CN108821618A - 利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料及其制备方法，涉及水泥熟料制备领域。该水泥熟料按照重量百分比包括以下原料：石灰石92％～98％，铁矿石2％～8％，其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石。该水泥熟料以高铝低品位石灰石及铁矿石作为主要原料，不仅降低了水化热，且提高了早期强度，同时，充分利用了高铝低品位石灰石，节约了矿山排废成本，提高了石灰石资源的利用率。同时，还公开了该水泥熟料的制备方法，具有显著节能减排效果，生产过程可降低熟料煤耗以及减少CO2排放总量。
Description
技术领域
本发明涉及水泥熟料制备领域，具体涉及一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料及其制备方法。
背景技术
水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。水泥工业是国民经济发展、生产建设人民生活不可缺少的基础原材料工业。随着我国经济的发展，水泥产业已达到相当大的规模。
传统硅酸盐水泥熟料的石灰石饱和系数KH>0.88，C3S含量通常大于50％，在制备过程中需要消耗较多的石灰石，熟料形成温度高(1450℃～1500℃)，因此传统硅酸盐水泥制造过程资源能源消耗较高，CO2排放量较大。与传统硅酸盐水泥相比，以C2S为主要组成矿物的高贝利特硅酸盐水泥也叫低热水泥(要求C2S>40％，C3A<6％)的石灰石消耗低，可减少5％～10％CO2排放，水泥水化放热低、耐久性优异；但C2S早期水化活性低，导致低热水泥早期强度较低(通常3d强度<20MPa)，难以满足土木建设工程高速建设的需要，制约了低热水泥在建设工程中的应用，目前低热硅酸盐水泥主要用在水工大坝等对早期强度要求不高的大体积混凝土工程中。
目前低热硅酸盐水泥(高贝利特硅酸盐水泥)主要通过降低早期水化的C3A含量而降低水化热，因此限制熟料中C3A含量不超过6％，熟料中的铝率通常小于1.2。目前制备低热水泥选用石灰石中Al2O3通常小于2％，通常选用高品位石灰石，石灰石品位的降低往往伴随着Al2O3含量的提高，过高的Al2O3形成C3A，提高水化热，从而使得生产低热水泥配料时难以使用高铝的低品位石灰石，造成大量低品位石灰石的浪费和水泥熟料的成本上升。
长期以来，水泥工业大多以高品位石灰石资源和优质粘土为原料，我国石灰石资源探明储量中只有30％为高品位石灰石，约有70％为低品位石灰石。据推算，现探明的高品位石灰石储量仅能满足水泥工业30多年生产所需。因此，开发低品位石灰石资源在水泥工业中的应用已势在必行。申请号为CN201010019583.4的发明专利公开了一种利用高硅低钙石灰石生产水泥的方法，将高硅低钙特别是高游离硅的石灰岩，通过配料工艺和磨碎设备的改进，而生产出符合品质要求的水泥。但是，现有技术并没有将高铝石灰石应用于水泥熟料的制备工艺，且公开的制备方法制备的水泥熟料的水化热较高。申请号为201710845735.8公开了一种商品混凝土用水泥熟料及其制备方法，降低了水化热和提高了水泥强度，但是采用的原料成分较多，主要成分是高品位石灰石，另外添加硅质材料、铝质材料和铁质材料才能达到所需的矿物组分要求，并不能解决现有资源的压力，且原料成分较多，生产组织难度较大。
发明内容
本发明的发明目的之一是，针对上述问题，提供了一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，以高铝低品位石灰石及铁矿石作为主要原料，不仅降低了水化热，且提高了早期强度，同时，充分利用了高铝低品位石灰石，节约了矿山排废成本，提高了石灰石资源的利用率。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石92％～98％，铁矿石2％～8％；将所述石灰石和铁矿石混合后共同粉磨至80μm筛余为15％～18％；
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石；所述铁矿石中，Fe2O3含量大于60％。
进一步改进，将所述石灰石和铁矿石混合后，加入质量分数为3％～5％的改性剂，然后进行粉磨；所述改性剂按照重量比包括以下组分：
甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠5％～15％、木钙10％～15％、六偏磷酸钠10％～20％、氯化钙20％～30％、氢氧化钠20％～40％、硫酸钠15％～30％。
优选的，所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为3.0±0.5％。
优选的，所述均化处理采用平铺直取的方式处理，并使用在线荧光分析仪实时监测。
优选的，所述水泥熟料的矿物组成为：C2S：28％～34％，C3S：45％～65％，C3A：3％～10％，C4AF：13％～18％。
优选的，所述水泥熟料，石灰石饱和系数为0.80～0.85，铝率为1.4～1.8，硅酸率为2.2～2.6。
