5.2. Физико-химические исследования шлаков

Свойства шпаков и материалов на их основе прежде всего определяются их минералогическим (фазовым) составом — содержанием различных соединений и свободных окислов. Минералогический состав можно определить прямым или косвенным методами. Прямые методы позволяют установить фазовый состав вещества непосредственно. К ним относятся такие методы физико-химического анализа, как рентгеноструктурный, термический, спектральный и др. Косвенные методы основаны на том, что первоначально в материале путем химического анализа устанавливают содержание отдельных химических элементов и окислов, а затем рассчитывают количественный фазовый состав исследуемого вещества. Химический состав шлака независимо от происхождения характеризуют наличием следующих окислов: SiО₂ , СаО , Al₂O₃ , МgО и др> Анализируя химический состав шлаков, можно установить его активность, основность и предварительно судить о возможности применения в тех или других композициях.

Наибольший эффект дает одновременное использование различных методов, когда пробы параллельно подвергаются нескольким видам исследований по следующей схеме: микроскопия ————> рентгенофазовый анализ ————> термографический анализ ————> рентгенофазовый анализ ————> микроскопия ————> выводы.

Сначала снимается рентгенограмма, анализ которой позволяет сделать предварительные выводы о фазовом составе вещества. Затем производят термографический анализ. По экзотермическим эффектам делаются предположения о процессах гидратации, кристаллизации, фазовых превращениях отдельных компонентов, а по эндотермическим эффектам — о дегидратации, декарбонизации, диссоциации и т. д. Рентгенограмма, снятая после термического анализа, должна показать превращения, которые претерпевают компоненты исследуемого вещества: изменяется профиль рассеивания, исчезают или появляются новые пики, свидетельствующие об изменении кристаллической структуры вещества. Микроскопия, проводимая параллельно с этими анализами, показывает на снимках появление или исчезновение кристаллических фаз, локальные изменения в стуктуре вещества, передислокацию аморфных и кристаллических зон, изменение формы и размеров кристаллов и т. д.