Результат интеллектуальной деятельности: Состав для снижения пылевой нагрузки на экосферу и рекультивации поверхности хвостохранилища

Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающей промышленности и может быть использовано для воспроизводства продуктивности нарушенных земель отвалами горных пород и хвостохранилищами, содержащими токсичные отходы переработки минерального сырья, отличающимися высокой концентрацией соединений тяжелых металлов (ТМ).

Известен состав искусственной почвы (Патент РФ №2032319, МПК А 01G 31/00, 1995 г.), которая состоит из цеолита в количестве 15-33%, полимера, растворимого в воде (10-23%), экстракта растительного конденсированного (5-10%), сине-зеленой водоросли Nostos Zinckia (0,03-0,06%) и остальное - сапропель.

Недостатком такого состава почвы является высокое содержание алюмосиликатов (цеолита).

Известен способ получения биопрепарата для воспроизводства продуктивности почв, загрязненных соединениями тяжелых металлов (Патент, Польша, 2016. «Method for producing biopreparation for the remediation of soils contaminated by heavy metals» - «Способ получения биопрепарата для рекультивации почв, загрязненных тяжелыми металлами» (PL 227235 B1. Классы МПК: В09С 1/08; C09K 17/16). Биопрепарат состоит из: активного ингредиента в виде измельченных зерен пшеницы, мицелия штамма Trichoderma с содержанием влаги 30-40% в количестве 25-45% по массе, измельченной диатомовой земли после фильтрации пива с влажностью 5-6% в количестве 15-25 мас. %. К полученной смеси добавляется 40-50 мас. %. смеси частиц, содержащих 40-46 мас. % сушеной, гранулированной свекловичной пульпы, 18-20 мас. % риса, 18-20 мас. % зерна ячменя и 18-20 мас. % зерна овса. Для получения активного ингредиента необходима 21-дневная инкубация при 25°С, помещенных в закрытые перфорированные мешки с зернами пшеницы, смешанными с измельченным мицелием штамма Trichoderma, предварительно выращенного на агаро-картофельной среде.

Это экологически эффективный биопрепарат, но недостатком является сложность изготовления его компонентов.

Наиболее близким к заявляемому является состав, предложенный коллективом авторов (Патент РФ №2672453, 2018), содержащий биоуголь, цеолиты, гуминовые кислоты и отходы рудообогащения оловорудного сырья.

Недостатком данного способа является длительный срок получения гуминовых кислот и значительная их стоимость.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является снижение отрицательного воздействия отходов переработки минерального сырья на объекты экосферы от техногенного загрязнения, обусловленного токсичными отходами хвостохранилищ, и повышение эффективности рекультивации их поверхности.

Поставленная задача достигается тем, что в составе для рекультивации поверхности хвостохранилищ, содержащего биоуголь и техногенные компоненты, согласно изобретения, дополнительно в качестве адсорбента используют цеолиты и биогумус, полученный из отработанных блоков вешенки обыкновенной (Pleurotus ostreatus), а техногенные компоненты представлены отходами рудообогащения оловосодержащего сырья, класса крупности -5+0,074 мм при следующих соотношениях компонентов, масс %: биоуголь - 30%, цеолиты - 5%, биогумус - 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, предлагаемый состав не использовался.

На фиг. 2 - представлен вариант с использованием состава при следующих соотношениях компонентов, масс %: биоуголь - 30%, цеолиты -5%, биогумус - 5%, полученный из отработанных блоков вешенки обыкновенной (Pleurotus ostreatus), отходы рудообогащения оловосодержащего сырья - 60%. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси.

На фиг. 3 - вариант с использованием состава при следующих соотношениях компонентов, масс %: биоуголь - 30%, цеолиты - 5%, биогумус - 5%, полученный из отработанных блоков вешенки обыкновенной (Pleurotus ostreatus), отходы рудообогащения оловосодержащего сырья - 60%. Произведен посев семян лиственницы.

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

На рекультивируемую поверхность токсичных отходов переработки оловорудного сырья вносят следующий состав при следующих соотношениях компонентов, масс %: 1) биоуголь 30%, 2) цеолиты - 5%, 3) биогумус - 5%, полученный из отработанных блоков вешенки обыкновенной (Pleurotus ostreatus), 4) отходы рудообогащения оловосодержащего сырья - 60%. Проводят дискование поверхности рекультивируемого субстрата, и на глубину 1-1,5 см высевают бобово-злаковую травосмесь, состоящую из овсяницы луговой и клевера белого при нормах высева соответственно 15 и 25 кг на га. Высевают семена лиственницы. Производят оконтуривание хвостохранилища по периметру водопроницаемыми бортиками, дренажными канавками, создают лесозащитную полосу вокруг техногенного объекта.

Оптимальную дозу подбирают опытным путем, исходя из санитарно-экологических свойств субстрата и достижения наивысшей продуктивности создаваемого фитоценоза на поверхности хвостохранилища.

Учет урожая проводят путем скашивания в фазе колошения злаковых. Урожайность бобово-злаковой травосмеси при внесении предлагаемого состава оказалась равной 245 ц/га. В качестве контроля используют отходы переработки минерального сырья.

Как следует из экспериментальных данных, в варианте с внесением биоугля в количестве 30%; цеолитов - 5%; биогумуса, полученного из отработанного блока вешенки обыкновенной - 5% и отходов рудообогащения оловосодержащего сырья - 60% содержится достаточное количество энергетических веществ в виде органического вещества (до 70%) и питательных веществ, что способствует биологической переработке исследуемого субстрата. Кроме этого, происходит связывание соединений тяжелых металлов углеродом органических веществ и иммобилизация основного количества соединений тяжелых металлов до неопасных пределов.

Примеры реализации предлагаемого состава:

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

Пример 2. В исследуемый состав, состоящий из биоугля (30%), цеолитов (5%), биогумуса (5%) и отходов рудообогащения (60%), высевались семена бобово-злаковой травосмеси. Состояние растений в этом варианте оказалось удовлетворительным. Урожайность бобово-злаковой травосмеси здесь составила 245 ц/га.

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

Решение поставленной задачи обусловлено новым техническим результатом, состоящим в высокоэффективной активности предлагаемого состава для рекультивации поверхности хвостохранилища и реализуется взаимодействием органического вещества - биоугля и биогумуса, 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 поверхности хвостохранилища за счет использования предлагаемого состава, состоящего из биоугля и биогумуса. Установлено благоприятное влияние состава на формирование почвенный структуры, а также рост и развитие растений (бобово-злаковой травосмеси и лиственницы).

Исследование выполнено за счет средств Российского научного фонда (проект №15-17-10016), Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Тихоокеанский государственный университет», а также при финансовой поддержке гранта РФФИ в рамках научного проекта №18-35-00260.