本發明屬于節能減排技術領域，具體涉及一種綠色水泥及其制備方法。
背景技術：
當今世界，人類社會的每一步發展，幾乎都離不開水泥，人們利用水泥建造高樓大廈、鋪筑道路、架設橋梁、修建地鐵等，進行著大規模的人類社會基礎設施的建設活動，極大地改善了人類居住、工作和出行環境，然而在水泥的使用給人類帶來極大方便的同時，也給我們的生態環境帶來巨大的負面影響。據統計資料表明世界建筑業消耗資源、能源占其總消耗量的40％。從資源和能源消耗看，生產一噸硅酸鹽水泥熟料平均約消耗石灰石1.3噸、黏土0.2噸、標準煤0.23噸和電75千瓦時，同時排放co2、nox、sox及粉塵。
綠色水泥就是利用各種廢棄物，包括各種工業廢料、廢渣等作為原料來制造水泥，多用工業廢料，少用熟料，節約天然資源、能源的消耗，減少污染物排放。隨著水泥工業清潔生產的大力推廣，全社會對循環經濟的高度重視，綠色水泥的發展越來越被人們認同。
硅鈣渣是高鋁粉煤灰燒結法提取氧化鋁后的殘渣，其主要成分為硅酸二鈣，硅鈣渣中堿含量為3％-8％，這為硅鈣渣的資源化處理帶來了極大的不便。鋰渣是鋰輝石硫酸法生產碳酸鋰等鋰鹽后產生的工業廢渣，每生產1t碳酸鋰，要產生8-10t的鋰渣。這些廢渣的堆置不僅會占用大量土地，還會造成揚塵、污染地下水資源等，對環境造成二次污染。
技術實現要素：
本發明針對上述問題，公開了一種綠色水泥，可以有效解決工業廢渣堆存對環境的污染，還可以減少因水泥熟料生產帶來的資源和能源消耗以及污染物的排放。為達到上述目的，本發明采用以下技術方案，一種綠色水泥，由以下重量份數的原料組成：熟料10-25份、石膏3-7份、硅鈣渣30-50份、冶煉渣20-45份、鋰渣3-8份、聚合鋁鹽0.05-0.15份、助磨劑0.01-0.03份、增強劑0.05-0.5份。
所述熟料為硅酸鹽水泥熟料。
所述石膏為天然石膏、脫硫石膏中的一種或兩種。
所述硅鈣渣為高鋁粉煤灰燒結法提取氧化鋁后的殘渣。
優選的，所述硅鈣渣為預脫硅堿-石灰燒結法從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁后產生的廢渣。
所述冶煉渣為金屬冶煉過程中產生的廢渣。
優選的，所述冶煉渣為鋼渣、?；郀t礦渣、鎳鐵渣中的一種。
所述鋰渣是利用鋰輝石經過1200℃高溫煅燒后用硫酸法生產碳酸鋰過程中，碳酸鋰熟料經浸出、過濾、洗滌產生的副產品。
所述聚合鋁鹽為聚合氯化鋁或聚合硫酸鋁。
優選的，所述聚合鋁鹽為聚合硫酸鋁。
所述助磨劑為n-甲基二乙醇胺或醋酸丁酯。
所述增強劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉組成。
優選的，所述增強劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比4-8:1組成。
更優選的，所述增強劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比6:1組成。
一種綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機粉磨至比表面積在330-360m2/kg之間，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應1-3天后，在120-200℃范圍煅燒0.5-1h后冷卻至常溫，用球磨機粉磨5-10min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁鹽、增強劑用混料機混合均勻，即得所述綠色水泥。
本發明中，熟料能提高體系堿度，腐蝕廢渣表面玻璃體，加速廢渣的水化反應，同時熟料還起到晶種的作用，在增加水化產物的同時，能誘發體系內水化速率加快。硅鈣渣的主要成分c2s是一種水化后可產生膠凝性的物質，且硅鈣渣中含有一定量的堿金屬氧化物，使硅鈣渣可以作為堿激發劑激發其它混合材料，產生膠凝活性，ca的硅酸鹽在堿性體系中還可以水化產生ca(oh)2與周圍的硅酸鹽凝膠黏結在一起形成多相凝結核，加速漿體的凝結。聚合鋁鹽中存在著大量的al-o-al鍵，在堿性環境下，al-o-al鍵發生斷裂，在水泥漿體中提供了大量的al-o鍵，可與so42-及ca2+離子結合生成鈣礬石，加速水化反應。由于鋰渣產生與經酸化、浸濾、洗滌而提取鋰鹽后而排出的廢渣，因此廢渣中含有一定的殘留酸等酸性物質。鋰渣和鈣硅渣復合，可以中和掉一部分鈣硅渣中的堿性物質，降低水泥堿度，改善水泥因為堿度高而出現的堿骨料反應風險以及需水量高、坍落度損失大等問題。氯化磷酸三鈉可與體系中的ca2+離子形成結晶，加速ca2+的溶出，促進強度發展。n-甲基二乙醇胺和醋酸丁酯對顆粒均有較好的分散效果，可以提高粉磨效率。
本發明的有益效果是：
(1)本發明用鈣硅渣、鋰渣直接作為混合材生產綠色水泥，避免二次處理造成的人力、物力消耗，工藝簡單。
(2)本發明可有效處理工業固體廢棄物，節約了大量的能源和資源，減少了環境污染，為硅鋁渣和冶煉渣的綜合利用開辟了一條有效途徑。
具體實施方式
以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
實施例1
一種綠色水泥，由以下重量份數的原料組成：熟料10份、石膏7份、硅鈣渣30份、冶煉渣45份、鋰渣3份、聚合鋁鹽0.15份、助磨劑0.01份、增強劑0.5份。
所述熟料為硅酸鹽水泥熟料。
所述石膏為天然石膏。
所述硅鈣渣為高鋁粉煤灰燒結法提取氧化鋁后的殘渣。
所述冶煉渣為鋼渣。
所述鋰渣是利用鋰輝石經過1200℃高溫煅燒后用硫酸法生產碳酸鋰過程中，碳酸鋰熟料經浸出、過濾、洗滌產生的副產品。
所述聚合鋁鹽為聚合硫酸鋁。
所述助磨劑為n-甲基二乙醇胺。
所述增強劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比4:1組成。
一種綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、天然石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機粉磨至比表面積3302/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應1天后，200℃煅燒0.5h后冷卻至常溫，用球磨機粉磨10min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強劑用混料機混合均勻，即得所述綠色水泥。
實施例2
一種綠色水泥，由以下重量份數的原料組成：熟料25份、石膏3份、硅鈣渣50份、冶煉渣20份、鋰渣8份、聚合鋁鹽0.05份、助磨劑0.03份、增強劑0.05份。
所述石膏為脫硫石膏。
