矿渣粉玻璃体含量试验

掺合料之矿渣粉测试题及答案一、判断1、活性指数试验，到龄期的试体应在试验（破型）前30min从水中取出，并用湿布覆盖至破型。

（×）2、矿渣粉活性指数试验，试块在水中养护时可以水平放置，试块削平面应向上。

（√）3、GB/T18046-2008《用于水泥中的粒化高炉矿渣粉》规定矿渣粉氯离子含量不小于0.02。

（×）4、矿渣粉比表面积检测时，上面的滤纸可以重复使用，而料层下面的不可以重复使用。

（×）5、使用立磨粉磨矿渣时，矿渣入磨不需烘干。

（√）6、当散装工具容量超过生产厂规定出厂编号吨数时，允许该编号数量超过出厂编号吨数。

（√）7、GB/T18046-2008《用于水泥中的粒化高炉矿渣粉》规定，矿渣粉磨时允许加入石膏。

（√）8、矿渣粉试体在水中养护期间，允许全部换水，需注意水温。

（×）9、矿渣粉密度按GB/T208进行，矿渣粉的体积等于它排开的液体体积，液体使用普通煤油。

（×）10、比表面积按规定称取样品，将样品倒入已预先放好一张滤纸的料桶内，上下晃动 2-3次，使料层平坦，然后再放一张滤纸。

（×）11、从试验样中取出，用于复验仲裁的一份称为封存样。

（×）12、分别测定试验样品和对比样品的抗折强度，两种样品同龄期的抗折强度之比即为活性指数。

（×）13、矿渣粉活性指数检验用试模，深度规定为40mm±0.10mm。

（√）14、矿渣粉活性指数检验，削平后，用防水墨汁或颜料笔对试体进行编号和做标记。

（×）15、矿渣粉活性指数检验，两个龄期以上试体，每个试模内三条试块为一个龄期。

（×）16、矿渣粉活性指数计算时，计算结果保留两位小数。

（×）17、矿渣的活性系数为矿渣中三氧化二铝与二氧化硅的比值。

（√）18、矿渣粉封存样保存期限为本批次样品发完后三个月。

（√）19、试体带模养护温度的养护箱温度为20士1℃，湿度大于90%。

矿渣中玻璃体计算方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：矿渣中玻璃体计算方法是指通过一系列理论和实验方法，对矿渣中存在的玻璃体进行定量分析和计算的过程。

研究和计算矿渣中的玻璃体含量和组成是深入了解矿渣特性、优化资源利用以及提高环境保护效果的重要手段。

本文将针对矿渣中玻璃体的计算方法进行详细介绍。

我们需要了解矿渣中的玻璃体是指一种非晶态的固体物质，其主要由氧化硅、氧化铝和氧化钙等氧化物构成。

在矿渣中，玻璃体通常以颗粒状的形式存在，其含量和组成直接影响着矿渣的性质和用途。

准确计算矿渣中玻璃体的含量是非常重要的。

一般来说，计算矿渣中玻璃体的含量可以通过以下方法进行：1.化学分析法：这是最常用的方法，通过化学试剂对矿渣进行处理，将其中的玻璃体完全溶解并转化为可测定的化合物。

