本發明屬于水泥熟料制備領域，具體涉及一種水泥熟料及其制備方法與應用。
背景技術：
：水泥是一種粉狀水硬性無機膠凝材料，加水攪拌后成漿體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結在一起。長期以來，它作為一種重要的膠凝材料，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程。水泥工業是國民經濟發展、生產建設和人民生活不可缺少的基礎原材料工業。隨著我國經濟的發展，水泥產業已達到相當大的規模。2015年全球水泥產量為41億噸，而2015年中國水泥產量為23.5億噸，占世界水泥總產量的57％以上。隨著我國社會主義新農村建設、城市現代化建設、高速公路和鐵路工程、水利水電工程、西部大開發戰略、海洋開發戰略的實施，我國仍將建設大量的住宅和各種公共基礎設施，意味著在未來相當長的一段時期內，水泥仍將是國民經濟建設與人類社會發展最主要的物質基礎。但水泥的生產消耗了大量的自然資源，給人類生態環境帶來了十分沉重的負擔。同時隨著水泥行業結構調整的深入，新型干法水泥生產線在行業中的比重越來越大，水泥生產的能力迅速增加，水泥企業競爭也日益激烈。如何降低生產成本、提高市場占有率、穩定提高經濟效益已成為水泥企業的核心問題。水泥的生態化一直是人們追求的目標，其內容大致可歸納為：(1)環境友好，生產過程中的利廢，低排放，少占用礦物資源與能源及循環利用等；(2)人際友好，在役周期對人居環境無害甚至保?。?3)功能友好，利于混凝土配制，適應混凝土施工性能、力學性能和耐久性能要求。利用工業廢渣是水泥生產生態化的重要內容，也是上述3方面的結合點。利用工業廢渣生產水泥不僅可以減少水泥企業對資源的消耗、降低環境污染、而且可以大大降低水泥生產成本，無疑會對建材行業的發展起到巨大的推動作用，給企業和社會帶來可觀的經濟效益和社會效益。近年來，隨著國家對不可再生資源的控制和對工業廢渣的利用等眾多政策的出臺，許多水泥生產企業都在資源綜合利用方面進行了嘗試和探索，并取得了一定的成效。然而，從現有利用工業廢渣生產的公開技術中不難看到主要存在以下不足：水泥質量不穩定，強度低，不能滿足大型建筑工程使用。雖然大多數用于水泥生產的廢渣具有一定的膠凝活性或潛在膠凝活性，但其活性卻遠低于水泥熟料的，導致復合水泥的性能較差。特別是當廢渣摻量較高時，復合水泥的早期強度大幅度下降。某些廢渣(特別是鋼渣)中含有較多的f-CaO、f-MgO，容易造成復合水泥的安定性不良。此外，碳或硫含量較高的廢渣(例如高碳粉煤灰、脫硫灰渣等)也能造成水泥安定性不良。技術實現要素：為了克服現有技術的不足與缺點，本發明的首要目的在于提供一種水泥熟料。本發明的另一目的在于提供上述水泥熟料的制備方法。本發明的再一目的在于提供上述水泥熟料的應用。本發明的目的通過下述技術方案實現：一種水泥熟料，由如下按質量份計的原料組分制備得到：所述的水泥熟料，優選由如下按質量份計的原料組分制備得到：所述的水泥熟料的制備方法，包含如下步驟：(1)將上述水泥熟料的原料組分石灰石、珍珠巖、粘土、鋼渣、鋰渣、鉻渣和粉煤灰分別破碎、粉磨、混合均勻，得到水泥生料；(2)將步驟(1)制得的水泥生料進行煅燒，得到水泥熟料；步驟(1)中所述的水泥生料的細度為80μm方孔篩的篩余量為5～10％；步驟(2)中所述的煅燒的條件優選為1200～1350℃煅燒30～60min；步驟(2)中所述的煅燒的條件進一步優選為1250℃煅燒40min；一種水泥，包含上述水泥熟料；所述的水泥的制備方法，包含如下步驟：將上述水泥熟料與石膏混合，粉磨，得到水泥；所述的石膏的用量優選為水泥總質量的2.5～4.5％；所述的石膏的用量進一步優選為水泥總質量的3.5％；所述的水泥平均粒徑為75～100μm且控制粒徑大于80μm的粉末顆粒不超過10％；所述的水泥熟料和水泥在建筑領域中的應用；本發明的原理：本發明采用多種工業廢渣與石灰石、粘土和珍珠巖復合使用，使得制得的水泥熟料和水泥具有良好的綜合性能。