本发明的发明目的之二是，提供一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法，可降低熟料煤耗以及减少CO2排放总量，有利于节约成本和环境保护。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法,包括以下步骤：
S1、原材料均化：将高铝低品位石灰石采取平铺直取的方式进行均化处理，控制石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，控制Al2O3含量为3.0±0.5％；
S2、生料制备：将均化的石灰石、铁矿石按照质量分数进行配料，粉磨至80μm筛余为15％～18％的细度，得到所述生料粉；
S3、熟料煅烧：将所述生料粉在1300℃～1400℃煅烧30～60min，然后冷却至室温得到硅酸盐水泥熟料。
进一步改进，步骤S2中，配料后，加入质量分数为3％～5％的改性剂，然后进行粉磨；所述改性剂按照重量百分比包括以下组分：甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠5％～15％、木钙10％～15％、六偏磷酸钠10％～20％、氯化钙20％～30％、氢氧化钠20％～40％、硫酸钠15％～30％。
优选的，步骤S3中，将所述生料粉加入质量分数为0.5％～2％的所述改性剂，压制成饼状后放入高温炉中煅烧。
优选的，步骤S3中，将所述生料粉加入质量分数为0.5％～2％的所述改性剂，先投入悬浮预热器预热，然后进入分解炉分解，最后进入干法回转窑中煅烧；所述悬浮预热器温度为850～950℃，所述分解炉温度为800～890℃。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明涉及的低钙硅酸盐水泥熟料，以高铝低品位石灰石及铁矿石作为主要原料，不仅降低了水化热，且提高了早期强度，同时，充分利用了高铝低品位石灰石，节约了矿山排废成本，提高了石灰石资源的利用率。
通过提高了C3S含量而降低C2S的含量以保证熟料的早期强度，熟料石灰石饱和系数KH为0.80～0.85；通过引入高铁质原材料将Al2O3更多形成C4AF而减少形成C3A，使熟料铝率控制在1.4～1.8，达到降低水化放热目的。选择Fe2O3含量大于60％的铁矿石作为高铁质原材料，能够有效的控制熟料铝率。
所生产熟料3d抗压强度可大于20MPa,28d抗压强度大于55MPa,同时熟料制备的水泥3d水化热低于200J/g，7d水化热低于260J/g，能够满足低热水泥国家标准早期水化热的要求，有利于减少建筑工程中的开裂。
2.本发明涉及的低钙硅酸盐水泥熟料，生产配料可实现双组分配料，即仅以高铝低品位石灰石及铁矿石作为生产原材料，降低生产组织难度。因为高铝石灰石中包含钙质、硅质、铝质原料，经过与铁矿石的合理搭配，可以满足水泥生产的需求，因此，不仅提高了固废利用率，且简化生产过程，降低成本。
3.本发明涉及的低钙硅酸盐水泥熟料，因为高铝低品位石灰石的钙含量较低，铝含量较高，为了提高了C3S含量而降低C2S的含量，粉磨时加入改性剂，能够利用改性剂中的NaOH，使Si-O键、Al-O键断裂，从而破坏Si-O四面体和Al-O八面体网络结构，使石灰石颗粒内部活性物溶出量增加，加速Al2O3、SiO2与Ca(OH)2反应，降低C2S的含量，对提高体系早期强度具有明显效果。改性剂中的Na2SO4在水溶液中电离出SO4 2-，SO4 2-在氯化钙的Ca2+作用下，与Al2O3反应生成钙矾石，填充在水泥熟料中，使体系的密实度大大提高，从而提高其强度，并降低C3A，从而降低水化热。氯化钙中的Ca2+和Cl-穿透力较强，能够更好地与Al2O3反应生成水化氯铝酸钙，提高固相含量，提高水泥强度。六偏磷酸钠起到分散的作用，避免团聚和起泡。甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠和木钙作为有机类改性剂，能够降低水化热，并改善熟料的微观和亚微观结构，提高材料间的相容性，从而提高水泥强度。采用有机和无机混合的复合改性剂从提高石灰石活性、降低C2S的含量、降低C3A、降低水化热、提高材料间的相容性的角度协同作用，提高高铝低品位石灰石的利用率和使用效果。
4.本发明涉及的低钙硅酸盐水泥熟料易烧性好，制备方法中煅烧的温度为1300～1400℃，比普通硅酸盐水泥的煅烧温度(1450℃～1500℃)低，且预热和分解温度也较低，较低的分解、煅烧温度，具有显著节能减排效果，生产过程可降低熟料煤耗以及减少CO2排放总量。煤耗的降低可减少熟料的生产成本，提高企业经营利润。
5.本发明涉及的低钙硅酸盐水泥，生产水泥熟料的石灰石质原材料全部使用矿山废石，其掺入量大于90％，因此能够大量消纳矿山中高铝废石，节约了矿山排废成本，提高了石灰石资源的利用率，延长矿山使用寿命。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石95％，铁矿石5％。
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石。所述铁矿石中，Fe2O3含量大于60％。具体化学成分见表1。
所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为3.0±0.5％。
表1原材料化学分析
| 名称 | Loss/％ | SiO2/％ | Al2O3/％ | Fe2O3/％ | CaO/％ | MgO/％ | SO3/％ |
