1.本发明属于材料领域，涉及循环流化床锅炉产生固体废弃物的和煤矸石的综合再利用，具体是利用该废弃物固硫灰渣与煤矸石及其他原料混合制备缓凝水泥及该水泥的制备方法。
背景技术：
2.固硫灰渣是指循环流化床锅炉中含硫煤与石灰石等固硫剂在900℃左右燃烧固硫产生的由烟道气体经除尘收集的粉末与锅炉收集得到的底渣，2013年的产量就已经达到8000万吨，没有得到充分的利用，固硫灰渣作为缓凝剂的研究和应用较少。
3.煤矸石是煤层中炭质页岩经自然或煅烧的产物，主要产生于煤矿生产过程中的废渣，包括岩石巷道掘进时产生的掘进矸石，采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里采出来的矸石，以及洗煤厂生产过程中排出的洗矸石，我国煤炭系统多年来积存下来的煤矸石达10亿吨以上，现在每年还要排放出近1亿吨，其中洗矸约1500多万吨，对环境造成巨大的压力。
4.目前，水泥混凝土缓凝剂主要有无机缓凝剂和有机缓凝剂，其中无机缓凝剂主要有（1）磷酸盐、偏磷酸盐类混凝土缓凝剂；（2）硼砂（na2b4o7・
10h2o）；（3）氟硅酸钠（na2sif6）；有机缓凝剂主要有（1）羟基羧酸、氨基羧酸及其盐；（2）多元醇及其衍生物；（3）糖类。以上种类缓凝剂对于固体废弃物的消纳作用有限，未能缓解固体废弃物排放对环境的压力。
技术实现要素：
5.本发明提供一种利用固硫灰渣和煤矸石制备的缓凝水泥及该水泥的制备方法，将固硫灰渣与熟料、煤矸石和矿渣按照一定比例混合后粉磨，制备缓凝水泥，能达到良好的缓凝效果，且28天抗压强度均高于38mpa。
6.本发明的技术方案是，一种利用固硫灰渣和煤矸石制备的缓凝水泥，包括按重量计的以下原料：固硫灰渣15%～25%，熟料25%～30%，煤矸石15%～25%，矿渣20%～45%，还包括粉体水泥助磨剂，助磨剂加入量≤前述物料总质量的0.5%。
7.进一步地，所述固硫灰渣中sio2、al2o3、fe2o3、cao和mgo总含量在90%以上.进一步地，固硫灰渣包括固硫渣、固硫渣或两者混合物。优选固硫灰为75%
±
5%，固硫渣为25%
±
5%。
8.进一步地，所述熟料主要成分是sio2、al2o3、fe2o3和cao，其中硅酸钙矿物（cao
·
sio2）含量≥66%，cao和sio2质量比≥2.0，f
‑
cao≤1.5%，mgo≤5%，烧失量≤1.5%，不溶物≤3%，so3≤1.5%，试验方法和检验规则符合gb/t 21372
‑
2008《硅酸盐水泥熟料》。
9.进一步地，煤矸石为原矿矸、洗矸石或两者混合物，其主要成分是al2o3、sio2占85%以上，fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、p2o5、so3含量＜15%。
10.进一步地，矿渣为粒化高炉矿渣或矿渣粉，其中sio2、al2o3、fe2o3、cao、mgo的总含量占95%以上；粒化高炉矿渣或矿渣粉密度≥2.8g/cm3、流动度比≥95%、含水量≤1%、so3≤
3%、氯离子≤0.06%、烧失量≤1%，不溶物≤3%；试验方法和检验规则符合gb/t 18046
‑
2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》。其获取的成本低，又能符合实际工程应用。
11.更进一步地，矿渣粉细度7天活性≥70%，28天活性≥95%。
12.进一步地，助磨剂采用助磨剂母液38%、氢氧化钠15%、硅酸钠15%、水32%混合制备而成，助磨剂母液主要由三乙醇胺和丙三醇构成。三乙醇胺和丙三醇类助磨剂具有表面活性作用，在本水泥体系中加入水后可离解成相应的离子可以吸附到熟料、固硫灰渣颗粒表面，减少了颗粒间的因电性相吸而产生的絮凝结构，起到了良好的减水效果。
13.本发明还涉及制备所述缓凝水泥的方法，包括以下步骤：按配比称取所有原料，先将煤矸石和固硫灰渣加入2%助磨剂粉磨，待其细度为80μm筛余≤5%后，加入熟料和矿渣，再加入3%助磨剂继续粉磨后得缓凝水泥。
14.进一步地，缓凝水泥最终粉磨细度为80μm筛余≤10%。
15.粉磨设备可以是球磨机、管磨机、辊压机等设备单机或者组合粉磨，但不仅限于此3类粉磨设备。
16.本发明具有以下有益效果：本发明利用固硫灰渣缓凝特性用于缓凝水泥制备，可以让固硫灰渣类固体废弃物得到高效利用。将缓凝水泥按照标准《gb/t1346
‑
2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》操作，其安定性良好，且能达到良好的缓凝效果。抗压强度按照《gb/t17671
‑
1999 水泥胶砂强度检验方法（iso法）》操作，28天抗压强度均高于38mpa。初凝时间和终凝时间符合gb/t 35162
‑
2017 道路基层用缓凝硅酸盐水泥要求，且凝结时间控制合理，尤其适用于道路基层水泥，能加快施工进度。
17.2.本发明中未用石膏（脱硫石膏或磷石膏）作为缓凝组分，因为磷石膏、脱硫石膏本身存在着不稳定性，其强度低和耐水性较差等缺陷未被大规模应用，天然石膏则由于价格较贵，不利于大规模工程应用。本发明中采用固体废弃物固硫灰渣作为缓凝组分，同时加入煤矸石制备缓凝水泥，相比不加入煤矸石可以降低水泥标准稠度用水量1~2%。
18.3、固硫灰渣掺入能够明显达到缓凝效果，但是由于固硫灰的结构不规则表面疏松多孔，呈不规则状，水泥标准稠度用水量较多，加入助磨剂可以减小固硫灰渣微细颗粒聚集的能力，对结构具有良好的分散作用，加入煤矸石粉磨后能够适量填充固硫灰渣的孔隙结构，水化过程中固硫灰渣的孔隙结构能够更好的密实，同时可以降低标准稠度用水量。
