Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ХВОСТОХРАНИЛИЩ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для рекультивации техногенных сооружений и закрепления пылящих поверхностей.

Известен способ рекультивации хвостохранилищ путем защиты грунтов от ветровой эрозии, включающий приготовление водного раствора поливинилового спирта и нанесение его на поверхность грунта. В грунт предварительно вносят влагосорбент, в качестве которого используют порошок бентонитовой глины. Дополнительно в поверхностный слой грунта вносят семена многолетних трав, удобрения и гуматы в виде смеси с порошком бентонитовой глины (см. патент РФ №2267514, МПК С09К 17/40, опубл. 10.01.2006).

Недостатком данного способа рекультивации хвостохранилищ является низкая эффективность защиты поверхностного слоя грунтов от ветровой эрозии вследствие выноса семян из сформированного слоя и неудовлетворительного прорастания семян.

Известен способ рекультивации хвостохранилищ на основе песчаных грунтов, включающий внесение извести и органических удобрений в обедненную гумусом почву, гребневание при предпосевной обработке, при этом на поверхность создаваемой почвы наносят слой кольматанта общим объемом не менее 20% объема пор формируемого плодородного слоя, проводят гребневание, органические удобрения вносят в виде измельченных растительных и/или других форм в количестве до 40% объема гребней путем распределения их в бороздах между гребнями, проводят развалку ранее сформированных гребней с заделкой органики и с одновременным внесением биологически активного препарата, способствующего быстрому перегниванию органики, через 30-40 суток вновь вносят органику и проводят переформирование гребней с одновременным орошением измельченной органики биологически активным препаратом и высевом семян культурных растений (заявка на изобретение №2003130388, МПК А01В 79/02 от 10.05.2005).

Недостатком предложенного способа рекультивации хвостохранилищ является трудоемкость и долгосрочность осуществления операций для воспроизводства земель отчуждаемых техногенными объектами горного производства.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ восстановления нарушенных земель при размещении хвостохранилищ, предусматривающий высевание семян многолетних трав с покровной культурой при одновременном внесении минеральных удобрений. Посевы прикатывают и обрабатывают 3-7%-ной водной эмульсией латекса в количестве 1,5-3,0 л/м. Многолетние травы и покровную культуру высевают рядовым способом с чередованием рядков (см. патент РФ №2030851, МПК А01В 79/02, опубл. 20.03.1995).

Недостатками известного способа являются высокие трудозатраты по использованию водорастворимых латексов, добавление минеральных удобрений, низкая эффективность формирования почвообразующего слоя для прорастания семян.

Техническим результатом предлагаемого способа является создание почвообразующего слоя за счет нанесения цеолитовых туфов на поверхность хвостохранилища, позволяющего исключить внесение удобрений, усилить развитие корневой системы трав, тем самым повысить эффективность биологической рекультивации хвостохранилища.

Результат достигается тем, что способ рекультивации хвостохранилищ, включающий обработку заскладированных хвостов связующим составом, посев многолетних трав и уплотнение поверхностного слоя, отличается тем, что предварительно, для формирования почвообразующего слоя, производят обработку поверхности хвостохранилища цеолитовой гидросмесью при соотношении «цеолит-вода» 1:2 и рыхление поверхностного слоя, а обработку почвы связующим составом, посев многолетних трав и уплотнение поверхностного слоя осуществляют одновременно, при этом в качестве связующего состава применяют водорастворимые полимеры.

Способ отличается также тем, что нанесение цеолитовой гидросмеси осуществляют в направлении удерживающей плотины хвостохранилища для удаления сточных вод в отстойное сооружение с целью дальнейшего многократного использования ее в технологическом процессе.

Сущность заявляемого изобретения заключается в формировании почвообразующего слоя путем нанесения на поверхность хвостохранилища цеолитовой гидросмеси, внесении семян многолетних трав в сформированный слой, обработке поверхности связующим составом реагентов на основе водорастворимых полимеров и механическим укатыванием полученной почвы для сохранения в ней влажности.

Формирование почвообразующего слоя на поверхности хвостохранилища осуществляют путем нанесения приготовленной минеральной гидросмеси (цеолит-вода) при соотношении Т:Ж - 1:2, подачей ее на поверхность хвостохранилища, удаления осветленной жидкой фазы для использования ее в обороте, последующего рыхления цеолитового слоя с заскладированными отходами в хвостохранилище. Последующие операции заявляемого способа - внесение в сформированный почвообразующий слой водорастворимых полимеров одновременно с семенами многолетних трав и последующее механическое укатывание поверхности слоя. Для осуществления процесса рыхления, а также внесения в сформированный почвообразующий слой водорастворимых полимеров, одновременно с семенами многолетних трав, и последующего механического укатывания поверхности, целесообразно применять устройство для закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ и отвалов горных пород (патент РФ №2175065, МПК E21F 5/02 от 20.10.2001).

