CN109206026B

CN109206026B - 环保波特兰(Portland)水泥、其制备方法以及其应用

Info

Publication number: CN109206026B
Application number: CN201710522579.1A
Authority: CN
Inventors: 尹衍樑; 郑瑞滨; 江世哲; 廖三棨
Original assignee: Ruentex Materials Co Ltd
Current assignee: Ruentex Materials Co Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2021-12-24
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: CN109206026A

Abstract

本申请案涉及环保波特兰(Portland)水泥、其制备方法以及其应用，涉及使用化学机械抛光CMP废弃物制备的环保波特兰水泥生料和熟料以及其制备方法。本申请案还涉及环保波特兰水泥熟料的应用，例如作为混凝土原料等用途。

Description

环保波特兰(Portland)水泥、其制备方法以及其应用

技术领域

本申请案涉及使用化学机械抛光(CMP)废弃物制备的环保波特兰(Portland)水泥生料和熟料以及其制备方法。本申请案还涉及环保波特兰水泥熟料的应用，例如作为混凝土原料等用途。

背景技术

水泥是常见于建筑材料中的胶结性材料的总称，其是现今最重要的建筑材料之一。按照胶结性质的差异，水泥可分类为水硬性水泥和非水硬性水泥。还按照矿物组分将水泥分类为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等种类。其中，硅酸盐水泥也称为波特兰水泥，应用层面非常的广，还可依照需求使用不同类型的波特兰水泥。

波特兰水泥包含氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化铁等主要成分，其针对使用目的和性质而使用不同含量配比的组分。所述主要成分可例如分别由石灰石、粘土、硅矿与铁渣等矿石原料所提供。然而，开采矿石原料对环境造成极大负担和影响，矿产资源含量也并非无限，因此近年来开始寻找替代矿石原料的原料以降低制备水泥的环境与经济成本。

部分半导体产业的废弃物所含成分与波特兰水泥的主要成分类似，且已经有文献报道可使用半导体产业的事业废弃物作为水泥原料的替代性原料，由此，可尝试使用半导体产业所产生的废弃物作为替代性原料。例如，半导体产业中所使用化学机械研磨(CMP)法中产生的废液和经处理废液所产生的固态废弃物，即含有部分种类的水泥主要成分。

化学机械研磨(CMP)法是目前主要使晶片表面平整化的过程，其包含使用研磨垫和研磨液进行平整化。在CMP研磨液中，通常包含大量纳米级二氧化硅(SiO₂)粒子作为研磨粒体，将研磨液用于研磨后，所述研磨粒体仍悬浮在所产生的废水中。为了减少废弃物排放对环境的冲击和符合法规的排放标准，CMP过程所产生的废水必须经过一定的处理程序方得以排放。一般来说，处理后产生由研磨粒体、絮凝物和处理添加剂所组成的固态污泥(本文中统称为「CMP污泥」)。针对所产生的CMP污泥，通常利用掩埋的方式处理。然而，倘若因环境应力(例如风化或降雨)而造成极微细尺寸的废弃物颗粒析出，则可能流入地下水体中导致二次污染。

为避免掩埋方式造成前述的二次污染，可尝试将CMP污泥作为制造混凝土的水泥熟料中部分原料的替代物，同时可减少制造水泥的环境与经济成本。然而，因CMP污泥替代水泥熟料的量有所限制，这种方式对降低环境与经济成本的效益仍有限。若能将CMP污泥直接作为水泥生料的原料使用，不仅可免除掩埋CMP污泥所产生的问题，更可减少开采矿产的需求。但是实行上仍有许多技术问题需要克服。

发明内容

因此，本申请案涉及使用化学机械抛光(CMP)污泥制备的环保波特兰水泥生料，其包含石灰质材料、粘土质材料、铁质材料和化学机械抛光(CMP)污泥，其中所述CMP污泥包含低于其自身重量40％的氟，且其中所述水泥生料含有至少0.024重量％的铈。所述环保波特兰水泥生料可例如是符合波特兰I型、IA型、II型、IIA型、II(MH)型、II(MH)A型、III型、IIIA型、IV型和V型水泥生料组分和性质要求的生料。

