Результат интеллектуальной деятельности: Способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и сельскому хозяйству и в частности к способам восстановления земель, нарушенных при добыче переработке алюминийсодержащего сырья.

Известен способ восстановления полностью уничтоженных природных растительных сообществ [авт. св. СССР N 1217284, кл. А01В 79/02], включающий прием густой и сверхредкой посадок дерна и оставление полос на самозарастание, при этом в центре участка располагают полосу шириной 10-12 м густой посадки дерна, по обе стороны от которой последовательно располагают полосы самозарастания шириной 30-35 м и полосы сверхредкой посадки дерна шириной 10-12 м.

Недостатком известного способа является то, что он практически трудно осуществим и экономически невыгоден для использования, так как самозарастания голой загрязненной поверхности в условиях Сибири не происходит.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых (Патент РФ №RU 2444628 авторы Ковшов С.В., Смирнов Ю.Д., Карельский Д.С. и др.), включающий перемещение и складирование в отдельные отвалы почвы, причем почвенные группы укладывают периодично до высоты отвала 2,5 м, при выполаживании бортов отвала 25-35°. Причем нижняя часть группы толщиной 15-20 см - малоплодородная вскрышная порода, средняя часть группы толщиной 10-12 см укладывается естественным рыхлителем с размером фракций не более 10 мм и верхняя часть группы заполняется органическим удобрением.

Недостатком данного способа является сложность исполнения (до высоты отвала 2,5 м), большие экономические затраты и необходимость дополнительной обработки органическими удобрениями для получения удовлетворительных результатов по продуктивности травосмесей на восстановленной поверхности нарушенных земель.

Учитывая, что загрязненный почвогрунт содержал высокие значения рН почву перед нанесением субстрата требовалось подвергать нейтрализации, в противном случае травосмеси удовлетворительной продуктивности не образовывалось.

Цель изобретения - получение высокой продуктивности травосмесей снижение затрат при восстановлении нарушенных земель с вовлечением не токсичных отходов для создания потенциально плодородного слоя.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка экономически выгодного и практически выполнимого экологичного способа восстановления нарушенных и земель вблизи шламохранилищ глиноземного производства в условиях Сибири с получением высоких показателей по продуктивности травосмесей.

Поставленная задача достигается тем, что для восстановления нарушенных земель применяют укладку почвенных групп послойно из вскрышной глины известнякового рудника толщиной не менее 20 см и поверх нее вскрышную породу из карьера добычи песка толщиной не менее 30 см, причем для нейтрализации загрязненного почвогрунта перед укладкой субстрата почву предварительно подвергают обработке сульфатом аммония в количестве не менее 200 г на 1 м² поверхности нарушенных земель и проводят его боронование, а качестве органического удобрения используют ил с очистных сооружений не менее 5 лет хранения толщиной 5-10 см с последующим боронованием.

Техническим результатом изобретения является восстановление растительного и почвенного покровов на разрушенных землях в условиях Сибири с минимальными материальными и трудовыми затратами и использование для рекультивации имеющихся не токсичных отходов.

Сопоставительный анализ с ближайшим аналогом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых отличается тем, что почвенный слой, формируют путем внесения почвенных групп послойно из вскрышной глины известнякового рудника толщиной не менее 20 см и поверх нее вскрышную породу из карьера добычи песка толщиной не менее 30 см, причем для нейтрализации загрязненного почвогрунта перед укладкой субстрата почву предварительно подвергают обработке сульфатом аммония в количестве не менее 200 г на 1 м² поверхности нарушенных земель и проводят его боронование, а качестве органического удобрения используют ил с очистных сооружений не менее 5 лет хранения мощностью 5-10 см с последующим повторным боронованием.

Ранее предлагаемое техническое решение не заявлялось и субстрат для формирования почвенного слоя с такими компонентами не применялся для восстановления нарушенных земель. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Предлагаемый способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых позволяет обеспечивать густой растительный почвенный покров на разрушенных землях в условиях Сибири подшламовыми водами из шламохранилища АО «РУСАЛ Ачинск» с использованием не токсичных производственных отходов и с минимальными материальными и трудовыми затратами.