| 石灰石 | 32.89 | 13.23 | 3.12 | 1.25 | 43.30 | 1.89 | 0.02 |
| 铁矿石 | 0.89 | 20.90 | 19.78 | 67.64 | 1.52 | 0.85 | 0.05 |
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法,包括以下步骤：
S1、原材料均化：将高铝低品位石灰石堆场均化处理，控制石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，控制Al2O3含量为3.0±0.5％。
均化过程中,采用堆料机连续地把进料按一定的方式在堆场上多层堆铺,形成上下重叠的人字形料层的具有一定长宽比的料堆；而取料机则按垂直于料堆的纵向,实行对成分各异的料层的同时切取,完成“平铺直取”,实现各层物料的混合,从而达到均化目的。
S2、生料制备：将均化的石灰石、铁矿石和砂岩按照所述质量分数进行配料，粉磨至80μm筛余为16％的细度，得到生料粉。
S3、熟料煅烧：将所述生料粉先投入悬浮预热器预热，然后进入分解炉分解，最后进入干法回转窑中煅烧。所述悬浮预热器温度为850～950℃，所述分解炉温度为800～890℃，最后在1300℃～1400℃的干法回转窑中煅烧50min，然后冷却至室温得到硅酸盐水泥熟料。
所述水泥熟料的矿物组成为C2S：28％～34％，C3S：45％～65％，C3A：3％～10％，C4AF：13％～18％。所述水泥熟料，石灰石饱和系数为0.80～0.85，铝率为1.4～1.8，硅酸率为2.2～2.6。具体数据见表4。
实施例2
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石97％，铁矿石3％。
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石。所述铁矿石中，Fe2O3含量大于60％。具体成分见表2。
所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为3.0±0.5％。
表2原材料化学分析
| 名称 | Loss/％ | SiO2/％ | Al2O3/％ | Fe2O3/％ | CaO/％ | MgO/％ | SO3/％ |
| 石灰石 | 31.79 | 14.35 | 3.28 | 1.35 | 40.90 | 2.01 | 0.02 |
| 铁矿石 | 0.89 | 20.90 | 19.78 | 67.64 | 1.52 | 0.85 | 0.05 |
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法,包括以下步骤：
S1、原材料均化：将高铝低品位石灰石堆场均化处理，控制石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，控制Al2O3含量为3.0±0.5％。
S2、生料制备：将均化的石灰石、铁矿石和粘土按照所述质量分数进行配料，粉磨至80μm筛余为15％的细度，得到生料粉。
S3、熟料煅烧：将所述生料粉压制成饼状后放入高温炉中煅烧60min，煅烧温度为1300℃～1400℃，然后冷却至室温得到硅酸盐水泥熟料。
所述水泥熟料的矿物组成为：C2S：28％～34％，C3S：40％～50％，C3A：4％～10％，C4AF：13％～18％。所述水泥熟料，石灰石饱和系数为0.80～0.85，铝率为1.4～1.8，硅酸率为2.2～2.6。具体数据见表4。
实施例3
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石96％，铁矿石4％。
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石。所述铁矿石中，Fe2O3含量大于60％。具体化学成分见表3。
所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为3.0±0.5％。
制备方法同实施例1。
所述水泥熟料的矿物组成为：C2S：28％～34％，C3S：40％～50％，C3A：4％～10％，C4AF：13％～18％。所述水泥熟料，石灰石饱和系数为0.80～0.85，铝率为1.4～1.8，硅酸率为2.2～2.6。具体数据见表4。
表3原材料化学分析
| 名称 | Loss/％ | SiO2/％ | Al2O3/％ | Fe2O3/％ | CaO/％ | MgO/％ | SO3/％ |
| 石灰石 | 32.56 | 16.23 | 4.54 | 1.35 | 43.80 | 1.80 | 0.02 |
| 铁矿石 | 0.84 | 19.60 | 20.14 | 65.84 | 1.82 | 0.98 | 0.05 |
实施例4
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石95％，铁矿石5％。
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石。所述铁矿石中，Fe2O3含量大于60％。具体化学成分见表1。