本申请案还涉及环保波特兰水泥熟料，其特征在于所述熟料含有至少0.024重量％的铈。

本申请案还涉及环保波特兰水泥熟料的制备方法，其是通过将前述波特兰水泥生料通过旋窑烧结方式制得。

本申请案还涉及环保波特兰水泥熟料的应用，例如作为混凝土原料等用途。

附图说明

图1是使用传统波特兰水泥生料和使用CMP污泥作为环保波特兰水泥生料的一部分所制成的波特兰水泥熟料的凝结时间。

具体实施方式

环保波特兰水泥生料

本申请案的环保波特兰水泥生料包含石灰质材料、粘土质材料、铁质材料和化学机械抛光(CMP)污泥。下文关于各组分进行进一步说明：

A.石灰质材料

本申请案的环保波特兰水泥生料中的石灰质材料占生料总重约72.0到96.0重量％，优选是78.0到93.0重量％，更优选是85.0到90.0重量％。石灰质材料的主要成分是可提供氧化钙的物质，例如碳酸钙、氢氧化钙等，所述物质可提供的氧化钙含量应占其本身约至少43重量％以上，优选是48重量％以上，更优选是53重量％以上。

石灰质材料的实例是(例如但不限于)天然石灰石、大理岩、白垩矿物、炼钢渣、氢氧化钙等。

石灰质材料优选还可以包含波特兰水泥的其它必要化学成分，例如可包含氧化硅、氧化铝和/或氧化铁。实例可以是泥灰土等。

B.粘土质材料

本申请案的环保波特兰水泥生料中的粘土质材料占生料总重约1.6到11.0重量％，优选是3.0到9.3重量％，更优选是4.7到7.6重量％。粘土质材料的主要成分是可提供氧化铝的物质，例如含有硅酸铝的碱、碱土和其化学转化物。所述物质可提供的氧化铝含量应占其本身约至少10.0重量％以上，优选20.0重量％以上，更优选40.0重量％以上。

粘土质材料的实例是(例如但不限于)天然粘土矿物、工程开挖所产生的废土、高岭土、电厂作业产生的飞灰、含有长石和/或云母的矿物等。

C.铁质材料

本申请案的环保波特兰水泥生料中的铁质材料占生料总重约1.7到2.4重量％，优选是1.9到2.3重量％，更优选是2.0到2.2重量％。粘土质材料的主要成分是可提供氧化铁的物质，例如氢氧化铁、硫化铁等。所述物质可提供的氧化铁含量应占其本身约至少40重量％以上，优选50重量％以上，更优选是60重量％以上。

铁质材料的实例是(例如但不限于)天然铁矿、炼钢铁渣等。

D.化学抛光研磨(CMP)污泥

一般来说，传统波特兰水泥除包含如前述石灰质材料、粘土质材料和铁质材料外，尚须包含硅矿材料，主要用以提供氧化硅成分。硅矿材料实例是天然硅矿、炼钢炉石、玻璃、预拌混凝土废泥等。然而，硅矿材料是波特兰水泥原料中单价较高的，如果能以更低成本的原料替代硅矿，将可以大幅降低生产与环境成本。

化学机械研磨(CMP)法是目前半导体产业中主要使用于晶片表面平整化的过程，其使用具有研磨性与腐蚀性的研磨液以及抛光垫对晶片表面进行抛光以获得平整表面。被研磨的表面可以是(氧化)硅层或金属层，研磨前者的研磨液通常包含氧化硅、氧化铝和氧化铈；研磨后者的研磨液所使用的研磨液组成则视待研磨金属的性质而有所不同。晶片表面经研磨后所产生的废液除了研磨液本身所包含的组分(研磨颗粒、载体、添加剂等)以外，还包含从表面去除的物质。废液经处理(例如添加絮凝剂、电解混凝法)后将废水与固态物质分离，固态物质就是CMP污泥。

研磨(氧化)硅层所衍生的CMP污泥主要成分是二氧化硅与氧化铈，还可以更包含钙、铁、铝、钠、铜、钨、镁、硫、前述元素与氧共同形成的各种化合物、或前述物质的任意组合。申请人惊人地发现，可将用于研磨(氧化)硅层所衍生的化学抛光研磨(CMP)污泥作为替代硅矿材料的环保波特兰水泥生料的配料，并成功地制备出与传统波特兰水泥具有物理与化学性质相当的环保波特兰水泥。而且相较于使用硅矿材料的传统波特兰水泥，因硅矿的碱含量通常极高(通常不低于其本身的2重量％)，而研磨(氧化)硅层所衍生的化学抛光研磨(CMP)污泥本身碱含量非常低(优选不高于其本身的0.9重量％，也就是说，CMP污泥对烧结后的水泥熟料所产生的碱含量贡献程度仅是一般硅矿的45％或更低)，可预期使用CMP污泥作为取代硅矿的材料所获得的水泥生料具有极低的碱含量；且经高温烧制成波特兰水泥后，可获得低碱含量的水泥。碱含量的降低改善了水泥工作性、减水剂相容性、与避免碱所造成的骨材膨胀问题，因而可提升波特兰水泥的性能。

