粉煤灰中的玻璃体

高温下，许多熔融的液体急剧冷却所形成的固体，其原子不能达到晶体所需的有序程度，被称之为非晶态，粉煤灰中的玻璃相就是非晶态之中的一种特殊类型，它的无序结构可以有 3 种因素而产生 ( 钱觉时，2002) : ①熔体的急剧淬火②网架的同晶替换③阳离子改性。在这3 种情况中，第一种往往缺乏充足的结晶时间，而后两种则属于聚合的两种不同类型。Henry 等 ( 2004) 认为，玻璃体即无定性部分相对于具有同样化学组成的晶体有更大的能量，因此不管在酸性还是碱性条件下，玻璃体都是支配反应行为的部分，这是因为玻璃体相对晶体键角、键距的改变等结构的缺陷，使其化学键更容易断裂。

粉煤灰中的玻璃体主要来源于高温条件下粉煤中矿物的分解和熔融，不同矿物之间的反应也可以形成玻璃体。矿物在煤粉燃烧过程中对玻璃体的贡献不尽相同，煤中黏土矿物通常是粉煤灰玻璃体的主要来源。根据 Spears ( 2000) 的研究，粉煤灰中的玻璃相和空心微珠主要得益于煤中的伊利石矿物。钱觉时 ( 2002) 给出了具有比较理想组成的高岭土质黏土 ( Al2O3·2SiO2·2H2O) 与碳酸盐之间的化学反应式，所生成的产物有铝硅玻璃体、莫来石、二氧化碳和水，即:

高铝粉煤灰特性及其在合成莫来石和堇青石中的应用

式中所给出的铝硅玻璃体组成仅是根据铝含量按照电中性原则来推算玻璃体结构中的阳离子改性剂量，如果硅酸盐的链断裂而发生解聚，将有更多改性剂离子参与反应，那么玻璃体的结构更为复杂，这种情况下很难给出类似上述的化学反应式。

粉煤灰中的玻璃体含量通常都在 50% 以上，在 XRD 曲线上明显可以看出 “鼓包”的存在，对粉煤灰中玻璃体含量的精确测定一般采用强酸 ( 如盐酸或氢氟酸) 溶解法，通过计算酸溶解前后粉煤灰的质量变化就可以知道粉煤灰中的玻璃体含量。粉煤灰中的活性物质主要来自玻璃体，其含量越高，活性越大。XRD 分析表明，准格尔电厂高铝粉煤灰的玻璃体含量为 55. 2% ，其成因主要来自炉前煤中高岭石矿物在高温下的熔融。

Hemmings 等 ( 1988) 在研究粉煤灰颗粒时发现，粉煤灰中玻璃体的化学组成与改性剂含量 ( K2O + Na2O + CaO + MgO) 有明显关系，他们将颗粒密度在 0. 8 ～ 2. 0 g / cm3，薄壁状的有较少改性剂构成的粉煤灰玻璃体称为Ⅰ型玻璃体相应将密度 >2. 5 g/cm3，有相对较多改性剂构成的粉煤灰玻璃体称为Ⅱ型玻璃体。Berry 等 ( 1988) 采用盐酸来溶解粉煤灰中的玻璃体 ( 非晶质铝硅酸盐) ，然后对其进行分析，更为明确地将粉煤灰中Ⅰ型玻璃体和Ⅱ型玻璃体定义如下:

Ⅰ型玻璃体: 一种铝硅酸盐玻璃体，有比较低的改性剂含量 ( CaO + MgO + K2O +Na2O≈8% ) ，通常出现在低密度粉煤灰颗粒中，呈中空状球体

Ⅱ型玻璃体: 一种铝硅酸钙玻璃体，有较高的改性剂含量 ( CaO + MgO + K2O + Na2O≈27%) ，主要出现在高密度、小尺寸粉煤灰颗粒中，呈实心球体。

Ⅰ型玻璃体和Ⅱ型玻璃体，在 SiO2-Al2O3-CaO 三元系统图中分别大致属于 F 类和 C类粉煤灰的范畴。由于这种划分方法存在概念外延上的不封闭，即密度在小于 0. 8 g/cm3和密度在 2. 0 ～2. 5 g/cm3之间，或者改性剂含量在小于 8%、8% ～27% 和大于 27% 的玻璃体划分问题，从而造成了实际应用上的困难。为了操作上的方便，我们在对准格尔电厂粉煤灰玻璃体划分时，将改性剂含量做了如下界定:

Ⅰ型玻璃体: 改性剂含量 ( CaO + MgO + K2O + Na2O) <15%

Ⅱ型玻璃体: 改性剂含量 ( CaO + MgO + K2O + Na2O) ≥15%

通过统计计算，准格尔电厂粉煤灰以Ⅰ型玻璃体占绝对优势，为 83. 6%，Ⅱ型玻璃体仅占 16. 4% ( 表 4. 8) 。这是因为准格尔电厂粉煤灰属低钙粉煤灰 ( CaO <10%) ，CaO含量仅有4. 22%，而且 MgO、K2O 和 Na2O 的含量均在 1% 以下，CaO、MgO、K2O、Na2O四种成分之和仅为 5. 56%。

表 4. 8 准格尔电厂粉煤灰中玻璃体类型及含量

图 4. 8 给出准格尔电厂粉煤灰中这两种玻璃体的部分 FESEM-EDX 分析结果，可以看出，Ⅰ型玻璃体外表比较光滑，Ⅱ型玻璃体外表有的比较光滑，有的粘附有较多的微粒。另外，粉煤灰中的玻璃体并非都呈球状，也有许多呈现出不规则的粒状。

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图 4. 8 准格尔电厂粉煤灰中的玻璃体类型 ( 附有 EDX 能谱点的颗粒)

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水泥中加入玻璃粉可以改善超高性能水泥基材料的微结构，提高其性能；高温蒸养可显著提高超高性能水泥基材料的强度。

玻璃粉是一种无机类无定型硬质超细颗粒粉末，外观为白色粉末。生产中使用原料高温高纯氧化硅及氧化铝等原料，再经过超洁净的生产工艺，形成无序结构的玻璃透明粉体，化学性质稳定，具有耐酸碱性、化学惰性、低膨胀系数的超耐候粉体材料。

玻璃粉是一种抗划高透明粉料，粒径小、分散性好、透明度高、防沉效果好；经过表面改进，具有良好的亲和能力，并且有较强的位阻能力，能方便地分散于涂料中，成膜后可增加涂料丰满度，制成的水晶透明度底漆类，既保持清晰的透明度，又提供良好的抗刮性。

简介：

玻璃粉末为无机无定型硬质颗粒粉末，通常用做高透明高硬度填充材料，生产中使用原料为PbO、SiO2、TiO2等电子级原料混匀后，再高温进行固相反应，形成无序结构的玻璃均质体，化学性质稳定，其耐酸性已远远超过氧化铅，但在化学组成表达中按通常 惯例折合成氧化物形成，如： PbO ， SiO2 等表示。

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