赤泥作为工业生产氧化铝过程中产生的一种有害固体废弃物,它的大规模排放和堆积不但消耗了大量的土地资源,而且严重破坏了当地的生态平衡。采用赤泥复合材料制备微晶玻璃,不仅能解决赤泥带来的污染问题,还能产生经济效益,实现变废为宝。由于制备微晶玻璃通常是在高温状态下进行,以现有的实验仪器和方法对玻璃的熔融体和性质进行研究尚有不足,而分子动力学是一种不受高温条件限制的研究方法,可以有效地分析玻璃体在高温熔融时的微观结构和性质。另外,微晶玻璃的粘度不仅影响玻璃的熔融、固化、热处理机制、后期加工等工艺,还会影响微晶玻璃的耐腐蚀性、力学强度等宏观性质。而且对于微晶玻璃来说,体系的粘度与粒子间的键能、网络结构中四面体种类、含量及配位数有关。本文采用分子动力学模拟的方法建立了赤泥基微晶玻璃在1800K时的微观结构模型,并计算分析不同钢渣、粉煤灰和金尾矿含量对赤泥基微晶玻璃微观结构和体系粘度的影响。通过分子动力学方法研究了不同钢渣添加量下的赤泥-钢渣微晶玻璃的微观结构,得知在赤泥-钢渣微晶玻璃中,Si-O键长和O-Si-O键角的数值分布区间最小,Al-O键长和O-Al-O键角的分布范围次之,Fe-O键长和O-Fe-O键角分布最广。体系中Si-O存在少量的五配位体,Fe-O和Al-O以四配位、五配位和六配位共存的形式存在。赤泥-钢渣微晶玻璃中Na+的均方位移最大,其次是Ca2+和O2-,而Fe3+、Al3+和Si4+的均方位移较小。在微观结构中含有Si-O键的结构的稳定性高于含有Fe-O和Al-O键的结构。随着钢渣含量的增大,对[Si O4]的结构变化很小,对[Al O4]和[Fe O4]四面体的结构变化较大,Al-O、Si-O和Fe-O的五、六配位体都在减少,最稳定的四配位体都在增加,Si-O-Si桥氧和[Si O4]四面体数目不断增多,Al-O-Al、Al-O-Fe、Fe-O-Fe、Al-O-Si和Si-O-Fe桥氧数目减少,[Fe O4]和[Al O4]四面体数目减少,体系中四面体的总数目减少,但[Si O4]四面体数目的增多使网络结构的结合力增大,结构更稳定,两种因素的叠加导致赤泥-钢渣微晶玻璃的粘度先减少后增大,当钢渣的含量为30%时,体系的粘度最小。通过不同组分的赤泥-粉煤灰微晶玻璃的微观结构分析发现,Si-O键长分布范围较小,主要分布在1.6（?）左右,Al-O键长分布范围较大,而Fe-O键长分布范围最广,主要在1.7-2.3（?）之间。O-Si-O键角分布主要在108°附近,属于标准四面体结构,O-Al-O键角分布范围较大,主要分布在75-125°之间。Si-O以四配位和五配位的形式存在,Al-O主要以四配位形式存在,并含有少量的五配位和六配位体,Fe-O存在大量的四配位体、五配位体和六配位体。均方位移大小顺序为K+＞Na+＞Ca2+＞O2-＞Al3+＞Fe3+＞Si4+。随着粉煤灰的增加,Si-O键长基本没有什么变化,Al-O键长和Fe-O的键长分布更集中;O-Si-O键角几乎没有变化,O-Al-O键角的峰形由尖锐变向平缓,O-Fe-O键角峰形由单峰向双峰转变。Al-O-Fe、Fe-O-Fe桥氧数目的减少,Al-O-Si、Si-O-Si数目增多,[Si O4]和[Al O4]四面体数目一直增加,[Fe O4]四面体的数目一直减少,Si4+、O2-和K+的均方位移都一直降低,体系粘度不断变大。分析结果表明体系中加入粉煤灰,可以促进网络结构更稳定、更紧密。在赤泥-金尾矿微晶玻璃体系中,Si-O五配位体占比不足2%,Al-O和Fe-O都是以四配位体、五配位体和六配位体的共存形式存在,但是在金尾矿含量达到40%时,Al-O六配位体消失。在径向分布函数分布图出现第一峰从小到大的顺序为Si-O、Al-O、Fe-O、Na-O、Ca-O、K-O,且出现第一峰的峰形逐渐平缓,从而得到Si-O结构稳定性大于Al-O结构和Fe-O结构。随着金尾矿含量增加,Al-O-Si、Si-O-Si数目一直增加,Si-O-Fe的数目先增加后减少,Al-O-Fe、Fe-O-Fe和Al-O-Al桥氧数目一直减少。赤泥-金尾矿微晶玻璃中的[Si O4]四面体一直增加,[Al O4]四面体和[Fe O4]四面体一直减少。Si4+、O2-和K+的均方位移都一直降低,粘度一直升高,且升高的速率逐渐加快。在加入相同含量的钢渣、粉煤灰、金尾矿后,赤泥-金尾矿微晶玻璃中Al3+、Si4+和Fe3+的四配位百分含量都是最高的,体系中的[Si O4]、[Al O4]和[Fe O4]四面体及微观网络结构也最稳定。但当金尾矿含量过高时由于其粘度过大,对微晶玻璃的成型和析晶会造成困难,因此在制备赤泥-金尾矿微晶玻璃时应注意金尾矿含量不易过多,以保证制备工艺可行。