此外，CMP污泥通常含有过多的CaF₂成分，其中所含的氟会大幅延长水泥凝结时间，无法达到水泥的性质需求，同时还可能降低水泥的性能(例如降低抗压)；且于生产制造过程中，容易造成设备被腐蚀的问题。本申请案中所使用的研磨(氧化)硅层所衍生的CMP污泥的氟含量应不高于其本身的40重量％，优选应不高于其本身的20重量％，避免造成水泥凝结时间被大幅延长、抗压强度被降低等负面影响。

本申请案的环保波特兰水泥生料中的CMP污泥占生料总重约0.6到8.1重量％，优选是1.7到6.8重量％，更优选是2.8到5.4重量％。CMP污泥可提供的二氧化硅含量应占其本身约至少60重量％以上，优选65重量％以上，更优选70重量％以上。

CMP污泥的含水量并无特别限制。为了更利于制备熟料，含水量优选不高于其本身的70重量％，更优选是不高于其本身的60重量％，最优选是不高于其本身的50重量％之间。

优选地，CMP污泥的碱含量不高于2重量％，更优选不高于1.4重量％，更优选不高于0.9重量％。

本文中所述碱含量是按CNS 61标准(0.658×K₂O+Na₂O)计算。

E.其余组分

本申请案的环保波特兰水泥还可以包含矿物或元素杂质，例如镁、硫、钾、钠、磷、钛、锶、锰、铬、氯等元素或除氯以外所述元素与氧形成的各类化合物。限制条件是，这类杂质的含量优选不超过环保波特兰水泥生料的5重量％，更优选不超过4重量％。

碱含量

本申请案的环保波特兰水泥生料中的碱含量优选是0.5％以下，更优选是0.3％以下。

环保波特兰水泥生料的制造方法

根据所欲制造的不同类型环保波特兰水泥熟料(例如可依据习知的标准，如ASTMC150、EN 197等)，以及熟料所欲达到的必要成分比，配制前述每种原料的含量，以制备符合每种成分的具体比例的环保波特兰水泥生料。

例如，依据所需的成分组合，控制原料的进料比例，均匀混合后再研磨成粉状以获得环保波特兰水泥生料。

在一个优选方面中，使用可进料高水含量的CMP污泥的进料系统，将其导入水泥生料的生产系统，以制备环保波特兰水泥生料。在另一个优选方面中，CMP污泥先经干燥的预先处理，使其含水量小于30％(优选小于7％)，再导入水泥生料生产系统，以制备环保波特兰水泥生料。使用经干燥的预先处理的CMP污泥优点在于可利用水泥工艺既有设备进行进料和研磨。干燥方式可包含脱水，例如真空过滤脱水、压滤脱水和离心脱水，例如使用带式压滤脱水机、板框式压滤脱水机、螺旋挤出脱水系统或离心式脱水机进行脱水；加热或气流式除水，例如使用除湿型干燥系统、热传导干燥系统、连续式涡轮干燥系统等。

环保波特兰水泥熟料和其制备方法

如上文所述，可将环保波特兰水泥生料进一步烧结制备环保波特兰水泥熟料。波特兰I到V型水泥熟料所要求的每种成分可例如(但不限于)下表1所示：

表1：每种类型波特兰水泥熟料的主要矿物组成重量百分比(未列出其余成分，例如氧化镁、氧化硫等)

前述每种组成的重量比例仅是参考用，所属领域的技术人员可依需求和各种规范调整生料比例以符合所选择的规范。

将环保波特兰水泥生料预热并锻烧后，送入旋窑内进行熟料烧结，通过后续处理步骤(例如冷却、研磨等)便可制得环保波特兰水泥熟料。不希望受理论限制，铈因具有两种氧化态(Ce(III)与Ce(IV))，其可能在烧结过程中协助进一步氧化尾气中的CO与NO_x以降低CO与NO_x的含量，氧化铈与CO的反应式可能如下：

