一种低钙硅酸盐水泥熟料、水泥及制备方法与流程

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种低钙硅酸盐水泥熟料、水泥及制备方法。

背景技术：

1、我国是水泥生产和水泥碳排放大国，由于产量巨大，水泥行业已经成为我国工业领域第二大碳排放行业，面临巨大的碳减排压力。硅酸盐水泥是我国水泥行业的主导产品，平均每生产1t将排放0.97t co2。硅酸盐水泥熟料主要矿物组成包括硅酸三钙 (c3s)、硅酸二钙 (c2s)、铁铝酸四钙 (c4af)、铝酸三钙(c3a)等。其中，c3s 钙含量最高，碳排放高，急需大幅降低c3s 含量，开发新型低钙硅酸盐水泥熟料，以降低水泥工业的碳排放。

2、申请号为201310138543.5的发明专利中发明的含硫铝酸钙的高强度硅酸盐水泥熟料，矿物组分包括c3s 50~75%，c2s 2～25％，c4af 2～8％，c3a 2~25%，c4a3$ 2~9%，游离氧化钙(f-cao) 0.5~3%，方镁石(mgo) 1~6%，石膏(caso4) 0~3%。该专利中使用两次煅烧程序，先在1400～1500℃下烧成硅酸盐水泥熟料，并将得到的熟料加热至1000~1300℃进行二次煅烧，急冷得到熟料；熟料3d和28d强度分别为42~44mpa及65~72mpa。该发明使用两步烧成方法在硅酸盐水泥熟料中引入c4a3$，能够提高熟料的抗压强度。但该熟料c3s含量较高，因而碳排放量更多，并且二次烧成过程将进一步消耗大量能源。

3、申请号为202210843960.9的发明专利提供了一种高抗硫硅酸盐水泥熟料，熟料矿物组成包括c3s 35~60%，c2s 15~35%，c3a 0~7%，c6af210~23%，熟料在1350℃~1420℃下保温30~40min制得。引入c6af2显著提高了该水泥熟料的抗硫酸盐侵蚀能力，并能够降低水泥生产的成本与能耗。但其仅关注了抗硫性能，并不能保证工程建设需要的早后期强度性能。

技术实现思路

1、本发明提供了一种低钙硅酸盐水泥熟料、水泥及制备方法，通过在硅酸盐水泥熟料中设计高硅含量，保证熟料后期强度；设计高铁含量，提升熟料的耐磨性能；在熟料烧成过程中引入硫，使熟料中硫以c4a3$形式存在，保证熟料的早期性能。

2、本发明的技术方案为：一种低钙硅酸盐水泥熟料，所述水泥熟料以质量百分数计，包括以下矿物组分：c3s: 5~20%，c2s: 50~60%，c6af2: 10~20%，c3a: 0-7%，c4a3$: 0.1~15%。

3、所述水泥熟料的原料包括：铁质原料、硅铝质原料、钙质原料和石膏，

4、所述原料的化学组成为50%~64%cao，15%~23%sio2，3%~15%al2o3，3%~12%fe2o3，0.1%~24%so3。

5、所述铁质原料包括钢渣、铁尾矿、铁矾土、赤泥中的任意一种或者多种。

6、所述硅铝质原料包括粉煤灰、煤矸石、铝矾土、粘土、砂岩中的任意一种或者多种。

7、所述钙质原料包括石灰石、大理石、白云石、钢渣、电石渣中的任意一种或者多种。

8、所述石膏包括二水石膏、硬石膏、脱硫石膏、磷石膏中的任意一种或者多种。

9、一种低钙硅酸盐水泥，以质量百分数计，包括所述的低钙硅酸盐水泥熟料95%～97%，硬石膏3%～5%。

10、一种低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

11、（1）、原料预处理

12、将各种原料分别进行烘干，并各自破碎、粉磨使之充分磨细；

13、（2）、生料预混与压片

14、将步骤（1）中粉磨得到的各原料混合均匀获得生料；

15、（3）、熟料煅烧

16、将生料置于高温下煅烧，煅烧温度为1300～1370℃；煅烧结束后取出熟料并急冷至室温，通过风扇急冷冷却，获得低钙硅酸盐水泥熟料。

17、本发明具有以下效果：

18、(1) 本发明通过设计高硅含量，提高水泥熟料中c2s含量，进而提升熟料后期性能，同时，c4a3$快速水化形成的早期强度将弥补c2s含量提高带来的熟料早期水化活性不足的问题，使水泥早中后期均有良好的性能发展。

19、(2) 本发明通过提高熟料矿物组成中的铁含量，使硅酸盐熟料中的铁相矿物形成c6af2，水化速率高于c4af。c6af2在石膏存在条件下水化形成含铁钙矾石，形成致密结构补充水泥浆体内部的空隙，提高c6af2含量能够使水泥水化浆体结构更加致密，提升熟料的抗侵蚀性能和耐磨性。

技术特征：

1.一种低钙硅酸盐水泥熟料，其特征在于，所述水泥熟料以质量百分数计，包括以下矿物组分：c3s: 5~20%，c2s: 50~60%，c6af2: 10~20%，c3a: 0-7%，c4a3$: 0.1~15%。

2.根据权利要求1所述的一种低钙硅酸盐水泥熟料，其特征在于，所述水泥熟料的原料包括：铁质原料、硅铝质原料、钙质原料和石膏，

3.根据权利要求2所述的一种低钙硅酸盐水泥熟料，其特征在于，所述铁质原料包括钢渣、铁尾矿、铁矾土、赤泥中的任意一种或者多种。

4.根据权利要求2所述的一种低钙硅酸盐水泥熟料，其特征在于，所述硅铝质原料包括粉煤灰、煤矸石、铝矾土、粘土、砂岩中的任意一种或者多种。

5.根据权利要求2所述的一种低钙硅酸盐水泥熟料，其特征在于，所述钙质原料包括石灰石、大理石、白云石、钢渣、电石渣中的任意一种或者多种。

6.根据权利要求2所述的一种低钙硅酸盐水泥熟料，其特征在于，所述石膏包括二水石膏、硬石膏、脱硫石膏、磷石膏中的任意一种或者多种。

7.一种低钙硅酸盐水泥，其特征在于，以质量百分数计，包括权利要求1-6中任一所述的低钙硅酸盐水泥熟料95%～97%，硬石膏3%～5%。

8.一种权利要求1-6中任一所述的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种低钙硅酸盐水泥熟料、水泥及制备方法，所述水泥熟料以质量百分数计，包括以下矿物组分：C<subgt;3</subgt;S:5~20%，C<subgt;2</subgt;S:50~60%，C<subgt;6</subgt;AF<subgt;2</subgt;:10~20%，C<subgt;3</subgt;A:0‑7%，C<subgt;4</subgt;A<subgt;3</subgt;$:0.1~15%。本发明通过设计高硅含量，提高水泥熟料中C<subgt;2</subgt;S含量，进而提升熟料后期性能，同时，C<subgt;4</subgt;A<subgt;3</subgt;$快速水化形成的早期强度将弥补C<subgt;2</subgt;S含量提高带来的熟料早期水化活性不足的问题，使水泥早中后期均有良好的性能发展。

技术研发人员：任雪红,安楠,郅晓,张文生,叶家元,张洪滔,曹立学,崔文娟,杜世博
受保护的技术使用者：中国建筑材料科学研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16