本發明屬于建筑材料技術領域，特別是涉及一種高性能水泥及其制備方法。
背景技術：
水泥是一種加水攪拌后成漿體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結在一起的無機凝膠材料。長期以來，水泥作為一種重要的膠凝材料，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程。隨著我國經濟的增長，國家增加基礎設施的建設及房地產的發展，水泥的需求量越來越大，2011年我國水泥的產量約為21億噸，產量居世界各國之首。我國是水泥生產大國，而非水泥生產強國。因為水泥生產中能源、資源消耗高，并且產生大量的二氧化碳廢棄，不利于環境的保護。基礎設施和房地產的建設，也帶動了采礦和冶金行業的發展，這些行業在生產過程中產生了大量的礦渣，大量的礦渣帶來了許多問題， 如處理礦渣占用大量的土地，礦渣被水沖洗后產生環境污染問題。傳統的水泥的原料是石灰石、石膏、粘土和鐵礦粉，長期的開采，各種原料的儲量不斷下降，制約了水泥行業的可持續發展。為了處理采礦、冶金行業產生的各種礦渣及尋找水泥可以持續發展的原料，人們研制出了采用礦渣為部分原料生產的水泥。 但由于傳統的水泥生產工藝的限制，礦渣的摻量比較少，加入太多會影響水泥的質量。
用紅土鎳礦生產鎳鐵大都采用礦熱爐還原熔煉，爐渣量可以占到原料的8O-90， 數 量巨大。由于這種爐渣不會對環境造成化學污染，在國際上主要用于在沿海地區填海造地。如果工廠深處內陸，其大量堆存將占用越來越多的土地，日益成為阻礙工廠發展和鎳鐵新工藝推廣應用的主要問題。中國每年產生鐵合金渣約1000萬噸，并且每年還以約800萬噸的速度繼續增加，鎳鐵合金礦熱爐渣在鐵合金渣中占有相當大的比重。因此，盡早尋求經濟合理的技術途徑，正確處置和綜合利用鎳鐵合金礦熱爐渣，對保持鎳行業的持續健康發展和新技術的推廣應用具有重要的戰略意義。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種具有低碳、低堿度，耐酸堿，早強快硬，后期強度持續增長，提高鋼筋混凝土的安全性和耐久性，大大減少高性能水泥中水泥熟料的摻入比例的高性能水泥及其制備方法。
本發明是這樣實現的：
一種高性能水泥，其特征在于，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料40-50 份、礦熱爐粒化渣微粉5-10份、煅燒煤矸石微粉1-3份、早強劑0.1-2份、減水劑0.1-0.5份、引氣劑0.01-0.05份、分散劑0.1-0.5 份，所述減水劑為聚羧酸鹽減水劑。
進一步優選，所述礦熱爐粒化渣微粉的制備方法為將赤泥、紅土鎳礦和焦粉混合后制成團塊送入礦熱爐內還原熔煉，經預造渣、熔化、還原，完成渣鐵分離，形成爐渣層，爐渣從渣口放出并經水淬或風冷粒化，制得礦熱爐粒化渣微粉。
進一步優選，所述赤泥、紅土鎳礦、焦粉的質量配比為40-80:70-100:20-30。
赤泥是鋁土礦提取氧化鋁后所形成的殘渣，該渣中富含三氧化二鐵、二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣和氧化鈉等化學組分。每生產1噸氧化鋁，大約產生0.8-2.0 噸赤泥。目前全世界每年產生赤泥約9000萬噸，其中，在中國有近3000萬噸產生。目前全世界只有極少部分的赤泥被綜合利用，絕大部分仍然是送往堆場露天堆存，既占用了大量土地，耗費了大量資金，又易使大量廢堿液滲透到附近農田，造成土壤堿化、沼澤化，污染地表地下水源，危害環境和人體健康。
紅土鎳礦是鎳含量為0.7-4.0%，鐵含量為10-50%，鉻含量為0.05-2.0%的礦砂，可將其開發生產含鎳生鐵用于生產不銹鋼。現有處理紅土鎳礦工藝中，火法冶煉因具有流程短、工藝成熟等優勢，已成為紅土鎳礦冶煉的主流工藝。從現有文獻看，紅土鎳礦還原熔煉生產鐵鎳合金的生產和研究都是僅以紅土鎳礦為主要原料，配加還原劑、熔劑和少量添加劑來實施的，還未見報道有通過添加某種固體殘渣來優化其生產工藝的研究。
進一步優選，所述煅燒煤矸石是將煤矸石放置于有通風設施的窯爐中，在1000-1200℃下煅燒12-15個小時，經過研磨后所得的產物。
煤矸石已成為我國排放量最大的工業固體廢棄物之一。與其他固體廢棄物相比，我國在煤矸石理論研究和應用方面都顯得相當薄弱，對激發其潛在活性的研究也是如此。煤矸石廢棄物本身的活性較低，往往不能被有效利用，而煤矸石的活性在很大程度上決定著煤矸石制 品的強度和性能，煅燒是激發煤矸石活性的一種有效手段，旨在利用高溫使煤矸石微觀結構中的各微粒產生劇烈的熱運動，脫去礦物中的結合水，鈣、鎂 、鐵等陽離子重新選擇填隙位置，致使硅氧四面體和鋁氧三角體不可能充分地聚合成長鏈，形成大量的自由端的斷裂點。質點無法再按照一定規律排列，形成處于熱力學不穩定狀態玻璃相結構，從而使燒成后的煤矸石中含有大量的活性氧化硅和氧化鋁，達到活化的目的。