具体实施方式
19.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
20.以下实施例中，若无特殊说明，所用的%均指质量百分数。所用的熟料中sio2含量21.37%，cao含量63.13%，al2o3含量5.84%，fe2o3含量4.83%，烧失量1.07%，so3含量0.25%，其中硅酸钙矿物含量84.5%，cao和sio2质量比2.95。
21.所用的固硫灰渣中固硫灰占73.6%；固硫渣占26.4%。
22.固硫灰中sio2含量36.24%，al2o3含量19.31%，fe2o3含量14.20%，cao含量17.65%，mgo含5.34%，其余为k2o、tio2、so3等。固硫渣中sio2含量35.43%，al2o3含量18.43%，fe2o3含量
15.30%，cao含量16.85%，mgo含量5.03%，其余为k2o、tio2、so3等。
23.煤矸石中各成分含量为sio2为57.65%；al2o3为28.44%；fe2o3为6.28%；cao为3.32%；mgo为1.49%；tio2为1.97%等。
24.矿渣采用粒化高炉矿粉，其中sio2含量35.37%，al2o3含量16.48%，fe2o3含量2.20%，cao含量39.65%，mgo含3.92%，其余为mno、tio2、so3等。密度3.09g/cm3、流动度比97.05%、含水量0.33%、so3含量0.24%、氯离子含量0.02%、烧失量0.08%，不溶物含量0.7%。
25.助磨剂采用助磨剂母液38%、氢氧化钠15%、硅酸钠15%、水32%混合制备而成，助磨剂母液主要由三乙醇胺和丙三醇构成。
26.实施例一将配比为熟料25%、矿渣45%、固硫灰渣15%、煤矸石15%，先将煤矸石和固硫灰渣加入2%助磨剂粉磨，待其细度为80μm筛余5%后，加入熟料和矿渣，再加入3%助磨剂继续粉磨后，粉磨细度为80μm筛余≤10%，得缓凝水泥；按照标准《gb/t1346
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2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》操作，初凝时间315min，终凝时间420min，安定性（雷氏夹法）2.1mm；28天抗压强度43.9mpa。水泥标准稠度用水量154.5ml。
27.实施例二将配比为熟料20%、矿渣40%、固硫灰渣20%、煤矸石20%，先将煤矸石和固硫灰渣加入2%助磨剂粉磨，待其细度为80μm筛余5%后，加入熟料和矿渣，再加入3%助磨剂继续粉磨后，粉磨细度为80μm筛余≤10%，得缓凝水泥；按照标准《gb/t1346
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2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》操作。初凝时间360min，终凝时间465min，安定性（雷氏夹法）2.4mm；28天抗压强度42.8mpa。水泥标准稠度用水量157ml。
28.对比例1：将配比为熟料20%、矿渣40%、固硫灰渣20%、钢渣20%，先将钢渣和固硫灰渣加入2%助磨剂粉磨，待其细度为80μm筛余5%后，加入熟料和矿渣，再加入3%助磨剂继续粉磨后，粉磨细度为80μm筛余≤10%，得缓凝水泥；按照标准《gb/t1346
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2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》操作。初凝时间340min，终凝时间450min，安定性（雷氏夹法）2.4mm；28天抗压强度40.6mpa。水泥标准稠度用水量168.5ml。
29.对比例2：将配比为熟料20%、矿渣40%、固硫灰渣20%、煤矸石20%，将钢渣、固硫灰渣、矿渣、煤矸石加入5%助磨剂直接粉磨，粉磨细度为80μm筛余≤10%，得缓凝水泥；按照标准《gb/t1346
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2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》操作。初凝时间285min，终凝时间345min，安定性（雷氏夹法）1.8mm；28天抗压强度38.5mpa。水泥标准稠度用水量168.5ml。
30.对比例3：将配比为熟料20%、矿渣40%、固硫灰渣20%、煤矸石20%，先将煤矸石和固硫灰渣不加入助磨剂粉磨，待其细度为80μm筛余5%后，加入熟料和矿渣继续粉磨后，粉磨细度为80μm筛余≤10%，得缓凝水泥；按照标准《gb/t1346
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2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》操作。初凝时间305min，终凝时间390min，安定性（雷氏夹法）2.0mm；28天抗压强度39.8mpa。水泥标准稠度用水量166.0ml。