然后利用化学分析仪器如原子吸收光谱仪、X射线荧光光谱仪等对所得溶液进行分析，计算出玻璃体的含量。

2.显微镜观察法：这是一种直接观察颗粒中玻璃体数量和形态的方法。

取一定量的矿渣样品，经过磨成细粉后，用显微镜进行观察计数，然后根据所观察到的玻璃体颗粒数量计算其含量。

3.热分析法：这是通过对矿渣中玻璃体的热稳定性进行分析计算其含量的方法。

常用的热分析方法有热重分析、差示扫描量热法等，通过热分析仪器对矿渣样品进行加热，观察玻璃体的热稳定性表现，从而确定其含量。

4. X射线衍射法：这是一种通过X射线对矿渣中的玻璃体进行定量分析的方法。

通过X射线衍射仪对矿渣样品进行检测，利用X射线所得到的衍射图谱，计算出玻璃体的存在量。

以上述四种方法为主要途径，可以比较准确地计算出矿渣中的玻璃体含量。

需要注意的是，不同的方法各有优缺点，可以根据具体情况选择合适的方法进行计算。

除了计算矿渣中玻璃体的含量，还可以通过计算矿渣中玻璃体的组成来进一步深入了解矿渣性质。

一般来说，不同类型的矿渣中玻璃体的成分也会有所不同，通过对玻璃体成分的分析，可以为矿渣的综合利用和资源化提供重要参考。

第43卷第4期2024年4月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.4April,2024Ti 含量对矿渣玻璃体结构及其水化活性的影响机制研究李㊀宁1,赵立革2,赵少伟1,王㊀卉1,郑永超1(1.北京建筑材料科学研究总院有限公司,北京㊀100041;2.金隅住宅产业化(唐山)有限公司,唐山㊀064108)摘要:本文选取几种Ti 含量不同的矿渣,利用XRD㊁DSC㊁FT-IR㊁XPS 等测试手段分析矿渣重熔处理前后无定型网络中Al O㊁Ti O 和Si O 结构的变化情况㊂结果表明,随着钛含量增加,原矿渣中的Al 3+和Ti 4+倾向以稳定性较差的高配位形式存在,这会减弱其玻璃体结构对热变化的抵抗能力,表现为玻璃转变温度T g 和结晶温度T x 降低㊂经重熔急冷后,随着钛含量的增加,高钛矿渣中的Ti 4+和Al 3+会倾向以低配位的形式存在,这些网络形成体的增多会导致玻璃体结构稳定性增强,表现为矿渣后期活性明显减弱㊂这说明矿渣的性能除了受碱度以及玻璃体含量影响之外,还与无定型网络的结构变化紧密相关㊂关键词:高钛矿渣;玻璃体结构;稳定性;聚合度;水化活性;矿渣碱度中图分类号:TU521.4㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)04-1325-10Influence Mechanism of Ti Content on Structure and Hydration Activity of Slag-Based GlassLI Ning 1,ZHAO Lige 2,ZHAO Shaowei 1,WANG Hui 1,ZHENG Yongchao 1(1.Beijing Building Materials Acacemy of Sciences Research,Beijing 100041,China;2.Jinyu Residential Industrialization (Tangshan)Co.,Ltd.,Tangshan 064108,China)Abstract :This study selected several types of slag with different titanium content,and subjected them to re-melting and water quenching treatment.Various analytical techniques,such as XRD,DSC,FT-IR and XPS were used to analyze the changes in the amorphous network structures of Al O,Ti O and Si O in slag before and after remelting treatment.The research results show that as the titanium content increases,Al 3+and Ti 4+in the raw slag tend to exist in a highly coordinated form with poor stability,which weakens the resistance of its vitreous structure to thermal changes,manifestedby a decrease of glass transition temperature T g and crystallization temperature T x .After remelting and rapid cooling,Ti 4+and Al 3+in high-titanium slag tend to exist in a low coordination form with the increase of titanium content.The increase of these network forming bodies leads to an increase in the stability of the vitreous structure,which is manifested by a significant decrease in the activity of the slag in the later stage.This indicates that the performance of slag is not only affected by alkalinity and glass content,but also closely related to the structural changes of the amorphous network.Key words :high-titanium slag;vitreous structure;stability;aggregation degree;hydration activity;slag alkalinity收稿日期:2023-10-25;修订日期:2023-12-21基金项目:国家重点研发计划(2021YFC1910605)作者简介:李㊀宁(1995 ),男㊂主要从事钢铁冶金渣资源化利用方面的研究㊂E-mail:1205510345@通信作者:郑永超,博士,教授级高级工程师㊂E-mail:anton@0㊀引㊀言高钛矿渣为冶金工业中高炉冶炼钒钛磁铁矿时产生的废渣,在高炉炼铁时,由于钒钛磁铁矿石中绝大部分Ti 富集在矿渣中,矿渣中TiO 2的含量可达到8%~25%(质量分数,下同)㊂此外,钢铁厂在高炉正常作业时会加入少量含钛球团矿和块矿,Ti 能够在还原氛围中与C㊁N 生成高熔点化合物TiC 等物相,可保护炉底1326㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷炉缸免受侵蚀[1-2],由此引入到矿渣中的TiO2含量一般不超过4%㊂TiO2含量的增加能显著降低矿渣的活性:一方面,炉渣中的Ti能够在高温条件下生成钙钛矿㊁富钛透辉石等惰性组分[3];另一方面,进入无定型玻璃体结构中的Ti还能对矿渣硅氧骨架的网络结构产生影响㊂Bergeron等[4]在玻璃体中添加1%的TiO2导致90ħ去离子水中玻璃体的初始溶解速率(溶液中Si4+的浓度和水在单位玻璃面积上流速的乘积与玻璃中Si的质量分数之比)下降了约50%;Babu等[5]将磷酸盐玻璃中TiO2含量从0.2%增加到1%,在SBF模拟体液中浸泡21d后,发现磷酸盐玻璃溶解度下降了30%;Le等[6]对TiO2含量在1%以下的矿渣进行了XANES 光谱测试,结果表明矿渣中Ti原子的周围结构与K2O㊃TiO2㊃2SiO2玻璃结构类似,Ti3+和Ti4+在玻璃体结构中主要以五配位体的形式存在,并充当网络稳定剂增加了硅氧骨架的聚合度,导致矿渣的Si O㊁Al