一種基于全譜擬合的普通硅酸鹽水泥晶體與非晶體礦物相測定方法與流程

本發明涉及普通硅酸鹽水泥礦物相測定，具體涉及一種基于全譜擬合的普通硅酸鹽水泥晶體與非晶體礦物相測定方法，屬于檢測分析。

背景技術：

1、普通硅酸鹽水泥由硅酸鹽水泥熟料、5％～20％摻量的混合材料及適量石膏共同磨細而成。而根據生料配比、混合材種類及摻量、廠家產地的不同，同種標號的普通硅酸鹽水泥其礦物組成比例各有差異，反映到水泥本身就是性能的差異，因此快速、準確測定普通硅酸鹽水泥礦物組成對水泥質量控制、性能預測具有重要意義。目前缺乏一種能夠準確、有效、便捷地測定普通硅酸鹽水泥中熟料及混合材相對含量的方法。《水泥組分的定量測定》gb/t?12960是國內現行的水泥組分的定量測定方法，該方法僅是一種基于水泥化學分析的理論計算方法，實驗操作復雜，且無法確切計算熟料礦物的有效含量及熟料與各類混合材的真實組成。而硅酸鹽水泥熟料礦物組成的定量分析一般是基于濕法化學分析或x射線熒光分析所得的氧化物含量，采用bogue法進行計算。但此法以平衡結晶為基礎，與實際生產結晶形式不同，且無法解決物相中的固溶替代問題，從而導致測試結果相對誤差較大。另外，新頒布的《硅酸鹽水泥熟料礦相x射線衍射分析方法》gb/t?40407，僅對硅酸鹽水泥熟料中晶體礦相的定量分析做出了規定，并不適用于水泥熟料中的非晶體礦物，以及摻入非晶體混合材的普通硅酸鹽水泥。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的就在于提供一種基于全譜擬合的普通硅酸鹽水泥晶體與非晶體礦物相測定方法，本方法采用x射線衍射及rietveld全譜擬合技術對普通硅酸鹽水泥礦物組成進行定量分析，本方法分析速度快，操作簡單方便，準確度高，能夠實現常見混合材判定及含量分析。

2、本發明的技術方案是這樣實現的：

3、一種基于全譜擬合的普通硅酸鹽水泥晶體與非晶體礦物相測定方法，步驟如下：

4、1)分別采集擬檢測的所有混合材樣品的x射線衍射數據；

5、2)對步驟1)得到的各混合材樣品的x射線衍射數據進行對比分析，確定每種混合材的特征礦物，并將該特征礦物的晶體相及該混合材其他晶體礦物的晶體相作為該混合材的混合材晶體相，除特征礦物及其他晶體礦物外，該混合材其他礦物組分均作為該混合材的非晶體結構并建立每種混合材非晶體結構相；

6、3)待測普通硅酸鹽水泥礦物相檢測；

7、3.1)采集待檢測的普通硅酸鹽水泥樣品的x射線衍射數據；

8、3.2)將待檢測的普通硅酸鹽水泥的x射線衍射數據文件、儀器參數文件、各熟料晶體相結構模型文件、石膏晶體相結構模型文件、所有擬檢測混合材的混合材晶體相結構模型文件、所有擬檢測混合材的混合材非晶體結構相的結構模型文件導入擬合軟件中；

9、3.3)在擬合軟件中，對包括最小二乘法計算參數、背底、標度因子、儀器零點、晶胞參數、峰形參數、擇優取向、原子坐標、溫度因子在內的參數進行精修；

10、3.4)擬合軟件自動計算各物相的相對含量，同時，根據晶胞參數精修過程中是否發散，判斷該物相是否存在，由此獲得各物相的定量分析結果，實現混合材的判定及摻量測定。

11、進一步地，步驟1)中，擬檢測的混合材包括礦渣、粉煤灰和石灰石粉，其中礦渣的特征礦物為鈣鋁黃長石和鎂硅鈣石；粉煤灰的特征礦物為莫來石；石灰石的特征礦物為碳酸鈣。

