硫铝酸钙和阿利特分别为普通硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥的主要矿相。硫铝酸 钙具有良好的胶凝性，水化速度快，是典型的早强矿物，但后期强度增进率低；阿 利特矿物也是一种具有优良胶凝性的矿物，是硅酸盐水泥强度主要来源，但早期强 度偏低，后期强度增进率高。因此，实现硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥中的这两种主 要矿物的复合，制备新型硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥，可以进一步提高水泥力 学性能。
普通硫铝酸盐水泥熟料主要由55％～75％的 与8％～37％的C2S等矿物组 成，C3S较难存在。这是由于 烧成温度低(1200℃～1350℃)，C3S烧成温度 高(＞1450℃)，按照传统硫铝酸盐水泥生产工艺，二者难以共存。
目前有关硫铝酸钙和阿利特的复合研究，是我国高性能水泥基础研究的重点， 但大部分思路是在以阿利特为主要矿物的硅酸盐水泥熟料烧制过程中引入少量硫铝 酸钙，制备出阿利特-硫铝酸钙复合水泥(见中国专利阿利特硫铝酸钙水泥的组成 及制造方法，公开号CN86103649；含无水硫铝酸钙矿物的硅酸盐水泥熟料及其生 产方法，公开号CN1490270)；或者将市售硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥按不同配 比复合，制得改性硫铝酸盐水泥或改性硅酸盐水泥(见中国专利改性低碱度硫铝 酸盐水泥，公开号CN1513789；改性快硬硫铝酸盐水泥，公开号CN1513788；一 种硫铝酸盐水泥改性的方法，公开号CN1513787；一种硅酸盐水泥改性的方法， 公开号CN1513791)。
使用上述方法，熟料矿物组成不稳定，性能差异大，不利于大规模生产。

本发明的目的，在于提供一种在普通硫铝酸盐水泥熟料的制备过程中，通过矿 化剂降低阿利特的生成温度，实现硫铝酸钙-阿利特的复合，并提出新型水泥名称 ——硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥。本发明的主要目的是通过普通硫铝酸盐水泥 熟料制备过程中引入阿利特相来实现的。本发明通过在普通硫铝酸盐水泥熟料制备 过程中添加矿化剂，增加体系液相量，降低C3S烧成温度，再通过设计合理的MG 和MS值，控制原料中CaO和CaSO4的含量，促进C2S在1450℃以下对CaO的固 熔反应，生成 和C3S，实现硫铝酸钙与阿利特矿相的复合。
本发明另一目的，是大量利用工业废弃物粉煤灰。粉煤灰化学成分主要为 SiO2、Al2O3、CaO等，在本发明中代替水泥生产中的硅质原料，部分代替铝质、 钙质原料，因而是一种低成本、降污染的高性能新型水泥熟料制备方法。
粉煤灰制备新型硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料的方法，是在普通硫铝酸 盐水泥制备过程中引入新的阿利特相，以粉煤灰、铝矾土、石灰石、石膏为原料， 萤石为矿化剂，通过设计MG和MS值，控制配料的化学组成，煅烧生成 和 C3S，实现硫铝酸钙和阿利特矿相的复合，并以此提出一种新型水泥的名称：硫铝 酸钙-阿利特复合矿相水泥。
其制备原料的重量百分比组成为：
粉煤灰20％～35％
铝矾土4％～20％
石灰石48％～65％
石膏6％～15％
萤石0.5％～1.5％
其熟料设计的MG和MS值特征为：
MG0.9～1.1
MS0.9～1.1
其中：MG＝[CaO+1.40 MgO-0.70 Fe2O3-0.55Al2O3]/(1.87 SiO2)
MS＝CaSO4/0.44 Al2O3
熟料的重量百分比化学组成为：
CaO 45％～60％
Al2O 20％～30％
SiO2 12％～20％
SO3 5％～12％
CaF2 0.5％～1.5％
Fe2O3 1％～2％
其熟料的重量百分比矿物组成为：
 45％-65％
C3S 20％～36％
C2S等余量
其煅烧温度为1200℃～1330℃。