O结构在水化过程中溶解速率减小,进而使其火山灰活性显著降低㊂以上研究均表明,当玻璃体中TiO2含量低于1%时,TiO2能够作为网络稳定剂显著增强玻璃体结构的稳定性㊂随着玻璃体结构中TiO2含量进一步增加,TiO2由网络稳定剂逐渐转变为网络结构的主要组成部分,对整个无定型网络结构的影响更为复杂㊂卢曦等[7]通过对CaO-SiO2-Al2O3-MgO-(1%~4%)TiO2五元渣系的研究发现,随着矿渣中TiO2含量的增加,其玻璃体结构中硅氧骨架的聚合度逐渐降低;施丽丽等[8]研究指出,当熔渣中TiO2含量由2%增加至5%时,熔渣熔化性温度和黏度均下降,这代表熔渣中聚合的SiO4-4减少;Zhang等[9]通过CaO-SiO2-(0%~25%)TiO2三元体系的分子动力学模拟表明,在碱度为0.8的条件下,玻璃体结构中的Ti几乎都是以六配位的方式存在㊂以上研究表明,TiO2在玻璃体结构中主要表现出碱性氧化物的特性,Ti含量的增加能够降低玻璃体网络的聚合度,但同时也有研究[10-12]认为TiO2在玻璃体结构中更多呈现出酸性氧化物的特性,且Ti含量的增加有利于无定型网络骨架的生成和稳定㊂Sandstrom[10]通过对简单的SiO2-TiO2二元体系的研究发现,含3.4%~9.5%TiO2玻璃中的Ti主要是四配位,并与SiO2共同组成玻璃体网络结构㊂梁小平等[11]针对CaO-B2O3-SiO2-(0%~25%)TiO2渣系研究表明,TiO2的增加有利于[SiO4]单元的形成,对熔渣稳定性具有促进作用,且Ti的平均氧配位数逐渐减少,更倾向于表现出酸性氧化物的特性㊂除此之外,Ti含量的变化也会影响矿渣的结晶程度以及结晶相的种类,闫华等[12]以CaO-SiO2-17%Al2O3-8%MgO-TiO2五元渣系为研究对象,通过相图理论计算得出,当熔渣中TiO2含量达到7%时,炉渣液相中的初始析出相由斜长石类的钙铝硅酸盐(Ca2Al2SiO7)转变为钛酸钙(CaTiO3),导致无定型网络中的组分以及结构发生变化㊂这些研究表明在不同的化学环境中,Ti自身的结构不同,其对无定型网络聚合度的影响也存在明显的差异,由此可能导致矿渣玻璃体结构发生不同的变化,进而影响其水化活性㊂近些年来,关于高钛矿渣水化活性的研究大多都是通过改变矿渣粉的理化特征或是依靠添加激发剂的手段来分析高钛矿渣的水化过程以及水化产物的特性,以期找到提升其水化活性的方法,而涉及矿渣本身结构对其水化活性影响的研究相对较少㊂通常认为[6,13-16],矿渣中TiO2含量的增加会显著降低熔渣黏度和析晶温度,使其更易生成惰性晶相,导致水化活性的减弱;而在玻璃体结构中,TiO2的作用则类似于Al2O3,属于两性氧化物,能够同时以网络形成体和网络修饰体的形式存在,其与O2-结合成[TiO4]㊁[TiO5]和[TiO6],三种Ti O结构的整体稳定性依次减弱㊂另外,Ti4+的五配位结构以及Ti3+的四配位和五配位结构都需要网络修饰阳离子来补充电荷,这使Ti在矿渣中的化学环境比Al更为复杂㊂本文选取了几种含钛量不同的矿渣进行重熔急冷处理,通过XRD㊁DSC㊁FT-IR㊁XPS等方法分析矿渣重熔前后Ti含量对其无定型网络结构的影响,以此研究高钛矿渣中玻璃体的结构对其稳定性以及活性的影响机制和规律㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料水泥采用抚顺生产的P㊃I42.5硅酸盐水泥;标准砂为厦门ISO标准砂;四种Ti含量不同的矿渣K1~K4分别取自河北㊁四川地区的钢厂,这些矿渣全部采用急冷处理工艺,其中,K2采用风淬急冷,而其余三种采用水淬急冷㊂经X射线荧光光谱测试,四种矿渣的主要化学组成和碱度如表1所示,其中矿渣的三元碱度(ternary alkalinity,TA)和四元碱度(quaternary alkalinity,QA)的计算公式分别为R3=m(CaO+MgO)/m(SiO2)㊁㊀第4期李㊀宁等:Ti含量对矿渣玻璃体结构及其水化活性的影响机制研究1327R4=m(CaO+MgO)/m(SiO2+Al2O3)㊂由表1可知,矿渣中CaO㊁SiO2㊁Al2O3㊁MgO㊁TiO2的含量占总体质量的90%以上,且随着高钛矿渣中TiO2含量的增加,其主要成分CaO㊁SiO2的含量明显减少,其中K1为普通矿渣,K2~K4为高钛矿渣,对应的重熔急冷矿渣编号分别为K1ᶄ~K4ᶄ㊂表1㊀矿渣的主要化学组成和碱度Table1㊀Main chemical composition and alkalinity of slagsSample No.Mass fraction/%CaO SiO2Al2O3MgO TiO2SO3Fe2O3Na2O MnO K2O TA QA K139.4831.3316.307.57 1.74 1.650.680.490.190.26 1.500.99 K235.9126.4714.2410.178.35 1.28 1.160.860.330.53 1.74 1.13 K331.2225.3513.4111.4513.26 1.02 1.740.650.510.41 1.68 1.11 K429.6123.9614.559.3316.76 1.58 1.76 1.500.550.36 1.62 1.011.2㊀试验方法1.2.1㊀矿渣重熔试验冷却制度对矿渣的性能和结构影响较大㊂由于本文采用的四种矿渣在实际生产排放过程中的冷却制度存在一定差异,为排除其他因素影响,本试验采用重新熔融并统一冷却制度的措施㊂具体工艺:将这四种矿渣磨成细粉,并全部通过75μm筛网㊂使用坩埚盛放矿渣粉并放入马弗炉,以10ħ/min的升温速率,将炉温升至1450ħ,保温2h以确保矿渣充分熔融并混合均匀㊂最后,将熔融的矿渣迅速取出,并进行水淬急冷,获得冷却制度相同的水淬矿渣样品㊂1.2.2㊀矿渣活性试验将原矿渣以及重熔急冷渣分别粉磨至比表面积为(420ʃ10)m2/kg,按照‘用于水泥㊁砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉“(GB/T18046 2017)中矿渣活性指数测定方法,将矿渣粉与硅酸盐水泥按照质量比为1ʒ1混匀并加砂拌合后放入40mmˑ40mmˑ160mm的三联模具中成型,脱模后移入水温恒为(20ʃ1)ħ的水浴养护箱中养护至3和28d龄期(因本文需测试矿渣早期活性,所以并未按照标准中规定的7和28d 龄期进行测试),然后测定试件抗压强度,并与同养护龄期的纯水泥胶砂空白对照组作对比,以前者和后者抗压强度之比作为矿渣的活性指数㊂1.2.3㊀分析检测方法采用日本理学Ultima-Ⅳ型XRD衍射仪,以4(ʎ)/min的速度扫描5ʎ~80ʎ(2θ),对矿渣进行物相表征,然后以1(ʎ)/min的速度扫描22ʎ~38ʎ(2θ),以此计算矿渣的玻璃体含量;采用红外光谱仪分析矿渣中主要元素的化学环境,其测试波数范围为400~1250cm-1,分辨率为3cm-1;采用差示扫描量热仪(DSC, Mettler-Toledo)测定矿渣在升温过程中热通量的变化,升温速率为10ħ/min;采用AxisUltra型XPS仪测定矿渣中主要元素的分子结构或化学态等㊂2㊀结果与讨论2.1㊀XRD测试分析图1和图2分别为原矿渣和重熔矿渣的XRD谱,表2为按照‘用于水泥㊁砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉“(GB/T18046 2017)测算出的各矿渣中的玻璃体含量㊂结果显示,高钛矿渣更易在淬冷过程中生成晶相,其玻璃体含量较普通矿渣低㊂在测试范围内,K1仅有一个钙镁黄长石(Ca2MgSi2O7)的特征峰,无明显的含钛晶相特征峰;K2开始出现钙钛矿(CaTiO3)的特征峰,除此之外还出现了硅酸钙(Ca8Si5O18)㊁钠辉石(NaAlSi2O6)以及钙镁黄长石等晶相;K3中也出现了钙钛矿相,其原有的两个钙钛矿特征峰强度高于K2,且新增了晶面指数为(123)和(242)的两个特征峰,均为钙钛矿特征峰,除钙钛矿相外,K3中其他较为明显的晶相仅有钙镁黄长石;K4中钙钛矿相的四个特征峰均进一步增强,峰形更加尖锐,另外,K4中还出现了钛酸铝(Al2TiO5)㊁钙长石(CaAl2SiO6)以及钾长石(KAlSi2O6)等多个晶相的特征峰㊂物相分析表明,高钛矿渣中Ti的结晶相主要为钙钛矿,而且随着矿渣中Ti含量的增加,CaTiO3相在各晶面垂直方向上的晶胞数量增多,晶体尺寸增大㊂将各种矿渣重熔急冷后,K1ᶄ~K4ᶄ并未出现明显晶相,且玻璃体含量均大于99%(质量1328㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷分数),表明加快冷却速率能进一步提高矿渣中玻璃体的含量㊂图1㊀原矿渣的XRD 谱Fig.1㊀XRD patterns of rawslag图2㊀重熔矿渣的XRD 谱Fig.2㊀XRD patterns of remelted slag表2㊀矿渣的玻璃体含量Table 2㊀Glass content of slags Sample No.K1K2K3K4K1ᶄK2ᶄK3ᶄK4ᶄMass fraction /%98.192.996.394.4>99.0>99.0>99.0>99.0图3㊀原矿渣的DSC 曲线Fig.3㊀DSC curves of raw slags 2.2㊀DSC 测试分析图3为原矿渣K1~K4的DSC 曲线,表3为原矿渣在DSC 曲线中的特征温度㊂随着环境温度增加,四种矿渣都经历了从玻璃态到高弹态再析晶的过程㊂本文统一采用拐点法确定矿渣的T g 温度:对各DSC曲线进行一阶求导,选取700~800ħ斜率最大的点对应的温度作为转变温度㊂由结果可知,尽管四种矿渣的化学成分以及玻璃体含量存在差异,但在升温过程中由玻璃态转变为高弹态的临界温度T g 却随着矿渣中TiO 2含量的增加而不断降低,与K1(1.7%TiO 2)相比,K4(16.7%TiO 2)的T g 温度由759ħ降低至734ħ㊂从热力学角度来讲,T g 温度的降低表明玻璃分子在更低的温度下就能发生结构松散或重排,这意味着矿渣中钛含量的增加会普遍使得玻璃体结构的网络连结性减弱㊂另外,K1~K4中开始析晶温度T x 与临界温度T g 之间的差距ΔT 也逐渐减小,说明高钛矿渣中的玻璃体结构对热变化的抵抗能力较低,从高弹态到开始析晶的过程中,熔渣剪切黏度减小,质点迁徙速度加快,这些结果表明高钛矿渣玻璃体结构中聚合度较高的大阴离子团的数量也在减少[17]㊂表3㊀原矿渣在DSC 曲线中的特征温度Table 3㊀Characteristics temperatures of raw slags in DSC curvesSample No.α/(ħ㊃min -1)T g /ħT x /ħT p /ħΔT /ħK11075984091981K21074281885976K310739807854,889,93168K410734775858,91041㊀㊀注:α为升温速率,T p 为析晶峰温度㊂在析晶过程中,矿渣玻璃体结构由无序变为有序并伴随着放热,能够在DSC 曲线上形成析晶峰㊂由测试结果可知,K1㊁K2仅有一个析晶峰温度T p ,而K3和K4有多个,这与高钛矿渣中基础晶体或晶核的数量㊁种类有关,说明钛含量较高的熔渣在冷却过程中更易生成晶相;达到析晶温度后,K3㊁K4开始时的放热速率㊀第4期李㊀宁等:Ti含量对矿渣玻璃体结构及其水化活性的影响机制研究1329相对较低,这可能与其含有的晶相在此温度范围内因发生相转变或结构调整而导致的吸热有关㊂总体来看,尽管矿渣中钛含量的增加会导致其更易析出惰性晶相,但同时也会打破熔体中的硅氧㊁铝氧阴离子团,减少其交联和聚合度,使得生成的玻璃体结构更为松散,稳定性降低,表现为K1~K4中T g温度和T x温度的降低以及两者之间差距的减小㊂2.3㊀FT-IR测试分析在硅酸盐矿物中,根据桥氧数量的差异,[SiO4]单元可分为五种不同的硅结构单元,分别为Q0(单体)㊁Q1(二聚体)㊁Q2(链状或环状)㊁Q3(层状)和Q4(架状)㊂根据相关研究[18-21],红外光谱中800~1200cm-1波段能够明显地反映出硅酸盐结构状态,该区域内的谱峰可表征硅酸盐结构单元中Si O的伸缩振动,在此范围内与Q0~Q4相关的特征峰波段分别为840~890cm-1㊁900~930cm-1㊁960~1030cm-1㊁1050~1100cm-1以及1140~1190cm-1,图4为原矿渣和重熔矿渣在400~1250cm-1的FT-IR谱㊂图4㊀矿渣的FT-IR谱Fig.4㊀FT-IR spectra of slags由图4(a)可知,原矿渣中[SiO4]的聚合度主要与矿渣的结晶程度有关㊂K1和K3结晶程度较低,其复合峰较为平滑;K2和K4结晶程度高,部分[SiO4]所处的化学环境差异较小,复合峰上出现了几个小凸包,且由于生成了具有架状网络硅酸盐结构的长石类等晶相,矿渣中Q3和Q4结构也相对增多㊂图4(b)显示,经重熔急冷后,K1ᶄ~K4ᶄ在800~1200cm-1的吸光度随着SiO2含量的减少而逐渐降低㊂K1ᶄ~K3ᶄ中的Q0~Q2吸光度下降幅度明显大于Q3和Q4,但当K4ᶄ中SiO2含量继续下降时,两者的关系又开始颠倒㊂尽管随着矿渣中SiO2含量的降低,Al3+和Ti4+(Ti3+)有更大概率抢夺O2-并取代Si4+的位置,使Si O Si转变为Si O Al(Ti),从而导致[SiO4]聚合度下降㊂但与此同时,生成的[AlO4]以及[TiO5]等结构都需要修饰阳离子来平衡电荷,Ca2+㊁Mg2+㊁K+㊁Na+等修饰离子极化能力较弱且离子半径(0.72~1.38Å)远大于O2-构建的八面体堆积空隙,导致富含[AlO4]㊁[TiO5]的区域晶格畸变较多,桥氧数较少,倾向吸引更多的修饰阳离子生成低聚合度结构,这会使硅氧阴离子团周围化学环境中的修饰阳离子数量减少,导致其聚合度增大,所以与K1ᶄ相比,K2ᶄ的Q3和Q4结构占比反而更大㊂随着K3ᶄ㊁K4ᶄ中SiO2含量的进一步减少,[SiO4]共用桥氧的概率不断降低,导致[SiO4]的聚合度进一步下降㊂从整体来看,随着重熔矿渣中SiO2含量的降低,其玻璃体结构中[SiO4]的数量始终是减少的㊂700cm-1附近的吸收峰主要对应于Al O Si键的伸缩振动,该处的Al以[AlO4]的形式存在㊂图4(a)中K1~K4在该处的峰强呈减弱趋势,这是随着SiO2含量的降低以及冷却过程中分相等因素的影响, Al O Si结构的数量明显减少所致;经重熔急冷后,由于玻璃体中部分Al O Si转换为Al O Ti,因此与图4(b)中K1ᶄ相比,K2ᶄ~K4ᶄ在该处的吸收峰范围整体向高波数扩展㊂510cm-1附近的吸收峰主要对应于Si O Si的弯曲振动,该谱带因包含多种不同的化学键以及分子结构呈波浪线状,除了[SiO4]中的Si被Al㊁Ti取代后产生的多种弯曲振动之外,也可能包含Al O(主要对应于[AlO6]结构)㊁Mg O以及Ca O 伸缩振动㊂图4(a)中K2和K4因结晶程度较大使得510cm-1附近范围内的多个吸收峰较为凸显,而图4(b)中K1ᶄ~K4ᶄ在该范围内的吸收峰均较为明显,这说明重熔矿渣整体均质性较高,近程结构相对有1330㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷序,其特定分子结构的振动频率也相对更加集中㊂图4(b)中610~630cm -1附近的吸收峰主要对应于[TiO 5]㊁[TiO 6]中Ti O 的伸缩振动㊂与原矿渣相比,急冷会导致Ti O 结构对称性的降低以及周围异质性的增加,使Ti O 的振动频率差异加大,吸收峰分裂更为明显,尤其是[TiO 5]具有更大的空间和自由度,导致其振动频率波动范围更大㊂K1ᶄ~K4ᶄ在该范围内的吸收峰先增强后减弱,表明[TiO 5]㊁[TiO 6]结构数量也可能具有相同的变化趋势;图4(a)中K1~K3在该处均没有明显的吸收峰,这是因为原矿渣中[TiO 6]㊁[TiO 5]结构对称性较高且与重熔矿渣中Ti O 结构周围的化学环境差异较大,导致其Ti O 的吸收峰整体向低波数偏移㊂418cm -1附近尖锐的吸收峰主要对应于对称度较高的[AlO 4]中O Al O 键的弯曲振动㊂在图4(a)中仅有结晶程度较大的K2和K4在该处的吸收峰较为明显;经重熔急冷后,图4(b)中K1ᶄ~K4ᶄ在该处均出现了明显的吸收峰,且K3ᶄ㊁K4ᶄ的峰型更为尖锐,这可能是K3ᶄ㊁K4ᶄ中[AlO 4]数量的增多以及重熔矿渣整体均质性较高所致,还可能和[AlO 4]与硅氧以及钛氧骨架的结合程度有关,周围化学环境中极化能力较弱的修饰阳离子越多,对[AlO 4]本身弯曲振动影响越小,其振动频率也会相对集中㊂2.4㊀XPS 测试分析图5和图6分别为矿渣中Si 2p 和O 1s 的XPS 谱㊂[SiO 4]单元中Si 2p 的电子结合能通常会随着其桥氧个数的增加而增大,原矿渣K2和K4由于生成了较多具有高聚合度硅氧结构的长石㊁辉石类晶相,Si 2p 的电子结合能相对较高;经重熔急冷后,K1ᶄ至K4ᶄ中Si 2p 的电子结合能逐渐降低,其峰值对应的结合能由101.9eV 降低至101.7eV,表明K1ᶄ至K4ᶄ中高聚合度硅氧结构的数量在不断降低,这与FT-IR 分析结果一致㊂矿渣中氧的化学环境最为复杂,其O 1s 电子结合能的大小与相邻原子的电负性㊁离子半径以及晶格缺陷等因素有关,通常氧离子的外层电子云密度越大,对内层电子排斥越强,其O 1s 的电子结合能越高,因此桥氧的电子结合能普遍高于非桥氧㊂由图6可知,原矿渣K1~K4中的O 1s 结合能并没有呈现出规律性的变化;经重熔急冷后,K1ᶄ~K4ᶄ中O 1s 峰值对应的结合能均比原矿渣降低了0.3~0.6eV,且K2ᶄ和K4ᶄ的O 1s 结合能降低幅度更大,这说明矿渣中玻璃体含量的增加能够降低其O 1s 结合能㊂重熔矿渣中O 1s 