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CN118878227A - 一种低钙高硫硅酸盐水泥熟料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种低钙高硫硅酸盐水泥熟料及其制备方法与应用 Download PDF

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CN118878227A CN202411364501.8A CN202411364501A CN118878227A CN 118878227 A CN118878227 A CN 118878227A CN 202411364501 A CN202411364501 A CN 202411364501A CN 118878227 A CN118878227 A CN 118878227A
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Abstract

本发明提供一种低钙高硫硅酸盐水泥熟料及其制备方法与应用，所述低钙高硫硅酸盐水泥熟料的矿物成分包含硅酸二钙和硫酸钙，且两者质量之和不低于所述硅酸盐水泥熟料总质量的68%，同时，硫酸钙与硅酸二钙的质量比不低于0.13。本发明还提供基于所述低钙高硫硅酸盐水泥熟料制备的各种水泥，及制备所述低钙高硫硅酸盐水泥熟料和所述水泥的方法。本发明的低钙高硫硅酸盐水泥熟料具有早期强度高、后期强度持续增长、CO2排放低等优势。

Description

一种低钙高硫硅酸盐水泥熟料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于无机建筑材料领域，具体涉及一种低钙高硫硅酸盐水泥熟料及其制备方法与应用。
背景技术
水泥是基础设施建设不可或缺的原材料，在国民经济建设中发挥着重要作用。硅酸盐水泥的生产原材料便宜易得、性能稳定、生产工艺成熟，是应用最广泛的无机胶凝材料之一。然而，硅酸盐水泥在生产过程中天然资源消耗量大、CO2排放高，生产1吨硅酸盐水泥熟料，约排放0.87吨CO2。目前，全球水泥产量已经超过40亿吨，其生产排放的CO2占全球总量的7%左右。国际能源署发布的水泥低碳技术路线图中，熟料生产阶段的碳减排潜力为34%，水泥应用阶段性能提升的碳减排潜力为10%。因此，亟需开发一种新型低碳水泥熟料，大规模替代传统硅酸盐水泥熟料。
硅酸盐水泥熟料通常由40%~60%的硅酸三钙、15%~35%的硅酸二钙、5%~14%的铝酸三钙和10%~16%的铁铝酸四钙组成。熟料矿物CO2排放由高到低的次序是硅酸三钙＞铝酸三钙＞硅酸二钙＞铁铝酸四钙。降低硅酸盐水泥熟料CO2排放的有效途径之一是减小硅酸三钙含量，相应地提高低钙矿物硅酸二钙含量。然而，硅酸盐水泥熟料中硅酸二钙以β型为主，其活性远低于硅酸三钙，以硅酸二钙为主要矿物的高贝利特硅酸盐水泥存在早期强度低、后期强度发展缓慢等问题。尽管采用离子掺杂等手段可改变硅酸二钙晶体结构从而提高其活性，但活化后的高贝利特硅酸盐水泥早期强度仍难以达到传统硅酸盐水泥水平。
因此，有必要研发一种新的水泥熟料，不仅具有更低的碳排放，而且能制备早期强度更高的硅酸盐水泥产品。
发明内容
本发明的首要目的在于：提供一种新的水泥熟料，不仅碳排放低，而且能为硅酸盐水泥提供更高的早期强度。
本发明的另一个目的在于：提供制备所述水泥熟料的方法。
本发明的再一个目的在于：提供所述水泥熟料在制备建筑材料中的应用。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供一种低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其矿物成分包含硅酸二钙和硫酸钙，且两者质量之和不低于所述硅酸盐水泥熟料总质量的68%，优选地不低于73%，进一步优选地不低于79%；同时，硫酸钙与硅酸二钙的质量比不低于0.13，优选地不低于0.26，进一步优选地不低于0.33。
本发明所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，所述的硅酸二钙优选为高活性α’型硅酸二钙和固溶三氧化硫的高活性β型硅酸二钙的混合物。
本发明所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，优选所述的硫酸钙部分以非晶形式存在。
本发明优选的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，按重量百分比计，硅酸二钙含量为49%~81%，更优选地为53%~77%，进一步优选地为57%~73%。
本发明优选的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，按重量百分比计，硫酸钙含量为8%~26%，更优选地为11%~23%，进一步优选地为14%~20%。
