水泥是一種無(wú)機(jī)膠結(jié)劑，經(jīng)水化反應(yīng)后可形成堅(jiān)硬的水泥塊，能將砂、石等骨料牢固地凝結(jié)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(zhì)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(zhì)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(shí)，是將廢物和水泥混合起來(lái)，如果在廢物中沒(méi)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(jiān)硬晶體結(jié)構(gòu)。這種水化以后的產(chǎn)物，被稱為混凝土。廢物被摻入水泥的基質(zhì)中，在一定條件下，廢物經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)的作用更進(jìn)一步減少它們?cè)趶U物-水泥基質(zhì)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(jīng)常把少量的飛灰、硅酸鈉、膨潤(rùn)土或?qū)＠a(chǎn)品等活性劑加入水泥中以增進(jìn)反應(yīng)過(guò)程。終依靠所加藥劑使粒狀的物質(zhì)變成了黏合的塊，從而使大量的廢物穩(wěn)定化/固化。

水泥固化工藝較為簡(jiǎn)單，通常是把有害固體廢物、水泥和其他添加劑一起與水混合，經(jīng)過(guò)一定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間而形成堅(jiān)硬的固化體。固化工藝的配方是根據(jù)水泥的種類處理要求以及廢物的處理要求制定的，大多數(shù)情況下需要進(jìn)行專門(mén)的試驗(yàn)。對(duì)于廢物穩(wěn)定化的基本要求是對(duì)關(guān)鍵有害物質(zhì)的穩(wěn)定效果，它基本上是通過(guò)低浸出速率體現(xiàn)的。除此之外，還需要達(dá)到一些特定的要求。影響水泥固化的因素很多，為在各種組分之間得到良好的匹配性能，在固化操作中需要嚴(yán)格控制以下的各種因素：

因?yàn)榇蟛糠纸饘匐x子的溶解度與pH有關(guān)，對(duì)于金屬離子的固定，pH有顯著的影響。當(dāng)pH較高時(shí)，許多金屬離子將形成氫氧化物沉淀，而且pH高時(shí)，水中的碳酸根濃度也高，有利于生成碳酸鹽沉淀。應(yīng)該注意的是，pH過(guò)高，會(huì)形成帶負(fù)電荷的羥基絡(luò)合物，溶解度反而升高。例如：pH9時(shí)，則形成Cu(OH)3-絡(luò)合物，溶解度增加。許多金屬離子都有這種性質(zhì)，如Pb當(dāng)pH>9.3時(shí)，Zn當(dāng)pH>9.2時(shí)Cd當(dāng)pH>11.1時(shí)，Ni當(dāng)pH>10.2時(shí)，都會(huì)形成金屬絡(luò)合物，造成溶解度增加。

以水泥為基本材料的固化技術(shù)適用于處理無(wú)機(jī)類型的廢物，尤其是含有重金屬污染物的廢物。由于水泥所具有的高pH，使得幾乎所有的重金屬形成不溶性的氫氧化物或碳酸鹽形式而被固定在固化體中。研究指出，鉛、銅、鋅、錫、鎘均可得到很好的固定。但汞仍然主要以物理封閉的微包容形式與生態(tài)圈進(jìn)行隔離的。要想地估計(jì)某種特定的廢物是否能夠被有效地固定于水泥結(jié)構(gòu)之中是相當(dāng)困難的。對(duì)于重金屬水泥固化過(guò)程的化學(xué)機(jī)理，關(guān)于鉛與鉻研究得較多。研究結(jié)果指出，鉛主要沉積于水泥水化物顆粒的外表面，而鉻則較為均勻地分布于整個(gè)水化物的顆粒之中。

另一方面，有機(jī)物對(duì)于水化過(guò)程有干擾作用，減小終產(chǎn)物的強(qiáng)度，并使得穩(wěn)定化過(guò)程變得困難。它可能導(dǎo)致生成較多的無(wú)定型物質(zhì)而干擾終的晶體結(jié)構(gòu)形式。在固化過(guò)程中加入黏土、蛭石以及可溶性的硅酸鈉等物質(zhì)，可以緩解有機(jī)物的干擾作用，提高水泥固化的效果。