[发明专利]一种磷石膏充填体的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种磷石膏充填体的制备方法，包括以下步骤：菌液的配置；胶结溶液的配置；磷石膏浆体的制备；磷石膏充填浆料的制备；磷石膏充填体的制备。本发明利用巴氏芽孢杆菌的MICP技术，利用菌液、胶结溶液、磷石膏粉体之间的相互作用，使其产生部分碳酸钙，使得磷石膏由松散的状态转变为充填体这样一种固结状态，实现了磷石膏的二次利用。本发明主要是利用的微生物菌液制备磷石膏充填体，相较于添加传统的胶凝材料，其成本大幅度降低，而且从单轴抗压强度上而言，其可达到了800KPa，符合充填体的要求。通过本发明的方法得到的磷石膏充填体的其可溶性氟和可溶性五氧化二磷相对于未添加微生物菌液的工艺，有明显下降，降低了二次污染的分险。

技术领域

本发明属于磷化工废料功能化利用技术领域，具体涉及一种磷石膏充填体的制备方法与应用。

背景技术

磷石膏是在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的副产物，主要成分为二水硫酸钙，其中含有大量的残留酸和磷、氟等有害杂质，造成严重的环境污染，而且磷石膏的颗粒较细会产生扬尘造成粉尘污染，而扬尘中的小颗粒易进入人体肺部，长期会导致尘肺病甚至引起慢性中毒，对人体健康危害巨大，同时影响周边动植物生长，破坏生态平衡，造成极坏的社会影响，给国家和企业造成极大的经济损失。为解决磷石膏的堆存带来的环境问题，实现磷石膏的废物利用，目前有部分企业就将磷石膏与一些胶凝材料如水泥、碱激发胶凝剂等共混制备成磷石膏的充填体，可用于矿山的回采填充。但是采用的水泥、碱激发胶凝剂等成本较高，其制备过程通常是在碱性条件下发生的水化反应来形成凝胶对磷石膏料进行胶结，因而充填体在很长一段时间内都呈强碱性，造成了极大的浪费和环境污染；而且采用上述的制备方法，得到的磷石膏充填体的可溶性氟和可溶性五氧化二磷的含量较高，易造成二次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低，污染少的磷石膏充填体的制备方法与应用。

本发明这种磷石膏充填体的制备方法，包括以下步骤：

1)菌液的配置：将巴氏芽孢杆菌活化后，在液体培养基中进行培养，得到菌液；

2)胶结溶液的配置：配置含有尿素和氯化钙的水溶液，即为胶结溶液；

3)磷石膏浆体的制备：将步骤1)中的菌液、步骤2)中的胶结溶液和磷石膏按照设定比例进行混合，混匀浆化后，得到磷石膏浆体；

4)磷石膏充填浆料的制备：每隔设定时间，分离磷石膏浆体的上层清液，接着向其中加入新鲜菌液与胶结溶液的混合溶液，搅拌混匀后，持续曝气保持微生物活性，持续加入混合溶液4～6次后，得到磷石膏充填浆料；

5)磷石膏充填体的制备：将步骤4)中的磷石膏充填浆料填充至采空区，进行养护后，得到磷石膏填充体。

所述步骤1)中，液体培养基为含有大豆蛋白胨5g/L、酪蛋白胨15g/L、氯化钠5g/L、尿素20g/L，pH为7.3；菌液的OD₆₀₀值应介于1～2之间。

所述步骤2)中，含尿素和氯化钙的水溶液中，尿素的浓度为0.5～1.5mol/L；氯化钙的浓度为0.5～1.5mol/L，尿素与氯化钙的摩尔比为1:1。

所述步骤3)中，菌液、胶结溶液和磷石膏的质量比为1:(1～1.5):(1～3)。

所述步骤4)中，菌液与胶结溶液的混合比例为1:(1～1.5)，混合溶液与磷石膏浆料的质量比为(5～12):1；设定时间为2～3天，加入混合溶液搅拌混匀后，需要静置24～48h。

所述步骤5)中，养护的温度为19～21℃，养护湿度为90～95％。