[发明专利]一种低碳水泥熟料及其制备方法和应用

说明书

本发明为一种低碳水泥熟料及其制备方法和应用，所述水泥熟料的制备原料为含硅铝材料、石灰石及工业尾矿，其中含硅铝材料为低品位矾土、粉煤灰、赤泥、煤矸石中一种或几种的混合物；原料混匀后进行粉磨，粉磨后粒径要求为0.08mm方孔筛筛余小于15％，粉磨后的原料在煅烧温度1150～1350℃条件下煅烧10～40min，冷却后即得所述低碳水泥熟料；本发明提供的水泥熟料中高活性β型硅酸二钙(β‑C₂S)含量≥50％，硫硅酸钙含量介于5％～15％之间，硫铝酸钙含量介于15％～25％之间。该水泥熟料加入0.01％～10％的石膏及0.01％～10％的石灰石进行粉磨后得水泥成品。根据现行国家标准检测，该水泥标准胶砂3天抗压强度30MPa以上，28天抗压强度60±5MPa。

技术领域

本发明涉及到制备低碳水泥熟料的技术领域。具体涉及到低碳水泥熟料及其制备方法和应用。该水泥熟料为以高活性β型硅酸二钙(β-C₂S)、硫硅酸钙和硫铝酸钙为主要矿物的生态水泥熟料。

背景技术

生产传统硅酸盐水泥的原材料主要是石灰质、粘土及其它硅、铝和铁质校正原料，水泥熟料的主要矿物成分为硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)、铝酸三钙(C₃A)和铁铝酸四钙(C₄AF)。通常硅酸三钙占矿物组成的60～70％，硅酸二钙占15～25％，铝酸三钙占5～10％，铁铝酸四钙占10～15％。传统硅酸盐水泥熟料硅酸三钙矿物含量很高，不仅烧成温度很高，而且对石灰石的品位要求也很高，因此，传统水泥行业是典型的高排放、高能耗、高资源负荷的典型代表，是不可持续的。

截止目前，国内外科研人员在以贝利特为主要矿物的水泥熟料(二钙硅酸盐水泥熟料)研究方面开展了大量的研究工作。例如，申请号201210022401的专利记载水泥熟料含有25-30％的β-C₂S；25-30％的α-C₂S；28-40％的4-12％的C₄AF；4-8％的非晶相物质，该水泥通过生成大量的α-C₂S来改善水泥的早期强度，但是生成条件很难控制。申请号200610045503.6的专利记载硫铝酸钡钙矿物与贝利特矿物复合的贝利特-硫铝酸钡钙水泥，但受硫酸钡资源限制，不可能规模化生产。另有研究表明，因为贝利特矿物的水化活性很低导致水泥3天和28天强度不能满足工程要求。

发明内容

本发明旨在提供一种煅烧温度低、高活性β型硅酸二钙含量、水化活性高的水泥熟料，且其强度指标能够满足实际工程要求。

本发明的目的是通过以下方案实现：

一种低碳水泥熟料，所述低碳水泥熟料中高活性β型硅酸二钙含量≥50％，硫硅酸钙含量为5％～15％，硫铝酸钙含量为15％～25％。

进一步的，所述水泥熟料的制备原料为含硅铝材料、石灰石，各原料的重量份数比为：

含硅铝材料：20～35

石灰石：50～80

工业尾矿：5～15

其中：所述含硅铝材料为低品位矾土、粉煤灰、赤泥、煤矸石中其中一种或几种的混合物；所述工业尾矿中含有硫元素，SO₃含量为20％～58％。

进一步的，所述含硅铝材料中SiO₂含量为40％～60％；Al₂O₃含量为20％～50％；Fe₂O₃含量为0.01％～10％；MgO含量为0.01％～5％；所述石灰石中CaO含量为45％～56％。