電解錳廢渣作為工業(yè)廢料,粒徑小,滲透性差,傳統(tǒng)的微生物礦化技術(shù)在處理上有較大的局限性。提出氧化鎂微生物固化技術(shù),采用活性氧化鎂和微生物共同作用處理重慶秀山電解錳廢渣,探討氧化鎂微生物固化電解錳廢渣原理,研究活性氧化鎂摻量對固化試樣含水率、無側(cè)限抗壓強度、酸堿性、XRD圖譜和微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:活性氧化鎂與水發(fā)生水化反應(yīng),填充微孔隙,并與空氣中的CO₂發(fā)生碳化反應(yīng),一定程度上提高固化試樣強度,尿素在細(xì)菌的作用下水解生成CO₂,使水化產(chǎn)物快速碳化,進(jìn)一步快速提高固化試樣強度�；钚匝趸V摻量越高,電解錳廢渣固化試樣含水率越低,無側(cè)限抗壓強度越大,pH值越高。氧化鎂微生物固化錳礦尾礦砂的主要產(chǎn)物為水碳鎂石、球碳鎂石和水菱鎂石等;活性氧化鎂摻量越大,水碳鎂石含量越高。 

【文章來源】：巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2020,39(S2)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

顆分曲線

活性氧化鎂本身能用于固化，為對比氧化鎂微生物的共同固化效果，圖2給出了采用5%的活性氧化鎂不同處理方法的無側(cè)限抗壓強度變化曲線。從圖中可以看出，組2(只摻活性氧化鎂)、組3(摻入活性氧化鎂和尿素)、組4(摻入活性氧化鎂、細(xì)菌和尿素)的無側(cè)限抗壓強度均有一定的增長，但組4的抗壓強度增長最為顯著，反應(yīng)24 h達(dá)到了1.13 MPa，是組1(純電解錳廢渣)抗壓強度的3倍左右。在反應(yīng)6 h時，組4的抗壓強度增長最大，已經(jīng)達(dá)到0.63 MPa，組2和3也有一定的增長，程度雖比組4略低但相差不大。說明了在反應(yīng)初期，不同處理方法對于試樣強度增長的影響較小，這是由于在反應(yīng)初期，對強度影響較大的是活性氧化鎂的水化反應(yīng)，活性氧化鎂遇水易水化生成氫氧化鎂，降低了試樣的含水率，并且活性氧化鎂的粒徑較小，能填充試樣的微孔隙，使得強度升高；組3中加入了尿素，由于活性氧化鎂水化時會放出大量的熱，試樣內(nèi)部溫度上升，使得尿素發(fā)生微量水解產(chǎn)生氨氣等并通過孔隙溢出，試樣中僅有少量的碳化產(chǎn)物生成，不利于壓縮孔隙，故組3的強度有輕微地降低。組4中由于細(xì)菌的參與，尿素大量水解，氧化鎂的水化產(chǎn)物與尿素水解生成的碳酸根反應(yīng)生成大量碳酸鎂等具有膨脹性質(zhì)的產(chǎn)物，進(jìn)一步壓縮孔隙，膠結(jié)顆粒，使強度提高。當(dāng)反應(yīng)12～24 h時，組2,3的抗壓強度已趨于穩(wěn)定，組3的抗壓強度略高于組2，而組4的抗壓強度均高于其他組，且仍有一定的增長。說明了此時不同處理方式對于試樣強度增長的影響較大，這是由于活性氧化鎂的水化反應(yīng)已基本完成，此時強度的增長是由于活性氧化鎂的碳化反應(yīng)。組3中的尿素發(fā)生了緩慢水解，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，碳化產(chǎn)物的積累，使得組3的強度略高于組2，而細(xì)菌完全水解尿素需要較長時間，組4中的尿素在12～24 h時仍在反應(yīng)，使得抗壓強度繼續(xù)增加。

活性氧化鎂的水化和碳化過程均有水的參與，活性氧化鎂的摻入會使試樣中的含水率發(fā)生變化。圖3給出了不同活性氧化鎂摻量固化試樣的含水率變化曲線。從圖中可以看出，隨著氧化鎂摻量的增大，相同反應(yīng)時間下的試樣含水率越低。試樣的初始含水率為20%，當(dāng)反應(yīng)2 h時，5%摻量的試樣含水率降至15.35%,20%摻量的試樣含水率降至11.73%，說明了活性氧化鎂發(fā)生了如式(1)的反應(yīng)，快速水化消耗了大量的水；同時，尿素在脲酶作用下發(fā)生如式(2)的水解反應(yīng)，進(jìn)一步消耗了試樣中的水，使得試樣的含水率在反應(yīng)2 h時，已經(jīng)遠(yuǎn)低于初始含水率20%；氧化鎂的摻量越高，水化所消耗的水越多，固化試樣含水率越低。當(dāng)反應(yīng)2～12 h時，不同氧化鎂摻量的固化試樣含水率均呈下降趨勢，這是由于水化產(chǎn)物Mg(OH)2發(fā)生如式(3)～(5)的碳化反應(yīng)，進(jìn)一步消耗了試樣中的水。10%摻量試樣的含水率下降最少，5%摻量、20%摻量的試樣含水率下降最多，這是由于5%摻量下的試樣孔隙比較大，一部分水將揮發(fā)散失；而氧化鎂摻量越大，水化和碳化過程所需要的水越多，所以含水率下降越大。當(dāng)反應(yīng)12～24 h時，不同摻量的試樣含水率基本保持不變，只有略微的降低，說明12 h后只有少量的水參與反應(yīng)，此時水化反應(yīng)基本反應(yīng)完全。

【參考文獻(xiàn)】：
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