本发明优选的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，所述矿物成分还包含无水硫铝酸钙；按重量百分比计，所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，无水硫铝酸钙含量为5%~25%，优选地为10%~25%，进一步优选地为10%~20%。
本发明优选的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，所述矿物成分还包含铁相；按重量百分比计，所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，铁相含量为1%-15%。
本发明进一步优选的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，所述矿物成分还包含游离氧化钙；按重量百分比计，游离氧化钙含量为低钙高硫硅酸盐水泥熟料总重量的0.01%~3.9%。
上述低钙高硫硅酸盐水泥熟料的矿物成分含量，是根据熟料中氧化物含量通过理论计算所得。
本发明所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，必要组分包括硅酸二钙和硫酸钙。其中，硫酸钙的作用机理包括：①硫酸钙在高温下以液相形式存在，可以加快反应物的扩散速率，促进硅酸二钙等熟料矿物的形成，降低熟料烧成温度，从而使熟料CO2排放显著降低。②在熟料烧成过程中硅酸二钙与硫酸钙会反应生成硫硅酸钙，随着温度进一步升高，硫硅酸钙又分解为非晶态硫酸钙、高活性α’型硅酸二钙和固溶三氧化硫的高活性β型硅酸二钙。这两种硅酸二钙的水化活性高，解决了高贝利特硅酸盐水泥早期强度低的难题。③在熟料冷却过程中，硫酸钙形成的液相有利于稳定高活性α’型硅酸二钙。此外，在传统硅酸盐水泥熟料制备过程中，钙和铝通常反应形成铝酸三钙。而本发明中，在硫酸钙存在的情况下，钙、铝和硫酸钙会反应生成无水硫铝酸钙。无水硫铝酸钙的早期水化活性高，可进一步保证高贝利特硅酸盐水泥早期强度的发展。
本发明优选的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，游离氧化钙的作用机理主要包括：本发明熟料中的游离氧化钙经过1250±100℃低温煅烧，活性较高。熟料中的游离氧化钙可用于调控无水硫铝酸钙、硫酸钙和硅酸二钙等矿物的溶解速率，以及钙矾石等水化产物的沉淀速率，进而调控熟料的凝结硬化速率。
第二方面本发明还提供制备第一方面所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料的方法，包括：根据第一方面所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料各矿物成分的含量，将含有硅、铝、硫、钙和铁元素的混合原料粉磨和均化处理后再经过高温反应，得到所述低钙高硫硅酸盐水泥熟料。优选地，所述的高温反应为高温煅烧；更优选地，所述的高温煅烧的温度为1250℃±100℃；进一步优选的高温煅烧的温度为1250℃±50℃。
本发明所述制备第一方面所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料的方法中，所述的含有硅、铝、硫、钙和铁元素的混合原料是由石灰石、碱渣、钢渣、电石渣、铝矾土、高铁铝矾土、垃圾飞灰、赤泥、铝灰、铝矾土尾矿、煤矸石、高岭土、沸腾炉渣、粘土、砂岩、天然无水石膏、天然二水石膏、脱硫石膏、半水石膏、磷石膏、氟石膏、脱硫灰、硫酸铝、富含石膏成分的工业废弃物、铁矿石、精选铁矿粉、粉煤灰、粒化高炉矿渣或气化渣中的多种物质组成的多种组合物中的任意一种。优选地，所述的含有硅、铝、硫、钙和铁元素的混合原料是由石灰石、钢渣、粉煤灰、脱硫石膏、磷石膏和砂岩组成。
本发明制备所述熟料的方法与传统硅酸盐水泥熟料的制备方法类似，可以采用传统硅酸盐水泥熟料生产线进行工业化生产。但本发明制备方法的优势在于：烧成温度低，对原料品位要求低。
第三方面，本发明还提供基于本发明第一方面所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料制备的以下各种水泥。
一种早强水泥，按重量份计，由以下原料制备得到：本发明第一方面所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料80~100份、石膏0~20份、水泥混合材0~20份。
一种高强水泥，按重量份计，由以下原料制备得到：本发明第一方面所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料50~80份、石膏0~20份、水泥混合材20~50份。
