微生物煤矸石/煤泥建材及其制造方法技术

本发明专利技术公开了微生物煤矸石/煤泥建材及其制备方法，具体配方为：煤矸石0~80份，煤泥0~30份，钢渣5~30份，垃圾焚烧飞灰5~50份、硅微粉2~10份，熟石灰10~20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘5~50份，菌液10~40份，EVA乳液2~4份，硅烷偶联剂0.1~0.5份，减水剂0~0.5份。通过本发明专利技术可制备获得多种微生物煤矸石煤泥建材制品，包括煤矸石煤泥混凝土、煤矸石煤泥砌块和煤矸石煤泥透水砖，制备方法绿色无污染，固废利用率高，具有良好的环境效益。

Microbial gangue / slime building materials and their manufacturing methods

【技术实现步骤摘要】
微生物煤矸石/煤泥建材及其制造方法
本专利技术涉及新型建筑材料领域，具体为一种微生物煤矸石/煤泥建材及其制造方法。
技术介绍
煤矸石和煤泥是采煤和洗选煤过程中产生的固体废弃物。煤矸石和煤泥已成为积存量和年产量最大、占用堆积场地最多的工业废弃物，对环境和社会带来一系列问题。煤矸石堆存占用大量土地，造成耕地、林地的面积减少；因煤矸石自燃产生SO2、NOx等有毒有害气体，有毒有害元素也会随着雨水淋溶和渗滤而污染地下水体和土壤，对生态环境造成严重危害；煤炭企业每年还需要投入大量资金用于解决煤矸石土地的征用、矸石山的污染以及应对山体滑坡和泥石流等自然灾害等问题。因此，加大煤矸石和煤泥的资源化综合利用已经当务之急。传统煤矸石和煤泥在建筑领域的应用主要是用于制备烧结砖或路基填埋。但是煤矸石烧结砖耗能高、产生二次污染，并且煤矸石烧结砖使用过程中存在强度低、易开裂等问题。此外，煤矸石和煤泥中还存在重金属等有害物质，如不加以处理就用于建筑材料，将会环境产生负面影响。
技术实现思路
本专利技术目的是提出一种微生物煤矸石/煤泥建材及其制造方法，以解决煤泥和煤矸石在建筑材料中应用存在的问题，提高煤泥和煤矸石的资源化利用率。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种微生物煤矸石/煤泥建材，由下列重量分数的原料制成：煤矸石0~80份，煤泥0~30份，钢渣5~30份，垃圾焚烧飞灰5~50份、硅微粉2~10份，熟石灰10~20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘5~50份，菌液10~40份，EVA乳液2~4份，硅烷偶联剂0.1~0.5份，减水剂0~0.5份。菌液中的微生物是指具有矿化沉积功能的矿化菌，即单菌或混菌，以及为适应生产工艺和环境而通过微生物驯化得到的单菌或混菌。微生物尤指具有矿化沉积功能的微生物KJ01菌种（已于2018年3月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCCNo.15516，分类命名：气单胞菌，Aeromonassp.）进行筛选、活化和培养得到的菌液。KJ01菌液的制备方法如下：（1）、制备KJ01菌种的培养基：培养基每升各组分含量为蒸馏水1L、蛋白胨6g、牛肉膏4g、NaHCO30.45g、Na2CO30.6g。用1mol/L的氢氧化钠溶液将培养基pH值调整为pH=8，120℃高温灭菌20分钟；（2）、将KJ01菌种接种至上述液体培养基中，振荡培养24小时，获得菌液；然后将所得菌液用离心机以转速4000r/min离心20分钟，获得菌泥；（3）、将菌泥在灭菌后的蒸馏水中重悬，然后稀释获得所含菌体浓度为(1.0~1.4)×109个/mL的菌液。本专利技术所采用的微生物是具有矿化沉积功能或具有生成粘结性能多糖功能的微生物。微生物产生的矿化沉积物或多糖并包裹煤矸石和煤泥，从而阻止煤矸石作为建材使用时由于浸水而出现重金属离子浸出并迁移到建材外部从而影响环境和正常使用。此外，微生物的矿化沉积物或多糖也具有粘结剂功能，与钢渣份、垃圾焚烧飞灰、硅微粉、熟石灰等材料结合形成胶结体系，将煤矸石、煤泥粘结形成建材，同时经过烘干工艺使得微生物煤矸石煤泥建材在短时间内产生较高的强度。煤矸石为经颚式破碎机破碎后粒径为0.15mm~4mm。硅微粉（有机硅）包括甲级硅酸钠、甲级硅酸钾、聚硅氧烷等有机硅憎水剂。硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种。膨胀珍珠岩除尘器粉尘是生产膨胀珍珠岩的过程中珍珠岩膨胀时产生的碎屑经除尘器收集的粉尘，粒径小于0.1mm，化学成分与膨胀珍珠岩相同，以SiO2和Al2O3为主。表1膨胀珍珠岩除尘器粉尘化学成分组成上述微生物煤矸石/煤泥建材的制备方法如下：（1）、将煤矸石、煤泥、钢渣份、垃圾焚烧飞灰、硅微粉、熟石灰、膨胀珍珠岩除尘器粉尘、减水剂等几种固体骨料和粉料混合均匀；（2）、将制备的菌液与EVA乳液、硅烷偶联剂等几种液体混合均匀；（3）、将步骤（2）制备的混合液加入到步骤（1）制备的固体骨料和粉料混合物中搅拌均匀，进行微生物矿化沉积培养数小时，然后入模具成型。成型工艺包括浇筑振捣成型、挤压成型两种方式，制备出不同类型的微生物煤矸石/煤泥建材。本专利技术所述的微生物煤矸石煤泥建材及其制造方法具有如下特点：第一、采用微生物矿化沉积产物作为胶凝材料改性煤矸石和煤泥，并用来制造建筑材料，实现了煤矸石的大宗利用，可以解决煤矸石和煤泥堆存带来的环境影响。第二、采用微生物矿化沉积产物作为胶凝材料制造建筑材料，避免了使用水泥等传统胶结材料的，是一种绿色环保的建材制造方法，具有显著的环境效益和社会效益。第三，通过微生物的矿化沉积产物包裹煤矸石和煤泥，可以减少煤矸石和煤泥中有害物质浸出，提高煤矸石和煤泥建材制品的使用安全性和环保性。本专利技术设计合理，可制备获得多种微生物煤矸石煤泥建材制品，包括煤矸石煤泥混凝土、煤矸石煤泥砌块和煤矸石煤泥透水砖，制备方法绿色无污染，固废利用率高，具有良好的环境效益，具有很好的实际应用价值。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施例进行详细说明。实施例1微生物煤矸石混凝土可以由下列重量分数范围的原料制成：煤矸石50~80份，钢渣5~30份，垃圾焚烧飞灰5~50份、硅微粉2~10份，熟石灰10~20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘5~50份，菌液10~40份，EVA乳液2~4份，硅烷偶联剂0.1~0.5份，减水剂0.2~0.5份。本实施例所述的微生物煤矸石混凝土按以下原材料重量份数制备：煤矸石80份，钢渣5份，垃圾焚烧飞灰5份、硅微粉2份，熟石灰20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘5份，菌液30份，EVA乳液2份，硅烷偶联剂KH5600.1份，减水剂0.5份。菌液采用微生物KJ01菌种进行筛选、活化和培养得到的菌液。微生物煤矸石混凝土的制备方法：（1）、将煤矸石破碎至粒径为0.15mm~1mm的煤矸石颗粒备用；（2）、将煤矸石、钢渣份、垃圾焚烧飞灰、硅微粉、熟石灰，膨胀珍珠岩除尘器粉尘，减水剂等几种固体骨料和粉料混合均匀；（3）、将制备的菌液与EVA乳液、硅烷偶联剂混合均匀；（4）、将步骤（3）制备的混合液加入到步骤（2）获得的固体混合料中搅拌均匀，进行微生物矿化沉积培养12小时，然后浇筑入模中振捣成型。采用上述方法制备的微生物煤矸石混凝土抗压强度45MPa，软化系数大于0.9。实施例2本实施例所述的微生物煤矸石煤泥混凝土按以下原材料重量份数制备：煤矸石50份，煤泥30份，钢渣10份，垃圾焚烧飞灰15份、硅微粉10份，熟石灰20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘20份，菌液40份，EVA乳液4份，硅烷偶联剂KH5600.1份，减水剂0.5份。菌液采用微生物KJ01菌种进行筛选、活化和培养得到的菌液。微生物煤矸石煤泥混凝土的制备方法：（1）、将煤矸石破碎至粒径为0.15mm~1mm的煤矸石颗粒备用；（本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物煤矸石/煤泥建材，其特征在于：由下列重量分数的原料制成：/n煤矸石0~80份，煤泥0~30份，钢渣5~30份，垃圾焚烧飞灰5~50份、硅微粉2~10份，熟石灰10~20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘5~50份，菌液10~40份，EVA乳液2~4份，硅烷偶联剂0.1~0.5份，减水剂0~0.5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种微生物煤矸石/煤泥建材，其特征在于：由下列重量分数的原料制成：
煤矸石0~80份，煤泥0~30份，钢渣5~30份，垃圾焚烧飞灰5~50份、硅微粉2~10份，熟石灰10~20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘5~50份，菌液10~40份，EVA乳液2~4份，硅烷偶联剂0.1~0.5份，减水剂0~0.5份。


