一种利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法，包括以下步骤：通过胁迫诱导及辐照方法筛选、驯化碳酸盐矿化菌株；扩大培养经过筛选、驯化的高效碳酸盐矿化菌株，得到高浓度菌液；开展碳酸盐矿化菌协同蒙脱石胶结铀尾矿渣试验，对已经经过矿化处理的铀尾矿渣，进行孔隙率、抗压强度、渗透系数和放射性能参数检测。本发明专利技术的利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法具有能够更加有效地对铀尾矿渣进行原位封闭和固化处理，达到从源头上阻滞铀尾矿渣中有害金属离子和放射性元素衰变产生的氡气迁移扩散，具有进一步提升固化效果的优点。

A method of using montmorillonite / carbonate mineralizing bacteria to mineralize and cement uranium tail slag

【技术实现步骤摘要】
一种利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法
本专利技术属于放射性废料的固化处理领域，具体涉及一种利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法。
技术介绍
一直以来，环境污染是人类面临的巨大问题，其中，采矿冶炼行业对环境的污染是其中一个严重的污染源，但很大程度上，人们只注重冶炼过程中对环境造成的污染，往往忽视了矿物残渣对环境的影响。铀尾矿渣为松散堆积物，孔隙率较大，水密和气密性差，铀尾矿渣在大气降水和地表潜水的淋滤和渗滤作用下，有害金属离子较容易进入地表水和浅层地下水中或放射性元素衰变产生的氡进入大气中，进而进入生物圈，对人类构成长久的或潜在危害。因此，防止铀尾矿库中有害金属离子和氡的迁移一直是相关领域国内外关注与研究的重要课题。对铀尾矿渣的处理通常采用建设混凝土渗滤墙、一般粘土防渗垫层及土壤表面覆层等方式进行处理，但是这些方式都不能很好地解决放射性元素和氡气长期向环境中扩散的问题，而将铀尾矿堆积物植入电极原位加热玻璃化等处理方式成本太高，而且只适合小型尾矿堆积的情况，而蒙脱石不仅具有良好的吸附放射性元素的功能，而且具有防渗、气密和胶结、固化性能。因此，提出一种采用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣，进行原位封闭和固化处理，从源头上阻滞有害金属离子和氡气迁移扩散，效果明显且成本较低，有利于大规模的推广，因此，对碳酸盐矿化菌进行筛选、培育，得到满足实际使用要求的菌株，在现有基础上，进一步提升矿化效果，实现对铀尾矿渣的高效治理。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法，包括以下步骤：步骤一、通过胁迫诱导方法及辐照方法筛选、驯化碳酸盐矿化菌株，并从中得出高效碳酸盐矿化菌株，并研究其生物学性质，考察其生理生化、生长繁殖规律和培养特性；步骤二、将经过筛选、驯化的高效碳酸盐矿化菌株在培养液中进行扩大培养，制备高浓度的菌液；培养过程中，保持摇床的转速为每分钟200～240转，培养温度为25～35℃，培养时间为24小时，培养结束后使用离心机将菌液以每分钟3500～4500转进行离心处理25～35分钟，静置30分钟后，去除上清液，并收集底部沉淀的菌体，使用去离子水冲洗1～3次，最终制得浓度为每毫升1.2×1010～1.5×1010个菌体的高浓度菌液；步骤三、利用碳酸盐矿化菌协同蒙脱石胶结铀尾矿渣，在每份含量为150克的铀尾矿渣中加入10～30克蒙脱石并混合均匀，静置2～3小时，在每份铀尾矿渣与蒙脱石的混合物中加入15～25毫升的高浓度菌液，混合均匀后静置1～3小时，加入矿化培养液，在25～35℃下静置24小时，吸出矿化培养液，加入新的矿化培养液，并重复4～8次；步骤四、对已经经过矿化处理的铀尾矿渣，在25～35℃下放置10～15天后进行孔隙率、抗压强度、渗透系数和放射性能参数检测。优选的是，所述胁迫诱导方法包括：酸胁迫诱导和碱胁迫诱导。优选的是，所述酸胁迫诱导的PH值为4～5；所述碱胁迫诱导的PH值为9～10。优选的是，所述辐照方法包括：微波辐照诱导方法和等离子体射流辐照诱导方法。优选的是，所述微波辐照诱导方法的微波频率为2000～2400MHZ，功率为220～380W，辐照时间为5～10分钟；所述等离子体射流辐照诱导方法的辐照剂量50Gy～200Gy。优选的是，所述步骤二中的培养液，每升液体内含有蛋白胨10～15克、牛肉粉8～12克、葡萄糖10～25克、氯化钠3～7克、磷酸二氢钾3～5克、磷酸二胺2～4克，无水乙酸钠2～4克，且混合液体的PH值为7～8。优选的是，所述步骤三中的矿化培养液，每升液体内含有蛋白胨10～15克、牛肉粉8～12克、葡萄糖10～25克、氯化钠3～7克、磷酸二氢钾3～5克、磷酸二胺2～4克、尿素3～5克、硝酸钙4～6克、碳酸钙2～5克，且经过混合的液体的PH值为7～9。优选的是，所述蒙脱石替换为改性蒙脱石粉；所述改性蒙脱石粉的制备方法为：将蒙脱石加入到去离子水中，并保证离子水能够完全淹没蒙脱石，通过搅拌器将混合物充分搅拌，搅拌过程中，加入无水碳酸钠和氢氧化钠，继续搅拌150分钟，并以每分钟2000～3000转进行离心处理20～30分钟，将离心处理的混合液静置沉降120分钟，再进行剪切搅拌60分钟后，将混合液温度加热至45～50℃，加入十八烷基三甲基氯化铵进行有机阳离子改性，并搅拌60～80分钟，在搅拌过程中将温度保持在70～85℃，最后，对混合的浆料进行分离洗涤，并在45～50℃温度下对浆料进行烘干研磨，最终得到改性蒙脱石粉。其中，蒙脱石与去离子水的混合比例为1:10～20，无水碳酸钠的加入量为1:15～30，十八烷基三甲基氯化铵的加入量为1:10～20。优选的是，所述混合均匀的方法为：球磨混合；具体的球磨混合过程为：将铀尾矿渣和蒙脱石加入到球磨罐中；向球磨罐中通入液氮，使铀尾矿渣、蒙脱石和不锈钢磨球全部浸没在液氮中，温度为-150℃～-185℃，并保持液氮的挥发量与通入量平衡以使液面稳定；恒温30～60min后开始球磨，球磨5～8小时；球磨完毕，将球磨罐转移至真空手套箱中，放置12～24小时；所述铀尾矿渣和蒙脱石的重量比为5～15:1；所述铀尾矿渣和蒙脱石与不锈钢磨球重量比为1:5～7。本专利技术至少包括以下有益效果：在现有技术上，通过胁迫诱导及辐照方法筛选、驯化碳酸盐矿化菌株，得到更加高效的碳酸盐矿化菌，并在对铀尾矿渣的胶结过程中，加入蒙脱石，利用蒙脱石自身具有的良好的防渗、气密、胶结、固化性能和吸附功能，并结合碳酸盐矿化菌的矿化胶结作用，更加有效地进行原位封闭和固化处理，达到从源头上阻滞铀尾矿渣中有害金属离子和放射性元素衰变产生的氡气迁移扩散，进一步提升固化效果。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明：图1为本专利技术提供的铀尾矿渣胶结后的剖面扫描图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。一种利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法，包括：实施例1：步骤一、通过使用PH值为10的强碱营养液，胁迫诱导碳酸盐矿化菌株，并选择微波频率为2200MHZ，功率为350W的微波进行碳酸盐矿化菌株微波辐照诱导，辐照时长为6分钟，从中培养得出高效碳酸盐矿化菌株，并研究其生物学性质，考察其生理生化、生长繁殖规律和培养特性；步骤二、将经过筛选、驯化的高效碳酸盐矿化菌株在培养液中进行扩大培养，制备高浓度的菌液；培养过程中，保持摇床的转速为每分钟200转，培养温度为25℃，培养时间为24小时，培养结束后使用离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、通过胁迫诱导方法及辐照方法筛选、驯化碳酸盐矿化菌株，并从中得出高效碳酸盐矿化菌株，并研究其生物学性质，考察其生理生化、生长繁殖规律和培养特性；/n步骤二、将经过筛选、驯化的高效碳酸盐矿化菌株在培养液中进行扩大培养，制备高浓度的菌液；培养过程中，保持摇床的转速为每分钟200～240转，培养温度为25～35℃，培养时间为24小时，培养结束后使用离心机将菌液以每分钟3500～4500转进行离心处理25～35分钟，静置30分钟后，去除上清液，并收集底部沉淀的菌体，使用去离子水冲洗1～3次，最终制得浓度为每毫升1.2×10

