[發明專利]一種基于微生物加速礦化制備赤泥建材制品的方法

在審

• 申請號: 201710275422.3
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107129243A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 錢春香;戴俊;王健
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B28/10
• 分類號: C04B28/10;C04B18/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種基于微生物加速礦化制備赤泥建材制品的方法，屬于赤泥建材制品領域。

背景技術

赤泥，亦稱紅泥,是氧化鋁在生產過程中產生的廢渣,主要成分為SiO₂、Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃等。因礦石品位、生產方法和技術水平的不同，大約每生產lt氧化鋁要排放1.0～1.8t的赤泥。據估計，全世界氧化鋁工業每年產生的赤泥超過6×10⁷t，我國赤泥年排放量超過5000萬t，全部露天堆存。赤泥的堆放不僅占用大量土地，而且存在于赤泥中的堿向地下滲透，造成地下水體和土壤污染；裸露赤泥形成的粉塵隨風飛揚，污染大氣，對人類和動植物的生存造成負面影響，惡化生態環境。隨著赤泥產出量的日益增加和人們對環境保護意識的不斷提高，最大限度地限制赤泥的危害、多渠道地利用和改善赤泥已迫在眉睫。

自然界中某些微生物通過新陳代謝，能夠與環境中的介質之間發生酶化作用生成具有膠結力的方解石，將松散物質膠結形成堅硬巖石，受此啟發，人們提出了微生物誘導碳化技術，即利用微生物新陳代謝過程中發生的礦化作用誘導生成碳酸鈣，其生成的碳酸鈣是一種有機-無機合成物，具有優異的粘結性和固結性能。根據現有研究表明，利用微生物誘導碳化技術，同時提高CO₂濃度，能夠明顯加速礦化反應、提高制品強度、降低孔隙率。

長期以來，氧化鋁生產過程排放的赤泥的綜合利用是一個世界性的難題，利用微生物加速碳化技術，能有效的處理赤泥廢棄物，降低赤泥對環境造成的污染，同時具有制備工藝簡單、能耗低、環境友好等優點。

發明內容

技術問題：本發明目的是提供一種基于微生物加速礦化制備赤泥建材制品的方法，該方法針對目前赤泥廢棄物無法得到充分利用的問題，實現了對赤泥廢棄物的有效利用，同時具有制備工藝簡單、能耗低、環境友好等優點。

技術方案：本發明提供了一種基于微生物加速礦化制備赤泥建材制品的方法，該方法包括以下幾個步驟：

1)將赤泥和粉煤灰按質量比4:6～8:2混合，之后加入赤泥和粉煤灰總質量10％～30％的石灰混合成復合膠凝體系，得到復合膠凝材料；

2)將復合膠凝材料、水、砂和碳酸酶桿菌菌粉按比例混合，攪拌均勻得到漿體，之后將漿體倒入模具中振搗成型，得到試件；

3)將步驟2)得到的試件養護脫模得到試樣，之后試樣依次經標準養護、碳養護后得到所述赤泥建材制品。

其中：

步驟2)所述的復合膠凝材料、水、砂和微生物菌粉按比例混合的過程中，復合膠凝材料與砂的質量比為1:3～1:2，水與復合膠凝材料的質量比為0.45～0.6，微生物菌粉摻量為復合膠凝材料質量的1％～5％。

步驟2)所述的攪拌均勻得到漿體，是指在攪拌鍋中攪拌均勻得到漿體。

步驟3)所述的試件養護脫模是指將試件置于相對濕度60％±3％、溫度20±2℃的環境中養護24～48h脫模。

步驟3)所述的標準養護是指將試樣置于相對濕度95％以上、溫度20±2℃的環境中養護7～12天。

步驟3)所述的碳養護是指將經標準養護后的試樣放入相對濕度70％±3％、二氧化碳壓力0.1～0.3MPa的條件下養護4～10h。

所用赤泥為拜耳法赤泥，粉煤灰為Ⅱ級灰，石灰純度>90％，砂為標準砂。

將微生物菌粉加入以赤泥為主的復合膠凝體系中，微生物分泌的酶能加速赤泥建材制品的礦化反應，礦化反應產物填充孔隙后，建材制品材料的碳化深度增加，強度和耐久性得到明顯提高。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明以赤泥為主要原料制備赤泥建材制品，將廢棄的赤泥變廢為寶，實現了固體廢棄物的有效利用，減少環境污染問題和土地占用問題，延長了鋁的產業鏈，具有很好的經濟效益和生態效益。

2、本發明中采用微生物加速礦化技術，加速二氧化碳的水合作用，促進碳酸鈣的生成，加速礦化、密實結構、提高制品強度。

3、本發明采用的微生物方法，具有高效、簡化養護條件，能耗低、環境友好等特點，形成的礦物性質穩定、耐久性強，過程中產生的二氧化碳可有效捕獲利用，減緩溫室效應。

附圖說明

圖1為實施例1中不同條件下復合膠凝材料的強度對比圖。

具體實施方式