一种具有低水化热特性的水泥，按重量份计，由以下原料制备得到：本发明第一方面所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料5～50份、石膏0~20份、水泥混合材50～95份。
本发明所述的早强水泥、高强水泥或具有低水化热特性的水泥中的任意一种，其原料中所述的石膏为天然二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、α型高强石膏、脱硫石膏、磷石膏或氟石膏中的任一种或至少两种的组合；优选地，所述石膏为天然二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、脱硫石膏的任一种或至少两种的组合。
本发明所述的早强水泥、高强水泥或具有低水化热特性的水泥中的任意一种，其原料中所述的水泥混合材为粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰、钢渣、气化渣、石灰石、白云石、火山灰质混合材料或砂岩中的任一种或至少两种的组合。
本发明优选的所述早强水泥、高强水泥或具有低水化热特性的水泥中的任意一种，其原料中还可以加入0.1~5重量份的调凝促强组分。
所述的调凝促强组分选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、碳酸锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、硅酸钠、氯化锂、柠檬酸、柠檬酸钠或葡萄糖酸钠中的任一种或至少两种的组合；优选地，所述调凝促强组分包括氢氧化锂、氢氧化钠、硫酸锂、硫酸钠、硫酸铝、碳酸锂、柠檬酸、柠檬酸钠或葡萄糖酸钠的任一种或至少两种的组合；更优选地，所述调凝促强组分还包括硅酸盐水泥、硅酸盐水泥熟料、生石灰、熟石灰、工业氧化钙、工业氢氧化钙、电石渣、氧化钙类膨胀剂、钙矾石类膨胀剂的任一种或至少两种的组合。
第四方面，本发明还提供制备以上任意一种水泥的方法，包括：按照以上任意一种水泥的原料配比，将所述原料混合后共同粉磨成比表面积为200～800 m2/g的粉体，得到所述的水泥；优选地，将所述原料混合后共同粉磨至比表面积为300～600 m2/g的粉体，得到所述的水泥；或将各原料分别粉磨至比表面积为200～1000 m2/g的粉体，然后再混合得到所述的水泥。
第五方面，本发明还提供本发明第一方面所述低钙高硫硅酸盐水泥熟料在制备建筑材料中的应用。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明创新性地将硅酸二钙和硫酸钙作为主要矿物制备硅酸盐水泥熟料。硅酸二钙和硫酸钙在高温过程中先反应形成硫硅酸钙，随着温度进一步升高，硫硅酸钙又分解为非晶态硫酸钙、高活性α’型硅酸二钙和固溶三氧化硫的高活性β型硅酸二钙，该过程使硅酸二钙和硫酸钙的水化活性大幅提升，保证了高贝利特硅酸盐水泥早期强度和后期强度发展。硫酸钙还能与熟料中另一种高活性矿物无水硫铝酸钙和水迅速反应，进一步提升早期强度。另外，硫酸钙在高温下以液相形式存在，不仅能稳定硅酸二钙的高活性晶型，还能加快反应物的扩散速率，促进熟料矿物的形成，降低熟料烧成温度（比传统硅酸盐水泥熟料低约200℃）。因此，与现有高贝利特硅酸盐水泥熟料相比，本发明的低钙高硫硅酸盐水泥熟料具有早期强度高、后期强度持续增长、CO2排放低等优势。使用该熟料可制备出具有早强、高强、低水化热等特性的水泥，适用于建筑、交通、水利等领域。
附图说明
图1是本发明低钙高硫硅酸盐水泥熟料和传统硅酸盐水泥熟料的X射线衍射图谱。
具体实施方式
以下通过列举实施例和对比例的方式进一步详细说明本发明的方案和技术效果。但所列举的实施例不应理解为对本发明方案的限制。
本发明涉及矿物组成中文名称与化学符号的对应：硅酸二钙（C2S）、硫酸钙（CaSO4）、无水硫铝酸钙（C4A3S̅）、铁相（C4AF）、钙钛矿（CT）、游离氧化钙（f-CaO）。
本发明中熟料矿物成分是按氧化物成分计算得到：
w(C4A3S̅)＝1.99[w(Al2O3)－0.64w(Fe2O3)]
w(C2S)＝2.87w(SiO2)
w(C4AF)＝3.04w(Fe2O3)
w(CaSO4)＝1.7[w(SO3)－0.13w(C4A3S̅)]
w(CT)＝1.7w(TiO2)
w(f-CaO)＝w(CaO)－0.55[w(Al2O3)－0.64w(Fe2O3)]－1.87w(SiO2)－1.4w(Fe2O3)－0.7[w(TiO2)＋w(SO3)]
本发明中熟料中的非晶相组成是根据氧化物计算结果和X射线衍射（XRD）测试结果推断得到。
实施例1-实施例25
制备一系列低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其原料包括：石灰石、粉煤灰、脱硫石膏和砂岩；各原料化学组成如下表1所示：