4CeO₂+2CO→2Ce₂O₃+2CO₂

所制得的环保波特兰水泥熟料，除必要成分比例经确定以外，还包含占水泥熟料总重至少约0.024重量％的铈，优选至少0.05重量％，更优选至少0.10重量％；铈含量优选是最多0.30重量％，更优选是最多0.25重量％。

本申请案的环保波特兰水泥熟料中的碱含量优选是0.6％以下，更优选是0.4％以下；氟含量较佳低于0.04重量％以下，更佳低于0.03重量％以下。

混凝土

混凝土通常包含水泥、水、骨材和掺料等成分。因此，可将前述环保波特兰水泥熟料于添加适当的添加剂并研磨后形成混凝土的水泥组分，并进一步与其它成分混合制成混凝土。

依据不同使用目的可添加不同的添加剂。最常见的添加剂是石膏，其添加量以环保波特兰水泥熟料100重量份计约是4重量份以上，优选是5重量份以上；通常不高于8重量份，优选不高于6重量份，以使SO₃含量不高于3.5％，优选不高于3.0％。石膏的实例是天然石膏、火力发电厂脱硫石膏、烟道脱硫石膏、废石膏等，或二水硫酸钙、半水硫酸钙或其混合物。

添加剂的其余实例包含纯石灰石、水淬高炉炉碴和飞灰等，添加剂含量以波特兰水泥熟料100重量份计优选是5重量份以下、更优选是4重量份以下。

骨材主要是作为混凝土中的填充材，其价格通常较低廉，可用于增加成品体积，以及抵抗磨损、水份渗透和风化作用，并减少混凝土因硬固所产生的体积变化。骨材的实例是天然河沙或山矿石所制造的人造骨材，包含石灰质材料、石英质材料等，优选是石英质材料。举例来说，骨材可来源于花岗岩、安山岩、玄武岩、硬质砂岩、硬质石等。

掺料的作用在于降低材料或施工成本、改善混凝土工作性、控制混凝土粘结时间、增加混凝土强度、改善耐性等，使混凝土可展现特殊的工程性质。掺料包含化学掺料与矿物掺料，化学掺料的实例是速凝剂、缓凝剂、输气剂、减水剂、强塑剂、腐蚀抑制剂、发泡剂、消气剂、助泵剂等；矿物掺料的实例是火山灰、页岩粘土、硅藻土、稻壳灰、硅灰等。

环保波特兰水泥的性质

波特兰水泥除了根据熟料所要求的主要成分进行生料的原料配比以外，通常还考虑水泥率值系数的标准使水泥生料烧结后所形成的熟料展现所需的性质。

水泥率值系数包含水硬系数(HM)、硅氧系数(SM)、铝铁系数(IM)等，详细描述如下：

水硬系数(HM)：

范围可在1.7到2.3之间，优选是1.9到2.2之间。

硅氧系数(SM)：

范围可在1.9到3.2之间，优选是2.1到2.7之间。

铝铁系数(IM)：

范围可在1.5到2.5之间，优选是1.5到2.2之间。

通过将生料以X光荧光分析仪(X-ray Fluorescence Spectrometer；XRF)所获得的化学组成，透过适当的原料配比方式达到所要求的水泥率值系数。

实例

根据CNS 61的规范，对波特兰水泥熟料进行抗压强度、凝结时间和体积膨胀的测试。

实施例1

CMP污泥A与CMP污泥B是完全替代传统波特兰水泥生料中所使用的硅矿，利用X光荧光分析仪(XRF)对CMP污泥进行化学组成分析，结果如表2所示：

表2：XRF分析所得CMP污泥的主要化学组成

(干重百分比；含水量另列)

样品编号

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

F

碱含量

含水量

CMP污泥A

95.0％

2.4％

*n/a

0.2％

*n/a

0.84％

61％

CMP污泥B

84.1％

0.2％

4.2％

4.9％

0.1％

3.0％

0.53％

58％

*n/a：未测得。

XRF分析结果还显示P₂O₅、Cr₂O₃、MnO、CuO、ZrO₂、Cl、Sm₂O₃、WO₃等，所述含量总和不超过0.8％。

根据表3的组分组成，将生料原料均匀混合，并研磨成具有45μm到100μm颗粒大小的生料粉颗粒；表中所列的数值皆是重量百分比。

表3：生料样品的原料配比

利用XRF进行生料化学成分分析，试验结果如表4所示：

表4：XRF分析生料样品所得的主要化学组成比例(％)