具體如下：鋼渣的主要成分為CaO、FeO、Fe2O3、MgO、Al2O3，這些成分是構成水泥的主要組成。本發明在水泥生料中摻入鋼渣，起到了摻加晶種、改善水泥生料的易燒性、縮短熟料形成時間等作用，可降低噸熟料熱耗，同時減少因煅燒石灰石而產生的CO2排放。對于硅酸鹽熟料中鋁酸鹽礦物含量多、硅酸鹽礦物含量少的問題，以鋼渣代替鐵粉作鐵質校正原料，鋼渣中鐵鋁比值較大，更便于調節生料IM值，配制硅酸率較高的熟料。鋰渣的主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3等，其中，SiO2、Al2O3絕大多數以無定形的SiO2、Al2O3形式存在，具有較高的火山灰活性以及較強的吸附性和粘結性。本發明以鋰渣作為水泥生料配料的原料，可代替部分粘土，生料易燒性得到顯著改善，且鋰渣中含有Li2CO3，可增加生料的反應活性，制得的水泥具有水化熱低、保水性好、抗凍性強、強度高等特點。鉻渣的主要成分為SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3等，本發明在生料中引入鉻渣，起到了摻加晶種、改善水泥生料的易燒性和水泥熟料的易磨性、縮短水泥熟料凝結時間等作用。第二，鉻渣中含有低熔點化合物，在水泥生料煅燒時，可明顯促進氧化鈣同硅、鋁、鐵生成硅酸鈣、鉻酸鈣、鐵鋁酸鈣的反應；此外，鉻渣中的Cr2O3對硅酸二鈣吸收游離CaO起到催化作用，使得硅酸三鈣生成量提高，熟料中游離的CaO含量大大減少。粉煤灰的主要成分為SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等，本發明在生料中引入粉煤灰，一方面可代替部分粘土，更重要是，可降低水泥熟料的熱耗，TiO2的摻雜，可提高反應活性，降低熟料中游離的CaO含量。珍珠巖的主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、Na2O、MgO等，本發明以珍珠巖作為水泥生料配料的原料，可代替部分粘土，使得制得的水泥具有良好的保溫、抗凍性能，此外，珍珠巖堿金屬含量高，可降低液相出現溫度。此外，相對于傳統水泥熟料的主要原料石灰石和粘土、鐵質原料，本發明中的原料組分鋼渣、鋰渣、鉻渣、粉煤灰和珍珠巖中富含多種雜質離子和離子團，本發明特定摻量范圍內，可對水泥熟料燒成過程中的液相或中間礦物產生影響，促進熟料形成，或在熟料最終礦物中固溶，引起熟料礦物晶格畸變，提高熟料活性。本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：(1)本發明在傳統水泥熟料原料的基礎上，添加鋼渣、鋰渣、鉻渣、粉煤灰和珍珠巖，起到了摻加晶種、改善水泥生料的易燒性和水泥熟料的易磨性、縮短熟料形成時間和凝結時間等作用，可降低噸熟料熱耗，同時減少因煅燒石灰石而產生的CO2排放。(2)本發明在傳統水泥熟料的基礎上，添加鋼渣、鋰渣、鉻渣、粉煤灰和珍珠巖，引入多種雜質離子和離子團，并控制在特定摻量范圍內，可對水泥熟料燒成過程中的液相或中間礦物產生影響，促進熟料形成，或在熟料最終礦物中固溶，引起熟料礦物晶格畸變，提高熟料活性。(3)本發明制得的水泥熟料和水泥具有水化熱低、保水性好、保溫抗凍性強、強度高等特點。(4)本發明科學的原料配比和工藝參數控制克服了工業廢渣品位低、質量差的缺陷，變廢為寶，節能減排，節省了水泥生產所用的天然優良的礦產資源，實現了劣質原料生產高品質熟料的目標。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例中，鋼渣購自馬鞍山鋼鐵廠；鋰渣購自江西贛鋒鋰業有限公司；鉻渣采自廣東省某化工廠鉻鹽車間；粉煤灰購自廣西南寧電廠；實施例1一種水泥熟料，由如下按質量份計的原料組分制備得到：上述水泥熟料的制備方法，包含如下步驟：(1)將上述水泥熟料的原料組分70質量份的石灰石、12質量份的珍珠巖、12質量份的粘土、8質量份的鋼渣、6質量份的鋰渣、6份質量份的鉻渣和4質量份的粉煤灰分別破碎、粉磨、在生料均化庫中混合均勻，得到水泥生料，其中，水泥生料的細度為80μm方孔篩的篩余為6％；(2)將步驟(1)制得的水泥生料1250℃煅燒40min，得到水泥熟料。