表1：生产低钙高硫硅酸盐水泥熟料所需原料化学组成
将表1中各原料按照表2所列配比混合后粉磨至80 μm以下，经均化处理后再在1250℃的高温下煅烧，即得到实施例1-实施例25的一系列低钙高硫硅酸盐水泥熟料。
表2：生产实施例1-25的低钙高硫硅酸盐水泥熟料所用原料配比
分析上述一系列熟料的化学组成和矿物组成，矿物组成通过化学组成计算得到，结果如下表3所示：
表3：实施例1-25的低钙高硫硅酸盐水泥熟料的化学组成与矿物组成
采用XRD对实施例10的低钙高硫硅酸盐水泥熟料的矿物组成进行了表征，XRD图谱如图1所示，定量分析结果如表4所示。图1中蓝色曲线代表实施例10的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，红色曲线代表传统硅酸盐水泥熟料。从图1可以看出，蓝色曲线除硅酸二钙、硫酸钙和无水硫铝酸钙对应的衍射峰外，还存在明显的“馒头峰”，说明低钙高硫硅酸盐水泥熟料中含有大量非晶相。从表4可以看出，硅酸二钙主要以高活性的α’型存在。另外，硫酸钙和硅酸二钙的XRD测量值低于XRF计算值，由此可以推断，大量硫酸钙和部分硅酸二钙以非晶形式存在。
表4：实施例10的低钙高硫硅酸盐水泥熟料矿物组成计算值与测量值
根据GB/T 1346《水泥标准用水量、凝结时间、安定性检验方法》和GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定了实施例1-实施例25一系列熟料的物理力学性能，测定结果如表5所示：
表5：实施例1-25的低钙高硫硅酸盐水泥熟料的物理力学性能
从表5可以看出，熟料的强度和凝结时间主要由硫酸钙与硅酸二钙的质量比和质量和决定。一般而言，两者质量比越大，质量和越小，熟料的凝结硬化速率越快，抗折强度和抗压强度越高。
对比例1-对比例5
表6：对比例1-5的低钙硅酸盐水泥熟料的化学组成与矿物组成
根据GB/T 1346《水泥标准用水量、凝结时间、安定性检验方法》和GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定了对比例1-对比例5一系列熟料的物理力学性能，测定结果如表7所示：
表7：对比例1-5的低钙硅酸盐水泥熟料的物理力学性能
从表7可以看出，若硫酸钙与硅酸二钙质量比低于0.13，将导致低钙高硫硅酸盐水泥熟料的凝结硬化速率减缓，抗折强度和抗压强度显著降低。
实施例26-实施例30
制备一系列不同游离氧化钙含量的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其化学组成和矿物组成如下表8所示：
表8：实施例26-30的低钙高硫硅酸盐水泥熟料的化学组成与矿物组成
根据GB/T 1346《水泥标准用水量、凝结时间、安定性检验方法》和GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定了实施例26-实施例30一系列熟料的物理力学性能，测定结果如表9所示：
表9：实施例26-30的低钙高硫硅酸盐水泥熟料的物理力学性能
从表9可以看出，随着游离氧化钙含量的增加，低钙高硫硅酸盐水泥熟料的凝结时间呈现先缩短后延长的变化趋势，这说明少量游离氧化钙可以加快熟料的凝结硬化速率，游离氧化钙含量过多，凝结硬化速率反而变慢。另外，游离氧化钙对低钙高硫硅酸盐水泥熟料的6小时强度影响较大，对3天和28天强度影响较小。
实施例31-实施例37
采用实施例10熟料与硬石膏、矿渣、气化渣或硫酸铝中的一种或几种作为原料，制备一系列早强低钙高硫硅酸盐水泥，其具体原料配比如下表10所示：
表10：早强低钙高硫硅酸盐水泥的原料配比
根据GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定了实施例31-实施例37的一系列早强低钙高硫硅酸盐水泥的物理力学性能，测定结果如表11所示：
表11：实施例31-37的早强低钙高硫硅酸盐水泥的力学性能
从表11可以看出，随着硬石膏掺量的增加，早强低钙高硫硅酸盐水泥的强度呈现先增加后减小的变化趋势，掺入适量的调凝促强组分硫酸铝有利于早期和后期强度发展。
实施例38-实施例45
采用实施例5熟料与硬石膏、矿渣、煅烧粘土、石灰石粉或硫酸钠中的一种或几种作为原料，制备一系列高强低钙高硫硅酸盐水泥，其具体原料配比如下表12所示：
表12：高强低钙高硫硅酸盐水泥的原料配比
根据GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定了实施例38-实施例45的一系列高强低钙高硫硅酸盐水泥的物理力学性能，测定结果如表13所示：
表13：实施例38-45的高强低钙高硫硅酸盐水泥的力学性能
从表13可以看出，降低水泥中熟料含量，相应地增加混合材掺量，不利于高强低钙高硫硅酸盐水泥的早期强度发展，但促进了后期强度发展。掺入适量的调凝促强组分硫酸钠可以促进早期和后期强度发展。掺入少量石灰石粉可促进水泥强度发展，石灰石粉掺量过大反而对强度有不利影响。
