CN114263492B

CN114263492B - 一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法

Info

Publication number: CN114263492B
Application number: CN202111598882.2A
Authority: CN
Inventors: 潘伟; 廖志刚; 徐刚; 易汝格; 杨羚蓉; 徐宇; 向义; 龚维立
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2021-12-24
Filing date: 2021-12-24
Publication date: 2022-09-16
Anticipated expiration: 2041-12-24
Also published as: CN114263492A

Abstract

本发明公开了一种基于微生物‑阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，包括以下步骤：一、将嗜酸性喜温硫杆菌进行培养；二、将硫化矿石和培养后菌液混合后再加入助浸剂，然后放入密封容器后在摇床中进行脱硫处理；三、将发泡剂、稳泡剂和阻化剂进行混合，得到泡沫阻化剂；四、将脱硫后的硫化矿石与泡沫阻化剂进行混合，对硫化矿石进行阻燃。本发明通过微生物作用降低了硫化矿石表面硫含量，减少硫化矿石表面氧化以及氧化放热导致的热量聚集，从而降低硫化矿石自燃倾向性，使用泡沫阻化剂对硫化矿石的覆盖，产生的泡沫紧密地覆盖在硫化矿石表面，隔绝氧气中断自燃进程，降低硫化矿石的自燃倾向性，实现内外因素综合作用的硫化矿自燃防治目的。

Description

一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法

技术领域

本发明属于硫化矿石阻燃技术领域，具体涉及一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法。

背景技术

随着经济的快速发展，对矿产资源的需求量日益增加，由于埋藏在浅部资源越来越少，向深部开发资源是必然趋势，深部开采产生的高温会导致高硫矿石发生自燃。硫化矿石自燃是矿石开采过程中的重要安全隐患，会引发一系列的安全和环境等问题，并造成惨重的经济损失。首先，矿石自燃产生的毒害气体和高温会影响工人的健康及生命安全，造成设备设施损坏，降低工人的劳动生产率；其次，矿石自燃可能引起炸药自爆，对矿山安全生产造成极大威胁；再次，矿石自燃火灾会造成矿产资源浪费，生产不能正常运转，使大量工程报废或暂停，带来巨大的经济损。因此如何有效防治硫化矿石自燃极为重要。

硫化矿石自燃是一个复杂的物理和化学过程，其发生自燃的过程包含了一系列的物理化学反应，是内外因素共同作用的结果。宏观上由于内部热量积聚且没有及时释放，最后达到自燃点发生自燃，微观上是物理化学反应的结果；从内部来说是由于矿石堆内部氧化放热，而外部因素则是矿石表面接触到充足的氧气，且散热条件差，最终导致自燃的发生。综上所述，硫化矿石发生自燃是内外多种因素共同的作用所导致的结果。

目前抑制硫化矿石自燃主要是从矿石所处的外部环境这一外因出发，通过灌浆、注入惰性气体以及喷洒阻化剂等方式来防止硫化矿石自燃。如：公开号为CN108457689A的一种用于防止硫化矿石自燃的凝胶泡沫阻化剂、公开号为CN101225748A的一种抑制硫化矿石氧化自燃的复合覆盖剂、公开号为CN101224329A的一种抑制硫化矿石氧化自燃的复合防灭火剂等，均是通过隔断硫化矿石与空气的接触，来达到防止硫化矿石自燃的目的。但是通过这种方式防止自燃方法存在明显缺点：1、阻化剂在矿堆表面喷洒不均匀；2、不能完全渗透到矿堆内部，不能对矿堆内部矿石进行有效隔断，效果不显著；3、由于配置试剂的理化性质会腐蚀喷洒设备，会额外增加运营成本。

在现有防治硫化矿石自燃技术中，大多只是对硫化矿石进行单方面处理，且普遍存在防自燃效果不理想的问题，没有将引起硫化矿石自燃的内部因素和外部因素综合进行自燃防治研究，在以往抑制硫化矿石自燃的措施主要集中在对外部因素的控制，即通过灌浆、注入惰性气体以及喷洒阻化剂等方式来防止硫化矿石自燃，但是这些方法不能对硫化矿石堆内部矿石进行有效隔断，且持续时间较短，并没有从内部因素解决硫化矿石自燃的问题。

