一種低碳普通硅酸鹽水泥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水泥制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低碳普通硅酸鹽水泥及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)普通硅酸鹽水泥工業(yè)是高天然資源消耗、高能耗、高污染、高碳排放的行業(yè)之 一，被國家列為控制碳排放的重點(diǎn)行業(yè)。國家"十二五"規(guī)劃為水泥行業(yè)明確提出：加快科 技進(jìn)步，提高水泥生產(chǎn)的能效水平；加快研發(fā)低碳技術(shù)，降低單位水泥二氧化碳排放量等可 持續(xù)發(fā)展的更高要求。為了控制和減少水泥工業(yè)的碳排放量，國家環(huán)境保護(hù)部制定并頒布 了對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求》（HJ2519-2012)，提供了在制備普通硅酸鹽水泥過 程中二氧化碳排放量的計(jì)算方法。
[0003] 眾所周知，制備普通硅酸鹽水泥所需要的石灰石、粘土等天然礦物屬于不可再生 資源，現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)線的選址大多數(shù)靠近石灰石、粘土等天然礦物資源產(chǎn)地，以縮 短石灰石、粘土等原材料的運(yùn)輸距離和降低生產(chǎn)成本。隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，高品位石灰石 和粘土天然礦物資源不斷開采，普通硅酸鹽水泥需要的高品位石灰石和粘土天然礦物資源 愈來愈少，資源化利用工業(yè)固體廢料制備低碳普通硅酸鹽水泥，是水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的 主要技術(shù)途徑之一，水泥工業(yè)發(fā)展低碳生態(tài)水泥已成為一種必然的趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了適應(yīng)水泥工業(yè)低碳生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的需要，本發(fā)明的首要目的在于提供一種 低碳普通硅酸鹽水泥。該低碳普通硅酸鹽水泥利用低品位原料和工業(yè)固體廢料制備所得， 其單位可比CO2排放量低于國家環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求》（HJ2519-2012) 規(guī)定的單位普通硅酸鹽水泥可比CO2排放量限值665kg/t水泥。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述低碳普通硅酸鹽水泥的制備方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 一種低碳普通硅酸鹽水泥，該低碳普通硅酸鹽水泥利用低品位原料和工業(yè)固體廢 料制備所得，所述低品位原料為高硅低鈣的低品位石灰石，所述工業(yè)固體廢料為工業(yè)脫硫 石膏（簡稱石膏）、煤矸石、硫酸渣、高鋁低鐵泥、粉煤灰和廢石粉；所述低碳普通硅酸鹽水 泥各原材料質(zhì)量百分比組成為：由高硅低鈣的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣和高鋁低鐵泥 制得的熟料76% -81%，工業(yè)脫硫石膏3% -5%，粉煤灰6% -12%，廢石粉4% -10%。所 述熟料質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21372《硅酸鹽水泥熟料》。
[0008] 本發(fā)明對(duì)各種原材料組成范圍的優(yōu)選可帶來如下二方面有益效果：一方面是所制 備的低碳普通硅酸鹽水泥質(zhì)量更好地滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（GB175)規(guī)定的普 通硅酸鹽水泥要求，另一方面是所制備的低碳普通硅酸鹽水泥單位可比CO2排放量低于國 家環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求》(HJ2519-2012)規(guī)定的單位普通硅酸鹽水泥可 比CO2排放量限值665kg/t水泥。
[0009] 單一低品位原料或工業(yè)固體廢料的化學(xué)組成和品質(zhì)不符合制備低碳普通硅酸鹽 水泥對(duì)于石灰質(zhì)原料或粘土質(zhì)原料的化學(xué)組成和品質(zhì)的要求。