Нанесение гидросмеси на основе цеолитовых туфов способствует аэрации почв и развитию корневой системы, обеспечивает максимальный рост растений, удерживает в зоне корней достаточное количество влаги. В данном случае цеолит работает как резервуар хранения для наиболее важных питательных веществ, что позволяет осуществить сдвиг рН из кислой среды в щелочную, исключив добавление минеральных удобрений. В зависимости от свойств грунта, внесение цеолита повышает урожайность на 17-30% в первый год и на 20-50% во второй, причем эффект сохраняется длительный период времени.

В качестве связующего состава рекомендуется использовать водорастворимые полимеры, например, такие как ПАА-ГС, Праестол 2540.

Для посева рекомендуются семена, адаптированные к определенным климатическим условиям региона.

Характеристика трав представлена в таблице 1.

Нанесение на поверхность водорастворимых полимеров способствует образованию связанной корочки на поверхности с помощью образования через адсорбируемые макромолекулы мостичных связей между закрепляемыми частицами, что позволяет предотвратить вынос семян из почвообразующего слоя при ветровой эрозии и осадках.

Способ осуществляют следующим образом.

Нанесение на поверхность хвостохранилища цеолитовой гидросмеси осуществляют путем измельчения цеолитовых туфов до класса крупности - 0,074 мм с последующим добавлением воды из отстойного сооружения и нанесения гидросмеси землесосом по всей поверхности хвостохранилища по направлению к удерживающей плотине, в которой установлены трубы стока воды (см. фиг.1).

На фиг.1 изображен модуль приготовления и нанесения гидросмеси, где 1 - хвостохранилище; 2 - основная дамба; 3 - пруд-отстойник; 4 - насосная станция; 5 - узел приготовления цеолитовой суспензии; 6 - приемный патрубок; 7 - выходной патрубок; 8 - землесос; 9 - поворотная конструкция; 10 - насадка.

Модуль выполнен с использованием водооборотной системы подачи воды. Измельченный цеолит подается в узел приготовления цеолитовой суспензии 5. Вода, закачиваемая насосной станцией 4 из пруда-отстойника 3, с помощью трубопровода также подается в узел приготовления суспензии 5. Далее суспензия с помощью землесоса 8 поступает на поверхность хвостохранилища. Равномерное нанесение суспензии по всей поверхности хвостохранилища осуществляется поворотным механизмом 9 с насадкой 10. Вода на поверхности движется в направлении основной дамбы 2, откуда по трубным смывам 11 стекает в пруд-отстойник 3.

Для приготовления и дозирования реагентов устанавливаем реагентную станцию (УПНД-1).

Весь процесс приготовления заданного раствора реагента на станциях и последующее его дозирование осуществляется в три этапа:

- заполнение баков растворителем (водой) и реагентом;

- приготовление заданной концентрации рабочего раствора;

- оптимизация режимов дозирования рабочих растворов.

Первая стадия перемешивания осуществляется с помощью механических мешалок в растворном баке. Вторая стадия перемешивания осуществляется в расходных баках с помощью турбулизации потока и циркуляционных насосов. Как правило, этот же насос используется и для закачки свежей воды в растворные и расходные баки.

Транспортирование и нанесение рабочих растворов реагентов и семян на поверхность хвостохранилища осуществляется устройством для закрепления пылящих поверхностей (см. патент РФ №2175065), усовершенствованным установкой для внесения семян. Установка позволяет регулировать подачу семян с целью выбора оптимального их расхода.

Устройство для закрепления пылящих поверхностей включает в себя диски, каток, пневматические колеса, расходную емкость, подающие трубопроводы, заливное устройство, сопла для подачи реагента и для очистки внутренних поверхностей дисков, и позволяет производить несколько операций одновременно - рыхление, внесение реагента, внесение семян, укатывание. Использование данного устройства экономически более целесообразно, чем обычной сельскохозяйственной техники.

Пример 1. На участок хвостохранилища площадью 100 м², подлежащий рекультивации, наносили слой цеолитовой гидросмеси при массе цеолита 160 кг. Затем производили рыхление полученного слоя с поверхностью хвостов, с последующим посевом смеси семян многолетних трав из расчета 30 кг/га, с последующей обработкой поверхности полиакриламидом ПАА-ГС 0,1%-ной концентрации из расчета 1,5 л/м². После чего проводили укатывание. Все операции производили устройством для закрепления пылящих поверхностей. Всхожесть семян наблюдалась через 5 дней после посадки.

Пример 2. Способ осуществляли по примеру 1, за исключением комплексного использования реагентов: извести и праестола 2540, оптимальный расход 5%-ного раствора известкового молока составляет 1,5 л/м², 0,1% раствора праестола 25401 - 1,5 л/м², что гораздо эффективнее снижает запыленность воздуха.