水泥是一種無機膠結劑,經水化反應后可形成堅硬的水泥塊,能將砂、石等骨料牢固地凝結在一起。水泥固化有害廢物就是利用水泥的這一特性。常用作固化劑的水泥有硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥。
常用的普通硅酸鹽水泥是用石灰石、黏土以及其他硅酸鹽物質混合在水泥窯中高溫下煅燒,然后研磨成粉末狀而成。它是硅、鋁及鐵的氧化物的混合物。其主要成分是硅酸二鈣和硅酸三鈣。在用水泥穩(wěn)定化時,是將廢物和水泥混合起來,如果在廢物中沒有足夠的水分,還要加水使之水化。水化以后的水泥形成與巖石性能相近的、整體的鈣鋁硅酸鹽的堅硬晶體結構。這種水化以后的產物,被稱為混凝土。廢物被摻入水泥的基質中,在一定條件下,廢物經過物理、化學的作用更進一步減少它們在廢物-水泥基質中的遷移率,如形成溶解性比金屬離子小得多的金屬氧化物。人們還經常把少量的飛灰、硅酸鈉、膨潤土或專利產品等活性劑加入水泥中以增進反應過程。終依靠所加藥劑使粒狀的物質變成了黏合的塊,從而使大量的廢物穩(wěn)定化/固化。
對有害污泥進行固化時,水泥與污泥中的水分發(fā)生水化反應生成凝膠,將有害污泥微粒分別包容,并逐步硬化形成水泥固化體??梢哉J為這種固化體的結構主要是水泥的水化反應產物CaO泥進行固化,水化結晶體內包進了污泥微粒,使得污泥中的有害物質被封閉在固化體內,達到穩(wěn)定化、無害化的目的 [1] 。