[0010] 所述低碳普通硅酸鹽水泥各原材料質(zhì)量百分比組成優(yōu)選為：由高硅低鈣的低品位 石灰石、煤矸石、硫酸渣和高鋁低鐵泥制得的熟料79% -81 %，工業(yè)脫硫石膏3% -4%，粉煤 灰 8% -10%，廢石粉 5% -8%。
[0011] 所述熟料是由高硅低鈣的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣和高鋁低鐵泥混合制成 符合要求的生料后，將生料在新型干法水泥窯煅燒制得的質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21372 《硅酸鹽水泥熟料》、強(qiáng)度等級(jí)為52. 5的熟料；其單位可比水泥熟料的0)2排放量低于國家 環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求》（HJ2519-2012)規(guī)定的單位可比水泥熟料0)2排 放量限值880kgC02/t熟料；按配方組成混合的硅酸鹽水泥熟料和石膏一起粉磨至比表面 積為 350±10m2/kg。
[0012] 所述粉煤灰和工業(yè)脫硫石膏為發(fā)電廠燃煤鍋爐產(chǎn)生的工業(yè)固體廢物。
[0013] 所述廢石粉為花崗巖和大理石加工過程中產(chǎn)生的固體廢物，或是石灰石開采過程 中產(chǎn)生的工業(yè)固體廢物，或是兩者固體廢物的混合。
[0014] 所述的高鋁低鐵泥為硫鐵礦開采過程中產(chǎn)生的工業(yè)固體廢物。
[0015] 上述低碳普通硅酸鹽水泥的制備方法，包括以下步驟：
[0016] (1)將高硅低鈣的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣和高鋁低鐵泥混合制成符合要求 的水泥生料，然后將生料在新型干法水泥窯煅燒制得質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21372《硅酸 鹽水泥熟料》、強(qiáng)度等級(jí)為52. 5的熟料；
[0017] (2)采用分別粉磨工藝，將按配方組成混合的熟料和工業(yè)脫硫石膏一起粉磨 至比表面積為350±10m2/kg，將作為混合材的粉煤灰和廢石粉分別粉磨至比表面積為 400 ±IOmVkg;
[0018] (3)將步驟（2)分別粉磨至比表面積符合要求的粉料按照配方組成的質(zhì)量百分比 混合攪拌均勻即可制得所述低碳普通硅酸鹽水泥。
[0019] 低碳硅酸鹽水泥采用不同物料分別粉磨工藝制備，水泥熟料和石膏混合一起粉 磨至比表面積為350±10m2/kg，而作為混合材的粉煤灰、廢石粉分別粉磨至比表面積為 400±IOmVkg;然后將幾種粉磨至比表面積符合要求的物料按照配方組成的質(zhì)量百分比混 合攪拌均勻即可制得低碳普通硅酸鹽水泥。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0021] 經(jīng)測試計(jì)算，本發(fā)明所制備的低碳普通硅酸鹽水泥單位可比〇)2排放量低于國家 環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求》(HJ2519-2012)規(guī)定的單位普通硅酸鹽水泥可比 CO2排放量限值665kg/t水泥。
[0022] 經(jīng)檢驗(yàn)分析，本發(fā)明所制備的低碳普通硅酸鹽水泥性能指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《通用 硅酸鹽水泥》（GB175-2007)相同等級(jí)的普通硅酸鹽水泥的技術(shù)性能指標(biāo)要求。
[0023]經(jīng)測試計(jì)算，本發(fā)明所制備的熟料單位可比水泥熟料的CO2排放量低于國家環(huán)境 保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求》（HJ2519-2012)規(guī)定的單位可比水泥熟料CO2排放量 限值880kgC02/t熟料。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例所用熟料為采用高硅低鈣的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣、硫鐵礦 開采過程產(chǎn)生的高鋁低鐵泥固體廢料（即高鋁低鐵泥）等原料制備成合格生料后，將生料 通過新型干法水泥窯煅燒制得質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)《硅酸鹽水泥熟料》（GB/T21372)、強(qiáng)度等 級(jí)為52. 5 ;工業(yè)脫硫石膏、粉煤灰來源于發(fā)電廠燃煤鍋爐產(chǎn)生的工業(yè)固體廢料；廢石粉來 源于花崗巖和大理石加工過程中產(chǎn)生的固體廢物，或是石灰石開采過程中產(chǎn)生的工業(yè)固體 廢物，或是二者固體廢物的混合。實(shí)施例所用的工業(yè)脫硫石膏的SO3含量為40. 96%，不溶 物含量為1. 76%。實(shí)施例所用的熟料、粉煤灰和廢石粉原材料的化學(xué)成分如表1所示。
