Результат интеллектуальной деятельности: Состав пылеподавления и рекультивации поверхности хвостохранилища

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

Известен состав для борьбы с пылью на отвалах при открытой разработке минерального сырья, с использованием различной древесно-кустарниковой растительности, семян многолетних трав, способствующих предотвращению ветровой эрозии (Богач и др., 2014; Шувалов и др., 2008). Но при значительных ветровых нагрузках семена бобово-злаковой травосмеси выдуваются с поверхности техногенных образований.

Наиболее близким к предлагаемому является состав, включающий полимеры, травы и воду (АС, 1726488, 1992). Данный состав экологически безопасен, но недостаточно эффективный для долговременного связывания пыли и борьбы с ветровой эрозией. Недостатком также является то, что этот способ не предназначен для рекультивации земель, занятых токсичными отходами, загрязненными тяжелыми металлами.

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

Использование разработанного нами состава позволяет снизить негативное воздействие отходов переработки минерального сырья на объекты окружающей среды, обеспечить эффективную защиту окружающей среды от техногенного загрязнения ее токсичными отходами и одновременно улучшить санитарно-экологические свойства субстрата.

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 для пылеподавления и рекультивации нарушенных земель используются состав из биоугля, природных цеолитов и техногенных компонентов, отличающийся тем, что в качестве природного цеолита используется клиноптилолит, а техногенные компоненты - это отходы рудообогащения оловосодержащего сырья, класса крупности - 5+0,074 мм при следующих соотношениях компонентов, мас. %: биоуголь - 30%, цеолиты - 10%, отходы рудообогащения оловосодержащего сырья - 60%, причем отходы рудообогащения оловосодержащего сырья представляют собой пылящие отходы, стабилизированные в естественных условиях от 3 до 10 лет.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан вариант, 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 представлен вариант с использованием следующего состава:

1) биоуголь - 30%;

2) природные цеолиты - 10%;

3) 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 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) природные цеолиты - 10%; 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 и создание лесозащитной полосы 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 231 ц/га.

Как следует из экспериментальных данных, в варианте с внесением биоугля в количестве 30%; цеолитов - 10% и отходов рудообогащения оловосодержащего сырья - 60% содержится достаточное количество энергетических веществ в виде органического вещества (до 40% органического углерода) и питательных веществ, что способствует биологической переработке исследуемого субстрата. Кроме этого происходит связывание тяжелых металлов углеродом органического вещества и иммобилизация основного количества тяжелых металлов до неопасных пределов.

Пример 1. Контроль, представленный отходами рудообогащения. Исследуемый состав не применялся. Высевались семена бобово-злаковой травосмеси. Всходы трав не появились.

Пример 2. В исследуемый состав, состоящий из биоугля (30%), цеолитов (10%) и отходов рудообогащения (60%), высевались семена бобово-злаковой травосмеси. Состояние растений в этом варианте оказалось удовлетворительным.

Пример 3. В исследуемый состав, состоящий из биоугля (30%), цеолитов (10%) и отходов рудообогащения (60%), высевались семена лиственницы и облепихи. Состояние сеянцев лиственницы и облепихи в этом варианте оказалось удовлетворительным.

Решение названной задачи обусловлено новым техническим результатом, состоящим в высокоэффективной активности предлагаемого состава для пылеподавления и рекультивации поверхности хвостохранилища и реализуется взаимодействием органического вещества - биоугля и 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 и природных цеолитов.

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