因此需要提供一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法。该方法通过微生物作用降低了硫化矿石表面硫含量，减少硫化矿石表面氧化以及氧化放热导致的热量聚集，从而降低硫化矿石自燃倾向性，使用泡沫阻化剂对硫化矿石的覆盖，产生的泡沫紧密地覆盖在硫化矿石表面，隔绝氧气中断自燃进程，降低硫化矿石的自燃倾向性，实现内外因素综合作用的硫化矿自燃防治目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将嗜酸性喜温硫杆菌进行培养，得到培养后菌液；

步骤二、将硫化矿石和步骤一中得到的培养后菌液混合后再加入助浸剂，得到混合物，然后将得到的混合物放入密封容器后在摇床中进行脱硫处理，在密封容器中得到脱硫后的硫化矿石；

步骤三、将发泡剂、稳泡剂和阻化剂进行混合，得到泡沫阻化剂；所述发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵、月桂酰胺丙基甜菜碱和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，所述稳泡剂为丙三醇，所述阻化剂为水玻璃和碳酸氢钠；

步骤四、将步骤二中得到的脱硫后的硫化矿石与步骤三中得到的泡沫阻化剂进行混合，对脱硫后的硫化矿石进行阻燃。

本发明通过将嗜酸性喜温硫杆菌进行培养，首先是增加嗜酸性喜温硫杆菌的数量，提高脱硫的效果，其次是对细菌进行定向驯化，使嗜酸性喜温硫杆菌逐渐适应改变后的环境更好脱硫，本发明通过将培养后菌液、硫化矿石和助浸剂进行混合，对硫化矿石进行脱硫发生如下反应：在嗜酸性喜温硫杆菌的直接作用下：

在嗜酸性喜温硫杆菌的间接作用下:

公式中：M为Fe、Cu、Ca、Ba等金属元素，在脱硫过程中，嗜酸性喜温硫杆菌的直接作用和间接作用同时存在，保证了脱硫的效果；本发明通过嗜酸性喜温硫杆菌脱除硫化矿石表面的硫，减少矿石表面硫与氧气发生反应放热导致的热量聚集，从而降低硫化矿石自燃倾向性，达到一定的阻燃效果；本发明将通过将脱硫后的硫化矿石与泡沫阻化剂进行混合，泡沫阻化剂产生的泡沫紧密地覆盖在硫化矿石表面，隔绝氧气中断氧化反应的进程，随着时间的推移，泡沫开始破灭，部分硫化矿石与空气接触先自燃，放出的热量致使阻化剂中的水分蒸发，水分蒸发吸热可以暂缓硫化矿石的氧化自燃进程，待到阻化剂的水分蒸发完时，泡沫阻化剂形成一层薄膜包裹在硫化矿石表面，再次隔绝氧气中断自燃进程，降低硫化矿石的自燃倾向性；本发明通过脱硫处理，从内部降低硫化矿石表面硫含量，即从内部因素入手防止硫化矿石自燃，通过添加泡沫阻化剂起到隔绝空气、降温的作用，从外部因素入手硫化矿石自燃，综合硫化矿石自燃的内部因素和外部因素防止硫化矿自燃；本发明中通过十六烷基三甲基溴化铵、月桂酰胺丙基甜菜碱和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠组成发泡剂，降低溶液表面张力，三种发泡剂混合能进一步提高发泡的性能，通过丙三醇作为稳泡剂，延长泡沫的存在时间，通过水玻璃和碳酸氢钠作为阻化剂，覆盖、包裹在矿石表面，阻隔空气与矿石接触，本发明所用的表面活性剂经济成本更低，有效降低溶液表面张力，阻化时间更长，阻化效果更好，对矿石成分影响小且对环境友好，更易于推广到工程应用。

