阅读说明：本技术 一种复合体系低碳水泥 (Composite system low-carbon cement ) 是由 王敏 黄文� 文寨军 王显斌 王晶 刘云 张坤悦 高显束 马忠诚 郭随华 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：一种复合体系低碳水泥。提供一种通过突破通用硅酸盐水泥材料组成范围,开发新型水泥熟料体系,以期显著降低水泥制备能耗和CO_2排放量。由复合体系低碳水泥熟料和石膏混合共同粉磨,从而制备出复合体系低碳水泥；所述复合体系低碳水泥熟料为低热硅酸盐水泥熟料和贝利特－无水硫铝酸钙熟料的混合物；所述低热硅酸盐水泥熟料质量百分比组分为C_3S占30％～40％,C_2S占40％～50％,C_3A占0～3％和C_4AF占15％～19％。本案中的低碳水泥突破了通用硅酸盐水泥材料组成范围,使其制备能耗和CO_2排放量显著降低。(A composite system low-carbon cement. Provides a novel cement clinker system which is developed by breaking through the composition range of general portland cement materials so as to remarkably reduce the energy consumption and CO in cement preparation 2 And (4) discharging the amount. Mixing and grinding the composite system low-carbon cement clinker and gypsum to prepare the composite system low-carbon cement; the composite system low-carbon cement clinker is a mixture of low-heat silicate cement clinker and belite-anhydrous calcium sulfoaluminate clinker; the low-heat portland cement clinker comprises the following components in percentage by mass C 3 S accounts for 30-40%, C 2 S accounts for 40-50%, C 3 A accounts for 0-3% and C 4 The AF accounts for 15 to 19 percent. The low-carbon cement in the scheme breaks through the composition range of the general portland cement material, so that the preparation energy consumption and CO are reduced 2 The emission amount is remarkably reduced.)

一种复合体系低碳水泥

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种复合体系低碳水泥。

背景技术

水泥作为目前用量最大的建筑材料之一，素有“建筑工业的粮食”之称，在人类社会进步和国民经济发展中发挥着重要的作用。然而平均每生产1吨硅酸盐水泥至少需要1.2吨石灰石，0.3吨粘土质材料，0.133吨标煤，耗电103kW·h，排放约1吨CO₂及一定量的SO₂和NO_X等，据统计，水泥的生产过程所产生的CO₂占全球CO₂每年总排放量的5％。我国自1986年来水泥年产量一直居于世界首位，约占世界水泥总产量的50％。因此水泥工业飞速发展所消耗的不可再生资源和能源及排放的CO₂温室气体给人类赖以生存的生态环境带来了不利影响，因此实现水泥工业的低碳低能耗迫在眉睫又意义重大。

现有技术中的通用硅酸盐水泥，包括C₃S占55％～65％，C₃A占10％，C₄AF占10％，C₂S占20％～30％，石膏占5％～10％。其中C₃S占比较大，而C₃S的制备温度约1450℃，导致现有技术中的通用硅酸盐水泥的制备需较多的能耗，同时二氧化碳排放量也较大。

发明内容

本发明针对以上问题，提供一种复合体系低碳水泥，通过突破通用硅酸盐水泥材料组成范围，开发新型水泥熟料体系，以期显著降低水泥制备能耗和CO₂排放量。

本发明的技术方案是：由复合体系低碳水泥熟料和石膏混合共同粉磨，从而制备出复合体系低碳水泥；

所述复合体系低碳水泥熟料为低热硅酸盐水泥熟料和贝利特－无水硫铝酸钙熟料的混合物；

所述复合体系低碳水泥的质量百分比组分如下：

(无水硫铝酸钙)占10％～13％；

C₃S(硅酸三钙)占16％～26％；

C₃A(铝酸三钙)占0～2％；

C₄AF(铁铝酸四钙)占11％～14％；

C₂S(硅酸二钙)占35％～45％；

石膏占5％～10％。

所述低热硅酸盐水泥熟料质量百分比组分为C₃S占30％～40％，C₂S占40％～50％，C₃A占0～3％和C₄AF占15％～19％。

所述贝利特－无水硫铝酸钙熟料质量百分比组分为占35％～42％，C₂S占49％～56％和C₄AF占5％～9％。

低热硅酸盐水泥熟料、贝利特－无水硫铝酸钙熟料和石膏的质量百分比组分为：低热硅酸盐水泥熟料占50％～65％；贝利特－无水硫铝酸钙熟料占30％～40％；石膏占5％～10％。

所述复合体系低碳水泥熟料和石膏混合共同粉磨至比表面积为300m²/kg～350m²/kg。

所述复合体系低碳水泥的3天水化热≤230kJ/kg，7天水化热≤250kJ/kg，3天抗压强度≥22Mpa。

所述的石膏为天然二水石膏或硬石膏。

本发明的复合体系低碳水泥，引入了并显著降低了C₃S的比例，提升了C₂S的比例。从制备能耗角度看：本发明中主料C₂S和的烧成温度(分别为1400摄氏度和1350摄氏度)，相比与现有技术主料C₃S的烧成温度(1450摄氏度)明显降低，生产相同质量的水泥，单位能耗显著降低；