本发明的关键技术是实现硫铝酸钙和阿利特的低温复合(＜1450℃)。对本发 明熟料矿物运用DTA、XRD和SEM等测试手段分析表明，熟料烧成温度在1200 ℃～1330℃，熟料中主要矿物为硫铝酸钙和阿利特等，硫铝酸钙晶体呈菱形十二面 体，发育完整，形态规则，颗粒大小约为1～3μm；阿利特(C3S)矿物为板状六 角形，晶体发育相对细小。
本发明以特定粒度的粉煤灰，配以铝矾土、石灰石、石膏及矿化剂等，设计 MG和MS值，经过配料、粉磨、均化、煅烧，出料冷却等工序，再粉磨至200 目以下，即得熟料。
具体步骤如下：
1.设计MG和MS值：
设计MG和MS值，控制原料中CaO和CaSO4的含量，以期最大产率生成 和C3S。
其中：MG＝[CaO+1.40 MgO-0.70 Fe2O3-0.55Al2O3]/(1.87SiO2)  (1)
MS＝CaSO4/0.44Al2O3                                       (2)
(1)式中表示：1.00wt％MgO相当于1.40wt％CaO，0.70wt％CaO被1.00 wt％Fe2O3吸收形成C2F；0.55wt％CaO被1.00wt％Al2O3吸收形成 ；1.87 wt％SiO2与1.00wt％CaO形成C2S。式中，MG＝1时，表示CaO恰被C2S吸收转化 为C3S，MG＞1时，表示此时有足量的CaO使C2S转化，进而形成C3S。
(2)式中表示：0.44wt％CaSO4与1.00wt％Al2O3形成 。当MS＝1时， CaSO4全部被Al2O3全部吸收形成 ；过量时，即MS＞1，CaSO4将与C2S反应 形成 ，不利于C2S的稳定存在，也将不利于 的形成。
根据式(1)和(2)，适当控制MG和MS值，就能有效控制 和C3S等 物相的生成，本发明水泥熟料的MG和MS值控制在以下范围：
MG0.9～1.1
MS0.9～1.1
熟料化学组成控制为(重量百分比)：
CaO45％～60％
Al2O 20％～30％
SiO2 12％～20％
SO3 5％～12％
CaF2 0.5％～1.5％
Fe2O3 1％～2％
2.配料：根据设计的MG和MS值，结合原料化学组成，计算配料组成，本发 明配料组成为(重量百分比)：
粉煤灰20％～35％
铝矾土4％～20％
石灰石48％～65％
石膏6％～15％
萤石0.5％～1.5％
3.混料、煅烧：将配料混合均匀，球磨，煅烧温度为1200℃～1330℃。
4.球磨：煅烧好的熟料球磨至200目以下。
5.熟料组成：运用DTA、XRD和SEM对熟料的形成历程、熟料矿物组成等进 行分析。本发明新型硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料组成如下：(重量百分 比)
 45％～65％
C3S 20％～36％
C2S等余量
关键技术说明：
本发明以粉煤灰制备硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料，所采用粉煤灰的中 位径d(0.5)＝8.571μm，主要由玻璃微珠和莫来石微晶组成，玻璃微珠的直径在 0.5～15μm之间，莫来石微晶尺寸小于1μm且镶嵌分布在玻璃微珠上。在煅烧时， 各组分主要通过固相反应时形成部分高温液相量固熔莫来石形成 、C3S，C2S 或C11A7·CaF2/C12A7等新矿物，莫来石呈微晶态，粒径小，固熔反应速度快。
萤石(主要成分CaF2)，作为矿化剂，在本发明中提供了变网阳离子和非桥 氧等效的F-离子，使SiO2熔体中硅氧阴离子团网络断裂，低聚物不断增加，从而 使体系液相量增多，黏度下降，促进了C3S在1200℃～1330℃条件下的低温合成。 同时，少量的CaF2会促进四方晶系硫铝酸钙的发育。
以粉煤灰制备硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料，主要组成矿物形成过程和 化学反应如下：
的形成：
800℃～     CaO+Al2O3→CaO·Al2O3(CA)
$C_{2}S+\mathrm{CaS}{O}_4\to 2C_{2}S·C\stackrel{-}{s}$