上述的一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，其特征在于，步骤一中所述培养的过程为：用灭菌后的9K培养基接种嗜酸性喜温硫杆菌，以单质硫作为细菌的营养物质，接种后进行密封，随后放入转速为170rpm～175rpm，温度为40℃～45℃的恒温摇床中培养4天～8天；所述培养基为西尔弗门液体培养基。本发明通过控制培养的过程，保证了嗜酸性喜温硫杆菌具有最佳的生长环境，保证脱硫处理的效果；本发明通过以单质硫作为细菌的营养物质，对细菌进行定向驯化，培养逐步向细菌的培养基中加入目标矿物，使细菌逐渐适应改变后的环境更好脱硫，起到最佳的脱硫效果。

上述的一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，其特征在于，步骤二中所述硫化矿石的粒度为140目～160目；所述混合物中硫化矿石的质量、培养后菌液的体积和助浸剂的体积之比为10～30:100～130:15～30，其中质量的单位为g，体积的单位为mL，所述培养后菌液中细菌的密度为5.35×10⁷个/mL～6.00×10⁷个/mL；所述助浸剂通过9K培养基和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚配置而成，所述助浸剂中失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的质量分数为0.01％～0.1％；所述脱硫处理的温度为30℃～40℃，时间为5天～10天，所述摇床的转速为170rpm～175rpm。本发明通过控制硫化矿石的粒度，具有最高的脱硫效率，当硫化矿石的粒径过大则比表面积减小，硫化矿石表面吸附的细菌少，不利于脱硫，当硫化矿石的粒径过小，矿物颗粒和细菌间的碰撞频率提高，碰撞会产生失活作用，当碰撞导致的失活细菌数量过多时，浸出脱硫的效果较差；本发明通过控制硫化矿石的质量、培养后菌液的体积和助浸剂的体积的比例，具有最佳的生物脱硫效果，能有效降低矿石表面硫含量，保证了阻燃的效果；本发明通过控制培养后菌液中细菌的密度，保证了嗜酸性喜温硫杆菌的数量，保证了脱硫的效果，保证了阻燃的效果。

上述的一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，其特征在于，步骤三中所述泡沫阻化剂由质量百分数为0.05％～0.1％的十六烷基三甲基溴化铵，0.11％～0.3％的月桂酰胺丙基甜菜碱，0.1％～0.3％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.1％～0.3％的丙三醇，5％～10％的水玻璃，3％～5％的碳酸氢钠和余量去离子水组成。本发明通过控制阻化剂中各成分的含量，使多种成分互相配合，具有最佳发泡性能、稳泡性能以及阻化性能。

上述的一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，其特征在于，步骤四中所述脱硫后的硫化矿石与泡沫阻化剂的质量比为5:1～3。本发明通过控制脱硫后的硫化矿石与泡沫阻化剂的质量比，保证了最佳的阻燃效果。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明对硫化矿石自燃的内部因素和外部因素综合控制以达到防止硫化矿石自燃，对于内部因素通过微生物作用降低了硫化矿石表面硫含量，外部因素则使用泡沫阻化剂对硫化矿石的覆盖，首先解决硫化矿石自燃的内在因素：通过嗜酸性喜温硫杆菌对硫化矿石进行脱硫处理，减少硫化矿石表面氧化以及氧化放热导致的热量聚集，从而降低硫化矿石自燃倾向性，然后通过表面活性剂发泡、稳泡剂提高泡沫稳定性以及阻化剂制备出有效抑制硫化矿石自燃的泡沫阻化剂，作用原理是产生的泡沫紧密地覆盖在硫化矿石表面，隔绝氧气中断氧化反应的进程，随着时间的推移，泡沫开始破灭，部分硫化矿石与空气接触先自燃，放出的热量致使阻化剂中的水分蒸发，水分蒸发吸热可以暂缓硫化矿石的氧化自燃进程，待到阻化剂的水分蒸发完时，泡沫阻化剂形成一层薄膜包裹在硫化矿石表面，再次隔绝氧气中断自燃进程，降低硫化矿石的自燃倾向性，实现内外因素综合作用的硫化矿自燃防治目的。

2、本发明采用的阻化剂能降低矿物表面张力，具有更好的渗透能力，提高了阻燃效果。

3、本发明用微生物对硫化矿石表面进行脱硫的方法绿色环保、简单可行、成本低，能从源头上防治硫化矿石自燃。

4、本发明通过30天氧化增重实验验证其有效性，通过设置多组对比例发现，通过微生物-阻化剂综合作用的方法能够有效的降低硫化矿石的自燃倾向性，比传统从单方面因素防止硫化矿石自燃的方法更加有效。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明实施例1和对比例1～4得到的阻燃样品与硫化矿石的增重率-时间图。

