼腐食により、補強ロッドの周囲で腐食膨張が起こるため、コンクリートはしばしば破損される。この結果、常套の補強鋼はしばしば亜鉛メッキされ、またはエポキシで被覆して、鋼を腐食塩から隔離している。これに対する別法は、鋼を陰極として電流を流すことによる陰極防食を用いることである。もう１つの別法は、耐食鋼（例えばステンレス鋼）または鋼でない代替物（ガラス繊維、アラミド繊維、カーボン繊維、ポリプロピレン繊維またはポリエチレン繊維など）を用いることである。コンクリートに繊維を短繊維（長さ約５０ｍｍ）として添加して、コンクリートを周囲に凝結させる交差結合（または架橋）状マットを提供し、そして強度を改善し得る。
【０１６８】
凝結促進剤
本発明によるセメント系組成物に凝結促進剤を添加して、組成物中のＣ３Ａ、Ｃ４ＡＦ成分の形成を促進することにより、または他の水の需要の高い鉱物成長を誘発することにより、迅速に凝結させ得る。しかしながら、セメント系組成物の凝結プロセスを初期にて促進すると、しばしばその代わりに最終強度が低下することとなる。凝結促進剤は典型的には無機的な性質を有するものであり（但し必ずしもそうでない）、そして、凝結の早い段階で使用される化合物または水を要する生成物を生じる化合物を提供し得る。凝結促進剤には、無機物側としてアルカリ金属（Ｋ、ＮａおよびＬｉ）の水酸化物、酸化物、アルミン酸塩および炭酸塩、アルカリ土類金属（ＣａおよびＭｇ）の水酸化物、酸化物、アルミン酸塩および炭酸塩、フュームドシリカ、ケイ酸、第二鉄塩（塩化物、硝酸塩および硫酸塩を含む）およびモンモリロナイト粘土、または有機物側としてＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ＡＭＩＳ、ＲＭＴ、ナフタレンスルホン酸およびホルムアルデヒドが含まれる。
【０１６９】
凝結遅延剤
凝結遅延剤を添加して、セメント系組成物の凝結の始発を遅くし得る。一般的な凝結遅延剤は石膏（硫酸カルシウム二水和物）である。これは特にこの目的で水硬性セメントに添加され得るものである。コンクリートの凝結時間を遅らせることにより、コンクリートの平滑化、加工および流し込みのための作業時間をはるかに長くできる。このことは、一度で連続的に大量に流し込む必要があるときに特に重要である。加えて、凝結プロセスを遅くすることにより、コンクリートのひび割れおよび収縮が起こりにくくなる。収縮を防止するために、石膏をトリエタノールアミンと組み合わせて使用できる。
【０１７０】
耐塩剤
耐塩剤は凝結した生産物を塩水から保護するのを支援する。Ｃ３Ａ含量の低いコンクリートは硫酸塩アタックに対してより一層耐性である。凝結構造をＣ３ＡからＣ４ＡＦ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ｓおよび他の化合物（ＣＡ、Ｃ３Ａ４（四アルミン酸三カルシウム）、およびＣ２ＡＳ（アルミノケイ酸二カルシウム）など）へシフトさせる添加剤を含めることにより、より大きな塩保護を得ることができる。より高い耐塩性を得るには、第二鉄塩またはアルミン酸カルシウムを組成物に添加し得る。可塑剤は混合水の塩度の作用を受けて、その性能が低下することがある。例えば、ＭＨＥＣ（メチル−ヒドロキシ−エチルセルロース）は塩許容度が低く、塩の少ない環境で得られた強度は、塩の多い環境に混合すると失われる。しかしながら、このことは塩許容度の高い変異体であるＨＰＭＣ（ヒドロキシ−プロピルメチルセルロース）を用いることにより克服できる。
【０１７１】
他の添加剤
所望により、最終生産物（または製品）の地球化学的および物理的特性を変えるために他の成分を混合物に添加してよく、他の成分にはシリカ供給物、可塑剤、リン酸塩形成剤および空気連行剤が含まれ得るが、これらに限定されない。
【０１７２】
構成成分の混合
乾燥材料を好ましくは＜２ｍｍに、より好ましくは＜１ｍｍに、更により好ましくは＜５００μｍに、そして最も好ましくは＜２５０μｍに篩過してよい。これらは材料の凝集を低減するよう十分に混合することが好ましい。これは材料の凝集を低減するために十分に混合することが好ましい。湿潤材料（水、任意のリン酸塩形成剤および任意の空気連行剤）は混合して一緒にした後に乾燥材料に添加することが好ましい。あるいは、湿潤材料を個々に添加してよい。湿潤構成成分を乾燥構成成分と個々に混合するのであれば、混合順序は水、その後にリン酸塩形成剤、その後に空気連行剤とし得る。混合を一旦停止すると空気連行が実質的に減少してしまうので、混合プロセスの間に空気連行を確実に完了させるためにスラリーをより長時間混合し得る（即ち湿潤気味から乾燥気味のスラリーとする）。リン酸塩形成剤はリン酸とし得る。空気連行剤は過酸化水素とし得る。
【０１７３】
混合は様々な手段で実施でき、これには市販で入手可能な剪断力ミキサー、および材料を転動させるコンクリートミキサーが含まれる。材料を混合すると、混合物は１分間あたり少なくとも１０回の割合、好ましくは１分間あたり少なくとも２０回の割合、そしてより好ましくは１分間あたり少なくとも３０回の割合で、少なくとも５分間、好ましくは少なくとも１０分間に亘って折り畳まれる。（これら割合は市販で入手可能なコンクリートミキサーでの１分間あたりの回転数と同じであり得る。）剪断力ミキサー（パン用ミキサーなど）は標準的なコンクリートミキサーより高い混合割合（または速度）で使用され得る。機械の仕様に応じて混合時間を適宜に調整し得る。
【０１７４】
流し込み、成型および乾燥
最適コンクリート強度は通常約２８日間硬化（または養生）後に得られる。しかしながら、硬化は何ヶ月、更には数年にも亘って継続する。セメントの凝結の始発はＣ３ＡｌおよびＣ４ＡｌＦ形のトバモライトの発達により０〜１０日の期間に亘って起こる。Ｃ３ＳおよびＣ２Ｓトバモライトゲルは０〜４００日の期間に亘って生じる。
【０１７５】
強度を最大限にするため、流し込んだ生産物は使用の前に、水分損失を制限する環境中にて少なくとも２８日間保持することが好ましい。硬化の間、水の損失を最小限にするため、およびＣ３Ｓトバモライト発達を促進するために、温度は実際的範囲でできるだけ低く維持することが好ましい。生産物を好ましくは少なくとも２８日間硬化させて、Ｃ３Ｓトバモライトゲルの発達をもたらし、少量の微粉（＜０．１５ｍｍ）を有し、塵の問題を引き起こす可能性の低い生産物を形成する。
【０１７６】
ヘーベルコンクリート
へーベールコンクリートは高孔度、軽量コンクリートであり、非耐荷重性の壁構造において重量を削減するために使用される。典型的にはブロック状に成型されるが、流し込んで大面積のスラブとして所定の高さに持ち上げることもできる。この製造方法は、ＥＰ２０２１などの発泡（極度の空気連行）剤を添加すること以外は典型的なコンクリートの製造方法と同様である。混合の際、ＥＰ２０２１はシェービングクリームのように大量に発泡して、極めて多孔性のセメント組成物を提供し、この組成物は孔を保持したまま凝結する。その孔により、ヘーベルコンクリートは高い貯水能を有し、よって、コンクリート製プランターボックスなどに理想的である。
【０１７７】
吹付けコンクリート
