水泥固化
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水泥固化
水泥固化基本理论
• 水泥是是一种无机胶结材料，经过水化反应后可以生 成坚硬的水泥固化体，将有害成分包容在水化产物中。 • 处理废物时最常用的一种固化技术。
水泥固化剂
• 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石 水泥等都可以作为废物固化处理的基材。 • 普通硅酸盐水泥是用石灰石、粘土以及其他硅酸盐物 质混合在1450℃的高温下煅烧，然后研磨成粉末状。 它是钙、硅、铝及铁的氧化物的混合物。其主要成分 是硅酸二钙和硅酸三钙。
添加剂
• • 作用：改善固化条件，提高固化体的质量。 常用的添加剂有： 吸附剂 活性氧化铝、粘土、蛭石等 缓凝剂 酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等 促凝剂 水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等 减水剂 表面活性剂等
水泥固化的水化反应：
(1)硅酸三钙的水合反应 3CaO· 2+xH2O→2CaO· 2· 20+Ca(OH)2 Si0 Si0 yH
(3)铝酸三钙的水合反应
3CaO· 203+xH2O→3CaO· 203· 20 A1 A1 xH 如
有氢氧化钙[Ca(OH)2]存在，则变为
3CaO· 203+xH2O+Ca(OH)2→4CaO· 203· 2O A1 A1 mH
(4)铝酸四钙的水合反应
4CaO· 203+ xH2O+Fe2O3→3CaO· 203· 2O+ A1 A1 mH
水泥固化的缺点
• 水泥固化体的浸出率较高，由于它的空隙率较高所致， 需作涂覆处理； • 增容比较高，达1.5-2； • 有的废物需进行预处理和投加添加剂，使处理费用增 高； • 水泥的碱性易使铵离子转变为氨气逸出； • 处理化学泥渣时，由于生成胶状物，使混合器的排料 较困难，需加入适量锯末。
CaO· 203· 2O Fe nH
水泥固化工艺及其影响因素
（1） PH （2） 水，水泥和废物量的比例 （3） 凝固时间 （4） 添加剂
水泥固化技术的应用
• 最适用于无机类型的废物，尤其是含有重金属污染物的废 物。水泥高pH值，形成不溶性的氢氧化物或碳酸盐形式。 某些重金属也可固定在水泥基体的晶格中。 • 研究指出，铅、铬、铜、锌、锡、镉均可得到很好的固定。 但汞仍然要以物理封闭的微包容形式与生态圈进行隔离。 对铅和铬的水泥固化机理研究较多，铅主要沉积于水泥水 化物颗粒的外表面，而铬则较为均匀地分布于整个水化物 的颗粒之中。
→CaO· 2· 20+2Ca(OH)2 Si0 mH
2(3CaO· 2)+xH2O→3CaO· 2· 20+3Ca(OH)2 Si0 2Si0 yH
→2(CaO· 2· 2O)+4Ca(OH)2 Si0 mH
Hale Waihona Puke Baidu
(2)硅酸二钙的水合反应
2CaO· 2+ xH2O→2CaO· 2· 2O Si0 Si0 xH →CaO· 2· Si0 mH20+Ca(OH)2 2(2CaO· 2)+H2O→3CaO· 2· 2O+Ca(OH)2 Si0 2Si0 yH →2(CaO· 2· 2O)+2Ca(OH)2 Si0 mH
电镀污泥固化处理
• 固化材料为425号普通硅酸盐水泥，水/水泥质量比为 0.47—0.88，水泥／废物质量比0.67－4.00，固化体 的抗压强度可以达到6—30MPa。固化体的浸出试验结 果说明，Pb2+、Cd2+、Cr6+的浸出浓度都远低于相应的 浸出毒性鉴别标准。
水泥固化的优点
• 对各种无机类型废物，尤其是重金属废物； • 设备和工艺过程简单，设备投资、动力消耗和运行费用 都比较低； • 价廉易得； • 对含水率较高的废物可直接固化； • 操作常温下即可进行； • 对放射性废物的固化容易实现安全运输和自动化控制等。
