一种低碳普通硅酸盐水泥及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水泥制备技术领域，具体涉及一种低碳普通硅酸盐水泥及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 传统普通硅酸盐水泥工业是高天然资源消耗、高能耗、高污染、高碳排放的行业之 一，被国家列为控制碳排放的重点行业。国家"十二五"规划为水泥行业明确提出：加快科 技进步，提高水泥生产的能效水平；加快研发低碳技术，降低单位水泥二氧化碳排放量等可 持续发展的更高要求。为了控制和减少水泥工业的碳排放量，国家环境保护部制定并颁布 了对应的标准《环境标志产品技术要求》（HJ2519-2012)，提供了在制备普通硅酸盐水泥过 程中二氧化碳排放量的计算方法。
[0003] 众所周知，制备普通硅酸盐水泥所需要的石灰石、粘土等天然矿物属于不可再生 资源，现代新型干法水泥生产线的选址大多数靠近石灰石、粘土等天然矿物资源产地，以缩 短石灰石、粘土等原材料的运输距离和降低生产成本。随着水泥工业的发展，高品位石灰石 和粘土天然矿物资源不断开采，普通硅酸盐水泥需要的高品位石灰石和粘土天然矿物资源 愈来愈少，资源化利用工业固体废料制备低碳普通硅酸盐水泥，是水泥工业可持续发展的 主要技术途径之一，水泥工业发展低碳生态水泥已成为一种必然的趋势。
【发明内容】
[0004] 为了适应水泥工业低碳生态可持续发展的需要，本发明的首要目的在于提供一种 低碳普通硅酸盐水泥。该低碳普通硅酸盐水泥利用低品位原料和工业固体废料制备所得， 其单位可比CO2排放量低于国家环境保护部标准《环境标志产品技术要求》（HJ2519-2012) 规定的单位普通硅酸盐水泥可比CO2排放量限值665kg/t水泥。
[0005] 本发明的另一目的在于提供上述低碳普通硅酸盐水泥的制备方法。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种低碳普通硅酸盐水泥，该低碳普通硅酸盐水泥利用低品位原料和工业固体废 料制备所得，所述低品位原料为高硅低钙的低品位石灰石，所述工业固体废料为工业脱硫 石膏（简称石膏）、煤矸石、硫酸渣、高铝低铁泥、粉煤灰和废石粉；所述低碳普通硅酸盐水 泥各原材料质量百分比组成为：由高硅低钙的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣和高铝低铁泥 制得的熟料76% -81%，工业脱硫石膏3% -5%，粉煤灰6% -12%，废石粉4% -10%。所 述熟料质量符合国家标准GB/T21372《硅酸盐水泥熟料》。
[0008] 本发明对各种原材料组成范围的优选可带来如下二方面有益效果：一方面是所制 备的低碳普通硅酸盐水泥质量更好地满足国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175)规定的普 通硅酸盐水泥要求，另一方面是所制备的低碳普通硅酸盐水泥单位可比CO2排放量低于国 家环境保护部标准《环境标志产品技术要求》(HJ2519-2012)规定的单位普通硅酸盐水泥可 比CO2排放量限值665kg/t水泥。
[0009] 单一低品位原料或工业固体废料的化学组成和品质不符合制备低碳普通硅酸盐 水泥对于石灰质原料或粘土质原料的化学组成和品质的要求。
[0010] 所述低碳普通硅酸盐水泥各原材料质量百分比组成优选为：由高硅低钙的低品位 石灰石、煤矸石、硫酸渣和高铝低铁泥制得的熟料79% -81 %，工业脱硫石膏3% -4%，粉煤 灰 8% -10%，废石粉 5% -8%。
[0011] 所述熟料是由高硅低钙的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣和高铝低铁泥混合制成 符合要求的生料后，将生料在新型干法水泥窑煅烧制得的质量符合国家标准GB/T21372 《硅酸盐水泥熟料》、强度等级为52. 5的熟料；其单位可比水泥熟料的0)2排放量低于国家 环境保护部标准《环境标志产品技术要求》（HJ2519-2012)规定的单位可比水泥熟料0)2排 放量限值880kgC02/t熟料；按配方组成混合的硅酸盐水泥熟料和石膏一起粉磨至比表面 积为 350±10m2/kg。
[0012] 所述粉煤灰和工业脱硫石膏为发电厂燃煤锅炉产生的工业固体废物。
[0013] 所述废石粉为花岗岩和大理石加工过程中产生的固体废物，或是石灰石开采过程 中产生的工业固体废物，或是两者固体废物的混合。
[0014] 所述的高铝低铁泥为硫铁矿开采过程中产生的工业固体废物。
[0015] 上述低碳普通硅酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：
[0016] (1)将高硅低钙的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣和高铝低铁泥混合制成符合要求 的水泥生料，然后将生料在新型干法水泥窑煅烧制得质量符合国家标准GB/T21372《硅酸 盐水泥熟料》、强度等级为52. 5的熟料；
[0017] (2)采用分别粉磨工艺，将按配方组成混合的熟料和工业脱硫石膏一起粉磨 至比表面积为350±10m2/kg，将作为混合材的粉煤灰和废石粉分别粉磨至比表面积为 400 ±IOmVkg;