壁および天井に噴霧できる吹付けコンクリートを本発明による方法によって製造し得る。これを実現するため、トバモライトゲル（垂直壁面に吹付けたときに壁に付着する）の形成を起こすべく水を添加して使用に備える際、最終的な吹付け組成物のポンプ移送性を改善するために、超可塑剤を本発明による組成物に添加し得る。その後、水和混合物（これは、混合物の効率的なポンプ移送を容易にするのに必要な量より多くの水を含んでいないことが好ましい）をポンプ移送し、そしてスプレーノズルから垂直壁面に吹付ける。スプレーノズルから飛び出す直前に、既に水和した組成物に凝結促進剤を添加する。いくつかの用途では、この位置で繊維強化材も添加してよい。凝結促進剤により、噴霧したコンクリートが壁面からスランプする（または垂れる）前に迅速に凝結させる。典型的には、凝結促進剤はフュームドシリカ、アルカリ土類金属またはアルカリ金属の水酸化物などの乾燥粉末である。
【０１７８】
グラウト
グラウトは、ダム近傍の岩もしくは土壌物質における洩出を封止するなどの環境的用途、または水を内部または外部に維持する必要のある他の構造体に使用される。本発明による組成物は、グラウト注入プロセスにより制御すべき流体が酸性、苛性、塩性、酸性かつ塩性、または苛性かつ塩性である場合に特に有用である。必要とされる実際のグラウト混合物は、グラウトが注入される岩または土壌の地球化学的特性、グラウトを施すために使用する装置、およびグラウト注入プロセスにより制御すべき水の組成に応じて決まる。グラウト組成を決定するのにワーカビリティおよび凝結特性が特に重要であるが、強度はさほど重大ではない。強度要件の殆どはグラウト注入される岩または土壌物質によって満たされ、またグラウトを施すことによって生じ得る追加の強度は比較的小さいのが通常だからである。
【０１７９】
次の３つの特性に基づいて理想的なグラウトを選択することを教示する：構成成分、グラウト溶液および最終生産物の特性。グラウトの構成成分は、安価で豊富に供給される水の中で容易に移動できる材料であって、浸入し易いように微粉状であり、予測されるあらゆる貯蔵状態にて安定であり、および非毒性、非腐食性、非可燃性または非爆発性の材料とすべきである。グラウト溶液は、あらゆる常温下にて安定である水と同様の粘度を示し、一般的で安価な化学種により触媒され、地下水において一般的に認められる溶解した塩に対して敏感でなく（または影響を受け難く）、安定なｐＨを有し、および容易かつ簡単にゲル化時間を変更できるものとすべきである。よって、グラウト注入プロセスより得られる最終生産物は永久的で、地下水において通常認められる化学的条件により影響を受けず、および高い強度を有するものとすべきである。これらは満足することの難しい基準の組であることは明らかであり、現在市販されているどのグラウトもこれら特質の全てを有するとは言えない。しかしながら、個々のプロジェクトおよび／または現場に対して重要である特性により、上記基準のうち１つまたは２つ以上が必然的に関係のないものとなり、適切なグラウト選択が可能となり得る。
【０１８０】
図面の詳細な説明
図１は本発明による組成物でできたあるペレットのＳＥＭ写真であって、そのペレット形成の間に発達したマクロ孔の分布を示すものである。この写真はペレット形成プロセスの間に発達したマクロ孔の分布を示す。
図２は図１のペレットのＳＥＭ写真であって、その内部の微細孔の細部を示すものである。図２から、ペレットはかなり分散した孔寸法を有することがわかる。マクロ孔寸法は２０〜１００μｍ寸法のオーダーであり、またミクロ孔は０．２μｍ〜１μｍのオーダーであって、壁を通ってマクロ孔間を接続している。他の実験結果において、最大２００μｍのマクロ孔寸法が得られている。
図３は図１および図２のペレットのＳＥＭ写真であって、その微細相互接続トバモライトゲル形成部を示すものである。図３はペレット１の微細相互接続トバモライトゲルを示す。大きな菱面体晶は、硬化の間に孔の水から結晶化したＣａＣＯ３である。
図４は図１〜図３のペレットのＳＥＭ写真であって、２つの炭酸塩充填マクロ孔のつぶれた（collapsed）上部を示すものである。
図５はペレット２のＳＥＭ写真であって、ペレット形成プロセスの間に発達したマクロ孔の分布を示すものである。
図６はペレット２の表面の高解像度写真であって、ペレット中に張り巡らされた（またはこれを貫通する）マクロ孔ネットワークを示すものである。
図７は実施例２に関して以下に説明する。
図８は実施例５に関して以下に説明する。
地下透過性反応バリアの例示的な工業的実施を図９を参照して以下に説明する。
【０１８１】
実施例
多孔性粒状材料
実施例１：発達させたペレットの内孔についての走査型電子顕微鏡検査
以下の手順により２種のペレットを作製した。
【０１８２】
ペレット１を、以下の成分を混合してスラリーを形成することにより作製した。
８０ｇ処理済赤泥
４ｇ消石灰
４ｇ酸化マグネシウム
２ｇＨＰＭＣ可塑剤／重合剤
１５ｇポルトランドセメント
８ｇ乾燥構成成分のケイ砂
７０ｍＬの水
８ｍＬの３％Ｈ２Ｏ２ および
０．２２ｍＬの１．５Ｍ Ｈ３ＰＯ４
上記成分を剪断力ミキサーにて１分間混合した。湿潤なスラリーを、高さ対直径のアスペクト比が３．５：１である型内に流し入れ、そして制限するように蓋をして、２８日間硬化させた（または養生した）。
【０１８３】
ペレット２を、以下の成分を混合してスラリーを形成することにより作製した。
７０ｇ処理済赤泥
２ｇＨＰＭＣ可塑剤
１５ｇポルトランドセメント
１３ｇのケイ砂
７０ｍＬの水
０．８ｍＬの３％Ｈ２Ｏ２ および
０．２２ｍＬの１．５Ｍ Ｈ３ＰＯ４
上記成分を剪断力ミキサーにて１分間混合した。湿潤なスラリーを、高さ対直径のアスペクト比が３．５：１である型内に流し入れ、制限するように型に蓋をして、２８日間硬化させた（または養生した）。
【０１８４】
２８日後、型を開けて、ペレットのサンプルを走査型電子顕微鏡にて検査して、微細なテクスチャおよび構造上の特性を調べた。
【０１８５】
添付のＳＥＭ写真である図１〜図６は、ペレットの多孔性の性質およびその構造を形成している微粉状鉱物の格子ネットワークを示し、また、ペレット形成の間に発達した孔空間の内部に酸中和鉱物が存在していることを示す。
【０１８６】
実施例２：多孔性ペレットで構成したカラムを使用した金属に富む皮革廃水の処理
図７を参照し、実施例２の結果を得るために使用した研究所装置の概略ダイアグラムをそこに示す。この試験では上記実施例１にて得られたペレット１を軽く破砕し、そして篩過して、２５０μｍ〜５００μｍ、５００μｍ〜７５０μｍ、７５０μｍ〜１０００μｍおよび１０００μｍ〜２０００μｍの４つの粒度範囲とした材料を用いた。濾過／反応カラム（１０）を準備するため、４つの粒度の各々を２５％ずつとするペレット混合物を作製した。ポリカーボネート管（内径４４ｍｍ）を用いて３つの濾過／反応カラム（１０、２０、３０）を構成した。各カラム（１０、２０、３０）を一方の端部にて封かんし、プレフィルターのジオテキスタイル詰物として機能する１０ｃｍ長さの粗粒砂および砂利混合物（１２）と、５ｃｍ長さの処理済赤泥ペレット（１４）と、もう１つのジオテキスタイル詰物（１６）として、処理済赤泥ペレット（１４）を所定位置に保持するための１０ｃｍ長さの粗粒砂および砂利パックとにより充填した。濾過／反応カラム（１０、２０、３０）を、各カラム間に位置する凝結／沈殿容器（２２、２４）と直列にして組立てた。
