[发明专利]基于微生物加固工艺的改性纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于微生物加固工艺的改性纤维复合材料及其制备方法。本发明通过对黄麻纤维进行表面改性处理，并将得到的改性纤维与铀尾矿砂混合均匀，得到混合物；然后筛选出具有高脲酶活性的优势菌株，将其置于与硬岩铀矿山采空区环境相同的温度下进行养护后，将得到的菌液注入混合物中，再注入胶结液，待充分反应后即得到基于微生物加固工艺的改性纤维复合材料。通过上述方式，本发明不仅能够利用改性纤维与铀尾矿砂之间良好的相容性及紧密的附着状态有效增强复合材料的力学性能，还能够使改性纤维参与到微生物诱导碳酸钙沉淀的过程中，制备出能够适应硬岩铀矿山采空区环境且具有较好的抗压抗渗性能的复合材料。

技术领域

本发明涉及铀矿开采技术领域，尤其涉及一种基于微生物加固工艺的改性纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

在铀矿的开采过程中，会产生大量的铀尾矿砂。如果能够对铀尾矿砂进行高效的资源利用，不仅能够降低贮存造成的环境负担，缓解目前铀矿资源匮乏、矿产品味不足的问题，还可降低生产成本，有效提高矿山企业的市场适应能力和经济效益。目前，常用的尾矿处理方法是将其作为充填料对矿山采空区进行充填，但酸浸后得到的铀尾矿砂力学性能较差，难以满足充填材料对抗压抗渗性能要求。如何提高铀尾矿砂的力学性能，已成为当前的研究重点。

公开号为CN104561615A的专利公开了一种碳纳米材料固载矿化菌胶结铀尾矿渣的方法，该专利通过向铀尾矿渣喷洒碳纳米材料水溶液，再加入高浓度的巴氏芽孢八叠球菌液，进行矿化培养，从而利用微生物的矿化作用诱导碳酸钙沉积，使碳酸钙晶体在松散颗粒之间充当桥梁作用，将松散的铀尾矿渣颗粒固结成具有一定抗渗透性和力学性能的块体。然而，这种微生物的矿化作用虽然能够在一定程度上改善铀尾矿渣的力学性能，但其一旦受到脆性破坏，强度立即丧失，存在安全隐患。该专利中虽然通过添加碳纤维进一步提高了胶结后的力学性能，但其成本较高，添加量有限，难以在实际开采过程中大规模应用。

有鉴于此，有必要在考虑安全性、环境因素和可持续性的同时，选择更廉价、易获得的纤维，开发出一种改进的基于微生物加固工艺的改性纤维复合材料的制备方法，以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于微生物加固工艺的改性纤维复合材料及其制备方法。通过对天然黄麻纤维进行表面改性，再将得到的改性纤维与铀尾矿砂混合，并注入筛选后得到的适合硬岩铀矿山采空区环境且脲酶活性较高的优势菌株，从而使改性纤维参与到微生物诱导碳酸钙沉淀的过程中，制备出能够适应硬岩铀矿山采空区环境且具有较好的抗压抗渗性能的复合材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于微生物加固工艺的改性纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将黄麻纤维洗涤、干燥后，置于沸水中浸泡预定时间，再将其取出烘干，得到改性纤维；

S2、将步骤S1得到的所述改性纤维与铀尾矿砂按照预定的配比混合均匀，得到混合物；

S3、对碳酸盐矿化菌进行活化、培养后，筛选出脲酶活性最高的作为优势菌株；

S4、将步骤S3筛选得到的所述优势菌株与培养基混合均匀，置于与硬岩铀矿山采空区环境相同的温度下养护预定时间后，得到菌液；再将所述菌液注入步骤S2得到的所述混合物中，然后注入预定浓度的胶结液，充分反应后得到基于微生物加固工艺的改性纤维复合材料。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述预定时间为1～4h。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述改性纤维的重量占所述混合物总重量的1％～5％。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述改性纤维的长度为5～25mm。