结合能的减小表明部分氧离子外层电子云密度降低,O M(阳离子)键长增大,键能减弱,这可能与重熔渣中桥氧占比的减少或晶格缺陷增多有关,意味着重熔矿渣在参与水泥水化时,溶液中的OH -对其网络结构的亲核作用更为强烈,导致网络骨架更易解体,SiO 2和Al 2O 3溶出速率加快㊂图5㊀Si 2p 的XPS 谱Fig.5㊀XPS spectra of Si 2p 图6㊀O 1s 的XPS 谱Fig.6㊀XPS spectra of O 1s ㊀㊀图7为原矿渣和重熔矿渣中Al 2p 的电子结合能谱㊂有研究[22-23]显示,铝氧四面体和八面体中Al 2p 的电子结合能分别为73.4~74.55eV 和74.1~75.0eV,更低的Al 2p 结合能意味着低配位Al O 结构占比的增加或Al O 结构周围修饰阳离子的增多㊂在Ti O 结构中,Ti 3+与Ti 4+的Ti 2p3/2的电子结合能分别为456.8~457.5eV 和458.4~459eV,钛离子周围存在更强电负性或更多数量的配位原子会导致其Ti 2p 电子结合能的增加[24]㊂图8为各矿渣中Ti 2p 的XPS 谱,本文主要对Ti 2p 3/2轨道对应的电子结合能范围内的能谱进行分析,其各拟合峰的面积占比如表4所示,其中Peak1对应图8中Ti 3+的特征峰;Peak2~Peak4分第4期李㊀宁等:Ti 含量对矿渣玻璃体结构及其水化活性的影响机制研究1331㊀图7㊀Al 2p 的XPS 谱Fig.7㊀XPS spectra of Al 2p 别对应Ti 4+的三个特征峰,且其峰值对应的电子结合能依次增大㊂矿渣冷却时产生的多类晶相中包含能够作为网络形成元素的Si㊁Al㊁Ti 以及修饰元素Ca㊁Mg㊁K㊁Na等,前者与后者总的物质的量之比在这些晶相中存在一定的数值范围,通常在长石相㊁含钛矿物相㊁辉石相中较高,而在硅酸钙㊁橄榄石相中较低㊂这些晶相的生成与矿渣冷却制度以及碱度有关,影响因素较为复杂,难以判断不同结晶程度条件下剩余玻璃体结构中网络形成元素以及修饰元素占比的变化㊂但可以推断,进入结晶相中的Ca 2+㊁Mg 2+等离子会因平衡电荷的需要吸收负价离子,导致进入玻璃体结构中的O 2-减少,由此可能会使玻璃体中的钛和铝更倾向以网络修饰体的形式存在㊂图7显示,原矿渣K2~K4中Al 2p 结合能逐渐向高能级偏移,这表明高钛矿渣中的Al O 结构更倾向以高配位形式存在㊂图8(a)显示,原矿渣K2~K4电子结合能谱中458.3~458.4eV 附近对应Ti 低配位结构的Peak2峰面积占比由42.01%降至23.23%,而459.0~459.1eV 附近对应Ti 高配位结构的Peak4峰面积占比由17.47%提升至31.86%㊂尽管原矿渣K2~K4中高配位Ti O 结构数量的增加是否主要受钙钛矿晶相增多的影响较难准确判断,但由于Ti 4+与Al 3+的静电势能较为接近,所以矿渣玻璃体中Ti O 和Al O 结构的平均氧配位数可能存在相同的变化趋势,通过结合K2~K4中Al O 结构的变化也能在一定程度上验证Ti O 结构的变化趋势㊂除此之外,图8(a)显示原矿渣中还存在部分Ti 3+,而Ti 3+构成的Ti O 结构与Ti 4+相比更加不稳定,这可能也是高钛矿渣玻璃体结构稳定性更差的原因㊂图8㊀Ti 2p 的XPS 谱Fig.8㊀XPS spectra of Ti 2p表4㊀各Ti 2p 3/2的XPS 拟合峰的面积占比Table 4㊀Area proportion of XPS fitted peak for each Ti 2p 3/2Sample No.Area proportion /%Peak1Peak2Peak3Peak4K1 46.0323.0130.96K214.8442.0125.6817.47K36.4837.3525.6230.54K49.5523.2335.3731.86K1ᶄ 17.6749.7232.61K2ᶄ 24.8033.1242.08K3ᶄ 47.6810.7341.60K4ᶄ 48.7918.1333.081332㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷图7显示,K1ᶄ~K4ᶄ中Al 2p 的结合能整体呈降低趋势,这表明重熔高钛矿渣中的Al 更倾向以[AlO 4]存在,这与FT-IR 分析结果一致㊂根据熔渣的离子结构理论判断,Si 4+与O 2-的键接具有绝对的优势,而对比Al 3+与Ti 4+,尽管两者静电势能较为接近,但Al 3+比Ti 4+更容易结合O 2-生成[AlO 4][25],并优先由静电势能较低的K +㊁Na +㊁Ca 2+等来补偿电荷[26]㊂K1ᶄ~K4ᶄ熔渣中Ti 4+含量的增加以及重熔过程中的氧化作用使得矿渣体系内氧的摩尔百分比逐渐提高,再加上Si 4+含量的减少,导致Al 3+更易与O 2-键接生成[AlO 4]㊂图8(b)中K1ᶄ~K4ᶄ的XPS 谱显示,458.3~458.4eV 附近对应Ti 低配位结构的峰面积占比由17.67%升至48.79%,表明重熔高钛矿渣中的Ti 倾向于在低碱度环境下共用O 2-生成聚合度较高的[TiO 4]或者[TiO 5]㊂K1ᶄ~K4ᶄ玻璃体中低配位Al O 和Ti O 结构的增多会代替减少的[SiO 4]形成新的网络骨架,这些结构的变化又会对玻璃体的解体速率造成不利影响㊂另外,图8(b)中Ti 2p 3/2各分峰的结合能均介于458.3~459.0eV,表明钛基本上都是正四价的,这说明在矿渣重熔的过程中,三价钛基本上都被氧化为四价钛,这也会在一定程度上提高无定型网络中Ti O 结构的稳定性㊂2.5㊀活性指数及分析讨论图9㊀矿渣的活性指数Fig.9㊀Activity index of slag 矿渣中活性组分发生的水化反应及其溶解出的SiO 2㊁Al 2O 3和水化产物Ca(OH)2之间的二次反应均能生成水化硅酸钙㊁水化铝酸钙等凝胶物质,这些胶凝物质在水化过程中逐渐生长,不断填充颗粒间的孔隙,使得胶凝体系的致密度和强度不断提高,这是矿渣能够具有水化活性的原因㊂通常认为,矿渣中处于介稳态的玻璃体含量越高,其水化活性也就越大㊂除此之外,矿渣中CaO 等碱性氧化物的含量越高,其C 2S㊁CS 结构也就越多,同时玻璃体中SiO 2㊁Al 2O 3等溶出速率越高,水化活性更为显著㊂四种不同Ti 含量的矿渣重熔前后的活性指数如图9所示㊂活性测试结果显示,经重熔处理后,K2ᶄ㊁K3ᶄ的3d 活性指数相比于原矿渣分别提升了7%和9%,但K4ᶄ的3d 活性指数反而下降了2%;28d 龄期时,K2ᶄ~K4ᶄ的活性指数均比原矿渣低,其中K4ᶄ的活性指数甚至降低至50%以下,这说明通过提升高钛矿渣中玻璃体含量的方式并不一定能够增强其活性㊂另外,重熔处理后的K2ᶄ~K4ᶄ与K1ᶄ之间的活性差异相比于原矿渣更为明显,其中K2ᶄ㊁K3ᶄ与K1ᶄ之间的活性差距虽然在3d 时有所减小,但28d 时反而分别扩大至25%和48%,这表明重熔高钛矿渣后期活性增长更为缓慢㊂除此之外,原矿渣K1~K4的3d 活性指数也没有呈现明显的规律性,其中碱度最低且结晶程度较高的K4的3d 活性指数反而比K2和K3高3%~4%㊂综上所述,高钛矿渣的碱度以及玻璃体含量均不足以作为评价其活性强弱的依据,但无论是原矿渣还是重熔矿渣,其28d 的活性指数均会随着钛含量的增加而一致性降低㊂根据原矿渣的分析结果,钛的增加不仅会强化矿渣的晶化能力,使其在冷却过程中更易析出钙钛矿相㊁长石相等惰性组分,同时还会对矿渣的玻璃体结构部分产生较大的影响㊂DSC 测试结果显示,原矿渣K1~K4中T g 温度和T x 温度逐渐降低且两者之间的差距也逐渐减小,这意味着高钛矿渣中的玻璃体结构可能更为松散㊂XPS 结果也表明,K2~K4中能够作为网络形成体的Al 3+和Ti 4+的低配位结构的数量明显下降,同时玻璃体中较为稳定的Si O 结构的数量也会随着SiO 2含量的降低以及结晶程度的增加而减少,由此导致高钛矿渣玻璃体结构的稳定性显著下降㊂因此,钛含量的增加可能会促使矿渣玻璃体结构在水化时解体速率更高,这也能够解释低碱度且结晶程度较高的K4在3d 时的活性指数反而比K2和K3更高的现象㊂经重熔处理后,四种矿渣的玻璃体含量均增加且不存在明显的晶相,XPS 结果显示,高钛矿渣K2ᶄ~K4ᶄ中的Ti 4+和Al 3+更倾向以低配位形式存在,这些网络形成体会在低碱度条件下代替减少的[SiO 4]形成较为稳定的网络骨架,从而延缓矿渣水化过程中玻璃体结构的解体速率㊂另外,Ti 3+在重熔过程中被氧化成Ti 4+也会增加矿渣中Ti O 结构的稳定性,这些都可能是K4ᶄ的3d 时活性指数比K4更低的原因㊂因此,对于钛含量较高且碱度较低的矿渣,提高玻璃体的含量并不一定能增强水化活性㊂。