【０１８７】
皮革廃水をカラムに６００ＭＰａ真空（２６）下で流し、凝結／沈殿容器（３２）に回収した。これを分析し、そして同じ廃水に処理済赤泥を直接添加したときのデータと比較するためである。反応／濾過カラム（１０、２０、３０）内の処理済赤泥ペレットの合計質量は、直接添加実験にて添加した処理済赤泥の量と同じものとした。廃液の分析、直接添加の結果、および反応／濾過カラムの結果を以下の表３に示す。表３は、発達させた多孔性ペレットを濾過管（反応カラム）にて使用した皮革廃水の処理より得られたデータを示すものである。
【０１８８】
【表３】
【０１８９】
実施例３：多孔性ペレットのバッチを４ｍ３セメントミキサー構成成分にて作製するための手引き
２００ｋｇのＡ１処理済赤泥 ＜２ｍｍにスクリーニングしたもの
４００ｋｇの普通ポルトランドセメント
２５０ｋｇの微粉状ケイ砂
１００ｋｇの消石灰 ＜１ｍｍにスクリーニングしたもの
２００ｋｇの酸化マグネシウム ＜１ｍｍにスクリーニングしたもの
５０ｋｇのヒドロ−プロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）可塑剤
約２０００Ｌの水
２５Ｌの３％過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）
７Ｌの１．５Ｍオルトリン酸（Ｈ３ＰＯ４）
乾燥材料の総重量：３，０００ｋｇ
湿潤材料の総重量：約２，０３２ｋｇ
総湿重量：約５，０３２ｋｇ（２ｍ３）
【０１９０】
上記したように乾燥処理済赤泥を使用することは任意であると理解されたい。代わりに、約５０％の含水量を有する処理済赤泥を用いてよいが、処理済赤泥に含まれる水の量に正比例して、追加すべき水の量を減らす必要がある。洗浄した処理済赤泥は必須でないが、処理済赤泥は処理されていなければならない。例えば、使用する処理済赤泥を５０％スラリーとして供給すると、乾燥添加剤および少量の水だけが必要となる。処理済赤泥をスクリーニングしたスラリーとして使用すると、処理済赤泥の乾燥に要する時間およびコストがなくなり、これにより、処理済赤泥製造における主な障害を克服することができる。
【０１９１】
上記構成成分は汎用処理済赤泥Ｃ５Ｔ１０ブレンドを製造するためのものである。他のブレンドを製造してよいが、混合物を注意深く調整する必要があり得、また、カルシウムまたはマグネシウム不足またはカルシウム＋マグネシウムに対するナトリウムの比が高いことが凝結特性に悪影響を及ぼさないことを確実にするように、少量の消石灰および酸化マグネシウムを維持する必要があり得る。
【０１９２】
実施例４：ペレット状組成物を作製するプロセス工程
工程１：４００Ｌの水をミキサーに加え、そして２ｔのスクリーニングした処理済赤泥を加え、乾燥ペーストが形成されるまで混合する。
工程２：混合しながら、１Ｌのリン酸を１０Ｌの水で希釈し、これをミキサーに加えて１５分間混合する。
工程３：４００ｋｇのセメントをミキサーに加え、追加の４００Ｌの水と一緒に１５分間混合する。必要ならば、潤滑性を改善するために少量の洗剤を添加してよい。
工程４：主要構成成分を撹拌し続けながら、ＩＢＣにて２００ｋｇの酸化マグネシウムおよび１００ｋｇの消石灰を３００Ｌの水と一緒に１０分間激しく混合する。
工程５：予備混合した石灰および酸化マグネシウムをメインのミキサーに加えて、１０分間混合する。
工程６：構成成分を撹拌し続けながら、ＩＢＣにて２５ｋｇのＨＰＭＣを１５０Ｌの熱水と合わせて５分間激しく混合し、その後、３００Ｌに希釈して更に５分間混合する。
工程７：予備混合したポリマーをメインのミキサーに加えて、１０分間混合する。
工程８：工程６および７を繰り返す。
工程９：所望のコンシステンシーが得られるまで（簡単な指標試験を目下開発中である）、混合物に水（＜３００Ｌ 処理済赤泥の含水量による）を添加する。
工程１０：混合し続けながら、２Ｌの過酸化水素を２３Ｌの水で希釈し、希釈した過酸化水素をミキサーに加えて５分間混合する。
工程１１：混合物をスラブに１００ｍｍ〜２００ｍｍの厚さで流し込む：所望の量の混合物を保持できるように型枠を前もって組立てておく必要がある。
工程１２：流し込んだスラブを３〜６時間ゲル化させ、その後、これを長方形ブロック（これは硬化して破砕が必要になるまで、容易に持上げて積重ねておくことができる）に区分する。
工程１３：区分したブロックを７〜１０日間凝結させ、その後、最終硬化のために積重ねる。
工程１４：積重ねたブロックを、スラブをペレット状にするために衝撃粉砕を用いる場合は更に最小２１日間、またはカッター（例えばウッドチッパー）を用いる場合は更に７日間硬化させる。
【０１９３】
実施例５：工業的応用
汚染物質を含有する流体から汚染物質を除去するために、上記実施例１〜４のいずれかに記載のようにして作製したペレットを工業プロセスに使用することができる。
【０１９４】
例示的な工業的応用を図８に示し、これは汚染された水を処理するための工業プロセス（１００）の概略ダイアグラムである。プロセス（１００）は汚染水を保持する供給タンク（１０５）を含む。供給タンク（１０５）は汚染水を供給ラインに通じて一連の汚染物質除去タンク（１１０、１２０、１３０）に供給する。汚染物質除去タンク（１１０、１２０、１３０）の各々には、上記実施例１〜４のいずれかに記載のようにして作製したペレットの透過性塊（１１０’、１２０’、１３０’）が充填されている。ペレットの透過性塊（１１０’、１２０’、１３０’）は、汚染物質除去タンク（１１０、１２０、１３０）に充填された状態で、約６０％の孔度εを有する。ペレットの透過性塊（１１０’、１２０’、１３０’）は２つの多孔性砂層（１１２）の間に充填されており、多孔性砂層（１１２）は３〜５ｍｍの範囲にある粒子寸法を有し、フィルターとして機能する。ペレットの透過性塊（１１０’、１２０’、１３０’）は、汚染物質除去タンク（１１０、１２０、１３０）から取り出すためにワイヤーメッシュネット（図示せず）内に収容されている。使用の際、汚染物質を含有する水をスプレー（図示せず）により、タンク（１１０）の上側砂層（１１２）上へ均等に分配する。高孔度ペレット（１１０’）は上記のように供給水中に存在する汚染物質の少なくとも一部を除去するのを助ける。その後、供給水はタンク（１２０、１３０）に各々配置された残りのペレットの透過性塊（１２０’、１３０’）を連続的に通過して、更なる汚染物質を連続的に水から除去し、この水は最終的にはタンク１３０’から矢印１１４で示すように取り出される。
【０１９５】
水汚染物質流速などのプロセス（１００）の変数は、供給タンク１０５の水中の汚染物質濃度に応じて可変であり得ることが理解されよう。
【０１９６】
また、他の態様においては、タンク（１１０、１２０、１３０）をカラムと置換し得ること、および流体を汚染物資を含有する気体とし得ることも理解されよう。
【０１９７】
もう１つの工業的応用を図９に示し、これは汚染水を処理するために使用される地下透過性反応バリア（２２０）の断面図である。地下透過性反応バリア（２２０）は上記実施例１〜４のいずれかに記載のようにして作製したペレットの塊で構成される。透過性反応バリア（２２０）は図示するように溝壁（２３０）によって溝内に設けられる。透過性反応バリア（２２０）は土壌表面（２２０）より下方にて、汚染物質を含有する水路（２１０）に配置される。透過性反応バリア（２２０）を通過した水（２１０’）は入口側の水（２１０）よりも低い汚染物質濃度を有する。
