加入添加剂,通过高温烧结使危险废物转变为结构完整的致密固体,以减小废物的毒性和有害组分的可迁移性,便于运输和管理。
烧结固化为粉末颗粒提供扩散能量,将大部分气孔从晶体中排除,在固化体中的晶相边界发生部分熔融,在低于熔点的温度下使晶体成为致密坚硬的烧结体,其所需能量比熔融固化低。烧结过程必须具备两个条件:①存在物质迁移的机理。②有一种能量(热能)促进和维持物质迁移。
烧结技术是将废物经过分拣、粉碎等处理,再加入添加剂,与废物一起搅拌均匀,经高温烧结、化学反应,然后用特殊的模具定型还原成新型高强度合成材料。根据主原料中含硅、铝、铁、钙等氧化物的多少,配以磷酸或水玻璃等为主的添加剂,经过混合、浇注、固化、干燥、烧结等工序而成。该技术可以处理工业固体废渣,包括粉煤灰、尾矿、磷渣、废砂、炉渣、赤泥、硫酸渣、污泥等。特点是不堆、不埋、不烧,可杜绝废物净化处理过程中或处理后的二次污染问题。它能使处理后的废物达到无污染程度,并且可以变废为宝,生产多种废物砖。
根据加热过程是否有液相产生及颗粒间结合机制,可分为固态烧结和液态烧结。根据烧结温度高低可分为:1100℃以下为低温烧结,1100~1250℃为中温烧结,1250~1450℃为高温烧结,1450℃以上为超高温烧结。烧结窑炉有间歇式窑炉和连续式窑炉。间歇式窑炉适合小批量或特殊烧成方法,连续式窑炉用于大规模生产与相对低的烧成条件。使用最广泛的是电加热炉。
影响烧结固化的因素有以下6个方面:①化学组成。决定了烧结的起始温度。硅铝类物质需要的烧结温度较高,碱金属化合物一般熔融温度较低,可作助溶剂来降低烧结温度。②粒径分布。颗粒越细,比表面积越大,烧结驱动力越大。粒径分布越广,得到的晶相分布越均匀。③成形压力。成形压力越大,烧结体致密化程度越高,但如果压力超过塑性形变限度会发生脆性断裂。④烧结温度。烧结温度越高,颗粒内部原子移动性越强,但温度过高会发生过烧,造成抗压强度下降。⑤烧结时间。烧结时间长可使内部原子移动距离延长,改善烧结效果。⑥烧结气氛。会显著影响试体中化学组成。可通过控制烧结气氛得到较稳定的烧结体。