随着能源、环境问题的日益突出，我国水泥工业的发展受到严峻的挑战。为进一步实现水泥工业节能减排的目标，低碳水泥的开发成为研究热点与水泥工业可持续发展的必由之路。本文从低碳水泥的组分设计、过程优化和水泥熟料体系环境负荷分析三方面开展研究，首先通过组分设计从源头降低水泥熟料生产的天然原燃料消耗，而后通过过程优化进一步减少水泥熟料生产的能耗及污染物排放，最后选取硅酸盐水泥熟料作为对比基准，从环境性能方面寻求一条符合低碳经济发展模式的水泥熟料生产途径。　　在组分设计方面，利用废渣替代天然原料可以带来良好的节材效果。研究结果显示，与硅酸盐水泥熟料体系相比，电石渣替代石灰石生产水泥熟料过程的资源消耗降低约38％，煤矸石替代原燃料生产水泥熟料过程资源消耗降低约84％，粉煤灰生产水泥熟料过程降低约82％，污泥生产水泥熟料过程降低约76％。　　在过程优化方面，对于电石渣生产水泥熟料体系，利用余热预烘干工艺替代传统的烧煤预烘干工艺，结果显示，与烧煤预烘干工艺相比，余热预烘干工艺的化石能源能耗降低约2.2％，综合环境指标降低约3.6％;与硅酸盐水泥熟料基准相比，碳减排41.1％，综合环境影响降低约20％。对于煤矸石生产水泥熟料体系，对比了不同掺量下水泥熟料的环境影响，结果显示，当煤矸石掺量为9％时煤矸石生产水泥熟料体系具有更好的环境表现，与煤矸石掺量为3％水泥熟料体系相比，各环境影响类型均有所降低，其中资源消耗环境影响类型的变化幅度较大，约降低47％，化石能源能耗降低约9.1％，综合环境影响指标值降低约1.3％;与硅酸盐水泥熟料基准相比，全生命周期范围内化石能源消耗降低约15％，温室气体排放增加2.2％，综合环境影响增加约3.4％。对于粉煤灰生产水泥熟料体系，对比了不同掺量下水泥熟料的环境影响，当粉煤灰掺量为5％时，粉煤灰生产水泥熟料体系具有最优的环境表现，与粉煤灰掺量为4％水泥熟料体系相比，资源消耗环境影响类型约降低16％，综合环境影响指标值降低约0.3％;与硅酸盐水泥熟料基准相比，全生命周期范围内化石能源消耗降低约9％，碳减排0.8％，综合环境影响降低约3％。对于污泥生产水泥熟料体系，对比了不同生产工艺，结果显示，半烘干工艺具有更好的环境性能;与硅酸盐水泥熟料基准相比，全生命周期范围内化石能源消耗降低约7％，碳减排0.3％，综合环境影响降低约2％。　　根据组分设计与过程优化的结果，进一步对比了四种水泥熟料体系间的环境负荷，结果显示，从化石能源消耗方面考虑，煤矸石生产水泥熟料体系的优势明显，全生命周期中的化石能源消耗相对于硅酸盐水泥降低约15％;从碳减排角度方面考虑，电石渣生产水泥熟料体系具有最大的碳减排潜力，相对于硅酸盐水泥约减排41％左右;从综合环境影响方面考虑，电石渣生产水泥熟料体系具有最优的环境性能，相对于硅酸盐水泥约降低20％。