【０１９８】
処理済赤泥はペレット状に作製されているので、取扱いが容易であることが理解されよう。また、ペレットは透過性が高いが、乾燥状態において微細な赤塵を形成せず（この点、赤泥と相異する）、これにより、ペレットは流動している酸性水、金属に富む水、および人口集中部に近い領域の水ならびに排ガスを処理するのに適したものとなっている。また、ペレットを中程度の透過性を維持することの必要な透過性反応バリアまたは静的水処理カラムもしくはタンクにも使用できることが理解されよう。
【０１９９】
また、ペレットは、微細赤泥粒子の下流における損失に付随する問題も克服する。
【０２００】
開示した態様を参照しつつ本発明を具体的な細部まで説明したが、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の概念および範囲内において多くの変形および改変が成され得ることが理解されよう。
【０２０１】
実施例６：本発明によるセメント系組成物
【表４】
【０２０２】
実施例７：本発明による別のセメント系組成物
【表５】
【０２０３】
実施例８：セメント系ペーストにおけるポゾランとしての部分中和赤泥（セメント置換）
ペースト混合物を４種調製し、それぞれＡ、Ｂ、ＣおよびＤとした。混合物Ａは、オーストラリアン・スタンダード ＡＳ １３１５に従って調製した。混合物Ｂ、ＣおよびＤは、１００％普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）を使用する代わりに、部分中和赤泥のスラリーの割合を上昇させた普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）を混合することにより調製したこと以外は、同様にして調製した。この部分中和赤泥のスラリーは、カルシウム＋マグネシウムにより付与される硬度が５ミリモル（炭酸カルシウム等量）以上である水性溶液と赤泥を反応させることによって、そのｐＨを８．２〜１０．５に低下させたものである。スラリーは約５１％の固形分を含有するものであった。
【０２０４】
部分中和赤泥で置換したＯＰＣの量は表６に列挙した通りである。置換割合（％）はそれぞれ５％、１０％および２０％とした。４種の混合物はいずれも２５ｍｍ立方とし、４種の混合物はいずれも０．４５の水対結合材比にてキャスティングした。
【０２０５】
４種の混合物をいずれも、２３℃の霧室に貯蔵した封かんプラスチックバッグ内にて５６日間連続的に硬化させ、その後、各々のサンプルを圧縮強度試験に付した。結果は以下の通りである。
【０２０６】
【表６】
【０２０７】
凝結終結時間は３００〜３４０分であり、これら混合物間で違いは認められなかった。
【０２０８】
混合物Ａ（１００％ＯＰＣ）の場合、硬化ペーストの圧縮強度は２８日後で７０ＭＰａであったのに対し、混合物Ｄ（ＯＰＣを部分中和赤泥により２０％置換）の場合、硬化ペーストの圧縮強度は２８日後で６０ＭＰａであった。
【０２０９】
１００％ＯＰＣの場合、硬化ペースト（２８日後）の半断熱温度は４２℃であったのに対し、ＯＰＣを部分中和赤泥で２０％置換した場合、硬化ペースト（２８日後）の半断熱温度は１００％ＯＰＣの場合で４８℃であった
【０２１０】
各混合物のフローまたはスランプを混合５分後に評価した。混合物Ａ、ＢおよびＣのペーストは極めて流動的であった。しかしながら、混合物Ｄ（ＯＰＣを部分中和赤泥により２０％置換）のペーストはかなり劣っていた。
【０２１１】
ワーカビリティ（または作業性）は、均質材料を得るようにペーストまたはコンクリートを混合および打設する容易さの程度を示すものである。この特性の指標は１つではなく、本実施例においては、材料を円錐容器にて締固めた後、容器の一方の端部を持上げて、これにより得られた材料のフローを調べるという修正フロー試験を用いた。フローが高いほどより流動的なペーストであることを示していた。
【０２１２】
ペーストの凝結時間をオーストラリアン・スタンダード ＡＳ １３１５に従って測定した。部分中和赤泥の添加により、混合物Ｂ、Ｃ、Ｄの凝結始発時間をそれぞれ１８％、１０％および１７％延した。これは１００％ＯＰＣ対照標準混合物Ａと比較してそれ程大きな変化量でないと考えられた。
【０２１３】
混合物の凝結終結時間は３００〜３４０分であり、リファレンスおよび試験用調製物間で明白な差はなかった。
【０２１４】
ペーストの凝結始発および終結時間の測定は、針を貫通させることに対する特定の抵抗性に相当する。針の貫通に影響する変数は多く存在するが、本実施例においては水和ペースト中の部分中和赤泥の含量を除く全てのパラメータを一定に維持した。
【０２１５】
混合物Ａ、ＢおよびＣでは強度が硬化５６日目まで連続的に増加したが、混合物Ｄ（部分中和赤泥２０％、ＯＰＣ８０％）は霧硬化の最初の７日間後で限界強度増加に達した。
【０２１６】
実施例９：コンクリートにおけるポゾランとしての部分中和赤泥（セメント置換）
公称圧縮強度４０ＭＰａを有する汎用コンクリートとして使用するよう意図したセメント系組成物の混合物を２種調製した。これらをそれぞれ混合物ＥおよびＦとした。混合物Ｅでは、１００％普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）を結合材として使用した。混合物Ｆの組成は実施例３の結果、即ち、４０ＭＰａコンクリート（この圧縮強度は最小許容レベル未満に低下していない）を得るようにＯＰＣの最大２０％を部分中和赤泥で置換し得ることに基づいて決定した。
【０２１７】
コンクリートをいずれも７５ｍｍのスランプを示すように混合した。２０％部分中和赤泥を含有するコンクリートの水対結合材比を増加させる必要があることが判明した。２種の混合物の組成を表７に示し、表中、固体の質量は単位立方メートルあたりの表乾（または表面乾燥飽水状態の）重量にて示す。
【０２１８】
【表７】
【０２１９】
双方の混合物のサンプルを２３℃の霧室に貯蔵した封かんプラスチックバッグ内にて連続的に硬化させた。種々の段階を経た後、サンプルを圧縮強度試験に付した。結果は以下の通りである。
【０２２０】
３日間発達させた早期圧縮強度は混合物ＥおよびＦで同様であった。３〜７日硬化の間、混合物Ｅの強度は混合物Ｆより高速で上昇した。７〜２８日では、両コンクリートは同様の強度増加を示し、霧硬化２８日後にて混合物Ｆは混合物Ｅより強度が約１０％低かった。混合物Ｆの２８日圧縮強度が低かったのは、リファレンスの混合物Ｅコンクリートに比べて７５ｍｍスランプに必要な水対結合比が高いことによる。同等のスランプとするためにより高い水対結合材比が必要とされることは（表７を参照のこと）、より適切な減水剤を用いることによって克服できるであろう。
【０２２１】
混合物Ｅおよび混合物Ｆで水対結合材比が相異することは、混合物Ｆコンクリートで２８日圧縮強度の減少が認められたことと一部関係しているものと考えられる。しかしながら、いずれのコンクリートも４０ＭＰａの２８日設計強度に達していた。
【０２２２】