图2是本发明实施例2得到的阻燃样品的增重率-时间图。

图3是本发明实施例3得到的阻燃样品的增重率-时间图。

具体实施方式

实施例1

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将嗜酸性喜温硫杆菌进行培养，得到培养后菌液；所述培养的过程为：用灭菌后的9K培养基接种嗜酸性喜温硫杆菌，以单质硫作为细菌的营养物质，接种后进行密封，随后放入转速为175rpm，温度为43℃的恒温摇床中培养6天；所述培养基为西尔弗门液体培养基；所述嗜酸性喜温硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)，来自中南大学资源加工与生物工程学院实验室；地址：湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号资源加工与生物工程学院；

步骤二、将硫化矿石和步骤一中得到的培养后菌液混合后再加入助浸剂，得到混合物，然后将得到的混合物放入密封容器后在摇床中进行脱硫处理，在密封容器中得到脱硫后的硫化矿石；所述硫化矿石的粒度为140目～160目；所述混合物中硫化矿石的质量、培养后菌液的体积和助浸剂的体积之比为20：110：20，其中质量的单位为g，体积的单位为mL，所述培养后菌液中细菌的密度为5.35×10⁶个/mL～5.35×10⁷个/mL；所述助浸剂通过9K培养基和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚配置而成，所述助浸剂中失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的质量分数为0.01％；所述脱硫处理的温度为30℃，时间为7天，所述摇床的转速为170rpm；

步骤三、将发泡剂、稳泡剂和阻化剂进行混合，得到泡沫阻化剂；所述发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵、月桂酰胺丙基甜菜碱和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，所述稳泡剂为丙三醇，所述阻化剂为水玻璃和碳酸氢钠；所述泡沫阻化剂由质量百分数为0.05％的十六烷基三甲基溴化铵，0.11％的月桂酰胺丙基甜菜碱，0.13％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.11％的丙三醇，7％的水玻璃，3％的碳酸氢钠和余量去离子水组成；

步骤四、将步骤二中得到的脱硫后的硫化矿石与步骤三中得到的泡沫阻化剂进行混合，对脱硫后的硫化矿石进行阻燃，得到阻燃样品；所述脱硫后的硫化矿石与泡沫阻化剂的质量比为5:2。

将本实施例得到的阻燃样品标记为矿样1，然后阻燃样品放到真空干燥箱中干燥，再放入温度为40℃、相对湿度为90％的恒温恒湿箱中进行30天的氧化增重实验，每隔24h将阻燃样品取出使用0.00001g精度的电子天平称重并记录阻燃样品的质量，根据氧化增重率和时间绘制图形，见图1。

经检测，本实施例的阻燃样品30天的氧化增重率为3.16％。阻燃样品的氧化增重率表示，硫化矿石与空气中的氧气反应，而导致自身重量增加，重量增加越大，说明氧化放热越剧烈，增重率就能反应硫化矿石的氧化程度和快慢，因此通过氧化增重率能评价阻燃效果好坏，氧化增重率越小阻燃效果越好。

对比例1

本对比例包括以下步骤：

步骤一、将嗜酸性喜温硫杆菌进行培养，得到培养后菌液；所述培养的过程为：用灭菌后的9K培养基接种嗜酸性喜温硫杆菌，以单质硫作为细菌的营养物质，接种后进行密封，随后放入转速为170rpm～175rpm，温度为43℃的恒温摇床中培养6天；所述培养基为西尔弗门液体培养基；所述嗜酸性喜温硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)，来自中南大学资源加工与生物工程学院实验室；地址：湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号资源加工与生物工程学院；

步骤三、将步骤二中得到的脱硫后的硫化矿石与去离子水进行混合，对脱硫后的硫化矿石进行阻燃，得到阻燃样品；所述脱硫后的硫化矿石与去离子水的质量比为5:2。

将本对比例得到的阻燃样品标记为矿样2，然后阻燃样品放到真空干燥箱中干燥，再放入温度为40℃、相对湿度为90％的恒温恒湿箱中进行30天的氧化增重实验，每隔24h将阻燃样品取出使用0.00001g精度的电子天平称重并记录阻燃样品的质量，根据氧化增重率和时间绘制图形，见图1。

