一、引言
水泥辅料高炉渣是钢铁工业在高炉炼铁过程中产生的主要副产物。当铁矿石中的脉石、燃料中的灰分与熔剂(主要为石灰石)在高温下发生反应后,形成的浮在铁水之上的熔融物,经过冷却处理后即成为高炉渣。高炉渣的非晶体结构并非自然形成,而是通过特定的化学组成和急速冷却工艺人为控制的結果。高炉渣的主要化学成分是 CaO、SiO2、Al2O3和MgO。这些氧化物在高温熔融状态下会形成复杂的硅酸盐网络。其中,SiO2和 Al2O3是网络形成体,它们构成无序的三维空间网络骨架。CaO和MgO是网络修饰体,它们会打断网络结构,降低熔体的粘度和熔点。高炉渣一个关键的参数是碱度,通常表示为CaO/SiO2的质量比或摩尔比。为了形成稳定的非晶体,需要将碱度控制在一个合适的范围(通常在0.9-1.3之间),使体系处于形成玻璃体的最佳热力学区间。
熔融的高炉渣从约1450-1550°C的高温被急速冷却(水淬),这种快速的冷却使得熔体中的原子、离子来不及进行规则排列和结晶,其无序的液态结构被“冻结”下来,从而形成了非晶态或玻璃态的固体,这个过程被称为玻璃化。非晶态结构处于亚稳态,储存着较高的化学内能。当其受到激发(如碱性环境或硫酸盐存在)时,这种不稳定的网络结构会迅速解离,与水发生反应,生成类似于水泥水化产物的胶凝性物质,这正是高炉渣可以作为优质水泥辅料和混凝土掺合料的理论基础。国标《GB/T-18046-2017》明确规定使用XRD方法测试矿渣粉中玻璃体含量作为重要指标之一。
二、实验条件
2.1 仪器
2.2样品处理
样品置于玛瑙研钵中研磨至无明显颗粒感,经过研磨后通过300目标准筛进行筛分,以确保样品颗粒均匀且达到测试要求的粒度范围。随后取适量样品装入样品槽,用玻璃片轻轻压平表面,避免样品出现择优取向,确保样品表面与样品槽平面齐平,最后将制备好的样品放入衍射仪样品台进行测试。

图1. 水泥辅料试样
三、分析结果与讨论
3.1测试图谱
图2为某水泥辅料样品的实测衍射谱图, 在整体谱图中观察到典型的非晶漫散射峰(常称为“馒头峰”),只有在标注位置有一较弱的尖锐衍射峰,说明该样品基本为非晶体(玻璃体)。

图2. 水泥辅料测试图谱

图3. 测试图谱与非晶峰拟合谱
3.2玻璃体含量计算
对该衍射谱图进行处理,扣除背底后计算非晶峰的积分面积和总的积分面积之比,结果显示该样品的玻璃体含量为99.31%,表明该样品玻璃体含量符合国标《GB/T-18046-2017》的要求(>85%)。
四、结论

