本发明属于材料技术领域，具体涉及一种利用中间产物低温制备硫硅酸盐-贝利特-硫铝酸盐水泥熟料的制备方法及其制品。
背景技术
水泥作为用量最大的建筑材料，对人类社会进步和社会经济发展起着重要作用的同时，也产生了高的能源与资源消耗及温室气体排放。硫铝酸钙使硫铝酸盐水泥具有高的早期强度以及高后期强度，还有抗渗、抗冻、耐蚀等优点；同时硫铝酸钙水化活性很高，早期能形成大量的钙矾石(aft)、c-s-h和氢氧化铝(ah3)凝胶，使水泥的早期强度大大提高。
硫硅酸钙矿物作为硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中的一种中间过渡相，一直被认为是一种低水化活性甚至惰性的矿物，其形成温度范围为1050℃-1200℃。而硫铝酸盐水泥熟料的煅烧温度为1250℃以上，在该温度，硫硅酸钙矿物可彻底分解形成贝利特和硬石膏。最近研究表明，在硫铝酸盐水泥体系中，硫硅酸钙矿物表现出高的水化活性，使得硫铝酸盐水泥的中期强度得到大大改善。
硫铝酸盐水泥熟料的煅烧温度在1250℃以上，为了使硫铝酸盐水泥熟料中存在硫硅酸钙矿物，通常需要在二次煅烧温度下促进硫硅酸钙形成，在一定程度上增加了硫硅酸盐-贝利特-硫铝酸盐水泥的co2排放以及能耗。
现有的制备硫铝酸钙的方法，如申请号为201510066039.8的中国专利申请，涉及一种硫铝酸盐水泥的合成方法，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥中含有质量比5-35％的硫硅酸钙矿物，将生料按照适宜煅烧制度进行煅烧，然后按照设定的煅烧温度和保温时间进行二次煅烧，将经过二次煅烧的水泥熟料外掺石膏粉磨而成一种硫铝酸盐水泥。其不足在于初次煅烧温度高，二次煅烧程序复杂，能耗高，且会造成硫污染。
如申请号为201710400866.5的中国专利申请公开了一种硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥的制备方法，将石灰石，磷石膏为主要原料在1050-1200℃下煅烧，磷石膏促进形成硫硅酸钙。
现有技术存在以下缺点：
1)硫铝酸盐煅烧温度较高，因而一次煅烧不能形成硫硅酸盐-贝利特-硫铝酸盐三元体系；
2)在高温煅烧情况下导致硫酸盐和硫硅酸盐的分解，会有so2的排放，造成硫污染；
3)在高温煅烧情况下导致硫硅酸盐的分解，需要二次煅烧，程序复杂，难以工业生产；
4)低温煅烧磷石膏促进形成硫硅酸钙，降低反应温度。一方面磷石膏分解产生硫污染，另一方面磷石膏分解需要外加剂促进其分解，成本比较高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种硫硅酸盐-贝利特-硫铝酸盐水泥的低温制备方法，以解决现有技术中存在的煅烧温度高、程序复杂的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种硫硅酸盐-贝利特-硫铝酸盐水泥的低温制备方法，包括如下步骤：
(1)将原料放入行星式球磨机中混匀磨细；其中，原料包括铝硅质原料、铝质原料、钙质原料、硅质原料、工业石膏；
(2)将步骤(1)混合后的原料压制成饼，置于高温电炉内，在温度700℃-1200℃煅烧，然后取出急冷；
(3)将步骤(2)得到的产物粉磨；
(4)将步骤(3)中的到的产物与二水石膏混匀、磨细，制成水泥。
所述步骤(1)中，原料的质量配比为：铝硅质原料：铝质原料：钙质原料：硅质原料：工业石膏＝18.23～24.56：6.09～23.76：35.86～51.56：11.23～12.47：6.72～12.91。
所述步骤(1)中，铝硅质原料废弃硅酸铝质耐火材料，铝质原料为铝矾土、高铝水泥、cao-al2o3基精炼渣中的一种，钙质原料为石灰石，硅质原料为煤矸石，工业石膏为脱硫石膏等工业废石膏。