经检测，本对比例的阻燃样品30天的氧化增重率为3.98％。

对比例2

本对比例包括以下步骤：

步骤一、将硫化矿石和去离子水混合后再加入助浸剂，得到混合物，然后将得到的混合物放入密封容器后在摇床中进行脱硫处理，在密封容器中得到脱硫后的硫化矿石；所述硫化矿石的粒度为140目～160目；所述混合物中硫化矿石的质量、去离子水的体积和助浸剂的体积之比为20：110：20，其中质量的单位为g，体积的单位为mL；所述助浸剂通过9K培养基和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚配置而成，所述助浸剂中失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的质量分数为0.01％；所述脱硫处理的温度为30℃，时间为7天，所述摇床的转速为170rpm；

步骤二、将发泡剂、稳泡剂和阻化剂进行混合，得到泡沫阻化剂；所述发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵、月桂酰胺丙基甜菜碱和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，所述稳泡剂为丙三醇，所述阻化剂为水玻璃和碳酸氢钠；所述泡沫阻化剂由质量百分数为0.05％的十六烷基三甲基溴化铵，0.11％的月桂酰胺丙基甜菜碱，0.13％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.11％的丙三醇，7％的水玻璃，3％的碳酸氢钠和余量去离子水组成；

步骤三、将步骤一中得到的脱硫后的硫化矿石与步骤二中得到的泡沫阻化剂进行混合，对脱硫后的硫化矿石进行阻燃，得到阻燃样品；所述脱硫后的硫化矿石与泡沫阻化剂的质量比为5:2。

将本对比例得到的阻燃样品标记为矿样3，然后阻燃样品放到真空干燥箱中干燥，再放入温度为40℃、相对湿度为90％的恒温恒湿箱中进行30天的氧化增重实验，每隔24h将阻燃样品取出使用0.00001g精度的电子天平称重并记录阻燃样品的质量，根据氧化增重率和时间绘制图形，见图1。

经检测，本对比例的阻燃样品30天的氧化增重率为4.51％。

对比例3

本对比例包括以下步骤：

步骤二、将步骤一中得到的脱硫后的硫化矿石与去离子水进行混合，对脱硫后的硫化矿石进行阻燃，得到阻燃样品；所述脱硫后的硫化矿石与去离子水的质量比为5:2。

将本对比例得到的阻燃样品标记为矿样4，然后阻燃样品放到真空干燥箱中干燥，再放入温度为40℃、相对湿度为90％的恒温恒湿箱中进行30天的氧化增重实验，每隔24h将阻燃样品取出使用0.00001g精度的电子天平称重并记录阻燃样品的质量，根据氧化增重率和时间绘制图形，见图1。

经检测，本对比例的阻燃样品30天的氧化增重率为5.94％。

对比例4

本对比例包括以下步骤：

步骤一、将发泡剂、稳泡剂和阻化剂进行混合，得到泡沫阻化剂；所述发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵、月桂酰胺丙基甜菜碱和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，所述稳泡剂为丙三醇，所述阻化剂为水玻璃和碳酸氢钠；所述泡沫阻化剂由质量百分数为0.05％的十六烷基三甲基溴化铵，0.11％的月桂酰胺丙基甜菜碱，0.13％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.11％的丙三醇，7％的水玻璃，3％的碳酸氢钠和余量去离子水组成；

步骤四、将硫化矿石与步骤一中得到的泡沫阻化剂进行混合，对硫化矿石进行阻燃，得到阻燃样品；所述硫化矿石与泡沫阻化剂的质量比为5:2。

将本对比例得到的阻燃样品标记为矿样5，然后阻燃样品放到真空干燥箱中干燥，再放入温度为40℃、相对湿度为90％的恒温恒湿箱中进行30天的氧化增重实验，每隔24h将阻燃样品取出使用0.00001g精度的电子天平称重并记录阻燃样品的质量，根据氧化增重率和时间绘制图形，见图1。