両混合物ＥおよびＦのピーク半断熱温度は３０．５℃付近であり、いずれの場合も混合開始後１１．２５時間後に生じていた。
【０２２３】
部分中和赤泥が凝結促進剤として機能するため、混合物Ｆのワーカビリティは混合物Ｅより低かった。しかしながら、混合物のワーカビリティにおける低下は可塑剤を添加することにより克服できた。部分中和赤泥をＯＰＣ置換物として使用することにより、より大きな初期強度（７日間硬化）および３１．５℃のより高い半断熱温度（７日間硬化後）が得られた。上記の半断熱温度の上昇は、表面積対体積比が小さい場合に、熱応力により早期ひび割れが生じ得るので特に重要である。半断熱温度の増加は、硬化の間に生じる鉄アルミン酸四カルシウム（Ｃ４ＡＦ）の割合が高く、またコンクリートに用いるポルトランドセメントにおいて形成されるケイ酸三カルシウム（Ｃ３Ｓ）およびケイ酸二カルシウム（Ｃ２Ｓ）が少ないために起こり得る。別法では、このセメントは、部分中和赤泥により追加のアルミン酸塩が供給されるので、ハイアルミナタイプのセメントに転用し得る。
【０２２４】
実施例１０：緻密さ（fine detail）保持
３種の非多孔性混合物（部分中和赤泥４部およびセメント１部；混合物Ｇ）（部分中和赤泥３部、砂１部およびセメント１部；混合物Ｈ）およびモルタル（砂４部およびセメント１部；混合物Ｉ）を２５０ｍｌの型に流し込んだ。この型の内壁面には質量目盛用の微細な浮き出し文字が設けられていた。ブロックが硬化すると型を破壊し、混合物ＧおよびＨはいずれも目盛を容易に読み取ることができる緻密さ（または肌理の細かさ）を保持していたのに対し、混合物Ｉはそのような緻密さを保持していなかった。セメント系組成物の表面に緻密さを保持することは、滑り止め付きタイルおよびコンクリート路を製造するのに重要である。セメント系組成物における部分中和赤泥により緻密さが得られるということは、タイルまたは他の製作物（コンクリート彫刻または建築物および壁用装飾（例えばエンボス加工または成型された）面など）の表面に緻密さを施し得ることを教示するものである。水の表面張力により得られる毛管作用引き込みを利用し得る極めて微細なラインにより、水で滑る危険が生じる前に、水をこれら微細な溝に引き込んで除去することができる。
【０２２５】
実施例１１：テラコッタタイル
セメント１部、砂１部および部分中和赤泥３部を含む多孔性型セメント組成物を調製し、これは極めて優れた耐湿潤および乾燥性を有するものであった。この組成物から作製したテラコッタセメント舗装材も優れた耐凍結／溶解性を有するものであった。この舗装材は、セメント舗装材の表面に酸化物粉末を散布することにより作製される常套の舗装材に比べて、これらを形成した後および舗装材がまだ濡れている間も都合がよい。このような常套の舗装材の場合、酸化物コーティングは暫く後に摩耗して下層の（着色されていない）セメントを露出させるが、本発明の方法によって作製されたタイルは全体に亘って均一な色を有しているので、このタイルの摩耗は色に何ら影響しない。
【０２２６】
実施例１２：気泡（またはブローン）セメント組成物
実施例１０の組成物をＥＰ２０２１（発泡剤）と組み合わせることにより、軽量（多孔性）敷石およびタイルが得られた。
【０２２７】
実施例１３：酸中和
３種の非多孔性組成物として混合物Ｊ、混合物Ｋおよび混合物Ｌを、実施例８と同様にして調製した。各混合物につき１つのサンプルを得て数日間硬化させ、その後、ドリル加工で中央穴を貫通させ、そして１．５ｃｍ厚さのスラブを切断した。その後、３種のスラブを別個の１Ｌ瓶のＭｉｌｌｉ−Ｑ水中に吊下げ、ｐＨを２．５に調整した。各瓶につき合計５０ｍｌの硫酸が添加されるようになるまで、硫酸を少量添加することによってそれぞれのｐＨを数日毎に再調整してｐＨ２．５に戻した。約２ヶ月に及ぶ各瓶につき５０ｍＬ増分の酸添加の後、サンプルはスラブを取り出して表面試験に付すまで４週間に亘って瓶内の溶液と平衡を保つことができ、溶液ｐＨをスラブと平衡なものにしていた。４週間の平衡期間の溶液ｐＨを１週間に２度モニターした。サンプルＪは第１週間目のうちにセメントスラブと平衡状態に達し、サンプルＫは第２週間目の半ばまでに平衡状態に達し、およびサンプルＬは第３週間目の半ばまでに平衡状態に達した。各溶液の最終的な平衡状態ｐＨは以下の通りであった：
混合物Ｊのサンプルについて： ７．９４
混合物Ｋのサンプルについて： ７．８８
混合物Ｌのサンプルについて： ７．７９
【０２２８】
混合物ＪおよびＫセメントは酸性溶液中のｐＨが、混合物Ｌのサンプルよりかなり早く上昇し、このことはこれら各混合物のサンプルの酸中和能をより容易に利用できることを示している。混合物Ｌのサンプルは最終的に、スラブの表面腐食（またはエッチング）および表面鉱物沈着が極めて激しかった。混合物ＪおよびＫセメントのサンプルはいずれも多少の腐食が見られたものの、混合物Ｌのサンプルほどではなかった。また、混合物ＪおよびＫセメントのサンプルはいずれもその表面に鉱物沈着が見られたが、混合物Ｊのほうがより多量の沈着物を有していた。混合物Ｋセメントのサンプルはその表面に微細な針状鉱物結晶を有していた。
【０２２９】
実施例１４：耐酸性
混合物ＥおよびＦ（実施例４のもの）のそれぞれにつき１つのサンプルをＨＣｌ、ＨＮＯ３およびＨ２ＳＯ４の各々の１０％酸溶液に浸漬した。８週間後、全てのサンプルを取り出し、各々の質量損失を測定した。各酸中１週間後、ポルトランドセメント対照標準（混合物Ｅ）は完全に分解し、損失１００％であったのに対し、１０％ＨＮＯ３に浸漬した混合物Ｆのサンプルはその質量の１０％しか失われず、１０％ＨＣｌに浸漬した混合物Ｆのサンプルはその質量の約２０％を失い、１０％Ｈ２ＳＯ４に浸漬した混合物Ｆのサンプルはその質量の約４０％を失った。
【０２３０】
１０％の強度において、酸のモル濃度はＨＣｌで１．２Ｍ、ＨＮＯ３で１．６ＭおよびＨ２ＳＯ４で１．８Ｍであった。組成物に対するアタックに利用可能なＨ＋のモル数はＨＣｌおよびＨＮＯ３で同様であるが、Ｈ２ＳＯ４では３．６Ｍが利用可能であった。硫酸に浸漬したサンプルについての質量損失がより大きかったのは、おそらく、ＨＮＯ３の場合に比べて水素イオンを３倍利用可能であったことによるものと考えられる。ＨＣｌによるアタックに対する感受性が部分中和赤泥を含有する混合物で大きいのは、本発明による組成物の耐塩素性がより低いことによって説明し得る。
【０２３１】
よって、本発明に従って製造されるセメント系組成物は、酸性硫酸塩土壌または酸化性硫化物廃岩または鉱区での選鉱くずの作用を受ける領域において使用するのに特に適する。硫酸塩耐性は通常、アルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａ）成分の割合の低下と関係し、耐硫酸塩セメントでは４〜１０％のＣ３Ａ含量が望ましい。本発明による組成物の硫酸塩耐性はスラリーを吹付ける能力と相俟って、酸浸出を最小限とし、および酸素拡散を防止して更なる硫化物酸化を防止するために、露天掘りの壁（open cut pit wall）に噴霧し得る材料を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０２３２】
