随着我国社会的可持续发展,工业固体废物的无害化和资源化利用逐渐成为制约固废排放企业和当地经济发展的瓶颈,利用水泥窑协同处置固体废物是解决该难题的较佳方式。协同处置过程中,固体废物中的重金属会影响水泥熟料的烧成过程,这也是该领域学者关注的焦点。本文旨在利用固体核磁共振分析技术,探究重金属在水泥熟料形成过程中的变化,阐明其固化机理。本文分别以含有Cr3+、Cd2+、Pb2+的化合物为掺入物,烧制出不同重金属掺量时的水泥熟料;采用²⁹Si NMR技术,分析了重金属在新矿相形成中的作用,并研究了三种重金属离子对水泥熟料矿相组成和结构的影响;结合X射线衍射技术,确定出三种重金属离子在水泥熟料中的化合物类型。综合分析了重金属在熟料中的固化情况,结果表明:随着Cr3+和Cd2+掺量增加,Cr和Cd在水泥熟料中的固化率增大;Cr³⁺掺量在0.4%-1.0%之间,Cr的平均固化率为12.64%,Cr³⁺的掺量为5.0%时,固化率达到32.90%;Cd²⁺掺量在5.0%-10.0%之间,Cd的平均固化率为31.94%,平均固化量为31.94 mg/g;Pb的固化率为12.53%,与Pb²⁺的掺加量无关。掺加重金属Cr³⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的水泥熟料²⁹Si NMR的化学位移变化的分析结果表明,重金属离子部分取代了硅酸钙矿物中的Ca2+,而引起熟料矿物相结构发生变化;重金属离子的嵌入,形成了新的物质:当Cr³⁺的固化量增加到25.22 mg/g时,诱导熟料中产生新的晶型钙铬榴石Ca₃Cr₂（SiO₄）₃;当Cd²⁺的固化量超过24.06mg/g时,熟料中有物质Ca₅₀Cd₅₀O生成;但固化在熟料中Pb²⁺没有以新的晶型出现。采用分峰拟合技术,剖析了掺加Cr³⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的水泥熟料²⁹Si NMR,结果表明:Cr³⁺和Cd²⁺在水泥熟料形成中起到稳定剂的作用,使β-C₂S稳定生成,随着Cr³⁺和Cd²⁺固化量的增大,C₃S相对含量随之逐渐降低,C₂S相对含量逐渐增大,C₂S晶粒粒径变大且密集分布;Cr³⁺主要固溶于C₂S中,C₃S和C₂S中未能固溶Cd²⁺。当Pb²⁺固化量较低时（0.17 mg/g～9.60 mg/g）,Pb²⁺会抑制C₃S的生成,促进C₂S的生成;当Pb²⁺固化量超过17.81 mg/g时,会促使C₂S转化成C₃S。本研究结果为全面分析重金属在水泥窑协同处置业固体废物过程中的迁移过程提供了基础数据,也为拓展固体核磁共振在水泥熟料微观结构方面的研究奠定了一定的基础。