经检测，本对比例的阻燃样品30天的氧化增重率为4.58％。

对比例5

将硫化矿石标记为矿样6，然后硫化矿石放到真空干燥箱中干燥，再放入温度为40℃、相对湿度为90％的恒温恒湿箱中进行30天的氧化增重实验，每隔24h将硫化矿石取出使用0.00001g精度的电子天平称重并记录硫化矿石的质量，根据氧化增重率和时间绘制图形，见图1。

经检测，本对比例的硫化矿石30天的氧化增重率为6.01％。

图1是本发明实施例1和对比例1～4得到的阻燃样品与硫化矿石的增重率-时间图，从图1中可以看出，实施例1的矿样1代表硫化矿石即进行脱硫又进行阻化，对比例1的矿样2代表硫化矿石进行脱硫并采用去离子水阻化，对比例2的矿样3代表硫化矿石采用去离子水脱硫并进行阻化，对比例3的矿样4代表硫化矿石采用去离子水脱硫并采用去离子水阻化，对比例4的矿样5代表仅进行阻化，对比例5的矿样6代表硫化矿石不进行处理，通过对比可以看出，实施例1中即进行脱硫又进行阻化阻燃样品的增重最小，说明起到了最佳的阻燃作用，对比例中均为只进行脱硫或只进行阻化或不进行处理，均起不到阻燃的作用，通过实施例1和对比例1～5对比可以看出，硫化矿石通过微生物-阻化剂的综合作用确实能够有效的防止硫化矿石自燃。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将嗜酸性喜温硫杆菌进行培养，得到培养后菌液；所述培养的过程为：用灭菌后的9K培养基接种嗜酸性喜温硫杆菌，以单质硫作为细菌的营养物质，接种后进行密封，随后放入转速为170rpm，温度为40℃的恒温摇床中培养8天；所述培养基为西尔弗门液体培养基；所述嗜酸性喜温硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)，来自中南大学资源加工与生物工程学院实验室；地址：湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号资源加工与生物工程学院；

步骤二、将硫化矿石和步骤一中得到的培养后菌液混合后再加入助浸剂，得到混合物，然后将得到的混合物放入密封容器后在摇床中进行脱硫处理，在密封容器中得到脱硫后的硫化矿石；所述硫化矿石的粒度为140目～160目；所述混合物中硫化矿石的质量、培养后菌液的体积和助浸剂的体积之比为10：130：15，其中质量的单位为g，体积的单位为mL，所述培养后菌液中细菌的密度为5.35×10⁶个/mL～5.35×10⁷个/mL；所述助浸剂通过9K培养基和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚配置而成，所述助浸剂中失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的质量分数为0.1％；所述脱硫处理的温度为40℃，时间为5天，所述摇床的转速为175rpm；

步骤三、将发泡剂、稳泡剂和阻化剂进行混合，得到泡沫阻化剂；所述发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵、月桂酰胺丙基甜菜碱和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，所述稳泡剂为丙三醇，所述阻化剂为水玻璃和碳酸氢钠；所述泡沫阻化剂由质量百分数为0.1％的十六烷基三甲基溴化铵，0.2％的月桂酰胺丙基甜菜碱，0.1％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.1％的丙三醇，10％的水玻璃，4％的碳酸氢钠和余量去离子水组成；

步骤四、将步骤二中得到的脱硫后的硫化矿石与步骤三中得到的泡沫阻化剂进行混合，对脱硫后的硫化矿石进行阻燃，得到阻燃样品；所述脱硫后的硫化矿石与泡沫阻化剂的质量比为5:3。

将本实施例得到的阻燃样品标记为矿样7，然后阻燃样品放到真空干燥箱中干燥，再放入温度为40℃、相对湿度为90％的恒温恒湿箱中进行30天的氧化增重实验，每隔24h将阻燃样品取出使用0.00001g精度的电子天平称重并记录阻燃样品的质量，根据氧化增重率和时间绘制图形，见图2。