水泥固化基本理论
• 水泥是是一种无机胶结材料，经过水化反应后可以生 成坚硬的水泥固化体，将有害成分包容在水化产物中。 • 处理废物时最常用的一种固化技术。
水泥固化剂
• 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石 水泥等都可以作为废物固化处理的基材。 • 普通硅酸盐水泥是用石灰石、粘土以及其他硅酸盐物 质混合在1450℃的高温下煅烧，然后研磨成粉末状。 它是钙、硅、铝及铁的氧化物的混合物。其主要成分 是硅酸二钙和硅酸三钙。
添加剂
• • 作用：改善固化条件，提高固化体的质量。 常用的添加剂有： 吸附剂 活性氧化铝、粘土、蛭石等 缓凝剂 酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等 促凝剂 水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等 减水剂 表面活性剂等
水泥固化的水化反应：
(1)硅酸三钙的水合反应 3CaO· 2+xH2O→2CaO· 2· 20+Ca(OH)2 Si0 Si0 yH
(3)铝酸三钙的水合反应
3CaO· 203+xH2O→3CaO· 203· 20 A1 A1 xH 如
有氢氧化钙[Ca(OH)2]存在，则变为
3CaO· 203+xH2O+Ca(OH)2→4CaO· 203· 2O A1 A1 mH
(4)铝酸四钙的水合反应
4CaO· 203+ xH2O+Fe2O3→3CaO· 203· 2O+ A1 A1 mH
水泥固化的缺点
• 水泥固化体的浸出率较高，由于它的空隙率较高所致， 需作涂覆处理； • 增容比较高，达1.5-2； • 有的废物需进行预处理和投加添加剂，使处理费用增 高； • 水泥的碱性易使铵离子转变为氨气逸出； • 处理化学泥渣时，由于生成胶状物，使混合器的排料 较困难，需加入适量锯末。
CaO· 203· 2O Fe nH
水泥固化工艺及其影响因素
（1） PH （2） 水，水泥和废物量的比例 （3） 凝固时间 （4） 添加剂
水泥固化技术的应用
• 最适用于无机类型的废物，尤其是含有重金属污染物的废 物。水泥高pH值，形成不溶性的氢氧化物或碳酸盐形式。 某些重金属也可固定在水泥基体的晶格中。 • 研究指出，铅、铬、铜、锌、锡、镉均可得到很好的固定。 但汞仍然要以物理封闭的微包容形式与生态圈进行隔离。 对铅和铬的水泥固化机理研究较多，铅主要沉积于水泥水 化物颗粒的外表面，而铬则较为均匀地分布于整个水化物 的颗粒之中。
→CaO· 2· 20+2Ca(OH)2 Si0 mH
2(3CaO· 2)+xH2O→3CaO· 2· 20+3Ca(OH)2 Si0 2Si0 yH
→2(CaO· 2· 2O)+4Ca(OH)2 Si0 mH
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(2)硅酸二钙的水合反应
2CaO· 2+ xH2O→2CaO· 2· 2O Si0 Si0 xH →CaO· 2· Si0 mH20+Ca(OH)2 2(2CaO· 2)+H2O→3CaO· 2· 2O+Ca(OH)2 Si0 2Si0 yH →2(CaO· 2· 2O)+2Ca(OH)2 Si0 mH
电镀污泥固化处理
• 固化材料为425号普通硅酸盐水泥，水/水泥质量比为 0.47—0.88，水泥／废物质量比0.67－4.00，固化体 的抗压强度可以达到6—30MPa。固化体的浸出试验结 果说明，Pb2+、Cd2+、Cr6+的浸出浓度都远低于相应的 浸出毒性鉴别标准。
水泥固化的优点
• 对各种无机类型废物，尤其是重金属废物； • 设备和工艺过程简单，设备投资、动力消耗和运行费用 都比较低； • 价廉易得； • 对含水率较高的废物可直接固化； • 操作常温下即可进行； • 对放射性废物的固化容易实现安全运输和自动化控制等。