【図１】図１は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図２】図２は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図３】図３は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図４】図４は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図５】図５は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図６】図６は本発明による組成物のペレットの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図７】図７は実施例２に記載の結果を得るために使用した例示的な研究所装置の概略ダイアグラムを示す。
【図８】図８は本発明による組成物を有するペレットを用いて汚染水を処理するための例示的な工業プロセスの概略ダイアグラムを示す。
【図９】図９は本発明によるペレットを利用した地下透過性反応バリアの断面図を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、粒状材料がセメント系材料およびボーキサイト精製残留物の混合物を含む、多孔性粒状材料。
【請求項２】
孔の体積が粒状材料の体積の１０％〜９０％である、請求項１に記載の多孔性粒状材料。
【請求項３】
孔の少なくとも１０％が開放セルまたは連続孔である、請求項１に記載の多孔性粒状材料。
【請求項４】
粒状材料の孔が分布した孔寸法を有する、請求項１に記載の多孔性粒状材料。
【請求項５】
粒状材料の孔寸法が０．１〜２０００μｍの範囲にある、請求項１に記載の多孔性粒状材料。
【請求項６】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、粒子の各々がセメント系材料およびボーキサイト精製残留物の混合物を含む、多孔性粒状材料。
【請求項７】
細礫、ペレット、ブリケット、押出物、砂利、玉石、ブロック、インターロッキングブロックおよびスラブからなる群より選択される形態を有する、請求項６に記載の多孔性粒状材料。
【請求項８】
汚染物質を含有する流体の処理における、請求項１または６に記載の多孔性粒状材料の透過性塊を含む反応性透過性バリアの使用であって、多孔性粒状材料の透過性塊が汚染物質を含有する流体の流路に配置される使用。
【請求項９】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を形成するための組成物であって、組成物がボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を含み、セメント系結合材が請求項１または６に記載の多孔性粒状材料を形成するのに十分な量で存在する組成物。
【請求項１０】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を形成するための組成物であって、組成物がボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を含み、セメント系結合材が請求項１または６に記載の多孔性粒状材料を形成するのに十分な量で存在し、組成物は、組成物を水性媒体中に混合する際に粒状材料内に孔を生じさせ得る孔発生剤を更に含む組成物。
【請求項１１】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を形成するための組成物であって、組成物がボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を含み、セメント系結合材が請求項１または６に記載の多孔性粒状材料を形成するのに十分な量で存在し、組成物は、組成物を水性媒体中に混合する際に粒状材料内に孔を生じさせ得る孔発生剤を更に含み、孔発生剤が過酸化水素、有機ポリマーおよび発泡剤より選択される組成物。
【請求項１２】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を形成するための組成物であって、組成物がボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を含み、セメント系結合材が請求項１または６に記載の多孔性粒状材料を形成するのに十分な量で存在し、組成物はリン酸塩形成剤を更に含む組成物。
【請求項１３】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を製造する方法であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、方法は：
（ａ）ボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を水性媒体中で混合してスラリーを形成すること；および
（ｂ）スラリーを多孔性粒状材料を形成するのに十分な時間に亘って昇温下で硬化させること
を含む方法。
【請求項１４】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を製造する方法であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、方法は：
（ａ）ボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を水性媒体中で混合してスラリーを形成すること；および
（ｂ）スラリーを型内で硬化させて多孔性粒状材料の凝集塊を形成すること
を含み、型は、多孔性粒状材料に細礫、ペレット、ブリケット、押出物、砂利、玉石、ブロック、インターロッキングブロックおよびスラブからなる群より選択される形態を付与するように形作られている方法。
【請求項１５】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を製造する方法であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、方法は：
（ａ）ボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を水性媒体中で混合してスラリーを形成すること；および
（ｂ）スラリーを多孔性粒状材料を形成するのに十分な時間に亘って昇温下で硬化させること
を含み、
硬化の間に孔構造の安定化を助長するために、工程（ａ）にてリン酸塩形成剤を添加し、残留物および結合材と混合する方法。
【請求項１６】
スラリーが約１％〜約９９％（重量／重量）のボーキサイト精製残留物および約１％〜約９９％（重量／重量）のセメント系結合材を含む、請求項１３、１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