所述硅鈣渣為預脫硅堿-石灰燒結法從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁后產生的廢渣。
所述冶煉渣為粒化高爐礦渣。
所述聚合鋁鹽指聚合氯化鋁。
所述助磨劑為醋酸丁酯。
所述增強劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比8:1組成。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、脫硫石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機粉磨至比表面積360m2/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應3天后，120℃煅燒1h后冷卻至常溫，用球磨機粉磨5min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強劑用混料機混合均勻，即得所述綠色水泥。
實施例3
一種綠色水泥，由以下重量份數的原料組成：熟料20份、石膏5份、硅鈣渣40份、冶煉渣30份、鋰渣6份、聚合鋁鹽0.1份、助磨劑0.02份、增強劑0.3份。
所述石膏由天然石膏和脫硫石膏按重量比2:1組成。
所述硅鈣渣為預脫硅堿-石灰燒結法從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁后產生的廢渣。
所述冶煉渣為鎳鐵渣。
所述聚合鋁鹽為聚合硫酸鋁。
所述助磨劑為n-甲基二乙醇胺、。
所述增強劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比6:1組成。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機粉磨至比表面積350m2/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應2天后，160℃煅燒0.8h后冷卻至常溫，用球磨機粉磨8min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強劑用混料機混合均勻，即得所述綠色水泥。
實施例4
一種綠色水泥，由以下重量份數的原料組成：熟料15份、石膏5份、硅鈣渣45份、冶煉渣30份、鋰渣7份、聚合鋁鹽0.09份、助磨劑0.018份、增強劑0.25份。
所述石膏為脫硫石膏。
所述冶煉渣為鎳鐵渣。
所述聚合鋁鹽為聚合氯化鋁。
所述助磨劑為醋酸丁酯。
所述增強劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比1:1組成。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、脫硫石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機粉磨至比表面積350m2/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應1.5天后，160℃煅燒0.9h后冷卻至常溫，用球磨機粉磨7min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強劑用混料機混合均勻，即得所述綠色水泥。
實施例5
一種綠色水泥，由以下重量份數的原料組成：熟料16份、石膏4份、硅鈣渣48份、冶煉渣23份、鋰渣5份、聚合鋁鹽0.12份、助磨劑0.02份、增強劑0.15份。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、天然石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機粉磨至比表面積在330-360m2/kg之間，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應1-3天后，在120-200℃范圍煅燒0.5-1h后冷卻至常溫，用球磨機粉磨5-10min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強劑用混料機混合均勻，即得所述綠色水泥。
對比例1
一種綠色水泥，由以下重量份數的原料組成：熟料20份、石膏5份、硅鈣渣40份、冶煉渣30份、鋰渣6份、助磨劑0.02份、增強劑0.3份。
所述石膏由天然石膏和脫硫石膏按重量比2:1組成。
所述硅鈣渣為預脫硅堿-石灰燒結法從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁后產生的廢渣。
所述冶煉渣為鎳鐵渣。
所述聚合鋁鹽為聚合硫酸鋁。
所述助磨劑為n-甲基二乙醇胺、。
所述增強劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比6:1組成。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機粉磨至比表面積350m2/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應2天后，160℃煅燒0.8h后冷卻至常溫，用球磨機粉磨8min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強劑用混料機混合均勻，即得所述綠色水泥。
對比例2
一種綠色水泥，由以下重量份數的原料組成：熟料20份、石膏5份、硅鈣渣40份、冶煉渣30份、鋰渣6份、聚合鋁鹽0.1份、助磨劑0.02份。
所述石膏由天然石膏和脫硫石膏按重量比2:1組成。
所述硅鈣渣為預脫硅堿-石灰燒結法從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁后產生的廢渣。
所述冶煉渣為鎳鐵渣。
所述聚合鋁鹽為聚合硫酸鋁。
所述助磨劑為n-甲基二乙醇胺、。
所述增強劑由亞硝酸鈉和氯化磷酸三鈉按照重量比6:1組成。
上述綠色水泥的制造方法，包括以下步驟：
(1)按配合比將熟料、石膏、冶煉渣和助磨劑混合，用球磨機粉磨至比表面積350m2/kg，得粉體1。
(2)按配合比將硅鈣渣和鋰渣混合均勻，陳化反應2天后，160℃煅燒0.8h后冷卻至常溫，用球磨機粉磨8min，得粉體2。
(3)將粉體1、粉體2、聚合鋁、增強劑用混料機混合均勻，即得所述綠色水泥。
性能測試
將實施例1-5及對比例1-2的水泥按gb/t1346-2001的方法測定標準稠度用水量、凝結時間、安定性；按gbt17671-1999測定膠砂強度；結果見表1。
表1性能測試結果
最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。