实施例46-实施例53
采用实施例18熟料与硬石膏、矿渣、粉煤灰或柠檬酸中的一种或几种作为原料，制备一系列低热低钙高硫硅酸盐水泥，其具体原料配比如下表14所示：
表14：低热低钙高硫硅酸盐水泥的原料配比
根据GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定了实施例46-实施例53的一系列低热低钙高硫硅酸盐水泥的物理力学性能，测定结果如表15所示：
表15：实施例46-53的低热低钙高硫硅酸盐水泥的物理力学性能
从表15可以看出，低热低钙高硫硅酸盐水泥的水化放热量和强度均随粉煤灰掺量的增加而降低。增加熟料含量，使水泥的水化放热量和早期强度增加，但对后期强度影响较小。

Claims (33)

1.一种低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：其矿物成分包含硅酸二钙和硫酸钙，且两者质量之和不低于所述硅酸盐水泥熟料总质量的68%；同时，硫酸钙与硅酸二钙的质量比不低于0.13。
2.如权利要求1所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：所述的硅酸二钙和硫酸钙质量之和不低于所述硅酸盐水泥熟料总质量的73%；同时，所述的硫酸钙与硅酸二钙的质量比不低于0.26。
3.如权利要求1所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：所述的硅酸二钙和硫酸钙质量之和不低于所述硅酸盐水泥熟料总质量的79%；同时，所述的硫酸钙与硅酸二钙的质量比不低于0.33。
4.如权利要求1所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：所述的硅酸二钙为高活性α’型硅酸二钙和固溶三氧化硫的高活性β型硅酸二钙的混合物。
5.如权利要求1-4任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：所述的硫酸钙部分以非晶形式存在。
6.如权利要求1-4任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：按重量百分比计，硅酸二钙含量为49%~81%。
7.如权利要求1-4任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：按重量百分比计，硅酸二钙含量为53%~77%。
8.如权利要求1-4任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：按重量百分比计，硅酸二钙含量为57%~73%。
9.如权利要求1-4任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：按重量百分比计，硫酸钙含量为8%~26%。
10.如权利要求1-4任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：按重量百分比计，硫酸钙含量为11%~23%。
11.如权利要求1-4任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：按重量百分比计，硫酸钙含量为14%~20%。
12.如权利要求1-4任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：所述矿物成分还包含无水硫铝酸钙；按重量百分比计，无水硫铝酸钙含量为5%~25%。
13.如权利要求12所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：按重量百分比计，所述的无水硫铝酸钙含量为10%~25%。
14.如权利要求12所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：按重量百分比计，所述的无水硫铝酸钙含量为10%~20%。
15.如权利要求1-4任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：所述矿物成分还包含铁相；按重量百分比计，所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料中，铁相含量为1%-15%。
16.如权利要求1-4任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于：所述矿物成分还包含游离氧化钙；按重量百分比计，游离氧化钙含量为低钙高硫硅酸盐水泥熟料总重量的0.01%~3.9%。
