X射線衍射(XRD)在水泥行業(yè)中的應(yīng)用

水泥是一種常見的建筑用品，它對(duì)于建筑來說是不可少的，一般分普通硅酸鹽水泥、摻混合材料的硅酸鹽水泥和特殊水泥，使用多的就是硅酸鹽水泥。

水泥的質(zhì)量主要取決于熟料的礦物組成和結(jié)構(gòu)。水泥熟料主要礦物相成分是硅酸鹽，還有一些微量的礦物相如游離CaO或硫酸鹽等，有時(shí)出現(xiàn)一些反應(yīng)不全的殘留相，如石英SiO₂，還有一些添加的用于改善水泥質(zhì)量與性能的石膏等。

各標(biāo)號(hào)不同水泥的差別的指標(biāo)是硅酸三鈣（3CaO·SiO₂）、硅酸二鈣（2CaO·SiO₂）、鋁酸三鈣（3CaO·Al2O₃）、鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O₃·Fe₂O₃）四種物相含量的不同。在水泥工業(yè)中，快速、穩(wěn)定和準(zhǔn)確地測(cè)出水泥熟料礦物組成對(duì)于及時(shí)調(diào)整熟料生產(chǎn)方案，優(yōu)化水泥熟料礦物組成，有效監(jiān)控水泥質(zhì)量等方面有重大意義。

傳統(tǒng)水泥的分析方法是采用化學(xué)分析方法來確定水泥中各氧化物的含量，此類方法測(cè)試速度慢，現(xiàn)已大部分被波長(zhǎng)色散熒光（WDXRF）所取代。波長(zhǎng)色散熒光（WDXRF）可直接測(cè)得各氧化物（如CaO、SiO₂等）的含量，再通過Bogue公式計(jì)算出各物相的含量，但Bogue公式假設(shè)熟料中的四種礦物是理想的純化合物、是在熱平衡條件下形成的；而熱平衡條件在實(shí)際的水泥生產(chǎn)過程中并不存在，且Bogue公式忽略了其它因素（如鎂、硫、鉀、鈉等微量元素的作用、原料的粒度、窯爐氣氛及加熱過程等）的影響，因此其得到的結(jié)果并不是水泥中真實(shí)的礦物形態(tài)。

由于每種物相都有自已的XRD衍射峰，我們觀察到的譜圖是各物相的疊加，各衍射峰的強(qiáng)度與該物相含量有關(guān)。因此通過XRD衍射，我們可以得到各物相所對(duì)應(yīng)的衍射圖譜，進(jìn)而得到各物相的含量。國(guó)際上90年代已將XRD結(jié)合Rietveld全譜擬合應(yīng)用于水泥行業(yè)， 通過直接測(cè)定物相含量來控制水泥質(zhì)量。

水泥行業(yè)新國(guó)標(biāo)《GB/T 40407-2021 硅酸鹽水泥熟料礦相X射線衍射分析方法》已于2022年3月1號(hào)正式實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可直接通采用XRD測(cè)定水泥中各礦物相的含量。

意大利GNR公司是一家老牌歐洲光譜儀生產(chǎn)商，其X射線產(chǎn)品線誕生于1966年，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的技術(shù)開發(fā)和研究，該產(chǎn)品線已經(jīng)擁有眾多型號(hào)滿足多個(gè)行業(yè)的分析需求。

可用于桌面的臺(tái)式衍射儀ERUOPE、性價(jià)比高的大功率衍射儀APD 2000 PRO、功能強(qiáng)大的多功能高分辨率X射線衍射儀EXPLORER，均可應(yīng)用于水泥行業(yè)的物相分析。