一种用微生物固化煤矸石重金属的方法与流程

本发明涉及采矿工程、微生物、化学等领域，具体涉及一种用微生物固化煤矸石重金属的方法。

背景技术：

煤矸石是煤炭开采、洗选及加工过程中排放的废物，约占煤炭产量的15％。煤矸石已成为我国各种工业废渣中排放量最大(约占我国工业固体废物的1/4)、占地最多、污染较严重的固体废物。目前，我国煤矸石的综合利用率仅为30％。利用矸石充填技术是一种处理煤矸石的方法，但需要对煤矸石进行处理后以防止污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用微生物固化煤矸石重金属的方法，利用微生物对矸石进行处理，以防止煤矸石中重金属的污染。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

一种用微生物固化煤矸石重金属的方法，包括以下步骤：

s1：测定待充填矸石的重金属离子含量，根据测定结果选择菌种，配制成菌剂，盛放于容器中；

s2：将注菌网平铺在待充填矸石的采空区，注菌网包括若干内管和两侧的边管，内管平行排布，内管的两端分别与两侧的边管相连接，内管与边管相接处安装有阀门，内管上分布有若干喷头一，各内管之间放置有若干水浸传感器；

s3：将喷头二布置在转载机端头上方，喷头二通过输送管路与盛有菌剂的容器相连，输送管路上安装有泵送装置；充填开始时，开启泵送装置和喷头二，使菌剂附着在经过转载机的矸石上；

s4：充填完成后，通过水浸传感器探测积水区域，当水浸传感器探测到积水区域后，打开探测到积水区域的该水浸传感器两侧内管的阀门和与该水浸传感器相邻的喷头一，将菌剂喷到积水区域，喷菌完成后，关闭喷头一，开启相邻内管两端的阀门，使多余菌剂流出。

作为进一步优选的技术方案，所述步骤s1具体包括：测定待充填矸石的重金属离子含量，根据测定结果选择菌种，配制成菌剂，盛放于容器中，其中，以铜离子含量2.0mg/l，钴离子含量0.5mg/l，镍离子含量0.5mg/l为标准，当铜离子超标倍数最大时采用sporosarcinakoreensisur47菌种，当钴离子超标倍数最大时采用sporosarcinaspur31菌种，当镍离子超标倍数最大时采用terrabactertumescens菌种。

作为进一步优选的技术方案，所述步骤s2中的内管通过喷头一连接，相邻内管上的喷头一组成10m×10m的区域，水浸传感器放置于10m×10m区域的中心处。

作为进一步优选的技术方案，所述步骤s3中喷头二的喷射流量与转载机的输送能力的关系为

其中，q为喷射流量，k为附着补偿系数，1≤k≤1.5，g为矸石输送能力，r为矸石粒径，ρ为矸石密度。

作为进一步优选的技术方案，所述菌剂为菌种和营养液按体积1比4混合的混合液。

作为进一步优选的技术方案，所述营养液为浓度相等的尿素和氯化钙溶液的等比例混合液。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的一种用微生物固化煤矸石重金属的方法，在矸石充填前进行微生物附着处理，可直接对采空区的矸石重金属进行固化；充填后完成后，采空区有积水时还可利用注菌网补充菌剂，实现了二次固化，减少了重金属离子的迁移污染，增强了固化效果，具有污染小，处理简单的特点。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明的注菌网络的示意图；

图3是本发明的阀门与水浸传感器的编号示意图；

图2中：1为边部钢管，2为阀门、3为内部钢管、4为喷头一、5为水浸传感器。

具体实施方式：

下面参照附图对本发明做进一步描述。

实施例

参照图1-3，以某矿为例，充填处理的矸石密度为2000kg/m³，平均粒径为10cm，矸石充填能力为200t/h，矸石采用《固体废物浸出毒性浸出方法水平震荡法》(hj557-2009)及《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)对样品分析，测出铜离子含量为26.20mg/l，钴离子含量为0.84mg/l，镍离子含量为4.72mg/l。工作面长度为200m，工作面推进长度为1000m。

(1)测定的铜离子为限定值的13倍，钴离子接近2倍，镍离子约为9.5倍，此时应选择sporosarcinakoreensisur47菌种；

(2)菌种培养至od600＝0.8，以醋酸钙和尿素混合溶液为营养液，浓度均为1mol/l，将每100ml菌剂与400ml营养液混合，制成菌剂；

(3)沿工作面方向布置注菌网络，边部钢管1通过阀门2连接至内部钢管3，阀门2共布置9排，内部钢管3之间用喷头4连接，边部钢管1沿工作面推进方向共布置100根，内部钢管3沿工作面方向共布置20根。相邻内部钢管3上的喷头一组成10m×10m的区域，在10m×10m的区域的中心放置水浸传感器5，首根钢管和末端钢管上不放置，每排共放置18个传感器。每个传感器监测10m×10m的区域；

(4)对阀门编号，第一排第一个为a11，第二个为a12，以此类推；对喷头编号，第一排第一个为b11，第一排第一个为b12，第二排第一个为b21，依次类推；对传感器编号，第一排第一个为c11，第一排第二个为b12，第二排第一个为b21，依次类推；

(5)向采空区充填矸石时，通过输菌管路将菌剂输送至转载机端头喷头二处，使菌剂附着在矸石表面，喷射流量k取1.2，计算出喷射流量为120l/min；

(6)以编号为c11的水浸传感器为例，当c11报警时，显示为此区域有积水，打开阀门a11、a21，喷头b11、b12、b21、b22，进行喷菌处理该区域，这个区域菌剂用量为1000l。喷菌完成后，关闭喷头，开启a12和a22，使多余菌剂流出。

技术特征：

技术总结
一种用微生物固化煤矸石重金属的方法，包括：测定待充填矸石的重金属离子含量，根据测定结果选择菌种，配制成菌剂；在采空区布置注菌管；在充填时，通过喷头对矸石喷射菌剂，进行固化处理；待充填完毕后，通过注菌管路对积水处进行喷菌，实现二次固化。本发明的一种用微生物固化煤矸石重金属的方法，在矸石充填前进行微生物附着处理，可直接对采空区的矸石重金属进行固化；充填后完成后，采空区有积水时还可利用注菌网补充菌剂，实现了二次固化，减少了重金属离子的迁移污染，固化效果好，污染小，易于实施和普及。

技术研发人员：黄艳利;阮泽宇;翟文;李俊孟;张吉雄;董霁红;马昆;高华东
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2019.02.01
技术公布日：2019.05.07