一种利用细菌强化胶结充填材料的系统及使用方法

技术领域

本发明涉及矿山充填技术领域，特别是指一种利用细菌强化胶结充填材料的系统及使用方法。

背景技术

从矿产资源中提取有价值成分的过程中产生了大量的尾矿，而不断增加的采矿活动导致尾矿产量显著增加。例如，中国现在约有12000个尾矿库，尾矿堆总量超过100亿吨，并每年以6亿吨的速度增长。这些尾矿占用了大片土地，恶化了环境。而实际上处理尾矿的最常见和经济的方法是地表堆积。通常情况下，随着开采的不断深入地下，尾矿逐渐堆积，最终形成尾矿坝。尾矿处置不当造成了经济损失、环境恶化等问题。例如，由于尾矿颗粒细、含水率高，堆积在地表的尾矿具有很高的危险。同时，随着尾矿堆积高度的不断增加，使尾矿坝积聚了大量的势能，可能导致尾矿坝的破坏，使环境、生命和财产处于不安全当中。

尽管成本相对较高，但充填是目前尾矿处理的首选方法。通过回填可以解决尾矿处理对地面环境污染等问题。其中，尾砂胶结充填体具有广阔的应用前景。实践表明，尾矿胶结充填具有环境友好、操作方便、效率高、提高矿石回收率、减少矿石贫化等优点。同时，最近的研究表明，通过细菌促进Fe

综上，研究细菌溶液在胶结充填材料制备过程特性变化显得尤为重要。但是，目前关于此项技术的报道或研究较少。本发明旨在提出一种利用细菌强化胶结充填材料的系统及使用方法，为提高充填材料特性、减少环境污染、增加生产效益提供技术依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用细菌强化胶结充填材料的系统及使用方法。

一种利用细菌强化胶结充填材料的系统，包括高压水泵、高压水枪、细菌富集池、pH值检测以及调控装置、氧化还原电位检测以及调控装置、溶氧量检测以及调控装置、温度监测以及调控装置、细菌计数装置、水泵、搅拌桶、充填材料添加装置、电动机、搅拌叶片、粘度传感器、浓度传感器、电磁流量计、砂浆泵及计算机集控数据平台。其中，高压水泵和高压水枪相连接，用于将富含细菌的酸性矿坑水转移至细菌富集池。pH值检测以及调控装置、氧化还原电位检测以及调控装置、溶氧量检测以及调控装置、温度监测以及调控装置、细菌计数装置与细菌富集池连接，用于对细菌富集环境监测以及调节。水泵与细菌富集池、搅拌桶连接，用于将细菌富集池中的细菌溶液转移至搅拌桶。充填材料添加装置、电动机以及搅拌叶片，与搅拌桶共同实现充填材料的制备。粘度传感器、浓度传感器、电磁流量计、砂浆泵及计算机集控数据平台用于监测充填材料性能以及输出。

进一步地，利用所述pH值检测以及调控装置、氧化还原电位检测以及调控装置、溶氧量检测以及调控装置、温度监测以及调控装置能够根据环境变化以及细菌浓度将细菌富集池内部pH值、氧化还原电位、溶氧量、温度调整到最佳。

进一步地，利用所述细菌计数装置能够记录添加不同环境下细菌浓度，并进行储存，为探寻不同外界条件下最佳细菌富集条件提供依据。

进一步地，所述细菌计数装置能够精确计量细菌富集池中细菌浓度，并根据细菌浓度判断加入搅拌桶的细菌溶液体积。

进一步地，利用粘度传感器、浓度传感器以及电磁流量计能够精确测量充填材料特性，并根据结果调节细菌溶液添加量。

进一步地，所述计算机集控数据平台能够记录添加不同体积细菌溶液、充填物料以及粘结剂条件下充填材料性能，并进行储存，为探寻不同充填材料配比条件下最佳细菌溶液体积提供依据。

