[发明专利]一种基于微生物加速矿化制备赤泥建材制品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微生物加速矿化制备赤泥建材制品的方法，属于赤泥建材制品领域。

背景技术

赤泥，亦称红泥,是氧化铝在生产过程中产生的废渣,主要成分为SiO₂、Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃等。因矿石品位、生产方法和技术水平的不同，大约每生产lt氧化铝要排放1.0～1.8t的赤泥。据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过6×10⁷t，我国赤泥年排放量超过5000万t，全部露天堆存。赤泥的堆放不仅占用大量土地，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染；裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境。随着赤泥产出量的日益增加和人们对环境保护意识的不断提高，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过新陈代谢，能够与环境中的介质之间发生酶化作用生成具有胶结力的方解石，将松散物质胶结形成坚硬岩石，受此启发，人们提出了微生物诱导碳化技术，即利用微生物新陈代谢过程中发生的矿化作用诱导生成碳酸钙，其生成的碳酸钙是一种有机-无机合成物，具有优异的粘结性和固结性能。根据现有研究表明，利用微生物诱导碳化技术，同时提高CO₂浓度，能够明显加速矿化反应、提高制品强度、降低孔隙率。

长期以来，氧化铝生产过程排放的赤泥的综合利用是一个世界性的难题，利用微生物加速碳化技术，能有效的处理赤泥废弃物，降低赤泥对环境造成的污染，同时具有制备工艺简单、能耗低、环境友好等优点。

发明内容

技术问题：本发明目的是提供一种基于微生物加速矿化制备赤泥建材制品的方法，该方法针对目前赤泥废弃物无法得到充分利用的问题，实现了对赤泥废弃物的有效利用，同时具有制备工艺简单、能耗低、环境友好等优点。

技术方案：本发明提供了一种基于微生物加速矿化制备赤泥建材制品的方法，该方法包括以下几个步骤：

1)将赤泥和粉煤灰按质量比4:6～8:2混合，之后加入赤泥和粉煤灰总质量10％～30％的石灰混合成复合胶凝体系，得到复合胶凝材料；

2)将复合胶凝材料、水、砂和碳酸酶杆菌菌粉按比例混合，搅拌均匀得到浆体，之后将浆体倒入模具中振捣成型，得到试件；

3)将步骤2)得到的试件养护脱模得到试样，之后试样依次经标准养护、碳养护后得到所述赤泥建材制品。

其中：

步骤2)所述的复合胶凝材料、水、砂和微生物菌粉按比例混合的过程中，复合胶凝材料与砂的质量比为1:3～1:2，水与复合胶凝材料的质量比为0.45～0.6，微生物菌粉掺量为复合胶凝材料质量的1％～5％。

步骤2)所述的搅拌均匀得到浆体，是指在搅拌锅中搅拌均匀得到浆体。

步骤3)所述的试件养护脱模是指将试件置于相对湿度60％±3％、温度20±2℃的环境中养护24～48h脱模。

步骤3)所述的标准养护是指将试样置于相对湿度95％以上、温度20±2℃的环境中养护7～12天。

步骤3)所述的碳养护是指将经标准养护后的试样放入相对湿度70％±3％、二氧化碳压力0.1～0.3MPa的条件下养护4～10h。

所用赤泥为拜耳法赤泥，粉煤灰为Ⅱ级灰，石灰纯度>90％，砂为标准砂。

将微生物菌粉加入以赤泥为主的复合胶凝体系中，微生物分泌的酶能加速赤泥建材制品的矿化反应，矿化反应产物填充孔隙后，建材制品材料的碳化深度增加，强度和耐久性得到明显提高。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明以赤泥为主要原料制备赤泥建材制品，将废弃的赤泥变废为宝，实现了固体废弃物的有效利用，减少环境污染问题和土地占用问题，延长了铝的产业链，具有很好的经济效益和生态效益。

2、本发明中采用微生物加速矿化技术，加速二氧化碳的水合作用，促进碳酸钙的生成，加速矿化、密实结构、提高制品强度。

3、本发明采用的微生物方法，具有高效、简化养护条件，能耗低、环境友好等特点，形成的矿物性质稳定、耐久性强，过程中产生的二氧化碳可有效捕获利用，减缓温室效应。

附图说明

图1为实施例1中不同条件下复合胶凝材料的强度对比图。

具体实施方式