進一步優選，所述早強劑的成分為無水硫鋁酸鈣、三乙醇胺、甲酸鈣和石膏；無水硫鋁酸鈣、三乙醇胺、甲酸鈣、石膏的重量比為20-30:5-10:1-2:10-20。
進一步優選，所述引氣劑是將固含量為40-60%的造紙黑液和甘蔗糖蜜混合，再加入體積濃度為90%的濃硫酸反應0.5-1個小時得到，造紙黑液、甘蔗糖蜜和濃硫酸的質量比為1:1:0.5。
進一步優選，所述分散劑包括以下重量份數的原料：丙烯酸40-50份、過硫酸銨20-30份、尿素10-20 份、硝酸鈣2-6份、聚硅酮0.5-1份。
本發明高性能水泥的制備方法為：將硫鋁酸鹽水泥熟料、礦熱爐粒化渣微粉、煅燒煤矸石微粉按所設定的重量比配料后，一起放入水泥磨機研磨至比表面積>420m2 /kg，再將早強劑、減水劑、引氣劑和分散劑按重量比加入到水泥磨機中，從水泥磨機磨頭處出來的混合物料，用提升機輸送入成品均化倉中，通過均化倉底部產生的空氣均化后即得到高性能水泥。
本發明突出的實質性特點和顯著的進步是：
1、本發明采用礦熱爐粒化渣微粉和煅燒煤矸石微粉來生產水泥，達到保護環境、節約資源、發展低碳經濟的目的；具有低碳、低堿度，耐酸堿，早強快硬，后期強度持續增長，利于提高鋼筋混凝土的安全性和耐久性，可大大減少高性能水泥中水泥熟料的摻入比例，經濟效益顯著，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程建設。
2、采用本發明高性能水泥配制的砂漿漿體結構漿體具有很好的懸浮性、高流動性、不分層、不泌水、不離析，砂漿強度高、粘結強度大，保水性好。水泥的比表面積>420m2 /kg，粉磨細度高，有利于提高水泥的強度。
3、本發明高性能水泥在早強劑、減水劑、引氣劑和分散劑的共同作用下，能使新拌混凝土的泌水率小，漿體的粘稠性高，漿體對骨料的包裹和承托的作用強，大大減少粗骨料下沉現象的發生，使新拌混凝土在施工過程保持良好的勻質性，硬化后力學性能均衡，可大大減少高性能水泥中水泥熟料的摻入比例。
4、本發明高性能水泥的生產方法操作簡便，易于控制質量，可以大幅度降低產品成本，改善工作環境，并能明顯改善水泥的性能，生產工藝簡單，具有較好的經濟和社會效益。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作以下說明。
實施例1
將硫鋁酸鹽水泥熟料40份、礦熱爐粒化渣微粉5份、煅燒煤矸石微粉1份按所設定的重量比配料后，一起放入水泥磨機研磨至比表面積>450m2 /kg，再將早強劑0.1份、減水劑0.1份、引氣劑0.01份和分散劑0.1份按重量比加入到水泥磨機中，從水泥磨機磨頭處出來的混合物料，用提升機輸送入成品均化倉中，通過均化倉底部產生的空氣均化后即得到高性能水泥。
實施例2
將硫鋁酸鹽水泥熟料42份、礦熱爐粒化渣微粉56份、煅燒煤矸石微粉1.5份按所設定的重量比配料后，一起放入水泥磨機研磨至比表面積>450m2 /kg，再將早強劑0.5份、減水劑0.2份、引氣劑0.02份和分散劑0.1-0.5 份按重量比加入到水泥磨機中，從水泥磨機磨頭處出來的混合物料，用提升機輸送入成品均化倉中，通過均化倉底部產生的空氣均化后即得到高性能水泥。
實施例3
將硫鋁酸鹽水泥熟料46 份、礦熱爐粒化渣微粉7份、煅燒煤矸石微粉2份按所設定的重量比配料后，一起放入水泥磨機研磨至比表面積>450m2 /kg，再將早強劑1.0份、減水劑0.3份、引氣劑0.03份和分散劑0.1-0.5 份按重量比加入到水泥磨機中，從水泥磨機磨頭處出來的混合物料，用提升機輸送入成品均化倉中，通過均化倉底部產生的空氣均化后即得到高性能水泥。
實施例4
將硫鋁酸鹽水泥熟料48 份、礦熱爐粒化渣微粉8份、煅燒煤矸石微粉2.5份按所設定的重量比配料后，一起放入水泥磨機研磨至比表面積>450m2 /kg，再將早強劑1.5份、減水劑0.4份、引氣劑0.04份和分散劑0.1-0.5 份按重量比加入到水泥磨機中，從水泥磨機磨頭處出來的混合物料，用提升機輸送入成品均化倉中，通過均化倉底部產生的空氣均化后即得到高性能水泥。
實施例5
將硫鋁酸鹽水泥熟料50 份、礦熱爐粒化渣微粉10份、煅燒煤矸石微粉3份按所設定的重量比配料后，一起放入水泥磨機研磨至比表面積>450m2 /kg，再將早強劑2份、減水劑00.5份、引氣劑0.05份和分散劑0.5 份按重量比加入到水泥磨機中，從水泥磨機磨頭處出來的混合物料，用提升機輸送入成品均化倉中，通過均化倉底部產生的空氣均化后即得到高性能水泥。
本發明高性能水泥的主要性能檢測指標：
說明本發明的高性能水泥的流動性、抗折強度、抗壓強度等性能指標均符合國家標準和行業標準。