经检测，本实施例的阻燃样品30天的氧化增重率为3.17％。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将嗜酸性喜温硫杆菌进行培养，得到培养后菌液；所述培养的过程为：用灭菌后的9K培养基接种嗜酸性喜温硫杆菌，以单质硫作为细菌的营养物质，接种后进行密封，随后放入转速为173rpm，温度为45℃的恒温摇床中培养4天；所述培养基为西尔弗门液体培养基；所述嗜酸性喜温硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)，来自中南大学资源加工与生物工程学院实验室；地址：湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号资源加工与生物工程学院；

步骤二、将硫化矿石和步骤一中得到的培养后菌液混合后再加入助浸剂，得到混合物，然后将得到的混合物放入密封容器后在摇床中进行脱硫处理，在密封容器中得到脱硫后的硫化矿石；所述硫化矿石的粒度为140目～160目；所述混合物中硫化矿石的质量、培养后菌液的体积和助浸剂的体积之比为30：100：30，其中质量的单位为g，体积的单位为mL，所述培养后菌液中细菌的密度为5.35×10⁶个/mL～5.35×10⁷个/mL；所述助浸剂通过9K培养基和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚配置而成，所述助浸剂中失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的质量分数为0.05％；所述脱硫处理的温度为35℃，时间为10天，所述摇床的转速为172rpm；

步骤三、将发泡剂、稳泡剂和阻化剂进行混合，得到泡沫阻化剂；所述发泡剂为十六烷基三甲基溴化铵、月桂酰胺丙基甜菜碱和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，所述稳泡剂为丙三醇，所述阻化剂为水玻璃和碳酸氢钠；所述泡沫阻化剂由质量百分数为0.08％的十六烷基三甲基溴化铵，0.3％的月桂酰胺丙基甜菜碱，0.3％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.3％的丙三醇，5％的水玻璃，5％的碳酸氢钠和余量去离子水组成；

步骤四、将步骤二中得到的脱硫后的硫化矿石与步骤三中得到的泡沫阻化剂进行混合，对脱硫后的硫化矿石进行阻燃，得到阻燃样品；所述脱硫后的硫化矿石与泡沫阻化剂的质量比为5:1。

将本实施例得到的阻燃样品标记为矿样8，然后阻燃样品放到真空干燥箱中干燥，再放入温度为40℃、相对湿度为90％的恒温恒湿箱中进行30天的氧化增重实验，每隔24h将阻燃样品取出使用0.00001g精度的电子天平称重并记录阻燃样品的质量，根据氧化增重率和时间绘制图形，见图3。

经检测，本实施例的阻燃样品30天的氧化增重率为3.2％。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将嗜酸性喜温硫杆菌进行培养，得到培养后菌液；

2.根据权利要求1所述的一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，其特征在于，步骤一中所述培养的过程为：用灭菌后的9K培养基接种嗜酸性喜温硫杆菌，以单质硫作为细菌的营养物质，接种后进行密封，随后放入转速为170rpm～175rpm，温度为40℃～45℃的恒温摇床中培养4天～8天；所述培养基为西尔弗门液体培养基。

3.根据权利要求1所述的一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，其特征在于，步骤二中所述硫化矿石的粒度为140目～160目；所述混合物中硫化矿石的质量、培养后菌液的体积和助浸剂的体积之比为10～30:100～130:15～30，其中质量的单位为g，体积的单位为mL，所述培养后菌液中细菌的密度为5.35×10⁶个/mL～5.35×10⁷个/mL；所述助浸剂通过9K培养基和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚配置而成，所述助浸剂中失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的质量分数为0.01％～0.1％；所述脱硫处理的温度为30℃～40℃，时间为5天～10天，所述摇床的转速为170rpm～175rpm。

4.根据权利要求1所述的一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，其特征在于，步骤三中所述泡沫阻化剂由质量百分数为0.05％～0.1％的十六烷基三甲基溴化铵，0.11％～0.3％的月桂酰胺丙基甜菜碱，0.1％～0.3％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.1％～0.3％的丙三醇，5％～10％的水玻璃，3％～5％的碳酸氢钠和余量去离子水组成。

5.根据权利要求1所述的一种基于微生物-阻化剂综合作用的硫化矿石阻燃方法，其特征在于，步骤四中所述脱硫后的硫化矿石与泡沫阻化剂的质量比为5:1～3。