质量检测Quality & Inspection矿渣粉玻璃体含量测定方法的重复性验证沈永麟，张　勇，张　朝（云南省建筑材料产品质量检验研究院，云南 昆明 650106）中图分类号：TQ172.66 文献标识码：B 文章编号：1671－8321（2019）08－0110－030　引言粒化高炉矿渣（以下简称矿渣）是指在高炉冶炼生铁时，所得以硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经水淬急冷成粒后，具有潜在水硬性的材料[1]。

经水淬急冷的矿渣呈粒状、纤维状、多孔状和浮石状，含有大量非晶态玻璃体，这种玻璃体结构上有缺陷，处于介稳状态，具有较高的活性。

实践证明，在矿渣的化学成分大致相同的情况下，其玻璃体的含量越多，则矿渣的活性越高[2]。

长期以来，活性满足标准要求的矿渣粉被广泛用于水泥生产、砂浆和混凝土配制，对调整水泥品种、优化水泥性能、改善砂浆和混凝土的和易性产生了积极的影响。

GB/T18046-2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》规定了用X射线衍射仪测定粒化高炉矿渣粉中玻璃体含量的方法，将玻璃体检测结果作为矿渣粉型式检验合格与否的判定依据。

可见，准确测定矿渣粉玻璃体含量，是正确判定矿渣粉质量优劣，指导矿渣粉的生产加工、水泥配制以及在砂浆和混凝土中的正确使用的重要手段之一。

1　测定方法概述1.1　测定原理通过测量粒化高炉矿渣粉X射线衍射图中玻璃体部分的面积与底线上面积之比得到玻璃体含量[3]。

1.2　过程描述从X射线衍射仪测定矿渣粉玻璃体含量的原理可将测定过程划分为：样品制备、获取X射线衍射图、确定背底线和X衍射峰轮廓中线、人工剪裁、天平称量确定玻璃体含量五个主要过程。

若采用计算机软件计算晶体和玻璃体的面积，除样品制备和获取X射线衍射图两个过程外，还包含用计算机软件确定背底线和X衍射峰轮廓中线、计算所包含的晶体和玻璃体的面积两个过程。

玻璃体含量按下式计算，取整数[3]。

玻璃体含量=BA+B×100% （1）式中：A——晶体纸的质量（g）或面积；B——玻璃体纸的质量（g）或面积。

矿渣粉玻璃体含量试验
首先，进行矿渣粉玻璃体含量试验需要准备好试验样品，然后
按照相关标准的要求进行试验操作。

试验通常包括以下几个步骤：
1. 样品制备，从混凝土样品中取样，然后将其破碎并混合均匀，以便后续试验操作。

2. 矿渣粉含量试验，采用化学分析或物理分析的方法，确定混
凝土中矿渣粉的含量。

常用的方法包括X射线荧光光谱分析、比表
面积测定等。

3. 玻璃体含量试验，同样采用化学分析或物理分析的方法，确
定混凝土中玻璃体的含量。

常用的方法包括显微镜观察、化学分析等。

4. 数据处理，将试验得到的数据进行统计和分析，计算出矿渣
粉和玻璃体的含量，并进行比较和评估。

通过以上试验，可以得到混凝土中矿渣粉和玻璃体的含量，进
而评估混凝土的性能。

这对于确定混凝土配合比、优化材料使用具
有重要意义。

在进行试验时，需要严格按照相关标准和规范进行操作，确保试验结果的准确性和可靠性。

同时，还需要注意试验过程中的安全和环保问题，采取相应的防护措施，确保实验室操作的安全性和环保性。

探讨对比水泥对辅助性胶凝材料活性指数检测结果的影响及选用建议-----“微神（VCEM）电商”助力砼业科研事业蓬勃发展卢斯文1,2、陈恩义1,2、李体祯2（1.昂国企业有限公司；2.上海微神新型建材有限公司）一、前言国家发改委1月31日公布了2017年建材行业运行情况[1]。

2017年，全国水泥产量约23.2亿吨，商品混凝土产量约18.7亿立方米。

据此粗略计算，水泥混合材和混凝土掺合料大约有超过12亿吨的使用量。

随着国家政策的调控、大型水泥企业的呼吁以及一些专家学者的支持，低标水泥中使用的混合材料（水渣、原状粉煤灰、磷渣等）会被加工成符合标准要求、质量更优的水泥混合材和混凝土掺合料产品使用。

目前，市场上使用的水泥混合材和混凝土掺合料有：粒化高炉矿渣粉（以下简称“矿渣粉”）、粉煤灰、硅灰、石灰石粉、磷渣粉、钢铁渣粉、钢渣粉以及复合掺合料等。

这些材料掺入到水泥或混凝土中，通常会降低水泥或混凝土的强度，尤其是早期强度。

另外，不同种类的混合材、掺合料之间的活性也大不相同。

同一种混合材或掺合料，由于原材料质量、生产工艺不同，不同厂家生产出来产品的活性存在差异。

因此，为了便于客户（水泥厂或商混站）确定合适掺量，以及评判混合材和掺合料的质量，“活性指数”被作为一个重要的生产控制、出厂检测、进厂抽检的指标引入相关标准中。

“活性指数”的检测和计算方法通常是用对比水泥和待检产品按一定质量比（10%-50%，不同种类产品采用不同的掺量）组成的试验样品与对比样品的同龄期抗压强度之比来评定活性指数。

因此，对比水泥的性能会直接影响活性指数的检测结果。

为了减少对比水泥对活性指数检测结果的影响，国内外相关标准对对比水泥的性能做了规定和要求，具体参见下表1。

表1 国内外标准对对比水泥的技术指标要求总体来看：1）目前，国内采用的对比水泥主要有“绿标水泥”（参照GB/T 18046-2017）、“基准水泥”（参照GB 8076-2008）、“GSB 14-1510强度检验用水泥标准样品”（参照GB/T 1596-2017）以及市面上销售的42.5级P·I或P·O水泥，也有一些是自己采购熟料粉磨制得的。

★磨细矿渣粉检测作业指导书一、适用范围本细则适用于粒化高炉矿渣粉密度、比表面积（勃氏法）、氧化镁、烧失量、三氧化硫、流动度比、活性指数等指标的测定。

二、技术标准1、《水泥密度测定方法》GB/T208—942、《水泥化学分析方法》GB/T176-20083、《水泥比表面积测定法（勃氏法）》GB8074-2008(3).试样应预先通过0.90mm方孔筛，在110±5℃温度下干燥1h，并在干燥器内冷却至室温。

称取矿粉60g，称准至0.01g。

(4).用小匙将试样一点点的装入（1）条的李氏瓶中，反复摇动（亦可用超声波震动），至没有气泡排出，再次将李氏瓶静置于恒温水槽中，恒温30min，记下第二次读数。

(5).第一次读数和第二次读数时，恒温水槽的温度差不大于0.2℃。

(6).结果计算①矿粉体积应为第二次读数减去初始（第一次）读数，即矿粉所排开的无水煤油的体积（mL）.②矿粉密度ρ(g/cm3)按下式计算：矿粉密度ρ=矿粉质量(g)/排开的体积(cm3)结果计算到小数第三位，且取整数到0.01g/cm3,试验结果取两次测定结果的算术平均值，两次测定结果之差不得超过0.02 g/cm3。

