[发明专利]一种尾砂生物预制品及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理尾砂变废为宝的方法，具体地说涉及到微生物学在建筑材料领域的应用，用微生物方法利用尾砂做成预制品。

背景技术

尾矿是采矿企业在一定技术经济条件下排出的“废弃物”，但同时又是潜在的二次资源，把尾矿堆存在专门修筑的尾矿库内，这是多数选矿厂目前最广泛采用的尾矿处理方法。随着时间不短积累，其体积不断地增大，尾砂库的稳定性受到很大的影响，需要对尾砂库进行维护，甚至要重建尾砂库来消除安全隐患，这需要很高的成本来进行安全维护，否则一旦发生垮坝事故，其危害十分巨大，一旦流入河流会造成严重的谁污染，会破坏土壤环境，造成环境污染，甚至会危及人们的生命安全，这会引起巨大而又无法弥补的损失。因此，随着富矿随时间的减少，贫矿开采则会产生更多的堆积尾砂，如何充分利用这部分资源，降低其带来的危害是必须解决的问题。根据自然界微生物沉积成岩的原理，利用微生物这种环保绿色的方法可以对堆积尾砂进行处理和利用，解决其带来的问题。

发明内容

技术问题：本发明针对上述存在的问题，提供了一种尾砂生物预制板或预制块及其制备方法。利用微生物诱导生成具有胶结特性的方解石，在其作用下可以将松散尾砂颗粒胶结成为一个整体。

技术方案：一种尾砂生物预制品的制备方法，将尾砂置于预制板或预制块的模具中，然后将嗜碱微生物菌液和胶结混合溶液由下往上分别交替注入模具中，连续注入直至模具中的尾砂在嗜碱微生物的作用下胶结固化，24h后无渗出，拆模即得尾砂生物预制板或预制块；

所述的嗜碱微生物菌液是通过将巴氏芽孢杆菌接种到酪蛋白胨、大豆蛋白胨培养基中培养得到；所述的胶结混合溶液为脲素溶液和氯化钙溶液按照体积比1:1的比例混合，所述的脲素溶液和氯化钙溶液的浓度为1~3 mol·L^-1。

所述的培养基中酪蛋白胨12~18g/L、大豆蛋白胨5~10g/L。

所述的嗜碱微生物菌液和胶结混合溶液由下往上分别交替注入模具中时，是先注入嗜碱微生物菌液，流速为4~6ml/min，注满后室温下静置至嗜碱微生物菌液完全渗出后，再注入胶结混合溶液，流速为10~20ml/min，同样，注满后室温下静置至胶结混合溶液完全渗出，为一个循环。

所述的尾砂生物预制板或预制块的制备方法得到的预制板或预制块，为尾砂通过嗜碱微生物胶结而成。

利用微生物诱导形成的方解石进行胶结砂颗粒的机理是：嗜碱性微生物在生长繁殖过程中产生的脲酶，不断分解混合溶液中的尿素形成CO₃^2-，并释放到微生物细胞表面，同时混合溶液中存在的Ca²⁺，吸附到带有负电荷的微生物细胞表面，以微生物细胞表面作为成核位点，从而形成具有胶结性质的碳酸钙。由微生物诱导形成的碳酸钙在松散颗粒之间充当桥梁作用，从而把松散颗粒胶结成为整体。整个反应如式（1）~式（3）所示。

(NH₂)₂CO+2H₂O=CO₃^2-+2NH₄⁺                      (1)

Ca²⁺+Cell=Cell-Ca²⁺                            (2)

Cell-Ca²⁺+ CO₃^2-= Cell-CaCO₃                       (3)

有益效果：

1.        本发明充分利用自然界微生物资源，利用生物矿化作用形成的具有胶结性质的碳酸钙，将松散尾砂颗粒胶结成为具有优良力学性能的整体。

2.        该方法使用的固结胶凝材料，环境清洁，成本低廉，属于真正意义上的环境友好型胶凝材料。

3.        同时，由于所得碳酸钙是在微生物有机质调控下生成，比一般化学法制得的碳酸钙具有更优良性能，从而可获得优良性能的微生物基材料，使得预制板或预制块具有良好力学强度，对堆积尾砂可以起到固结作用，也可以做成预制品加以利用。

附图说明

图1为本发明利用嗜碱微生物诱导形成的碳酸钙固结而成的砂柱能谱分析图。

图2为利用嗜碱微生物诱导形成的碳酸钙固结而成的砂柱扫描电镜图像（50μm）。