样品	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	SO<sub>3</sub>	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	CeO<sub>2</sub>	F
											R	20.540	5.569	3.454	65.191	2.150	0.872	0.589	0.119	*n/a	*n/a
A	20.633	5.674	3.556	65.999	1.668	0.578	*n/a	0.042	0.448	*n/a
											B	20.333	5.663	4.025	65.789	1.703	0.612	*n/a	0.045	0.127	0.162

*n/a：未测得。

根据表4数据，样品A的铈含量约是0.365重量％，样品B的铈含量约是0.103重量％。

由试验结果显示，因用CMP污泥替代硅矿，使K₂O和Na₂O的含量大幅降低，生料的碱含量(最多0.045％)仅是传统波特兰水泥的碱含量(0.507％)的约8.8％，明显非常有利于制备低碱含量的水泥熟料。

实施例2

利用25吨压锭设备将实例1所获得的生料粉体样品进行压锭处理，以1350℃的温度持温6小时进行水泥熟料烧结，分别获得水泥熟料样品R-1、A-1和B-1，样品R-1、A-1和B-1均呈黑色块体状。样品经冷却并研磨过筛获得熟料粉体，以X-射线绕射分析仪(X-raydiffraction,XRD)(XRD型号D2移相器，布鲁克公司(Bruker))进行矿物相分析：样品扫描角度(2θ)是10-75°；扫描速率0.015°/s；扫描时间0.35秒。

分析结果显示游离石灰(f-CaO)值皆在1.0以下，样品A-1和B-1的矿物结构是硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)，以及少部分铝酸三钙(C₃A)、与铝铁四钙(C₄AF)，且无新生成的二次矿物相。不希望受理论限制，例如生料中含有Cr₂O₃成分时，可能形成Ca₄A_l6CrO₄、Ca₆A_l4Cr₂O₁₅等二次矿物相，影响降低水泥强度与增加水泥凝结时间；仅样品A-1与样品B-1经分析皆未包含这些二次矿物相。

比较XRD图后可知，样品A-1和B-1与样品R-1的矿物结构并无明显差异，且皆符合波特兰水泥I型的化学组成规范，代表CMP污泥于高温环境下被分解后与CaO烧结重组形成硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)，无新生成的二次矿物相以及无残留未完全反应的成分证实使用CMP污泥作为水泥生料的可行性。

利用XRF进行半成品熟料化学成分分析，试验结果如表5所示：

表5：XRF分析所得半成品熟料样品的主要化学组成比例(％)

样品	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	SO<sub>3</sub>	CeO<sub>2</sub>
								R-1	20.757	5.921	3.647	65.507	2.772	0.264	*n/a
A-1	20.588	6.118	3.765	65.398	2.76	0.261	0.448
								B-1	21.43	5.85	3.62	64.95	2.50	0.42	0.127

*n/a：未测得。

样品A-1的铈含量约是0.365重量％，样品B-1的铈含量约是0.103重量％；其余成分是K₂O、Na₂O、P₂O₅、TiO₂、SrO、MnO、Cr₂O₃、ZrO₂、Cl等，总含量低于1.5％。样品皆符合CNS 61针对波特兰I型水泥主要成分的规范。

实施例3

将样品R-1、A-1、与B-1分别制成初拌水泥砂浆R-2、A-2与B-2，使用费开氏仪器测定凝固时间并判定初凝时间，图1是水泥初凝时间试验结果。详细地说，当针入度是25mm时，所需时间即是水泥的初凝时间。根据CNS 61规范，水泥初凝时间范围应是0.75小时到6.25小时。

试验结果显示，初拌水泥砂浆R-2于3.5小时开始产生凝结反应，针入度开始减少，初凝时间是4.1小时；而初拌水泥砂浆A-2与B-2的初凝时间分别是2.9与3.3小时，两者的初凝时间皆符合CNS 61的规范。