[0026] 表1實(shí)施例所用原材料的化學(xué)成分（％ )
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例所用熟料物理性能如表2所示。
[0029] 表2實(shí)施例所用熟料的物理性能
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 一種利用低品位原料和工業(yè)固體廢料制備低碳普通硅酸鹽水泥的方法，包括以下 步驟：
[0034] (1)將高硅低鈣的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣和高鋁低鐵泥等原料混合制成符 合要求的水泥生料，然后將生料在新型干法水泥窯煅燒制得質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21372 《硅酸鹽水泥熟料》、強(qiáng)度等級(jí)為52. 5的熟料；
[0035] (2)稱取質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為76%的熟料和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4%工業(yè)脫硫石膏混合，一起 粉磨至比表面積為355m2/kg;再稱取質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為12%的粉煤灰和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為8%廢石 粉分別粉磨至比表面積為396m2/kg和400m2/kg，作為制備普通硅酸鹽水泥的混合材的粉煤 灰和廢石粉總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20% ;
[0036] (3)最后將上述幾種分別粉磨至比表面積符合要求的粉料一起混合攪拌均勻，可 制備強(qiáng)度等級(jí)為PO42. 5的低碳普通硅酸鹽水泥。
[0037] 經(jīng)測試表明，所制備的P042. 5低碳普通硅酸鹽水泥實(shí)際比表面積為365m2/kg， 80um方孔篩的篩余量為I. 3%。
[0038] 實(shí)施例1制備的單位PO42. 5低碳普通硅酸鹽水泥可比二氧化碳（CO2)排放量計(jì) 算結(jié)果見表3。
[0039] 表3實(shí)施例1單位水泥可比二氧化碳（CO2)排放量計(jì)算結(jié)果
[0040]
[0041] 表3的計(jì)算結(jié)果表明，實(shí)施例1制備的單位P042. 5低碳普通硅酸鹽水泥可比二 氧化碳（CO2)排放量為644. 55kg/t，低于國家環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求》 (HJ2519-2012)所規(guī)定的單位同等級(jí)普通硅酸鹽水泥可比CO2排放量限值665kg/t水泥。
[0042] 實(shí)施例1所制備的強(qiáng)度等級(jí)為P042. 5低碳普通硅酸鹽水泥的性能指標(biāo)與國家標(biāo) 準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007)相同等級(jí)的普通硅酸鹽水泥的對(duì)應(yīng)性能指標(biāo)對(duì)比如表 4、表5和表6所不。
[0049] 表4、表5和表6的結(jié)果表明，實(shí)施例1所制備的強(qiáng)度等級(jí)為P042. 5低碳普通硅酸 鹽水泥的性能指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007)相同等級(jí)的普通硅酸鹽 水泥的對(duì)應(yīng)性能指標(biāo)的要求。
[0050] 實(shí)施例2
[0051] 一種利用低品位原料和工業(yè)固體廢料制備低碳普通硅酸鹽水泥的方法，包括以下 步驟：
[0052] (1)將高硅低鈣的低品位石灰石、煤矸石、硫酸渣和高鋁低鐵泥等原料混合制成符 合要求的水泥生料，然后將生料在新型干法水泥窯煅燒制得質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21372 《硅酸鹽水泥熟料》、強(qiáng)度等級(jí)為52. 5的熟料；
[0053] (2)稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)81%的水泥熟料和質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%石膏混合一起粉磨至比表面積 至360m2/kg;再稱