[发明专利]一种使用微生物激发钢渣活性的方法

说明书

本发明涉及一种使用微生物激发钢渣活性的方法，包括以下步骤：1）将微生物接种至相应的培养基中培养，制备菌体浓度为10⁸~10⁹cells/ml的浓缩菌液；2）将钢渣粉倒入搅拌锅中，并加入所述的浓缩菌液与水搅拌均匀，再加入砂搅拌至均匀后倒入模具中振捣成型或压制成型；3）成型后，将试件置于相对湿度为60%±3%，温度为20℃±2℃的环境中养护1天后脱模，之后在相对湿度95%以上，温度为20℃±2℃的环境中养护2d后，再将试样放入养护装置中，在相对湿度为70%±3%，CO₂压力下养护4‑6小时。该方法可以显著提高钢渣的反应活性，促进钢渣碳化过程中矿物相离子溶出和稳定的碳酸盐矿物生成，提高钢渣胶凝材料制品强度和稳定性，具有高效、工艺简单、经济环保等特点。

技术领域

本发明属于微生物学领域和材料科学领域的交叉科学技术，涉及一种使用微生物激发钢渣活性的方法。

背景技术

钢渣是钢铁生产过程中由造渣材料、冶炼反应物、侵蚀脱落的炉体和补炉材料、金属炉料带入的杂质所组成的固体渣体，是生产钢铁过程的副产品。在生产中，每生产1 t钢铁，就有15％~20％的钢渣产生。中国作为世界钢铁生产大国，钢渣排放量大却利用率低。全国炼钢厂堆积的钢渣总量超过3亿吨，占地1万多亩，而且每年仍以3000多万吨的数量增长。这些钢渣目前未能得到很好利用，占用了越来越多土地，污染环境，造成资源浪费。因此，钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视。一直以来，建筑材料是资源化利用固体废弃物的最广泛、有效途径之一。

钢渣主要的活性矿物组成为C₂S、C₃S、C₄AF和RO相（Mg、Fe、Mn 等的氧化物所形成的固熔体）等，与水泥组分相近，但存在水化速率慢，安定性较差等问题。钢渣在反应初期的溶解阶段，溶出离子速率决定矿化反应的速率。钢渣加水溶解后，会形成碱性的溶液。在碱性体系中，钢渣物相溶解相对缓慢，且随着溶解和反应的进行，溶解度会越来越小。通过微生物激发作用可以促进钢渣物相离子溶出，降低液相的碱度，有利于钢渣中硅酸盐相和游离氧化物的溶解，提供比高碱性体系更多的水化反应物， 增加了钢渣的早期水化。

通常情况下钢渣的碳酸化反应程度较低，而且条件苛刻、过程较缓慢。为了加速这一过程，从自然界中提取特殊微生物，提供其充分适宜的生存、繁殖和活化反应条件，通过其酶化和底物分解作用，提高钢渣物相碳酸化反应过程的离子溶出速率，促进与碳酸根离子结合形成更多的稳定碳酸盐和活性物质。一种激发钢渣活性的微生物技术是一项利用废弃物、节约资源和能源的先进技术，是激发钢渣活性制备胶凝材料的有效方法，不仅可以解决钢铁冶炼产生的大量钢渣消纳问题，也可在一定程度上缓解所引起的温室效应。具有处理时间短，工艺简单，投资少，不会产生二次污染，具有较高的经济与社会效益。

发明内容

技术问题：一种使用微生物激发钢渣活性的方法，此方法具有成本低、效果显著、环境友好，不会产生二次污染的优点。

技术方案：本发明基于一种使用微生物激发钢渣活性的方法，包括以下步骤：

1）将微生物接种至相应的培养基中培养，制备菌体浓度为10⁶~10⁷个/mL的浓缩菌液；

2）将钢渣粉倒入搅拌锅中，并加入所述的浓缩菌液与水搅拌均匀，再加入砂搅拌至均匀后倒入模具中振捣成型或压制成型；

3）成型后，将试件置于相对湿度为60%±3%，温度为20℃±2℃的环境中养护1天后脱模，之后在相对湿度95%以上，温度为20℃±2℃的环境中养护2d后，再将试样放入养护装置中，在相对湿度为70%±3%，0.1-0.5MPa CO₂压力下养护4-6小时。

所述钢渣胶凝材料制品中钢渣粉、菌液、水、砂按质量比为1：0.05~0.25：0.1~0.4：1~3 制备。