微生物菌液固化赤泥力学性能变化研究毕业论文

 2021-04-16 12:04

摘 要

黄金尾矿就是在我国大量堆积并且目前仍无法有效大规模处理的一种尾矿。黄金尾矿的二氧化硅含量较高。MICP技术的环保效益以及MICP技术在胶结砂方面具有诸多成功处理的先例,这是目前业界广为人知的。有鉴于此,本实验尝试利用MICP技术处理固化黄金尾矿。

分别从注胶结液轮次、菌液浓度、间隔时间、注浆速度4个方面对微生物菌液固化黄金尾矿的固化效果的影响展开研究。结果表明:注胶结液轮次越高,固化效果越好。菌液浓度越高,固化出的试样强度越高,但是稀释过的菌液固化均匀性差。间隔时间对固化效果的有影响,但强度的差异不大,其中间隔10h固化出的强度最高。注浆速度试验需考虑固化过程中的均匀性对最终试验可行性的影响。

关键词: 黄金尾矿;巴氏芽孢杆菌;碳酸钙;沉淀;MICP

ABSTRACT

Gold tailings are a kind of tailings which are accumulated in our country and can not be treated effectively at present. High silicon dioxide content in gold tailings. The environmental benefit of MICP technology and the precedent of successful treatment of MICP technology in cementing sand are well known in the industry at present. In view of this, this experiment attempts to use MICP technology to treat solidified gold tailings.

The effects of cementing liquid cycle, bacterial concentration, interval time and grouting speed on the solidification effect of gold tailings solidified by microbial liquid were studied respectively. The results show that the higher the cementing liquid is, the better the curing effect is. The higher the concentration of bacterial solution, the higher the strength of solidified sample, but the uniformity of solidification of diluted liquid was poor. Interval time has influence on curing effect, but the difference of strength is not obvious, among which the strength of solidification is the highest at 10h interval. The effect of homogeneity during solidification on the feasibility of the final test should be considered in the grouting speed test.

Keywords: gold tailings ; bacillus pasteurium ; calcium carbonate ; precipitated ; MICP.

目 录

第一章 绪论 1

1. 研究背景 1

1.1MICP技术固化机理 1

1.2MICP技术的缺点 2

2. MICP国内外研究现状 3

3. 存在的问题分析 3

4.研究的目的及意义 3

5.本文主要研究内容及技术路线 4

5.1研究内容 4

5.2技术路线 4

第二章 实验内容与方法 5

1. 实验材料 5

2. 试样制备及微生物菌液固化 6

2.1试样制备 6

2.2微生物菌液固化 7

第三章 微生物菌液对黄金尾矿固化影响实验 8

1.实验方案 8

1.1注胶结液轮次对固化效果的影响 8

1.2菌液浓度对固化效果的影响 8

1.3间隔时间对固化效果的影响 8

1.4注浆速度对固化效果的影响 8

2.测量 8

2.1无侧限抗压强度测量 9

2.2碳酸钙含量测量 9

3.固化效果影响分析 10

3.1注胶结液轮次对固化效果的影响 10

3.2菌液浓度对固化效果的影响 17

1.3间隔时间对固化效果的影响 24

3.4注浆速度对固化效果的影响 35

4.试验中的问题与改进 36

第四章 结论与展望 37

1. 主要结论 37

2.展望 37

致谢 39

参考文献 40

  1. 绪论
  2. 研究背景

随着社会经济的发展,我国居民的消费水平越来越高,而黄金作为天然的货币,其贮藏和保值的功能收到越来越多个人与机构的青睐。据中国黄金协会最新统计显示:2013年我国黄金产量达到428吨连续7年保持世界第一位。然而与此同时,黄金尾矿的产量与处理量的严重不平衡,使得大量的黄金尾矿被堆积起来。虽然我国的矿产企业和地方政府已经认识到处理尾矿的重要性,但是目前的常用的处理途径也仅限于回收尾矿中的有价元素、黄金尾矿充填采空区、黄金尾矿生产建筑材料等等[1]。其中回收黄金尾矿的有价元素不能大部规模地减少黄金尾矿的数量,而将黄金尾矿当成填充材料、复垦造田和传统烧结建材的原料等方式对能源的消耗和实现成本都相对而言较高。简言之,目前普遍的黄金尾矿处理方式都不够经济和环保。微生物诱导方解石沉淀(简称MICP)技术在固化土壤方面具有高效环保等特性,这给黄金尾矿的高效环保处理的实现提供了一种新的潜在途径。

1.1MICP技术固化机理

最常用的MICP类型是被动沉淀,由于细菌活性(通常是尿素水解)导致该系统pH值发生变化,产生碳酸盐离子,然后在存在钙离子的土壤孔隙空间内CaCO3发生化学沉淀。

某些细菌菌种能产生脲酶,脲酶能够提高系统的pH值并促使系统内产生碳酸根离子。这个过程从尿素的水解开始:

黄琰等将菌液和石英砂混合成砂浆,利用巴氏芽孢杆菌成功将松散的石英石固化成成整体,并对处理后的成分加以分析,以此解释了巴氏芽孢杆菌在诱导的方解石沉积所起的固化作用,即它为其所诱导生成的方解石提供了成核位点[2]。关于诱导出来的方解石为什么能够将松散的颗粒胶结在一起,目前比较普遍的的解释是方解石能够在松散的土壤颗粒间起到桥梁作用[3]。荣辉通过对比微生物法诱导形成和化学法生成的方解石的胶结能力,探讨了微生物诱导形成的方解石起胶结作用的原因,即由于微生物分泌的有机分子的调控,微生物法生成的方解石由不规则异向的晶粒组成的球状聚集体貌,这易于与外界方式相互作用[3]。这也正是目前MICP能够广泛应用于诸多领域的颗粒固化中的原因。

1.2MICP技术的缺点

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