[发明专利]一种废弃碱渣再利用方法及其制备的碱渣自修复水泥基材料

说明书

本发明公开了一种废弃碱渣再利用方法及其制备的碱渣自修复水泥基材料。该方法先按照质量份数称取以下组分：水泥1‑1.1份，芽孢溶液0.30‑0.45份，碱渣0.35‑0.4份，再将碱渣与水泥混合搅拌均匀，然后加入芽孢溶液，搅拌均匀后得到碱渣自修复水泥基材料。每毫升碱渣自修复水泥基材料中芽孢杆菌的数量为10⁶‑10⁹个。本发明利用了工业废渣‑碱渣作为水泥基材料添加剂，完善了自修复水泥基材料中钙源成本过高的问题，并利用炼钢工业废渣高炉矿渣粉平衡了钙源利用不足的问题，制备具有自修复性能的水泥基材料。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种废弃碱渣再利用方法及其制备的碱渣自修复水泥基材料。

背景技术

工程中，许多地下建筑物，例如公路、铁路、隧道、地下深埋基坑、高放高污染废物基抗填埋场，其设计使用年限较长，建筑物工作环境较恶劣，特别是危废填埋场，建筑材料不仅要抵御周围土壤中的水、氯离子等的侵蚀，更要防止危废中的化学或放射性物质进入周围土体或水体造成污染。无法预计的地下应力条件导致裂缝产生的不确定性增加，裂缝的扩展导致的内部污染物的泄露使得土壤生态环境产生不可估量的危害。然而，一方面，对于地下深埋结构，特别是废弃物填埋场，裂缝修补几乎无法进行，因此采用具有自愈合性能的水泥基材料在工程效应及环境方面均具有重大的经济效应。

碱渣是氨碱法制碱过程中排放的废渣。我国氨碱法制碱可达421万t/年。由于氨碱法纯碱生产工艺的特点，每生产1t纯碱要向外排放0.3t的碱渣，一个年产80万t纯碱的工厂，每年用于废渣排放的费用约需1000万元。一般情况下，碱渣采取地表堆积的处理方式，大量的碱渣沉积后形成一片“白海”，造成了周围海域的污染。

因此本发明提供了一种方案既可解决碱渣废弃物处理困难的问题，又可得到自修复建筑材料，变废为宝，具有明显的社会效益和经济效益，前景广阔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废弃碱渣再利用方法及其制备的碱渣自修复水泥基材料。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种废弃碱渣再利用方法，包括以下步骤：（1）按照质量份数称取以下组分：水泥1-1.1份，芽孢溶液0.30-0.45份，碱渣质量为0.35-0.4份；（2）将碱渣与水泥混合，搅拌均匀形成预混料；（3）加入芽孢溶液，搅拌均匀后得到碱渣自修复水泥基材料。

所述步骤（2）中还加入S95高炉矿渣粉0.1份，将S95高炉矿渣粉、碱渣与水泥混合，搅拌均匀形成预混料。

所述碱渣为氨碱法制碱工艺流程中排放的废渣。

所述芽孢溶液由以下方法制备得到：先通过培育好的芽孢杆菌的菌液与培养基进行水浴加热后，再经离心后加入碱水使得培养基内物质发生沉淀，取悬浮液加水混合均匀后得到芽孢溶液。

所述培养基为SOB培养基。

所述芽孢杆菌为巴氏芽孢杆菌。

一种碱渣自修复水泥基材料，所述碱渣自修复水泥基材料采用上述的方法制备得到。

所述碱渣自修复水泥基材料中的芽孢杆菌的数量为10⁶-10⁹个/ml。

上述碱渣自修复水泥基材料的自愈合过程包括：水泥内部或外部开裂后，芽孢状态的巴氏杆菌在有新鲜空气的状态下被激活，脱离芽孢状态从而进行有氧呼吸，产生的二氧化碳由于其自身细胞膜的特殊构造而与水泥基中的碱渣成分生成CaCO₃，逐层的附着于细胞膜表面，产生结构强度，从而逐步使得裂缝愈合。

有益效果：

1.碱渣作为废弃物利用，改变了传统处理碱渣时采用的堆填的方法，可降低碱渣处理成本。