17.制备权利要求1-16任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料的方法，包括：根据权利要求1-16任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料各矿物成分的含量，将含有硅、铝、硫、钙和铁元素的混合原料粉磨和均化处理后再经过1250℃±100℃高温煅烧，得到所述低钙高硫硅酸盐水泥熟料。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：所述的高温煅烧的温度为1250℃±50℃。
19.如权利要求17-18任意一项所述的方法，其特征在于：所述的含有硅、铝、硫、钙和铁元素的混合原料是由石灰石、碱渣、钢渣、电石渣、铝矾土、高铁铝矾土、垃圾飞灰、赤泥、铝灰、铝矾土尾矿、煤矸石、高岭土、沸腾炉渣、粘土、砂岩、天然无水石膏、天然二水石膏、脱硫石膏、半水石膏、磷石膏、氟石膏、脱硫灰、硫酸铝、富含石膏成分的工业废弃物、铁矿石、精选铁矿粉、粉煤灰、粒化高炉矿渣或气化渣中的多种物质组成的多种组合物中的任意一种。
20.如权利要求17-18任意一项所述的方法，其特征在于：所述的含有硅、铝、硫、钙和铁元素的混合原料是由石灰石、钢渣、粉煤灰、脱硫石膏、磷石膏和砂岩组成。
21.低钙高硫硅酸盐水泥熟料的应用，其特征在于：权利要求1-16任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料与石膏、水泥混合材和调凝促强组分中一种或多种组成的组合物。
22.一种早强水泥，按重量份计，由以下原料制备得到：权利要求1-16任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料80~100份、石膏0~20份、水泥混合材0~20份。
23.一种高强水泥，按重量份计，由以下原料制备得到：权利要求1-16任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料50~80份、石膏0~20份、水泥混合材20~50份。
24.一种具有低水化热特性的水泥，按重量份计，由以下原料制备得到：权利要求1-16任意一项所述的低钙高硫硅酸盐水泥熟料5～50份、石膏0~20份、水泥混合材50～95份。
25.如权利要求22-24任意一项所述的水泥，其特征在于：所述的石膏为天然二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、α型高强石膏、脱硫石膏、磷石膏或氟石膏中的任一种或至少两种的组合。
26.如权利要求22-24任意一项所述的水泥，其特征在于：所述石膏为天然二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、脱硫石膏的任一种或至少两种的组合。
27.如权利要求22-24任意一项所述的水泥，其特征在于：所述的水泥混合材为粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰、钢渣、气化渣、石灰石、白云石、火山灰质混合材料或砂岩中的任一种或至少两种的组合。
28.如权利要求22-24任意一项所述的水泥，其特征在于：其原料中还含有0.1~5重量份的调凝促强组分；所述的调凝促强组分为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、碳酸锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、硅酸钠、氯化锂、柠檬酸、柠檬酸钠或葡萄糖酸钠中的任一种或至少两种的组合。
29.如权利要求28所述的水泥，其特征在于：所述调凝促强组分包括氢氧化锂、氢氧化钠、硫酸锂、硫酸钠、硫酸铝、碳酸锂、柠檬酸、柠檬酸钠或葡萄糖酸钠的任一种或至少两种的组合。
30.如权利要求29所述的水泥，其特征在于：所述调凝促强组分还包括硅酸盐水泥、硅酸盐水泥熟料、生石灰、熟石灰、工业氧化钙、工业氢氧化钙、电石渣、氧化钙类膨胀剂、钙矾石类膨胀剂的任一种或至少两种的组合。
31.制备权利要求22-30任意一项所述的水泥的方法，包括：按照权利要求22-30任意一项所述水泥的原料配比，将所述原料混合后共同粉磨成比表面积为200～800 m2/g的粉体，得到所述的水泥。
32.制备权利要求22-30任意一项所述的水泥的方法，包括：按照权利要求22-30任意一项所述水泥的原料配比，将所述原料混合后共同粉磨成比表面积为300～600 m2/g的粉体，得到所述的水泥。
33.制备权利要求22-30任意一项所述的水泥的方法，包括：按照权利要求22-30任意一项所述水泥的原料配比，将所述的各种原料分别粉磨至比表面积为200～1000 m2/g的粉体，然后再混合得到所述的水泥。
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