2.根据权利要求1所述的微生物煤矸石/煤泥建材，其特征在于：由下列重量分数的原料制成微生物煤矸石混凝土：
煤矸石50~80份，钢渣5~30份，垃圾焚烧飞灰5~50份、硅微粉2~10份，熟石灰10~20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘5~50份，菌液10~40份，EVA乳液2~4份，硅烷偶联剂0.1~0.5份，减水剂0.2~0.5份。


3.根据权利要求1所述的微生物煤矸石/煤泥建材，其特征在于：由下列重量分数的原料制成微生物煤矸石煤泥混凝土：
煤矸石50~80份，煤泥15~30份，钢渣5~30份，垃圾焚烧飞灰5~50份、硅微粉2~10份，熟石灰10~20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘5~50份，菌液10~40份，EVA乳液2~4份，硅烷偶联剂0.1~0.5份，减水剂0.2~0.5份。


4.根据权利要求1所述的微生物煤矸石/煤泥建材，其特征在于：由下列重量分数的原料制成微生物煤矸石砌块：
煤矸石50~80份，钢渣5~30份，垃圾焚烧飞灰5~50份、硅微粉2~10份，熟石灰10~20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘5~50份，菌液10~40份，EVA乳液2~4份，硅烷偶联剂0.1~0.5份。


5.根据权利要求1所述的微生物煤矸石/煤泥建材，其特征在于：由下列重量分数的原料制成微生物煤泥砌块：
煤泥15~30份，钢渣5~30份，垃圾焚烧飞灰5~50份、硅微粉2~10份，熟石灰10~20份，膨胀珍珠岩除尘器粉尘5~50份，菌...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珠，贾冠华，姜鲁，
申请(专利权)人：山西晟科微生物建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14