Результат интеллектуальной деятельности: Состав для рекультивации поверхности хвостохранилищ, содержащих токсичные отходы переработки минерального сырья

Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, к составу для рекультивации 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 A01G 31/00, 1995 г.), которая состоит из цеолита в количестве 15-33%, полимера, растворимого в воде - 10-23%, экстракта растительного конденсированного - 5-10% сырья, сине-зеленой водоросли Nostos Zinckia - 0,03-0,06% и остальное - сапропель.

Недостатком такого состава почвы является высокое содержание алюмосиликатов: цеолита.

Известен состав пылеподавления и рекультивации поверхности хвостохранилища. Патент РФ № 2625469 (от 08.06.2016, МПК С09К 3/22), содержащий биоуголь, природные цеолиты и техногенные компоненты, в качестве природного цеолита используется клиноптилолит, а техногенные компоненты представлены отходами 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 20 лет.

Недостатком такого состава является отсутствие питательных веществ в виде микрофлоры, белков, жиров.

Известен состав для снижения пылевой нагрузки на экосферу и рекультивации поверхности хвостохранилищ. Патент РФ № 2707030 (опубл. 21.11.2019. МПК С09К 3/22). Состав для рекультивации поверхности хвостохранилищ содержит биоуголь и техногенные компоненты, адсорбент, в качестве которого используют цеолиты, а также биогумус, полученный из отработанных блоков вешенки обыкновенной (Pleurotus ostreatus). Техногенные компоненты представлены отходами рудообогащения оловосодержащего сырья класса крупности – 5+0,074 мм. Состав имеет следующие соотношения компонентов, масс. %: биоуголь – 30%, цеолиты – 5%, биогумус – 5%, отходы рудообогащения оловосодержащего сырья – 60%. Отходы рудообогащения оловосодержащего сырья представляют собой пылящие отходы, стабилизированные в естественных условиях от 3 до 20 лет. Это экологически действенный состав, но недостатком является сложность его внесения.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности рекультивации поверхности хвостохранилищ.

Цель предлагаемого состава заключается в повышении количества питательных веществ в составе для рекультивации, увеличении срока его действия и универсальности, а также обеспечении возможности применения для биологической рекультивации загрязненного токсичными соединениями тяжелых металлов субстрата.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является снижение негативного воздействия отходов переработки минерального сырья на объекты окружающей среды от техногенного загрязнения, обусловленного токсичными отходами, складированными в хвостохранилищах, и повышение эффективности рекультивации их поверхности.

Поставленная задача достигается тем, что состав для рекультивации поверхности хвостохранилищ, содержащий биоуголь, цеолиты, техногенные компоненты, представленные отходами рудообогащения оловосодержащего сырья, класса крупности – 5+0,074 мм в виде пылящих отходов рудообогащения оловосодержащего сырья, стабилизированные в естественных условиях от 3 до 20 лет, согласно изобретения, дополнительно в качестве органических сорбентов используют активированный уголь и отходы пивоваренного производства при следующих соотношениях компонентов, масс %: биоуголь - 25%, цеолиты - 5%, органические сорбенты - 10%: в равных долях активированный уголь и в сухом виде пивная дробина - по 5%; отходы рудообогащения оловосодержащего сырья - 60%.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где:

На фиг. 1 - показан контроль, представленный токсичными отходами переработки оловорудного сырья. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси и лиственницы. Предлагаемый состав с органическими сорбентами не использовался.

На фиг. 2 - вариант с внесением 10% органических сорбентов в равных долях по 5% активированный уголь и в сухом виде пивная дробина, а также биоуголь - 25%, цеолиты - 5%, отходы рудообогащения оловосодержащего сырья - 60%. Произведен посев травосмеси и семян лиственницы.

Эксперимент ставился в одиннадцатикратной повторности в двух вариантах: первый контрольный вариант – с токсичными отходами переработки оловорудного производства; второй вариант - с внесением 10% органических сорбентов. Высевались бобово-злаковая травосмесь и лиственница. Во втором варианте с внесением 10% органических сорбентов в равных долях по 5% активированного угля и в сухом виде пивная дробина укладывались в контейнер на рекультивируемую поверхность. Оптимальное соотношение подбиралось опытным путем, исходя из санитарно-экологических свойств субстрата и достижения наивысшей продуктивности создаваемого фитоценоза на поверхности хвостохранилища.

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

На рекультивируемую поверхность токсичных отходов переработки оловорудного сырья вносят предлагаемый состав при следующих соотношениях компонентов, масс %: 1) биоуголь 25%, 2) цеолиты - 5%, 3) органические сорбенты - 10%, в равных долях по 5% активированный уголь и в сухом виде пивная дробина; 4) отходы рудообогащения оловосодержащего сырья - 60%. Проводят дискование поверхности рекультивируемого субстрата, и на глубину 1-1,5 см высевают бобово-злаковую травосмесь, при норме высева 15 кг на га. Высевают семена лиственницы. Производят оконтуривание хвостохранилища по периметру водопроницаемыми бортиками, дренажными канавками, создают лесозащитную полосу вокруг техногенного объекта.

Учет урожая проводят путем скашивания в фазе колошения злаковых. Урожайность травосмеси при внесении предлагаемого состава оказалась равной 252 ц/га. В качестве контроля используют токсичные отходы переработки минерального сырья. Как следует из экспериментальных данных, в варианте с внесением биоугля в количестве 25%; цеолитов - 5%; органических сорбентов - 10%, в равных долях по 5% активированный уголь и в сухом виде пивная дробина и отходов рудообогащения оловосодержащего сырья - 60%, содержится достаточное количество энергетических веществ в виде органического вещества 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.

Пример 1. Контроль, представленный токсичными отходами переработки оловорудного сырья. Сюда высевались семена травосмеси и лиственницы. Предлагаемый патентуемый состав не вносился. Всходы трав не появились (фиг. 1).

Пример 2. В исследуемый состав, состоящий из биоугля - 25%, цеолитов - 5%, органических сорбентов - 10%, в равных долях по 5% активированный уголь и в сухом виде пивная дробина; и отходов рудообогащения - 60%, высевались семена бобово-злаковой травосмеси и лиственницы. Состояние растений в этом варианте оказалось удовлетворительным (фиг. 2).

Решение поставленной задачи обусловлено новым техническим результатом, состоящим в высокоэффективной активности предлагаемого состава для воспроизводства продуктивности поверхности хвостохранилища и реализуется взаимодействием органического вещества - биоугля и органических сорбентов, а также контролем содержания органического углерода. Предлагаемый состав способствует улучшению водно-физических свойств субстрата и содержит энергетически богатое органическое вещество.

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 органических сорбентов. Установлено благоприятное влияние состава на формирование почвенной структуры, а также рост и развитие растений - травосмеси и лиственницы.