实施例4

将样品R-1、A-1与B-1分别与适量石膏共研磨，将成品粉末粒径d₅₀控制在约16到22μm，制成水硬性水泥墁料。根据CNS 61标准所要求的CNS 1010水硬性水泥墁料抗压强度检验法，将墁料制成5cm×5cm×5cm方块试体，在24小时时拆模获得试体R-3、A-3与B-3，并将试体R-3、A-3与B-3置入23℃恒温恒湿箱进行水中养护，分别于1天、3天、7天、与28天进行抗压强度试验。

此外，另外进行热压膨胀试验。按相同方式在拆模后获得试体R-3-1与A-3-1，但置于90℃高温加速养护，1天后进行抗压强度试验，以代表晚期强度。

试验结果如表6所示。

表6

试验结果显示，水硬性水泥墁料R-3、A-3与B-3的抗压强度皆可达到CNS 61针对波特兰I型水泥所要求的规范；而高温加速养护样品A-3-1与B-3-1分别是296.4与321.0kg/cm²，也就是说，使用CMP污泥作为生料制得的水泥在晚期具有较高强度特性。这种特性可能原因之一是CMP污泥相较于一般水泥生料具有较小颗粒尺度，高温液相的反应较为快速，使矿物结晶较为快速且完整，因此水化后、尤其是高温加速养护的数据所代表的晚期强度较一般水泥强。因此，使用CMP污泥作为水泥原料不仅可降低成本，更可提升水泥后期抗压强度。

实施例5

将样品R-1、A-1与B-1分别制成水泥砂浆R-4、A-4与B-4，放置恒温恒湿养护一天后，试体拆模并置于90℃热水环境中进行加速养护，评估体积稳定性。试验结果如表7所示。

表7：水泥热压膨胀率试验结果

样品	3日膨胀率	7日膨胀率	14日膨胀率
				R-4	0.000％	0.011％	0.016％
A-4	0.014％	0.013％	0.015％
				B-4	0.014％	0.015％	0.019％

于初始2天龄期，已观察到水泥试体的体积有膨胀的现象，然而在试验持续进行下，试体伸长膨胀率约维持低于0.020％的程度。

试验结果显示，水泥砂浆R-4、A-4与B-4的热压膨胀率并无显著差异，说明CMP污泥替代水泥原料对于水泥体积稳定性并无显著影响，也符合CNS 61水泥膨胀率标准(最大值0.80％)，证实用CMP污泥作为水泥生料替代原料也可以提供符合规范和与传统水泥相当的膨胀率。

所属领域的技术人员应显而易见，可在不背离本发明的范围或精神下对本发明的内容作出各种修改和变化。鉴于上文，意图本发明涵盖本发明的修改和变化，其限制条件是所述修改和变化处于以下权利要求书和其等效物的范围内。

Claims

1.一种波特兰水泥生料，其包含石灰质材料、粘土质材料、铁质材料和化学机械抛光CMP污泥，其中所述石灰质材料的氧化钙含量至少是43重量％；所述粘土质材料的氧化铝含量至少是10重量％；所述铁质材料的氧化铁含量至少是40重量％；所述CMP污泥包含二氧化硅和氧化铈，并且二氧化硅含量至少是60重量％，以及低于重量40％的氟含量；并且其中所述水泥生料含有至少0.024重量％的铈。

2.根据权利要求1所述的波特兰水泥生料，其是选自波特兰I型、IA型、II型、IIA型、II(MH)型、II(MH)A型、III型、IIIA型、IV型和V型水泥生料。

3.根据权利要求1所述的波特兰水泥生料，其中所述生料的碱含量最多是0.5重量％。

4.一种由根据权利要求1-3中任一项所述的波特兰水泥生料制备的波特兰水泥熟料，其包含硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铝铁酸四钙矿物相，其特征在于含有低于0.04重量％的氟和含有至少0.024重量％的铈。

5.根据权利要求4所述的波特兰水泥熟料，其碱含量是0.5重量％以下。

6.一种制造波特兰水泥熟料的方法，其包含旋窑烧结根据权利要求1至3中任一权利要求所述的波特兰水泥生料的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其更包含干燥CMP污泥的预先处理的步骤。

8.一种混凝土，其包含根据权利要求4或5中任一权利要求所述的波特兰水泥熟料或由根据权利要求6或7所述的方法制得的波特兰水泥熟料、水和添加剂。

9.根据权利要求8所述的混凝土，其中所述添加剂包含石膏。

10.根据权利要求8或9所述的混凝土，其更包含骨材和掺料中的至少一者。