【技术特征摘要】
1.一种利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、通过胁迫诱导方法及辐照方法筛选、驯化碳酸盐矿化菌株，并从中得出高效碳酸盐矿化菌株，并研究其生物学性质，考察其生理生化、生长繁殖规律和培养特性；
步骤二、将经过筛选、驯化的高效碳酸盐矿化菌株在培养液中进行扩大培养，制备高浓度的菌液；培养过程中，保持摇床的转速为每分钟200～240转，培养温度为25～35℃，培养时间为24小时，培养结束后使用离心机将菌液以每分钟3500～4500转进行离心处理25～35分钟，静置30分钟后，去除上清液，并收集底部沉淀的菌体，使用去离子水冲洗1～3次，最终制得浓度为每毫升1.2×1010～1.5×1010个菌体的高浓度菌液；
步骤三、利用碳酸盐矿化菌协同蒙脱石胶结铀尾矿渣，在每份含量为150克的铀尾矿渣中加入10～30克蒙脱石并混合均匀，静置2～3小时，在每份铀尾矿渣与蒙脱石的混合物中加入15～25毫升的高浓度菌液，混合均匀后静置1～3小时，加入矿化培养液，在25～35℃下静置24小时，吸出矿化培养液，加入新的矿化培养液，并重复4～8次；
步骤四、对已经经过矿化处理的铀尾矿渣，在25～35℃下放置10～15天后进行孔隙率、抗压强度、渗透系数和放射性能参数检测。


2.如权利要求1所述的利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法，其特性在于，所述胁迫诱导方法包括：酸胁迫诱导和碱胁迫诱导。


3.如权利要求2所述的利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法，其特性在于，所述酸胁迫诱导的PH值为4～5；所述碱胁迫诱导的PH值为9～10。


4.如权利要求1所述的利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法，其特性在于，所述辐照方法包括：微波辐照诱导方法和等离子体射流辐照诱导方法。


5.如权利要求4所述的利用蒙脱石/碳酸盐矿化菌矿化胶结铀尾矿渣的方法，其特性在于，所述微波辐照诱导方法的微波频率为2000～2400MHZ，功率为220～380W，辐照时间为5～10分钟；所述等离子体射流辐照诱导方法的辐照剂量50Gy～200Gy。


6.如权利要求1所述的利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹文坤，何嵘，段涛，杨帆，陈涛，李显寅，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51