[0018] (3)将步骤（2)分别粉磨至比表面积符合要求的粉料按照配方组成的质量百分比 混合搅拌均匀即可制得所述低碳普通硅酸盐水泥。
[0019] 低碳硅酸盐水泥采用不同物料分别粉磨工艺制备，水泥熟料和石膏混合一起粉 磨至比表面积为350±10m2/kg，而作为混合材的粉煤灰、废石粉分别粉磨至比表面积为 400±IOmVkg;然后将几种粉磨至比表面积符合要求的物料按照配方组成的质量百分比混 合搅拌均匀即可制得低碳普通硅酸盐水泥。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
[0021] 经测试计算，本发明所制备的低碳普通硅酸盐水泥单位可比〇)2排放量低于国家 环境保护部标准《环境标志产品技术要求》(HJ2519-2012)规定的单位普通硅酸盐水泥可比 CO2排放量限值665kg/t水泥。
[0022] 经检验分析，本发明所制备的低碳普通硅酸盐水泥性能指标符合国家标准《通用 硅酸盐水泥》（GB175-2007)相同等级的普通硅酸盐水泥的技术性能指标要求。
[0023]经测试计算，本发明所制备的熟料单位可比水泥熟料的CO2排放量低于国家环境 保护部标准《环境标志产品技术要求》（HJ2519-2012)规定的单位可比水泥熟料CO2排放量 限值880kgC02/t熟料。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0025] 本发明实施例所用熟料为采用高硅低钙的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣、硫铁矿 开采过程产生的高铝低铁泥固体废料（即高铝低铁泥）等原料制备成合格生料后，将生料 通过新型干法水泥窑煅烧制得质量符合国家标准《硅酸盐水泥熟料》（GB/T21372)、强度等 级为52. 5 ;工业脱硫石膏、粉煤灰来源于发电厂燃煤锅炉产生的工业固体废料；废石粉来 源于花岗岩和大理石加工过程中产生的固体废物，或是石灰石开采过程中产生的工业固体 废物，或是二者固体废物的混合。实施例所用的工业脱硫石膏的SO3含量为40. 96%，不溶 物含量为1. 76%。实施例所用的熟料、粉煤灰和废石粉原材料的化学成分如表1所示。
[0026] 表1实施例所用原材料的化学成分（％ )
[0028] 本发明实施例所用熟料物理性能如表2所示。
[0029] 表2实施例所用熟料的物理性能
[0032] 实施例1
[0033] 一种利用低品位原料和工业固体废料制备低碳普通硅酸盐水泥的方法，包括以下 步骤：
[0034] (1)将高硅低钙的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣和高铝低铁泥等原料混合制成符 合要求的水泥生料，然后将生料在新型干法水泥窑煅烧制得质量符合国家标准GB/T21372 《硅酸盐水泥熟料》、强度等级为52. 5的熟料；
[0035] (2)称取质量百分数为76%的熟料和质量百分数为4%工业脱硫石膏混合，一起 粉磨至比表面积为355m2/kg;再称取质量百分数为12%的粉煤灰和质量百分数为8%废石 粉分别粉磨至比表面积为396m2/kg和400m2/kg，作为制备普通硅酸盐水泥的混合材的粉煤 灰和废石粉总质量百分数为20% ;
[0036] (3)最后将上述几种分别粉磨至比表面积符合要求的粉料一起混合搅拌均匀，可 制备强度等级为PO42. 5的低碳普通硅酸盐水泥。
[0037] 经测试表明，所制备的P042. 5低碳普通硅酸盐水泥实际比表面积为365m2/kg， 80um方孔筛的筛余量为I. 3%。
[0038] 实施例1制备的单位PO42. 5低碳普通硅酸盐水泥可比二氧化碳（CO2)排放量计 算结果见表3。
[0039] 表3实施例1单位水泥可比二氧化碳（CO2)排放量计算结果
[0040]
[0041] 表3的计算结果表明，实施例1制备的单位P042. 5低碳普通硅酸盐水泥可比二 氧化碳（CO2)排放量为644. 55kg/t，低于国家环境保护部标准《环境标志产品技术要求》 (HJ2519-2012)所规定的单位同等级普通硅酸盐水泥可比CO2排放量限值665kg/t水泥。
[0042] 实施例1所制备的强度等级为P042. 5低碳普通硅酸盐水泥的性能指标与国家标 准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007)相同等级的普通硅酸盐水泥的对应性能指标对比如表 4、表5和表6所不。
[0049] 表4、表5和表6的结果表明，实施例1所制备的强度等级为P042. 5低碳普通硅酸 盐水泥的性能指标符合国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007)相同等级的普通硅酸盐 水泥的对应性能指标的要求。
[0050] 实施例2
[0051] 一种利用低品位原料和工业固体废料制备低碳普通硅酸盐水泥的方法，包括以下 步骤：
[0052] (1)将高硅低钙的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣和高铝低铁泥等原料混合制成符 合要求的水泥生料，然后将生料在新型干法水泥窑煅烧制得质量符合国家标准GB/T21372 《硅酸盐水泥熟料》、强度等级为52. 5的熟料；
[0053] (2)称取质量分数81%的水泥熟料和质量分数4%石膏混合一起粉磨至比表面积 至360m2/kg;再称