从CO₂排放量角度看；通用水泥化学组成中CaO占比超过60％，其主要来源于石灰石的分解，该分解过程中将会排放大量的CO₂，石灰石分解产生的CO₂是水泥行业碳排放的主要源头。而与C₃S相比，C₂S和中的CaO占比显著降低，因此，与通用硅酸盐水泥相比，生产单位低碳水泥的石灰石消耗量更低，与之对应的石灰石分解产生的CO₂排放量同时减少。

综上所述，本案中的低碳水泥突破了通用硅酸盐水泥材料组成范围，使其制备能耗和CO₂排放量显著降低。

具体实施方式

下面结合实施例来对本技术的具体实施方式进行进一步的描述。

实施例1

本发明的复合体系低碳水泥由复合体系低碳水泥熟料和石膏混合共同粉磨，从而制备出复合体系低碳水泥；

复合体系低碳水泥熟料为低热硅酸盐水泥熟料和贝利特－无水硫铝酸钙熟料的混合物；

复合体系低碳水泥的质量百分比组分如下：

占10％；

C₃S占19％；

C₃A占2％；

C₄AF占14％；

C₂S占45％；

石膏占10％。

低热硅酸盐水泥熟料质量百分比组分为C₃S占30％，C₂S占50％，C₃A占0％和C₄AF占19％。

贝利特－无水硫铝酸钙熟料质量百分比组分为占35％，C₂S占56％和C₄AF占9％。

低热硅酸盐水泥熟料、贝利特－无水硫铝酸钙熟料和石膏的质量百分比组分为：低热硅酸盐水泥熟料50％、贝利特－无水硫铝酸钙熟料40％、石膏10％；

复合体系低碳水泥熟料和石膏混合共同粉磨至比表面积为300m²/kg～350m²/kg。

复合体系低碳水泥的3天水化热≤230kJ/kg，7天水化热≤250kJ/kg，3天抗压强度≥22Mpa。

石膏为天然二水石膏。

其物理性能见表1，节能减排见表2。

表1实施例1水泥的物理性能

表2实施例1水泥的节能减排

石灰石(％)	标煤(％)	CO<sub>2</sub>综合减排量(％)
			21	18	18

实施例2

本发明的复合体系低碳水泥由复合体系低碳水泥熟料和石膏混合共同粉磨，从而制备出复合体系低碳水泥；

复合体系低碳水泥熟料为低热硅酸盐水泥熟料和贝利特－无水硫铝酸钙熟料的混合物；

复合体系低碳水泥的质量百分比组分如下：

占13％；

C₃S占26％；

C₃A占0％；

C₄AF占14％；

C₂S占37％；

石膏占10％。

低热硅酸盐水泥熟料质量百分比组分为C₃S占40％，C₂S占40％，C₃A占3％和C₄AF占17％。

贝利特－无水硫铝酸钙熟料质量百分比组分为占42％，C₂S占49％和C₄AF占9％。

低热硅酸盐水泥熟料、贝利特－无水硫铝酸钙熟料和石膏的质量百分比组分为：低热硅酸盐水泥熟料58％、贝利特－无水硫铝酸钙熟料34.5％、石膏7.5％；

复合体系低碳水泥熟料和石膏混合共同粉磨至比表面积为300m²/kg～350m²/kg。

复合体系低碳水泥的3天水化热≤230kJ/kg，7天水化热≤250kJ/kg，3天抗压强度≥22Mpa。

石膏为硬石膏。

其物理性能见表3，节能减排见表4。

表3实施例2水泥的物理性能

表4实施例2水泥的节能减排

石灰石(％)	标煤(％)	CO<sub>2</sub>综合减排量(％)
			19	16	16

实施例3

本发明的复合体系低碳水泥由复合体系低碳水泥熟料和石膏混合共同粉磨，从而制备出复合体系低碳水泥；

复合体系低碳水泥熟料为低热硅酸盐水泥熟料和贝利特－无水硫铝酸钙熟料的混合物；

复合体系低碳水泥的质量百分比组分如下：

占13％；

C₃S占26％；

C₃A占2％；

C₄AF占11％；

C₂S占43％；

石膏占5％。

低热硅酸盐水泥熟料质量百分比组分为C₃S占35％，C₂S占50％，C₃A占0％和C₄AF占15％。

贝利特－无水硫铝酸钙熟料质量百分比组分为占39％，C₂S占56％和C₄AF占5％。

低热硅酸盐水泥熟料、贝利特－无水硫铝酸钙熟料和石膏的质量百分比组分为：低热硅酸盐水泥熟料65％、贝利特－无水硫铝酸钙熟料30％、石膏5％；

复合体系低碳水泥熟料和石膏混合共同粉磨至比表面积为300m²/kg～350m²/kg。

复合体系低碳水泥的3天水化热≤230kJ/kg，7天水化热≤250kJ/kg，3天抗压强度≥22Mpa。

石膏为天然二水石膏。

其物理性能见表5，节能减排见表6。

表5实施例3水泥的物理性能

表5实施例3水泥的节能减排

石灰石(％)	标煤(％)	CO<sub>2</sub>综合减排量(％)
			17	14	13

技术效果：石灰石资源可节约15％以上，标煤可节约约12％以上，CO₂综合减排量减少12％以上。本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。