Результат интеллектуальной деятельности: Состав для пылеподавления для рекультивации поверхности хвостохранилища

Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающей промышленности и может быть использовано для закрепления пылящей поверхности и рекультивации нарушенных земель, занятых хвостохранилищами, содержащих токсичные отходы переработки оловорудного сырья, и характеризующихся высокой концентрацией тяжелых металлов (ТМ).

Известен состав, предложенный Н.Б. Насоловец (2002 г.), Е.А. Пендюрин и др. (2010 г.) и др. для пылеподавления на отвалах при открытой разработке угольных массивов, с использованием семян многолетних трав, способствующих предотвращению ветровой эрозии.

Однако, при значительных ветровых нагрузках семена бобово-злаковой травосмеси выдуваются с поверхности техногенных образований.

Близким к предлагаемому составу является состав, включающий полимеры, травы и воду, рекомендованный А.Н. Скопиным и др. (Авторское свидетельство №1726488, 1992). Это экологически безопасный состав, но недостаточно эффективный для долговременного связывания пыли и борьбы с ветровой эрозией. Кроме того, этот способ не может быть использован при рекультивации хвостохранилищ, содержащих токсичные отходы переработки оловорудного сырья, загрязненные соединениями токсичных тяжелых металлов.

Наиболее близким к заявляемому составу является состав, предложенный коллективом авторов (Патент РФ №2625469, 2017), содержащий биоуголь, клиноптилодит (цеолит) и отходы рудообогащения.

Недостатком данного способа являются сравнительно небольшое количество в составе органического углерода для связывания соединений токсичных тяжелых металлов, содержащихся в отходах переработки минерального сырья.

Цель предлагаемого состава заключается в повышении эффективности борьбы с пылью, увеличении срока его действия и универсальности, а также обеспечения возможности применения для биологической рекультивации.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является снижение отрицательного воздействия отходов переработки оловорудного сырья на объекты экосферы от техногенного загрязнения, обусловленного токсичными отходами, складированными в хвостохранилище, и повышение эффективности рекультивации его поверхности.

Поставленная задача достигается тем, что в состав для пылеподавления и рекультивации нарушенных земель, содержащий биоуголь и техногенные компоненты, согласно изобретения, дополнительно в качестве адсорбента используют цеолиты и гуминовые кислоты, а техногенные компоненты представлены отходами рудообогащения оловосодержащего сырья, класса крупности -5+0,074 мм при следующих соотношениях компонентов, масс %: биоуголь - 30%, цеолиты - 5%, гуминовые кислоты - 5%, отходы рудообогащения оловосодержащего сырья - 60%, причем отходы рудообогащения оловосодержащего сырья представляют собой пылящие отходы, стабилизированные в естественных условиях от 3 до 20 лет.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 показан контроль, представленный отходами переработки оловорудного сырья. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси, семян лиственницы (или саженцы), здесь предлагаемый состав для пылеподавления и (рекультивации) не использовался.

На фиг. 2 - вариант с использованием следующего состава: 1) биоуголь - 30%; 2) цеолиты - 5%, 3) гуминовые кислоты - 5%; 4) отходы рудообогащения оловосодержащего сырья (токсичные отходы переработки оловорудного сырья) - 60%. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси.

На фиг. 3 - представлен вариант с использованием предлагаемого состава, состоящего из биоугля, цеолитов, гуминовых кислот и отходов переработки оловянной руды. Произведен посев семян лиственницы и облепихи.

Внесение предлагаемого состава для пылеподавления и рекультивации поверхности хвостохранилища оловорудного месторождения осуществляется следующим образом.

На рекультивируемую поверхность токсичных отходов вносят следующий состав: 1) биоуголь - 30%; 2) цеолиты - 5%, гуминовые кислоты - 5%; 3) отходы рудообогащения оловосодержащего сырья - 60%. В этот субстрат на глубину 1-1,5 см высевают бобово-злаковую травосмесь, состоящую из овсяницы луговой и клевера белого при нормах высева соответственно 15-25 кг на га. Высевают также семена лиственницы и облепихи. Производят оконтуривание хвостохранилища по периметру водопроницаемыми бортиками, дренажными канавками, создают лесозащитную полосу вокруг техногенного объекта.

Учет урожая проводят путем скашивания в фазе колошения злаковых. В качестве контроля используют отходы переработки минерального сырья. Урожайность бобово-злаковой травосмеси при внесении предлагаемого состава оказалась равной 241 ц/га.

Как следует из экспериментальных данных, в варианте с внесением биоугля в количестве 30%; цеолиты - 5%, гуминовых кислот - 5% и отходов рудообогащения оловосодержащего сырья - 60 (77-83)% содержится достаточное количество энергетических веществ в виде органического вещества (до 65% органического углерода) и питательных веществ, что способствует биологической переработке исследуемого субстрата. Кроме этого, происходит связывание тяжелых металлов углеродом органического вещества и иммобилизация основного количества соединений тяжелых металлов до неопасных пределов.

Пример 1. Контроль, представленный отходами переработки оловорудного сырья. Сюда высевались семена бобово-злаковой травосмеси. Всходы трав не появились.

Пример 2. В исследуемый состав, состоящий из биоугля (30%), цеолитов - (5%), гуминовых кислот (5%) и отходов рудообогащения (60%), высевались семена бобово-злаковой травосмеси. Состояние растений в этом варианте оказалось удовлетворительным. Урожайность бобово-злаковой травосмеси здесь составила 241 ц/га.

Пример 3. В исследуемый состав, состоящий из биоугля (30%), цеолитов (5%), гуминовых кислот (5%) и отходов рудообогащения (60%), высевались семена лиственницы и облепихи. Состояние сеянцев лиственницы и облепихи в этом варианте оказалось удовлетворительным.

Решение поставленной задачи обусловлено новым техническим результатом, состоящим в высоко эффективной активности предлагаемого состава для пылеподавления и рекультивации поверхности хвостохранилища и реализуется взаимодействием органического вещества - биоугля и гуминовых кислот, а также контролем содержания органического углерода. Предлагаемый состав способствует улучшению водно-физических свойств субстрата и содержит энергетически богатое органическое вещество. Создание лесозащитной полосы по периметру хвостохранилища будет способствовать защите среды обитания от воздействия пыли, выносимой ветром с поверхности хвостохранилища.

Таким образом, заявляемый состав обеспечивает успешное решение проблемы снижения отрицательного воздействия токсичных отходов переработки оловорудного сырья на объекты окружающей среды и повышение эффективности рекультивации за счет использования предлагаемого состава, состоящего из биоугля, цеолитов, гуминовых кислот и отходов рудообогащения.

Исследование выполнено за счет средств Российского научного фонда (проект №15-17-10016), Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет".