[發(fā)明專利]一種礦山微生物礦化充填材料制備系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010793250.0
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111912684A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李猛;張吉雄;郭仕婕;王趙君;萬子豪;戚盛名
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 王路

本發(fā)明公開了一種礦山微生物礦化充填材料制備系統(tǒng)，包括人工取?注液系統(tǒng)、八通道礦化液灌注系統(tǒng)、材料浸泡?養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)；所述全部系統(tǒng)放置于通風(fēng)櫥中；所述人工取?注液系統(tǒng)用于準(zhǔn)確快速量液、取液、注液；所述八通道礦化液灌注系統(tǒng)用于多試件的礦化液及菌液高效泵送；所述材料浸泡?養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)用于進(jìn)一步增強(qiáng)礦山微生物礦化充填材料的強(qiáng)度。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)同時進(jìn)行多個礦化材料試件的高效制備及材料強(qiáng)度的進(jìn)一步增強(qiáng)，同時極大程度的模擬了礦山環(huán)境溫度，從而為新型充填材料的制備提供新工藝，更好的用于礦山中微生物礦化充填材料的制備，豐富新型礦山充填材料制備方法的理論基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山充填材料實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦山微生物礦化充填材料制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)

煤炭的開采產(chǎn)生了大量的煤矸石固體廢棄物在地表堆積，充填采煤技術(shù)能夠很好的利用地下采空區(qū)空間，同時解決堆積在地表的大量煤矸石固體廢棄物。使用微生物礦化的方法所制備的新型充填材料可以使充填材料中各接觸的骨料間充分起到支撐作用，填補(bǔ)充填材料骨料之間的間隙，達(dá)到很好的支撐效果，起到防止地表沉陷、保護(hù)地表生態(tài)等作用。但是現(xiàn)有的制備井下微生物礦化充填材料的方法效率非常低，因?yàn)橐淮沃荒芄嘧⒅苽湟粋€試件且每個試件的制備時間較長，最終導(dǎo)致制備多個試件時耗時過久。同時，在試驗(yàn)研究中，一般要求三個技術(shù)重復(fù)來減少研究誤差，然而環(huán)境溫度、灌注時間、灌注速度、養(yǎng)護(hù)條件等均會使微生物礦化產(chǎn)物的數(shù)量和形態(tài)產(chǎn)生很大的影響，產(chǎn)生不同的試驗(yàn)結(jié)果。因此一次只灌注制備一個試件會導(dǎo)致用于技術(shù)重復(fù)的三個試件產(chǎn)生不同的性能，不再具有可重復(fù)性，使研究失去價值。

因此，需要發(fā)明一種能夠同時制備多組微生物礦化試件的系統(tǒng)，增大用于制備井下煤矸石基微生物礦化材料數(shù)據(jù)的可重復(fù)性，同時提高制備微生物礦化試件的效率。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種礦山微生物礦化充填材料制備系統(tǒng)，解決目前試驗(yàn)研究所面臨的制備效率低、制備出的試件重復(fù)性低且誤差大等一系列問題，為充填采煤關(guān)鍵工程的研究提供一種新的方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種礦山微生物礦化充填材料制備系統(tǒng)，包括放置于通風(fēng)櫥中的人工取-注液系統(tǒng)、多通道礦化液灌注系統(tǒng)、材料浸泡-養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)等三部分。所述人工取-注液系統(tǒng)，用于吸取、轉(zhuǎn)移灌注液：使用手持塑料無針頭注射器通過橡膠軟管從容量瓶中吸取灌注液，再灌注入泵送瓶中，所述灌注液為礦化液；所述多通道礦化液灌注系統(tǒng)，用于向材料浸泡-養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)中的多試件對應(yīng)泵送灌注液：通過蠕動泵提供灌注動力，蠕動泵的泵管兩端分別一一對應(yīng)連接人工取-注液系統(tǒng)中的泵送瓶與材料浸泡-養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)中的多試件，泵送瓶中的灌注液對應(yīng)泵送至多試件中；所述材料浸泡-養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，用于微生物礦化充填材料強(qiáng)度的強(qiáng)化：包括一內(nèi)置塑料盆的恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱，塑料盆中盛有灌注液積液和浸于其中的多試件，所述灌注液積液為日常灌注后流出的灌注液。

進(jìn)一步的，所述塑料盆中灌注液積液與多試件高度保持持平。所述灌注液分別為礦化液A和礦化液B。所述礦化液A為巴氏芽孢桿菌溶液，所述礦化液B為新鮮配制的0.5MCaCl₂-Urea溶液。

進(jìn)一步的，所述巴氏芽孢桿菌溶液是由巴氏芽孢桿菌溶解在液體中形成，此處液體可選擇常規(guī)的水，也可以選擇其他如液體培養(yǎng)基等。本發(fā)明優(yōu)選巴氏芽孢桿菌溶液由巴氏芽孢桿菌在液體培養(yǎng)基中溶解形成，所述巴氏芽孢桿菌是經(jīng)逐步馴化得到的耐高濃度尿素和煤矸石浸出液巴氏芽孢桿菌(參照常規(guī)微生物馴化方法方法，以煤矸石浸出液為培養(yǎng)液、0.5～1.5mol/L高濃度尿素為基質(zhì)，馴化得到耐0.5～1.5mol/L高濃度尿素和煤矸石浸出液的巴氏芽孢桿菌)，液體培養(yǎng)基由包括5‰蛋白胨、3‰牛肉膏在內(nèi)的基質(zhì)溶解在煤矸石浸出液中形成；巴氏芽孢桿菌溶液中巴氏芽孢桿菌的濃度為2.0×10¹⁰cfu/ml。