スラリーが砂、粉状苛性製鋼スラグ残留物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ土類金属酸化物、次亜塩素酸カルシウム、ナトリウムミョウバン、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、石膏、リン酸塩、リン酸、ハイドロタルサイト、ゼオライト、かんらん石、輝石、塩化バリウム、ケイ酸およびその塩類、メタケイ酸およびその塩類、ミョウバングループの鉱物、マガディアイト、シリカ供給物、可塑剤、重合剤、リン酸塩形成剤、空気連行剤、およびこれらのうちいずれか２つ以上の組合せからなる群より選択される添加剤を更に含む、請求項１３、１４または１５に記載の方法。
【請求項１８】
ボーキサイト精製残留物が約１０．５未満のｐＨを有する、請求項１３、１４または１５に記載の方法。
【請求項１９】
セメント系結合材がトバモライトゲルを形成可能である、請求項１３、１４または１５に記載の方法。
【請求項２０】
汚染物質を含有する流体を処理する方法であって：
・請求項１または６に記載の多孔性粒状材料の透過性塊を準備すること；および
・汚染物質を含有する流体を多孔性粒状材料の透過性塊に通過させること
を含む方法。
【請求項２１】
部分中和赤泥およびセメントを含むセメント系組成物であって、部分中和赤泥が、カルシウム、マグネシウムまたはそれらの組合せによって付与される、炭酸カルシウム等量で単位リットルあたり少なくとも３．５ミリモルの全硬度を有する水と接触することにより予備処理されているセメント系組成物。
【請求項２２】
セメントが組成物中に約１重量％〜約９９重量％の濃度で存在し、および部分中和赤泥が組成物中に約９９重量％〜約１重量％の濃度で存在する、請求項２１に記載のセメント系組成物。
【請求項２３】
約０．２重量％〜約３重量％の超可塑性のセメントを更に含む、請求項２１に記載のセメント系組成物。
【請求項２４】
セルロースエーテル、メチル−ヒドロキシエチル−セルロース（ＭＨＥＣ）およびヒドロキシプロピル−メチル−セルロース（ＨＰＭＣ）からなる群より選択される可塑剤を更に含む、請求項２１に記載のセメント系組成物。
【請求項２５】
セメント系組成物の製造方法であって：
（ａ）バイエル法より回収した赤泥を、カルシウム、マグネシウムまたはそれらの組合せによって付与される、炭酸カルシウム等量で単位リットルあたり少なくとも３．５ミリモルの全硬度を有する水と接触させて、部分中和赤泥を得ること；および
（ｂ）部分中和赤泥をセメントと混合して、セメント系組成物を得ること
を含む方法。
【請求項２６】
工程（ａ）において、赤泥のｐＨが最大約１０．５かつ最小約８．２の値に低下する、請求項２５に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項２７】
工程（ａ）の後および工程（ｂ）の前に、
工程（ａ１）部分中和赤泥を乾燥させて乾燥固体材料を得ること
を含む、請求項２５に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項２８】
工程（ａ）の後および工程（ｂ）の前に、
工程（ａ１）部分中和赤泥を乾燥させて乾燥固体材料を得ること、
を含み、ならびに工程（ａ１）および工程（ｂ）の前に、
工程（ａ２）工程（ａ１）の乾燥固体材料を粉砕して部分中和乾燥粉砕赤泥を得ること
を更に含む、請求項２５に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項１】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、粒状材料がセメント系材料およびボーキサイト精製残留物の混合物を含む、多孔性粒状材料。
【請求項２】
孔の体積が粒状材料の体積の１０％〜９０％である、請求項１に記載の多孔性粒状材料。
【請求項３】
孔の少なくとも１０％が開放セルまたは連続孔である、請求項１に記載の多孔性粒状材料。
【請求項４】
粒状材料の孔が分布した孔寸法を有する、請求項１に記載の多孔性粒状材料。
【請求項５】
粒状材料の孔寸法が０．１〜２０００μｍの範囲にある、請求項１に記載の多孔性粒状材料。
【請求項６】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、粒子の各々がセメント系材料およびボーキサイト精製残留物の混合物を含む、多孔性粒状材料。
【請求項７】
細礫、ペレット、ブリケット、押出物、砂利、玉石、ブロック、インターロッキングブロックおよびスラブからなる群より選択される形態を有する、請求項６に記載の多孔性粒状材料。
【請求項８】
汚染物質を含有する流体の処理における、請求項１または６に記載の多孔性粒状材料の透過性塊を含む反応性透過性バリアの使用であって、多孔性粒状材料の透過性塊が汚染物質を含有する流体の流路に配置される使用。
【請求項９】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を形成するための組成物であって、組成物がボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を含み、セメント系結合材が請求項１または６に記載の多孔性粒状材料を形成するのに十分な量で存在する組成物。
【請求項１０】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を形成するための組成物であって、組成物がボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を含み、セメント系結合材が請求項１または６に記載の多孔性粒状材料を形成するのに十分な量で存在し、組成物は、組成物を水性媒体中に混合する際に粒状材料内に孔を生じさせ得る孔発生剤を更に含む組成物。
【請求項１１】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を形成するための組成物であって、組成物がボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を含み、セメント系結合材が請求項１または６に記載の多孔性粒状材料を形成するのに十分な量で存在し、組成物は、組成物を水性媒体中に混合する際に粒状材料内に孔を生じさせ得る孔発生剤を更に含み、孔発生剤が過酸化水素、有機ポリマーおよび発泡剤より選択される組成物。
【請求項１２】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を形成するための組成物であって、組成物がボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を含み、セメント系結合材が請求項１または６に記載の多孔性粒状材料を形成するのに十分な量で存在し、組成物はリン酸塩形成剤を更に含む組成物。
【請求項１３】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を製造する方法であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、方法は：
（ａ）ボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を水性媒体中で混合してスラリーを形成すること；および
（ｂ）スラリーを多孔性粒状材料を形成するのに十分な時間に亘って昇温下で硬化させること
を含む方法。