所述步骤(2)中，混合后的原料在2-6mpa压力下压制成饼。
所述步骤(2)中，高温电炉内升温至700℃-1200℃后保温1h-3h。
所述步骤(3)中，粉磨至其颗粒能够全部通过孔径为80μm的方孔筛,其比表面积达到350～420m2/kg。
有益效果：本发明是直接利用含有中间产物相钙铝黄长石以及其他铝酸盐的常见废弃物作原料，原料不需要改性或者其他处理，节约处理成本的同时提高的原料的利用率。大大降低了前期成本，同时解决了工业废渣造成的环境问题。并且，本发明不需要进行二次煅烧，不会产生大量的二氧化碳，增加环境压力，另一方面煅烧温度低，进而能耗低。因此本发明是一种低碳、绿色的制备方法。
附图说明
图1为实施例1的产物的xrd分析。
具体实施方式
本发明的一种硫硅酸盐-贝利特-硫铝酸盐水泥的低温制备方法，包括如下步骤：
(1)将原料放入行星式球磨机中混匀磨细；其中，原料包括铝硅质原料、铝质原料、钙质原料、硅质原料、工业石膏；原料的质量配比为：铝硅质原料：铝质原料：钙质原料：硅质原料：工业石膏＝18.23～24.56：6.09～23.76：35.86～51.56：11.23～12.47：6.72～12.91；其中，铝硅质原料废弃硅酸铝质耐火材料，铝质原料为铝矾土、高铝水泥、cao-al2o3基精炼渣中的一种，钙质原料为石灰石，硅质原料为煤矸石，工业石膏为脱硫石膏等工业废石膏。
(2)将步骤(1)混合后的原料在2-6mpa压力下压制成饼，置于高温电炉内，升温至700℃-1200℃后保温1h-3h，然后取出急冷；
(3)将步骤(2)得到的产物粉磨至其颗粒能够全部通过孔径为80μm的方孔筛，比表面积达到350～420m2/kg；
(4)将步骤(3)中的到的产物与二水石膏混匀、磨细，制成水泥。
本发明所用的部分原料的主要化学成分如表1所示。
表1部分原料主要化学成分(wt％)
下面根据具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
原料配比如表2所示：
表2实施例1原料配比
具体步骤如下：
1)混料：按表2的质量配比称取原料置于行星式球磨机中，研磨120min，在6mpa压力下压制成饼；
2)煅烧：将步骤1)的产物置于高温电炉内，升温至700℃，并保温3h，急冷；
3)过筛：粉磨至其颗粒能够全部通过孔径为80μm的方孔筛，进行xrd测试，如图1。
实施例2
原料配比如表3所示：
表3实施例2原料配比
具体步骤如下：
1)混料：按表3的质量配比称取原料置于行星式球磨机中，研磨60min，在6mpa压力下压制成饼；
2)煅烧：将冷却后的块状试样破碎后，再置于高温炉中，在950℃下煅烧保温2h，取出急冷，球磨机粉磨即得到硫铝酸盐水泥熟料；
3)强度测试：将熟料与二水石膏混匀、磨细，制成水泥，进行3d，28d抗折，抗压，抗折强度性能测试，如表4。
表4实施例2强度性能测试
实施例3
原料配比如表5所示：
表5实施例3原料配比
具体步骤如下：
1)混料：按表5的质量配比称取原料置于行星式球磨机中，研磨60min，在6mpa压力下压制成饼；
2)煅烧：将冷却后的块状试样破碎后，再置于高温炉中，在1100℃下煅烧保温1.5h，取出急冷，球磨机粉磨即得到硫铝酸盐水泥熟料；
3)强度测试：将熟料与二水石膏混匀、磨细，制成水泥，进行3d，28d抗折，抗压性能测试，如表6所示。
表6实施例3强度性能测试
结果表明：通过xrd分析在700-1100℃，保温20min-3h下形成了所需矿物c5s2$和c4a3$；通过强度测试，28d抗折为7.25mpa，抗压为56.59mpa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。