所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为3.0±0.5％。
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法,包括以下步骤：
S1、原材料均化：将高铝低品位石灰石堆场均化处理，控制石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，控制Al2O3含量为3.0±0.5％。
均化过程中,采用堆料机连续地把进料按一定的方式在堆场上多层堆铺,形成上下重叠的人字形料层的具有一定长宽比的料堆；而取料机则按垂直于料堆的纵向,实行对成分各异的料层的同时切取,完成“平铺直取”,实现各层物料的混合,从而达到均化目的。
S2、生料制备：将均化的石灰石、铁矿石和砂岩按照所述质量分数进行配料，粉磨至80μm筛余为16％的细度；然后，加入质量分数为4％的改性剂，然后进行粉磨；所述改性剂按照重量百分比包括以下组分：甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠10％、木钙15％、六偏磷酸钠10％、氯化钙25％、氢氧化钠20％、硫酸钠20％得到生料粉。
S3、熟料煅烧：将所述生料粉先投入悬浮预热器预热，然后进入分解炉分解，最后进入干法回转窑中煅烧。所述悬浮预热器温度为850～950℃，所述分解炉温度为800～890℃，最后在1300℃～1400℃的干法回转窑中煅烧50min，然后冷却至室温得到硅酸盐水泥熟料。
所述水泥熟料的矿物组成为C2S：28％～34％，C3S：45％～65％，C3A：3％～10％，C4AF：13％～18％。所述水泥熟料，石灰石饱和系数为0.80～0.85，铝率为1.4～1.8，硅酸率为2.2～2.6。具体数据见表4。
实施例5
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石95％，铁矿石5％。
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石。所述铁矿石中，Fe2O3含量大于60％。具体化学成分见表1。
所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为3.0±0.5％。
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法,包括以下步骤：
S1、原材料均化：将高铝低品位石灰石堆场均化处理，控制石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，控制Al2O3含量为3.0±0.5％。
均化过程中,采用堆料机连续地把进料按一定的方式在堆场上多层堆铺,形成上下重叠的人字形料层的具有一定长宽比的料堆；而取料机则按垂直于料堆的纵向,实行对成分各异的料层的同时切取,完成“平铺直取”,实现各层物料的混合,从而达到均化目的。
S2、生料制备：将均化的石灰石、铁矿石和砂岩按照所述质量分数进行配料，粉磨至80μm筛余为16％的细度；然后，加入质量分数为3％的改性剂，然后进行粉磨；所述改性剂按照重量百分比包括以下组分：甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠5％、木钙10％、六偏磷酸钠20％、氯化钙20％、氢氧化钠30％、硫酸钠15％得到生料粉。
S3、熟料煅烧：将所述生料粉加入质量分数为1％的所述改性剂，然后先投入悬浮预热器预热，然后进入分解炉分解，最后进入干法回转窑中煅烧。所述悬浮预热器温度为850～950℃，所述分解炉温度为800～890℃，最后在1300℃～1400℃的干法回转窑中煅烧50min，然后冷却至室温得到硅酸盐水泥熟料。
所述水泥熟料的矿物组成为C2S：28％～34％，C3S：45％～65％，C3A：3％～10％，C4AF：13％～18％。所述水泥熟料，石灰石饱和系数为0.80～0.85，铝率为1.4～1.8，硅酸率为2.2～2.6。具体数据见表4。
对比例1
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石95％，铁矿石5％。
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石，化学成分同实施例1中表1所示。所述铁矿石中，Fe2O3含量为50％。所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为3.0±0.5％。
制备方法同实施例1。
所述水泥熟料的矿物组成具体数据见表4。
对比例2
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石90％，铁矿石10％。
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石，化学成分同实施例1中表1所示。所述铁矿石中，Fe2O3含量为30％。所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为3.0±0.5％。
制备方法同实施例1。
所述水泥熟料的矿物组成具体数据见表4。
对比例3
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石100％。