2、比表面积(1)漏气检查气筒上口用橡皮塞塞紧，接到压力计上。

用抽气装置从压力计一臂抽出部分气体，然后关闭阀门，观察是否漏气。

如发现漏气，用活塞油脂加以密封。

试验层体积的测定①.用水银排代法：将两片滤纸沿圆筒壁放入圆筒内，用一直径比透气圆筒略小的细长棒往下按，直到滤纸平整放在金属的穿孔板上。

然后装满水银，用一块薄玻璃板轻压水银表面，使水银面与圆筒口平齐，并须保证在玻璃板和水银表面之间没有气泡或空洞存在。

从圆筒中倒出水银，称量，精确至0.05g。

重复几次测定，到数值基本不变为止。

然后从圆筒中取出一片滤纸，试用约②.③.3的平(3).①..将2min②.③.±0.005④.坦。

再放入一片滤纸，用捣器均匀捣实试料直至捣器的支持环紧紧接触圆筒顶边并旋转二周，慢慢取出捣器。

高性能助磨剂在S95矿渣微粉中的应用与研究发布时间：2021-11-03T03:01:03.149Z 来源：《中国科技人才》2021年第21期作者：张琴[导读] 本试验选择了一种高性能助磨剂产品，系统研究对矿渣的粉磨特性及其矿渣微粉性能的影响。

武汉武新新型建材股份有限公司湖北武汉 430000摘要：矿渣助磨剂是派生出来的矿渣微粉生产外加剂，可显著提高粉磨效率，达到较高的比表面积，降低能耗，减少碳排放，在粉磨条件不变情况下,能够很好改善矿渣微粉的细度和强度,并且能减少使用掺量，提高矿渣粉磨系统的台时产量、取得合理的工艺运行参数，降低矿渣微粉本部的综合电耗，提高企业的综合盈利能力,从而达到既能改善矿渣微粉性能又能降低生产成本的目的。

关键词：粒化高炉矿渣；矿渣微粉；比表面积；活性；助磨剂一、前言粒化高炉矿渣（以下简称矿渣）是高炉炼铁的副产品，在排渣过程中经水淬急冷，保留了微晶态的连续网状玻璃体结构。

将矿渣经高细粉磨后制备的矿渣高活性微粉已成为目前制备高强、高性能、高耐蚀混凝土过程中不可缺少的重要材料之一,在混凝土体系中，矿渣微粉按一定比例替代水泥，可显著改善混凝土性能及降低混凝土单位立方米生产成本。

矿渣中的玻璃体含量越多，其潜在水硬性越好，但其易磨性也越差，矿渣单独粉磨所消耗的能耗较高。

在实际工业生产中，常通过在粉磨过程中加入助磨剂以解决这一问题，但目前的研究主要集中在水泥粉磨的复合助磨剂上，对适合矿渣单独粉磨应用的助磨组分尚缺乏系统研究。

为此，本试验选择了一种高性能助磨剂产品，系统研究对矿渣的粉磨特性及其矿渣微粉性能的影响。

二、原材料2.1 助磨剂GS系列高分子矿渣助磨剂是一种由高分子化合物、多元醇、有机盐及阴离子表面活性剂等多种新型表面活性剂物质通过优化复合，并经特殊工艺反应制成的水溶性优异高分子聚合物（外观：棕色液体，比重：1.10-1.13g/cm3，P H: 8~10，固含量：≥40%），该产品各项性能指标复合GB/T26748-2011标准要求。

矿渣粉分析题库1、比表面积是指单位体积的物料所具有的质量(×)2、细度是指粉状物料的粗细程度，通常以标准筛的筛余百分数或比表面积或粒度分布表示(√)3、养护是指在测定水泥物理力学性能时，水泥试件需在规定的温、湿度的空气和水中放置一定时间，以使水泥较好水化的过程。

(√)4、水泥胶砂强度是表示水泥力学性能的一种量度。

(√)5、试体成型时搅拌时间是250秒(×)6、水泥胶砂流动度是表示水泥胶砂流动性的一种量度(√)7、粒度分布是指不同尺寸的颗粒在粉状物料中分布的重量百分比(√)8、活性指数是指相同龄期的试验样品和比对样品的抗压强度之比。

(√)9、成型时水、矿渣粉、标准水泥、标准砂的比例为1：1：1：5 (×)10、矿渣粉密度按GB/T203进行，矿渣粉的体积等于它排开的液体体积，液体使用普通煤油。

(×)11、矿渣粉的密度是指矿渣粉单位面积的质量，单位是g/cm2 (×)12、烧失量的测定是称取1g试样，精确到0.1g置于瓷坩埚中，放在马弗炉内从低温逐渐升高到700±50℃，灼烧15min，烧至恒重，冷却称量。

(×)13、我们目前所说的42.5水泥是指该水泥的28天强度不低于42.5mpa。

(√)14、矿渣粉国家标准规定：当用户需要时，生产厂应在矿渣粉发出之日起15d内寄发除28d活性指数以外的各项试验结果。

(×)15、养护室温度控制在20±1℃(×)16、分析比表面积，装入矿渣粉层底层滤纸片时，可不压紧纸片边缘(×)17、矿渣粉比表面积检测时，上面的滤纸片可以重复使用，而料层下面的不可以重复使用。

(×) 18、矿渣粉活性指数试验，试块在水中养护时可以水平放置，试块削平面应向上。

(√) 19、当散装工具容量超过生产厂规定出厂编号吨数时，允许该编号数量超过出厂编号吨数。

(√) 20、活性指数试验，到龄期的试体应在试验(破型)前30min从水中取出，并用湿布覆盖至破型。

矿渣粉——水玻璃浆液注浆现场试验方案矿渣粉——水玻璃浆液是国内一种新型的注浆材料，与改性水玻璃相比，具有价格低、加固强度高的特点。

而且，矿渣粉的颗粒细，本次试验用矿渣粉的比表面积为4600 cm2/g，仅次于超细水泥（6000 cm2/g）。

本次试验的目的主要是为了验证浆液在粉细砂层中能否注入，及其扩散半径为多少，加固效果如何。

一、准备工作1、材料准备：400kg矿渣粉，30kg工业烧碱，40BE′水玻璃450kg，热水（50℃左右）1吨；2.5m长花管10根。

2、设备准备：双液注浆泵一台，立式搅拌机一台，储浆桶两个（矿渣粉浆液、水玻璃浆液用各一个），风钻一台。

二、配合比甲液：矿渣粉：水=1：1 （重量比）乙液：水玻璃：水：工业烧碱=1：0.60 ：0.10（重量比）采用双液注浆，甲液：乙液=1：1 （体积比）三、浆液配制过程1、取一定量的热水（50℃），然后投入与水等重的矿渣粉，搅拌2~3min ，制成甲液。

2、取一定量的40 Be ′水玻璃；按所取水玻璃重量的0.60倍取热水，加入工业烧碱（固体片状）制成溶液，将所取水玻璃加入烧碱溶液，搅拌均匀后制成乙液。

3、甲乙两种浆液配制好后，应尽快进行注浆，防止浆液热量散失过多，影响浆液的化学反应。

注浆时，甲、乙液进入注浆泵的量为1：1。

四、注浆工艺 1、工艺流程2、钻孔用电钻钻孔，钻孔深度 2.2m ，其中，沿上半断面核心土上半周钻孔6个，间距40cm ，水平钻孔；下半断面拱脚处各钻孔2个，间1.91.0 4 丝扣压力，注浆时间。

另一组管不限压力和注浆量，直至将封堵破坏为止，详细记录注浆压力。

五、注意事项1、水玻璃与工业烧碱溶液对身体皮肤均有一定程度的轻微灼伤，施工中应注意防护。

掌子面接拆管人员应有雨衣、眼镜防护，防止浆液接触皮肤。

一旦接触应立即用清水冲洗。

2、矿渣粉溶液（甲液）在注浆时应不时搅拌，防止沉淀。

3、注浆过程中若停机15min以上时，应对管路用水冲洗，防止堵管。

矿渣微粉随着人们对矿渣微粉的性能和经济价值的逐渐认识，最近几年，很多水泥企业、水泥制品、混凝土企业都在生产、应用矿渣微粉。

由于矿渣、水泥物料的粒度、易磨性等条件不同，生产矿渣微粉历史短，经验不足等原因，有些企业生产矿渣微粉的设备产量低、电耗高，矿渣微粉的活性指数低，没有完全发挥矿渣微粉最大活性性能。