1050℃～1350℃ $3\mathrm{CA}+\mathrm{CaS}{O}_4\to C_4{A}_3\stackrel{-}{S}$
C3S的形成：
800℃～     SiO2+2CaO→2CaO·SiO2(C2S)
900℃～1100℃  2CaO+A2O3+SiO2→2CaO·A2O3·SiO2(C2AS)
                C2AS→C2S+CA
1200℃～     C2S+CaO→C3S
本发明粉煤灰制备新型硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料，在思路和技术上 实现了突破，提出了硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥的名称，并利用工业固体废弃 物粉煤灰来制备该新型水泥熟料，具有良好经济效益和环境效益。该水泥熟料再配 入不同量石膏等外加剂，即可制成不同品种的硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥，兼 有硫铝酸盐水泥的快硬、早强、高强、低碱、微膨胀等特性，又具有硅酸盐水泥后 期强度增进率高的特点，是水泥制备与应用技术的重要突破。同时也可掺加粉煤 灰、赤泥、矿渣等废弃物，制备出高性能水泥混合材，有较高的推广应用价值。
附图说明
图1粉煤灰制各新型硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料形成过程DTA分析 图。
图2粉煤灰制备新型硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料XRD分析图。
图3A、图3B为粉煤灰制备新型硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料SEM图。

采用北京石景山电厂粉煤灰，化学分析见表1，粉煤灰的中位径d(0.5)＝8.571 μm。设计MG和MS值，计算配料组成，配料混匀，球磨机中磨细，煅烧温度 1250℃、1300℃，煅烧时间40分钟，风冷，再粉磨至200目以下，即得新型硫铝 酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料。
实施例1：设计MG＝1.05，MS＝0.95；配料：粉煤灰23.91％，铝土矿9.34％， 石灰石58.61％，石膏7.41％，萤石0.74％，烧制温度1250℃。
实施例2：设计MG＝1.05，MS＝0.95；配料：粉煤灰23.91％，铝土矿9.34％， 石灰石58.61％，石膏7.41％，萤石0.74％，烧制温度1300℃。
实施例3：设计MG＝1.00，MS＝1.00；配料：粉煤灰25.84％，铝土矿7.50％， 石灰石58.51％，石膏7.41％，萤石0.74％，烧制温度1250℃。
实施例4：设计MG＝1.00，MS＝1.00；配料：粉煤灰25.84％，铝土矿7.50％， 石灰石58.51％，石膏7.41％，萤石0.74％，烧制温度1300℃。
实施例5：设计MG＝1.05，MS＝0.95；配料：粉煤灰27.80％，铝土矿5.76％， 石灰石58.28％，石膏7.42％，烧制温度1250℃。
实施例6：设计MG＝1.05，MS＝0.95；配料：粉煤灰27.80％，铝土矿5.76％， 石灰石58.28％，石膏7.42％，烧制温度1300℃。
具体实施结果：运用DTA、XRD、SEM等测试手段分析对熟料矿物进行分 析，熟料主要矿物硫铝酸钙、阿利特发育良好，游离CaO含量低，水泥易烧性 好，并运用XRD定量计算熟料矿物组成，见表2：
表1粉煤灰化学分析(WB％)
 化学成分  SiO2  TiO2  Al2O3  Fe2O3  MgO  CaO  Na2  O  K2O  Loss  Total  粉煤灰  48.13  1.66  39.03  3.71  1.05  3.30  0.21  0.69  1.55  99.33
表2粉煤灰制备新型硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料矿物组成(WB％)