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石，化学成分同实施例1中表1所示。所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为3.0±0.5％。
制备方法同实施例1。
所述水泥熟料的矿物组成具体数据见表4。
对比例4
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石95％，铁矿石5％。
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石，化学成分同实施例1中表1所示。所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为40.5±0.5％，Al2O3含量为3.5±0.5％。
制备方法同实施例1。
所述水泥熟料的矿物组成具体数据见表4。
对比例5
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，按照重量百分比包括以下原料：石灰石95％，铁矿石5％。
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石，化学成分同实施例1中表1所示。所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为4.0±0.5％。
制备方法同实施例1。
所述水泥熟料的矿物组成具体数据见表4。
检测实验和数据分析：
分别对实施例1-3和对比例1-5制备的水泥熟料进行矿物组成、性能和水化热测试。
使用X射线衍射分析对熟料中得矿物进行定量分析，得到其实际矿物组成见表4。
按照标准GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》和GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》对工业生产的低钙硅酸盐水泥熟料进行测试，试验结果见表5。
按照GB/T 12959-2008《水泥水化热测定方法》对工业试验样品进行测试，试验结果见表6,低钙熟料早期水化热能够达到低热水泥国家标准要求。
表4熟料矿物组成(％)
表5熟料性能
表6熟料水化热和强度
从表4、表5和表6的结果结合实施例1-3、对比例1-5可以看出，通过材料的配伍和处理，提高了C3S含量而降低C2S的含量，从而保证熟料的早期强度，本发明水泥熟料的7d抗压强度和28d抗压强度均远高于低热水泥的标准。
另外，本发明的水泥熟料的3d水化热和7d水化热均低于低热水泥的标准，已经达到低热水泥的水平。结合实施例1-3和对比例1-3的数据可以看出，引入Fe2O3含量大于60％的铁矿石能够降低水化热，达到低热水泥的标准，这是因为通过引入高铁质原材料将Al2O3更多形成C4AF而减少形成C3A，使用熟料铝率控制在1.4～1.8，达到降低水化放热目的。而Fe2O3含量小于60％时，即使加大用量，Al2O3转化成C4AF的比例也较低，水化热降低不明显，达不到低热水泥标准，因此，应该选择Fe2O3含量大于60％的铁矿石。
结合实施例1-3和对比例4-5的数据可以看出，均化处理保证均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为4.0±0.5％才能达到所需的矿物组成范围，生产出本发明的水泥熟料，因此，生产过程中，要严格把控，实时监测均化的结果。
结合实施例1和实施例4-5的数据可以看出，加入复合改性剂可以更有效地提高C3S含量而降低C2S的含量，并降低水化热和提高水泥强度。在粉磨阶段和煅烧阶段均加入，效果更显著。
对比例6
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，与实施例4相比，所述改性剂按照重量百分比包括以下组分：木钙15％、六偏磷酸钠10％、氯化钙25％、氢氧化钠30％、硫酸钠20％。其他成分和制备方法相同。
对比例7
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，与实施例4相比，所述改性剂按照重量百分比包括以下组分：甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠10％、六偏磷酸钠10％、氯化钙25％、氢氧化钠30％、硫酸钠25％。其他成分和制备方法相同。
对比例8
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，与实施例4相比，所述改性剂按照重量百分比包括以下组分：甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠10％、木钙15％、氯化钙25％、氢氧化钠30％、硫酸钠20％。其他成分和制备方法相同。
对比例9
一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，与实施例4相比，所述改性剂按照重量百分比包括以下组分：甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠10％、木钙15％、六偏磷酸钠10％、氯化钙25％、氢氧化钠40％。其他成分和制备方法相同。