一種水泥的制備方法，包含如下步驟：將上述水泥熟料與石膏混合，粉磨至粉末平均粒徑為75～85μm且控制粒徑大于80μm的粉末顆粒不超過10％，得到水泥，其中，石膏的用量為水泥總質量的3.5％。實施例2一種水泥熟料，由如下按質量份計的原料組分制備得到：上述水泥熟料的制備方法，包含如下步驟：(1)將上述水泥熟料的原料組分80質量份的石灰石、10質量份的珍珠巖、15質量份的粘土、10質量份的鋼渣、5質量份的鋰渣、5份質量份的鉻渣和3質量份的粉煤灰分別破碎、粉磨、在生料均化庫中混合均勻，得到水泥生料，其中，水泥生料的細度為80μm方孔篩的篩余量為10％；(2)將步驟(1)制得的水泥生料1200℃煅燒60min，得到水泥熟料。一種水泥的制備方法，包含如下步驟：將上述水泥熟料與石膏混合，粉磨至粉末平均粒徑為85～100μm且控制粒徑大于80μm的粉末顆粒不超過10％，得到水泥，其中，石膏的用量為水泥總質量的2.5％。實施例3一種水泥熟料，由如下按質量份計的原料組分制備得到：上述水泥熟料的制備方法，包含如下步驟：(1)將上述水泥熟料的原料組分60質量份的石灰石、15質量份的珍珠巖、10質量份的粘土、5質量份的鋼渣、8質量份的鋰渣、8份質量份的鉻渣和5質量份的粉煤灰分別破碎、粉磨、在生料均化庫中混合均勻，得到水泥生料，其中，水泥生料的細度為80μm方孔篩的篩余量為5％；(2)將步驟(1)制得的水泥生料1350℃煅燒30min，得到水泥熟料。一種水泥的制備方法，包含如下步驟：將上述水泥熟料與石膏混合，粉磨至粉末平均粒徑為80～90μm且控制粒徑大于80μm的粉末顆粒不超過10％，得到水泥，其中，石膏的用量為水泥總質量的4.5％。對比實施例一種水泥熟料，由如下按質量份計的原料組分制備得到：上述水泥熟料的制備方法，包含如下步驟：(1)將上述水泥熟料的原料組分70質量份的石灰石、28質量份的粘土、8質量份的鋼渣和4質量份的粉煤灰分別破碎、粉磨、在生料均化庫中混合均勻，得到水泥生料，其中，水泥生料的細度為80μm方孔篩的篩余量為6％；(2)將步驟(1)制得的水泥生料1250℃煅燒40min，得到水泥熟料。一種水泥的制備方法，包含如下步驟：將上述水泥熟料與石膏混合，粉磨至粉末平均粒徑為75～85μm且控制粒徑大于80μm的粉末顆粒不超過10％，得到水泥，其中，石膏的用量為水泥總質量的3.5％。效果實施例(1)采用甘油-酒精法測定實施例1～3以及對比實施例制得的水泥熟料中f-CaO含量(肖祈春.鉛鋅尾礦制備水泥熟料及其重金屬固化特性研究[D].中南大學,2014.)：以硝酸鍶為催化劑，酚酞為指示劑，使樣品與甘油無水乙醇溶液在160～170℃下作用生成甘油鈣，以用苯甲酸無水乙醇標準滴定溶液滴定。根據滴定時消耗苯甲酸無水乙醇標準滴定溶液的體積計算水泥熟料中f-CaO含量。結果見表1：表1實施例1～3以及對比實施例制得的水泥熟料中f-CaO含量分析實施例1實施例2實施例3對比實施例f-CaO含量(％)0.0690.0920.0803.23(2)按GB/T1346-2011標準測定實施例1～3以及對比實施例制得的水泥的凝結時間；按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO)法》分析制備水泥試塊，養護至3天、28天齡期，測試水泥的強度性能。結果見表2。如表2所示，與對比實施例1相比，，實施例1～3制得的水泥凝結時間明顯縮短，抗折抗壓強度強。表2實施例1～3以及對比實施例制得的水泥的凝結時間和強度性能上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3