[發明專利]一種低碳水泥熟料的制備方法

有效

• 申請號: 202211569679.7
• 申請日: 2022-12-08
• 公開（公告）號: CN115677243B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 任雪紅;曹立學;郅曉;張文生;葉家元;安楠;張洪滔;崔文娟
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司;中國建材集團有限公司
• 主分類號: C04B7/19
• 分類號: C04B7/19;C04B7/21;C04B7/26;C04B7/46
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產權代理事務所(普通合伙) 32283
• 代理人: 周全

一種新型低碳水泥熟料及其制備方法。涉及水泥制備技術領域。熟料包括以下率值范圍：堿度系數C：1.0≤C≤1.5，鋁硫比P：P＜1.92，鋁硅比N：N＜1，石灰飽和系數Cs：0.9≤Cs＜1.0；所述石灰飽和系數Cs考慮了SOsubgt;3/subgt;成分含量，對堿度系數C進行校正而得；然后，根據所述堿度系數C、鋁硫比P、鋁硅比N和石灰飽和系數Cs的率值范圍，設定新型低碳水泥熟料的氧化物組成，或根據所述堿度系數C、鋁硫比P、鋁硅比N和石灰飽和系數Cs的率值范圍，先設定具體的率值參數，再反向計算新型低碳水泥熟料的氧化物組成；本發明預期可以廣泛應用，大量替代傳統硅酸鹽水泥水泥，助力水泥行業低碳可持續發展。

技術領域

本發明涉及水泥制備技術領域，特別是涉及一種新型低碳水泥熟料及制備方法。

背景技術

我國水泥工業年排放CO₂約13億噸，約占工業排放總量的13%，其碳減排刻不容緩。通用硅酸鹽水泥和預分解窯（PC）水泥生產工藝技術，經歷了百余年的生產實踐和科技進步，工藝裝備幾經更新換代，目前能耗水平已經較低，繼續降低能耗的潛力有限。然而根據我國社會經濟發展需求，2060年我國水泥產量應維持在10億噸以上的高位。因此，亟需突破傳統硅酸鹽水泥熟料體系，研發新型低碳水泥熟料，助力水泥行業早日實現雙碳目標。

硅酸鹽水泥中主要強度來源阿利特礦物（硅酸三鈣C₃S的固溶體），生成溫度約1450℃，CaO含量高達73.7%。這也從根源上導致了硅酸鹽水泥熟料的高碳排放。與阿利特（硅酸二鈣C₂S的固溶體）相比，貝利特中CaO含量為65.1%，且在溫度高于1250℃下即可快速形成。因此與阿利特相比，貝利特碳排放較低，由此而引起的能量消耗和碳排放也相應較低。無水硫鋁酸鈣（C₄A₃$）中CaO含量為36.8%，且形成溫度較低（1300℃），因此更具有顯著的節能和低碳排放的特點。硫硅酸鈣（C₅S₂$）中CaO含量為58.33%，由貝利特和硬石膏在1150~1250℃反應形成，因此該礦物同樣具有節能和低排放的特點。從碳排放綜合計算分析，C₃S、C₂S、C₄A₃$和C₅S₂$幾種礦物的碳排放分別為579kg/t、511kg/t、216kg/t和458kg/t。可見，發展以C₂S、C₄A₃$和C₅S₂$等低鈣低能耗礦物為主的新型低碳水泥熟料，是實現水泥行業碳減排的有效手段。

硫鋁酸鹽水泥熟料主要由C₄A₃$、C₂S和鐵鋁酸鈣C₄AF等礦物組成。盡管硫鋁酸鹽水泥熟料也屬于一種低碳熟料，但其在燒成時需要消耗大量不可再生資源—高品位礬土（Al₂O₃60%），導致其價格昂貴，難以廣泛推廣和應用。另一方面，性能上，硫鋁酸鹽水泥后期強度增長乏力，甚至有強度倒縮的風險，主要應用于搶修搶建等特殊工程。

針上述技術缺陷，本發明通過提高硫鋁酸鹽水泥熟料中的貝利特含量，或引入硫硅酸鈣，實現水泥熟料多元礦物間的組成優化匹配和性能的協同發揮，攻克傳統硫鋁酸鹽水泥熟料后期性能發展不平衡難題，以期獲得具有廣泛推廣意義的新型低碳水泥熟料。水泥熟料水化過程是多元組分的協同過程。針對該新型低碳水泥熟料體系，本專利提出了具體可控的熟料率值配料方案，解決了新型低碳熟料礦物之間的組成比例關系控制難題，實現了目的性和穩定性控制生產具有優異早后期性能的新型低碳熟料。

發明內容

本發明的目的在于提供針一種新型低碳水泥熟料的設計與制備方法。本發明提出了新的率值突破了傳統硫鋁酸鹽水泥熟料的率值范圍。所制備的新型低碳水泥熟料碳排放量大幅降低，且性能優異，早期強度和后期強度均超過普通硅酸鹽水泥熟料。