按照GB/T 12959-2008《水泥水化热测定方法》对工业试验样品进行测试，试验结果见表7,低钙熟料早期水化热能够达到低热水泥国家标准要求。
表7熟料水化热和强度
由实施例4和对比例6-9可以看出，采用复合改性剂从提高石灰石活性、降低C2S的含量、降低C3A、降低水化热、提高材料间的相容性的角度协同作用，提高高铝低品位石灰石的利用率和使用效果。改性剂中的甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠、木钙、六偏磷酸钠、氯化钙、氢氧化钠和硫酸钠协同作用共同提高水泥强度和水化热，缺少任一成分，将影响整体的作用，不能达到预期的效果。
因此，本发明公开的制备方法，创造性的以高铝低品位石灰石制备水泥熟料，该熟料达到低热水泥的放热标准，且强度高于低热水泥，为高铝低品位石灰石的再利用提供了新的途径，有利于节约能源和环境保护，值得市场推广。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (10)
1.一种利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料，其特征在于，按照重量百分比包括以下原料：石灰石92％～98％，铁矿石2％～8％；将所述石灰石和铁矿石混合后共同粉磨至80μm筛余为15％～18％；
其中，所述石灰石为CaO含量在35％～46％，Al2O3含量在2％～5％的高铝低品位石灰石；所述铁矿石中，Fe2O3含量大于60％。
2.根据权利要求1所述的利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料,其特征在于，将所述石灰石和铁矿石混合后，加入质量分数为3％～5％的改性剂，然后进行粉磨；
所述改性剂按照重量比包括以下组分：
甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠5％～15％、木钙10％～15％、六偏磷酸钠10％～20％、氯化钙20％～30％、氢氧化钠20％～40％、硫酸钠15％～30％。
3.根据权利要求1所述的利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料,其特征在于，所述石灰石先经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，Al2O3含量为3.0±0.5％。
4.根据权利要求3所述的利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料,其特征在于，所述均化处理采用平铺直取的方式处理，并使用在线荧光分析仪实时监测。
5.根据权利要求所述的利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料,其特征在于，所述水泥熟料的矿物组成为：C2S：28％～34％，C3S：45％～65％，C3A：3％～10％，C4AF：13％～18％。
6.根据权利要求1所述的利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料,其特征在于，所述水泥熟料，石灰石饱和系数为0.80～0.85，铝率为1.4～1.8，硅酸率为2.2～2.6。
7.根据权利要求1-6任一所述的利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：
S1、原材料均化：将高铝低品位石灰石采取平铺直取的方式进行均化处理，控制石灰石中CaO含量为43.5±0.5％，控制Al2O3含量为3.0±0.5％；
S2、生料制备：将均化的石灰石、铁矿石按照质量分数进行配料，粉磨至80μm筛余为15％～18％的细度，得到所述生料粉；
S3、熟料煅烧：将所述生料粉在1300℃～1400℃煅烧30～60min，然后冷却至室温得到硅酸盐水泥熟料。
8.根据权利要求7所述的利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法,其特征在于，步骤S2中，配料后，加入质量分数为3％～5％的改性剂，然后进行粉磨得生料粉；所述改性剂按照重量百分比包括以下组分：甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠5％～15％、木钙10％～15％、六偏磷酸钠10％～20％、氯化钙20％～30％、氢氧化钠20％～40％、硫酸钠15％～30％。
9.根据权利要求8所述的利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法,其特征在于，步骤S3中，将所述生料粉加入质量分数为0.5％～2％的所述改性剂，压制成饼状后放入高温炉中煅烧。
10.根据权利要求8所述的利用高铝石灰石制备的低钙硅酸盐水泥熟料的制备方法,其特征在于，步骤S3中，将所述生料粉加入质量分数为0.5％～2％的所述改性剂，先投入悬浮预热器预热，然后进入分解炉分解，最后进入干法回转窑中煅烧；所述悬浮预热器温度为850～950℃，所述分解炉温度为800～890℃。
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