12、進一步地，步驟2)中，按如下步驟建立混合材非晶體結構相，

13、2.1)利用x射線衍射儀分別采集混合材、該混合材添加內標物后得到的混合物的衍射數據；

14、2.2)對混合材的衍射數據進行非晶相的指標化擬合，得到包括峰位、峰強、晶胞參數、空間群和單胞體積在內的指標化結果；

15、2.3)用所述混合材添加內標物后得到的混合物的衍射數據，進行非晶相其他指標的指標化擬合，確定各個物相的比例因子s，計算單胞質量zm值；

16、2.4)將指標化擬合得到的峰位、峰強、晶胞參數、空間群參數信息保存并作為晶體結構文件，即為該混合材非晶體結構相晶體結構文件。

17、進一步地，所述混合材為礦渣，其內標物為caco3且添加量為礦渣的10％。

18、進一步地，步驟2.2)中，混合材非晶相指標化擬合過程為，

19、將礦渣的衍射數據導入到topas軟件中，選擇cu靶光源文件，同時選擇5級多項式和1/x函數進行背景擬合；輸入包括測角儀半徑、探測器種類、光闌系統設定值在內的儀器參數；在“corrections”選項卡中選擇zero?error進行零點精修；調入礦渣相關晶體結構文件，增加非晶體hkl_phase，輸入假設的空間群fm30m和晶胞參數a＝2nm，同時打開微觀應變精修選項；參數設定好后便進行全譜擬合，觀察擬合曲線與實測值的吻合程度，調整參數使得擬合效果最好；隨后固定峰強，取消“delete?hkls?on?refinement”后的精修標記，選擇“scale”的精修標記并在“value”框中輸入0.001，再將fix改為refine，選擇“hkls?is”界面，將強度i設為固定值，即完成礦渣非晶相的指標化。

20、本發明基于x射線衍射及rietveld全譜擬合技術，實現了普通硅酸鹽水泥礦物相定量分析檢測。與現有技術相比，本發明具有以下優點：

21、(1)相較于傳統硅酸鹽水泥化學分析方法，本方法測試過程簡易、自動化程度高、分析速度快。

22、(2)本發明在不添加內標物的情況下對非晶體礦物進行定量分析，簡化實驗前期處理，降低檢測成本。

23、(3)本發明對非晶體礦物進行區分，實現常見混合材判定及定量分析。

24、(4)全譜擬合技術是將所有礦物信息納入計算，準確度高，更貼近水泥實際礦物組成。

技術特征：

1.一種基于全譜擬合的普通硅酸鹽水泥晶體與非晶體礦物相測定方法，其特征在于，步驟如下：

2.根據權利要求1所述的一種基于全譜擬合的普通硅酸鹽水泥晶體與非晶體礦物相測定方法，其特征在于，步驟1）中，擬檢測的混合材包括礦渣、粉煤灰和石灰石粉，其中礦渣的特征礦物為鈣鋁黃長石和鎂硅鈣石；粉煤灰的特征礦物為莫來石；石灰石的特征礦物為碳酸鈣。

3.根據權利要求1所述的一種基于全譜擬合的普通硅酸鹽水泥晶體與非晶體礦物相測定方法，其特征在于，步驟2）中，按如下步驟建立混合材非晶體結構相，

4.根據權利要求3所述的一種基于全譜擬合的普通硅酸鹽水泥晶體與非晶體礦物相測定方法，其特征在于，所述混合材為礦渣，其內標物為caco3且添加量為礦渣的10%。

5.根據權利要求4所述的一種基于全譜擬合的普通硅酸鹽水泥晶體與非晶體礦物相測定方法，其特征在于，步驟2.2）中，混合材非晶相指標化擬合過程為，

技術總結
本發明公開了一種基于全譜擬合的普通硅酸鹽水泥晶體與非晶體礦物相測定方法，1）分別采集擬檢測的所有混合材樣品的X射線衍射數據；2）對得到的各混合材樣品的X射線衍射數據進行對比分析，確定每種混合材的特征礦物并建立每種混合材非晶體結構相；3）待測普通硅酸鹽水泥礦物相檢測時，先采集待測樣品的X射線衍射數據；將X射線衍射數據文件、儀器參數文件、各熟料晶體相、石膏晶體相、混合材晶體相、混合材非晶體結構相的結構模型文件導入擬合軟件中；在擬合軟件中對各參數進行精修；擬合軟件自動計算各物相的相對含量，實現混合材的判定及摻量測定。本方法分析速度快，操作簡單方便，準確度高，能夠實現常見混合材判定及含量分析。

技術研發人員：蔣順利,葉思宏,馮永成,黎凱豪,黃佳林,鄭翰文
受保護的技術使用者：重慶茂僑科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14