如上所述利用细菌强化胶结充填材料的系统的使用方法，具体包括步骤如下：

S1：在细菌富集池配制培养细菌的培养基，调节培养基pH值、氧化还原电位、溶氧量以及温度等参数；

S2：通过高压水泵以及高压水枪将含有细菌的酸性矿坑水输送至细菌富集池；

S3：实时监控细菌富集池中pH值、氧化还原电位、溶氧量以及温度等参数并进行调节，记录细菌浓度；

S4：将细菌浓度最佳时的含菌溶液通过水泵输送至搅拌桶与充填物料充分搅拌；

S5：通过粘度传感器、浓度传感器、电磁流量计及计算机集控数据平台对搅拌桶中充填材料进行实时监控，并进行记录储存；

S6：通过砂浆泵将获得的充填材料运用于现场实际。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，能够精确、高效对细菌进行富集，并且可以得到实时、在线、连续的监测数据，为在添加细菌溶液条件下充填材料特性分析提供精确依据。主要有以下几个优点：第一、上述方案适用范围广，适用于任何矿山的充填行为；第二、利用细菌溶液制备充填材料，能够减小环境污染，同时为以后的室内相关试验提供可靠依据；第三、利用细菌溶液制备充填材料，提高充填材料性能，过程安全高效，具有良好的经济效益；第四，由于系统的智能化与灵活性，可根据每个矿山的特定条件进行调控，具有很强的理论和实用价值。

附图说明

图1为本发明的一种利用细菌强化胶结充填材料的系统及使用方法的系统结构图；

其中：1-高压水泵，2-高压水枪，3-细菌富集池，4-pH值检测以及调控装置，5-氧化还原电位检测以及调控装置，6-溶氧量检测以及调控装置，7-温度监测以及调控装置，8-细菌计数装置，9-水泵，10-搅拌桶，11-充填材料添加装置，12-电动机，13-搅拌叶片，14-粘度传感器，15-浓度传感器，16-电磁流量计，17-砂浆泵，18-计算机集控数据平台。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种利用细菌强化胶结充填材料的系统及使用方法。

如图1所示，该系统包括高压水泵(1)、高压水枪(2)、细菌富集池(3)、pH值检测以及调控装置(4)、氧化还原电位检测以及调控装置(5)、溶氧量检测以及调控装置(6)、温度监测以及调控装置(7)、细菌计数装置(8)、水泵(9)、搅拌桶(10)、充填材料添加装置(11)、电动机(12)、搅拌叶片(13)、粘度传感器(14)、浓度传感器(15)、电磁流量计(16)、砂浆泵(17)及计算机集控数据平台(18)，其中，高压水泵(1)和高压水枪(2)相连接，用于将富含细菌的酸性矿坑水输送至细菌富集池(3)。pH值检测以及调控装置(4)、氧化还原电位检测以及调控装置(5)、溶氧量检测以及调控装置(6)、温度监测以及调控装置(7)、细菌计数装置(8)与细菌富集池(3)连接，用于对细菌富集环境监测以及调节。水泵(9)与细菌富集池(3)、搅拌桶(10)连接，用于将细菌富集池(3)中的细菌溶液输送至搅拌桶(10)。充填材料添加装置(11)、电动机(12)、搅拌叶片(13)与搅拌桶(10)共同实现充填材料的制备。粘度传感器(14)、浓度传感器(15)、电磁流量计(16)、砂浆泵(17)及计算机集控数据平台(18)用于监测充填材料性能以及输出。

pH值检测以及调控装置(4)、氧化还原电位检测以及调控装置(5)、溶氧量检测以及调控装置(6)、温度监测以及调控装置(7)能够根据环境变化以及细菌浓度将细菌富集池内部pH值、氧化还原电位、溶氧量、温度调整到最佳。

细菌计数装置(8)能够记录添加不同环境下细菌浓度，并进行储存，为探寻不同外界条件下最佳细菌富集条件提供依据。

细菌计数装置能够精确计量细菌富集池中细菌浓度，并根据细菌浓度判断加入搅拌桶的细菌溶液体积。

粘度传感器(14)、浓度传感器(15)以及电磁流量(16)计能够精确测量充填材料特性，并根据结果调节细菌溶液添加量。

计算机集控数据平台(18)能够记录添加不同体积细菌溶液、充填物料以及粘结剂条件下充填材料性能，并进行储存，为探寻不同充填材料配比条件下最佳细菌溶液体积提供依据。

应用该系统时，具体操作方法如下：

(1)在细菌富集池配制培养细菌的培养基，调节培养基pH值、氧化还原电位、溶氧量以及温度等参数；

(2)通过高压水泵以及高压水枪将含有细菌的酸性矿坑水输送至细菌富集池；

(3)实时监控细菌富集池中pH值、氧化还原电位、溶氧量以及温度等参数并进行调节，记录细菌浓度；

(4)将细菌浓度最佳时的含菌溶液通过水泵输送至搅拌桶与充填物料充分搅拌；

(5)通过粘度传感器、浓度传感器、电磁流量计及计算机集控数据平台对搅拌桶中充填材料进行实时监控，并进行记录储存；

(6)通过砂浆泵将获得的充填材料运用于现场实际。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。