【請求項１４】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を製造する方法であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、方法は：
（ａ）ボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を水性媒体中で混合してスラリーを形成すること；および
（ｂ）スラリーを型内で硬化させて多孔性粒状材料の凝集塊を形成すること
を含み、型は、多孔性粒状材料に細礫、ペレット、ブリケット、押出物、砂利、玉石、ブロック、インターロッキングブロックおよびスラブからなる群より選択される形態を付与するように形作られている方法。
【請求項１５】
汚染物質を含有する流体を処理するための多孔性粒状材料を製造する方法であって、粒状材料が粒子の凝集塊を含み、方法は：
（ａ）ボーキサイト精製残留物およびセメント系結合材を水性媒体中で混合してスラリーを形成すること；および
（ｂ）スラリーを多孔性粒状材料を形成するのに十分な時間に亘って昇温下で硬化させること
を含み、
硬化の間に孔構造の安定化を助長するために、工程（ａ）にてリン酸塩形成剤を添加し、残留物および結合材と混合する方法。
【請求項１６】
スラリーが約１％〜約９９％（重量／重量）のボーキサイト精製残留物および約１％〜約９９％（重量／重量）のセメント系結合材を含む、請求項１３、１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
スラリーが砂、粉状苛性製鋼スラグ残留物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ土類金属酸化物、次亜塩素酸カルシウム、ナトリウムミョウバン、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、石膏、リン酸塩、リン酸、ハイドロタルサイト、ゼオライト、かんらん石、輝石、塩化バリウム、ケイ酸およびその塩類、メタケイ酸およびその塩類、ミョウバングループの鉱物、マガディアイト、シリカ供給物、可塑剤、重合剤、リン酸塩形成剤、空気連行剤、およびこれらのうちいずれか２つ以上の組合せからなる群より選択される添加剤を更に含む、請求項１３、１４または１５に記載の方法。
【請求項１８】
ボーキサイト精製残留物が約１０．５未満のｐＨを有する、請求項１３、１４または１５に記載の方法。
【請求項１９】
セメント系結合材がトバモライトゲルを形成可能である、請求項１３、１４または１５に記載の方法。
【請求項２０】
汚染物質を含有する流体を処理する方法であって：
・請求項１または６に記載の多孔性粒状材料の透過性塊を準備すること；および
・汚染物質を含有する流体を多孔性粒状材料の透過性塊に通過させること
を含む方法。
【請求項２１】
部分中和赤泥およびセメントを含むセメント系組成物であって、部分中和赤泥が、カルシウム、マグネシウムまたはそれらの組合せによって付与される、炭酸カルシウム等量で単位リットルあたり少なくとも３．５ミリモルの全硬度を有する水と接触することにより予備処理されているセメント系組成物。
【請求項２２】
セメントが組成物中に約１重量％〜約９９重量％の濃度で存在し、および部分中和赤泥が組成物中に約９９重量％〜約１重量％の濃度で存在する、請求項２１に記載のセメント系組成物。
【請求項２３】
約０．２重量％〜約３重量％の超可塑性のセメントを更に含む、請求項２１に記載のセメント系組成物。
【請求項２４】
セルロースエーテル、メチル−ヒドロキシエチル−セルロース（ＭＨＥＣ）およびヒドロキシプロピル−メチル−セルロース（ＨＰＭＣ）からなる群より選択される可塑剤を更に含む、請求項２１に記載のセメント系組成物。
【請求項２５】
セメント系組成物の製造方法であって：
（ａ）バイエル法より回収した赤泥を、カルシウム、マグネシウムまたはそれらの組合せによって付与される、炭酸カルシウム等量で単位リットルあたり少なくとも３．５ミリモルの全硬度を有する水と接触させて、部分中和赤泥を得ること；および
（ｂ）部分中和赤泥をセメントと混合して、セメント系組成物を得ること
を含む方法。
【請求項２６】
工程（ａ）において、赤泥のｐＨが最大約１０．５かつ最小約８．２の値に低下する、請求項２５に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項２７】
工程（ａ）の後および工程（ｂ）の前に、
工程（ａ１）部分中和赤泥を乾燥させて乾燥固体材料を得ること
を含む、請求項２５に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項２８】
工程（ａ）の後および工程（ｂ）の前に、
工程（ａ１）部分中和赤泥を乾燥させて乾燥固体材料を得ること、
を含み、ならびに工程（ａ１）および工程（ｂ）の前に、
工程（ａ２）工程（ａ１）の乾燥固体材料を粉砕して部分中和乾燥粉砕赤泥を得ること
を更に含む、請求項２５に記載のセメント系組成物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００７−５１６９２２（Ｐ２００７−５１６９２２Ａ）
【公表日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４５８４４（Ｐ２００６−５４５８４４）
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２００４／００１８２６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６１４０８
【国際公開日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【出願人】（５０６２１７８４１）マウント・アスパイアリング・ジオケミストリー・コンサルタンツ・プロプライエタリー・リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＭＴ． ＡＳＰＩＲＩＮＧ ＧＥＯＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＣＯＮＳＵＬＴＡＮＴＳ ＰＴＹ ＬＴＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２００４／００１８２６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６１４０８
【国際公開日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【出願人】（５０６２１７８４１）マウント・アスパイアリング・ジオケミストリー・コンサルタンツ・プロプライエタリー・リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＭＴ． ＡＳＰＩＲＩＮＧ ＧＥＯＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＣＯＮＳＵＬＴＡＮＴＳ ＰＴＹ ＬＴＤ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]