针对这些问题，探讨如何在粉磨矿渣电耗比较低的情况下，提高矿渣微粉的比表面积，提高矿渣微粉活性指数，发挥其最大的活性性能。

高活性指数矿渣微粉应用到水泥可等量替代大量熟料、应用到混凝土可等量替代大量水泥，并且能够提高混凝土的综合性能，达到降低生产成本、节能减排目的。

矿渣在粉磨过程中，比表面积增长十分缓慢，当矿渣微粉比表面积大于450㎡/kg时，由于研磨介质产生静电吸附现象，造成颗粒聚集、糊球，致使磨机产量降低，电耗增加，产品比表面积降低。

有的企业为了提高产量降低电耗，在矿渣粉磨的同时加入10%左右的粉煤灰，起到助磨作用，其结果是磨机产量有所提高，矿渣微粉活性却下降，其潜在的活性性能却没有完全发挥，这种矿渣微粉只能掺入水泥15%以下，才能保证原水泥的强度指标不降低。

目前国内大多数企业生产矿渣微粉比表面积在380㎡/kg～420㎡/kg之间，矿渣微粉活性并没有完全发挥，掺入水泥后虽然后期强度有所增长，但是，3d强度却降低3～5Mpa，活性指数≤S75级矿渣微粉国家标准。

这种粉磨方式存在：一、磨机产量低，电耗高。

在普通的球磨机生产中，单独粉磨矿渣的平均电耗是粉磨水泥的2～3倍。

按邦德方法计算，粉磨功指数为23kwh/t的矿渣，产品比表面积达到450㎡/㎏时，常规配球的φ2.4m×13m 开流磨产量尚不足7t/h，3.2m*13m产量25t国内外多数企业利用开路球磨机生产矿渣微粉，在不掺粉煤灰的情况下，比表面积450㎡/㎏以上时，电耗达到90kwh/t～130kwh/t，统计数据见表1。

表1 矿渣微粉比表面积450㎡/㎏以上，各规格开路球磨机产量与电耗1.83m×7.0m2.2m×7.0m 2.4m×13m 2.6m×13m3.0m×13m 3.2m×13m 磨机规格1.8~2.83.0~4.0 7.0~9.0 9.0~11.0 13.0~15.0 20.0~25.0 台时t/h电耗kwh/t135～90 125～95 115～90 110～90 105～90 100～90二、矿渣微粉活性指数低。

浅析影响高炉矿渣活性的因素及对策发表时间：2020-10-10T07:48:53.885Z 来源：《中国科技人才》2020年第17期作者：徐建虎张爱全徐春明[导读] 主要根据高炉水淬矿渣活性机理，分析出矿渣活性高低的影响因素，并对这些影响因素与矿渣活性相关性系数进行了统计分析，确定了其对活性影响的大小。

日照钢铁有限公司山东日照 276806摘要：主要根据高炉水淬矿渣活性机理，分析出矿渣活性高低的影响因素，并对这些影响因素与矿渣活性相关性系数进行了统计分析，确定了其对活性影响的大小。

最后为应对在实际生产中矿渣粉活性波动的质量控制提出了建设性意见。

关键词：矿渣活性；相关性系数；质量控制 Brief analysis of influencing factors on activity of blast furnace slag and countermeasures XU Jian-hu，ZHANG Ai-quan，XU Chun-ming （Rizhao Steel Co.，Rizhao，Shandong 276806，China） Abstract：Based on the activity mechanism of blast furnace water-quenched slag，the influence factors on the activity of blast furnace slag are analyzed，and the correlation Coefficient between these factors and the activity of blast furnace slag is statistically analyzed. Finally，some constructive suggestions on quality control of slag powder activity fluctuation in actual production are put forward. Key words：slag activity；Correlation coefficient；Quality control前言高炉矿渣是利用高炉冶炼生铁时的副产物在1400～1500℃下由铁矿石的土质成份和石灰石助溶剂熔融化合而成的。

2-GBT-18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T 18046-2008标准发布单位：国家技术监督局发布1范围本标准规定了粒化高炉矿渣的定义、组分与材料、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输和贮存等。

本标准适用于作水泥活性混合材和混凝土掺合料的粒化高炉矿渣粉。

2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误）或修订版均不适用于本标准，然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB 175 通用硅酸盐水泥GB/T 176 水泥化学分析方法（GB/T 176-1996，eqv ISO 680：1990）GB/T 203 用于水泥中粒化高炉矿渣GB/T 208 水泥密度测定方法GB/T 2419 水泥胶砂流动度测定方法GB/T 5483 石膏和硬石膏（GB/T 5483-1996，neq ISO 1587：1975）GB 6566 建筑材料放射性核素限量GB/T 8074 水泥比表面积测试方法（勃氏法）GB 9774 水泥包装袋GB 12573 水泥取样方法GB/T 17671 水泥胶砂强度检验方法（ISO法）（GB/T 17671-1999，idt ISO 679：1989）》JC/T 420 水泥原材料中氯的化学分析方法JC/T 667 水泥助磨剂3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。

粒化高炉矿渣粉：以粒化高炉矿渣为主要原料，可掺加少量石膏磨细制成一定细度的粉体，称作粒化高炉矿渣粉，简称矿渣粉。

4组分与材料4.1矿渣符合GB/T 203规定的粒化高炉矿渣。

4.2石膏符合GB/T 5483中规定的G类或M类二级（含）以上的石膏或硬石膏。

4.3助磨剂符合JC/T 667的规定，其加入量不应超过矿渣粉质量的0.5%。

质量检测Quality & Inspection矿渣粉玻璃体含量测定方法的重复性验证沈永麟，张　勇，张　朝（云南省建筑材料产品质量检验研究院，云南 昆明 650106）中图分类号：TQ172.66 文献标识码：B 文章编号：1671－8321（2019）08－0110－030　引言粒化高炉矿渣（以下简称矿渣）是指在高炉冶炼生铁时，所得以硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经水淬急冷成粒后，具有潜在水硬性的材料[1]。

经水淬急冷的矿渣呈粒状、纤维状、多孔状和浮石状，含有大量非晶态玻璃体，这种玻璃体结构上有缺陷，处于介稳状态，具有较高的活性。

实践证明，在矿渣的化学成分大致相同的情况下，其玻璃体的含量越多，则矿渣的活性越高[2]。

长期以来，活性满足标准要求的矿渣粉被广泛用于水泥生产、砂浆和混凝土配制，对调整水泥品种、优化水泥性能、改善砂浆和混凝土的和易性产生了积极的影响。

GB/T18046-2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》规定了用X射线衍射仪测定粒化高炉矿渣粉中玻璃体含量的方法，将玻璃体检测结果作为矿渣粉型式检验合格与否的判定依据。

可见，准确测定矿渣粉玻璃体含量，是正确判定矿渣粉质量优劣，指导矿渣粉的生产加工、水泥配制以及在砂浆和混凝土中的正确使用的重要手段之一。

1　测定方法概述1.1　测定原理通过测量粒化高炉矿渣粉X射线衍射图中玻璃体部分的面积与底线上面积之比得到玻璃体含量[3]。

1.2　过程描述从X射线衍射仪测定矿渣粉玻璃体含量的原理可将测定过程划分为：样品制备、获取X射线衍射图、确定背底线和X衍射峰轮廓中线、人工剪裁、天平称量确定玻璃体含量五个主要过程。

若采用计算机软件计算晶体和玻璃体的面积，除样品制备和获取X射线衍射图两个过程外，还包含用计算机软件确定背底线和X衍射峰轮廓中线、计算所包含的晶体和玻璃体的面积两个过程。

玻璃体含量按下式计算，取整数[3]。

玻璃体含量=BA+B×100% （1）式中：A——晶体纸的质量（g）或面积；B——玻璃体纸的质量（g）或面积。