Предлагаемое изобретение придает новое техническое решение способа восстановления нарушенных земель, основанное на применении в качестве почвенного слоя субстрата из смеси вскрышной глины известнякового рудника, ила с городских очистных сооружений и вскрышной породы карьера добычи песка, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

Способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых осуществляли следующим образом.

На опытный участок загрязненной подшламовыми водами территории в районе размещения отходов глиноземного производства АО «РУСАЛ Ачинск» завозили пробы вскрышной глины с карьера добычи известняка Мазульского известнякового рудника, ила с городских очистных сооружений г. Ачинска 5-летнего хранения и вскрышной породы карьера добычи песка из поймы реки Чулым и производили их послойное нанесение на загрязненную поверхность нарушенного участка мощности слоя заявляемого способа. Предварительно для нейтрализации щелочи, содержащейся в загрязненном почвогрунте, перед нанесением слоев поверхность нарушенного участка обрабатывали сульфатом аммония в количестве не менее 200 г на 1 м² поверхности нарушенных земель и затем проводили его боронование.

Примеры выполнения способа восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых приведены в табл. 1. Пример 1 - прототип, примеры 2-6 заявляемый способ.

Заявляемый способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых проверен на примере использования его для восстановления нарушенных земель вокруг шламохранилища глиноземного производства АО «РУСАЛ Ачинск». В качестве ила с очистных сооружений была взята проба 5-летней выдержки с иловых площадок городских очистных левобережных сооружений г. Ачинска Красноярского края. Использовать ил со сроком хранения менее 5 лет не желательно, так как он содержит вредные микроорганизмы. Ил 5-летней выдержки не содержал токсичных компонентов и имел в своем составе большое количество органического вещества и общего азота, что обеспечивало положительное влияние его на агрохимические свойства получаемого субстрата при его смешении с вскрышной породой карьера добычи песка ООО «Доломит». Вскрышная порода карьера добычи песка из поймы реки Чулым являлась не токсичным почвогрунтом и временно размещалась в виде отхода производства добычи песка на площадках на расстоянии до 2 км от территории шламохранилища АО «РУСАЛ Ачинск», что снижало затраты на ее транспортировку на место рекультивируемых участков. В качестве гидроизоляционного слоя использовали вскрышную породу (глину) изестнякового карьера Мазульского известнякого рудника.

Применение почвенных групп с заявляемым составом и толщиной слоев улучшает продуктивные свойства травосмеси. Использование вскрышной глины известнякового рудника толщиной менее 20 см не обеспечивало гидроизоляцию от грунтовых вод и приводило к засухе образуемой травосмеси. Применение для создания потенциально плодородного слоя вскрышной породой карьера добычи песка толщиной менее 30 см приводило к смеси ее с вскрышной глиной и разрушением гидроизоляционного слоя. Использование в качестве органического удобрения ила с городских очистных сооружений с толщиной менее 5 см не обеспечивало высоких показателей по продуктивности ввиду низкого содержания гумуса в субстрате. Увеличение в субстрате количества ила с городских очистных сооружений с толщиной слоя более 10 см приводило к более скорой засухе образуемой травосмеси. Увеличение дозировки сульфата аммония в загрязненный почвогрунт более 200 г на 1 м2 поверхности приводило к высокому содержанию аммонийного азота в почве, применение дозировок сульфата аммония менее 200 г не позволяло нейтрализовать щелочную среду загрязненного почвогрунта.

Для опытно-промышленных испытаний по заявляемому способу и способу, принятому за прототип применялась идентичная смесь травосмеси следующего состава: мятлик луговой - 40%, тимофеевка луговая - 40%, клевер белый - 20%, которая была проверена в лаборатории Красноярского ГАУ и показала наиболее высокие показатели по всхожести и продуктивности растений.

Таким образом, на основе данных лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний заявляемый способ обеспечивает в отличие от прототипа повышение продуктивности травосмеси на восстановленной поверхности нарушенных земель за счет качественного состава субстрата. Применение заявляемого способа с составом субстрата на основе промпродуктов глиноземного производства позволяет в отличие от прототипа обеспечить необходимую продуктивность травосмеси и восстановление поверхности нарушенных земель.

Использование изобретения позволяет существенно повысить продуктивность и обеспечить восстановление нарушенных земель с использованием не токсичных промышленных материалов, при этом исключить применение минеральных и органических удобрений.