Способ рекультивации породных отвалов Российский патент 2019 года по МПК A01B79/02 

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и в частности к способам рекультивации 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 рекультивации породных отвалов и бортов карьеров [авт.св. СССР N 1041052, кл. А01В 79/02,1983], включающий укладку пород в отвал, покрытие слоем почвенного грунта и посев трав, при этом перед нанесением почвенного грунта отвалы и борта покрывают слоем доломито-известковых отходов фракции 0-5 мм толщиной 15-30 см, затем наносят слой почвенного грунта толщиной 3-5 см, вновь покрывают слоем доломито-известковых отходов толщиной 3-5 см, высевают травы с последующим покрытием семян трав слоем доломито-известковых отходов толщиной 0,5-1 см и в период начального роста трав производят 3-5 разовый полив раствором полного минерального удобрения.

Недостатком данного способа является то, что он применим только для рекультивации небольших участков земли. Для рекультивации больших земельных пространств в условиях Сибири требуются большие материальные и трудовые затраты, связанные, в первую очередь, с транспортировкой почвы. Что практически невыполнимо.

Цель изобретения - снижение затрат на рекультивацию 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 рекультивации нарушенных и земель вблизи шламохранилищ глиноземного производства в условиях Сибири.

Поставленная задача достигается тем, что для рекультивации и создания потенциально плодородного слоя, используют почвенный слой, который формируют путем внесения в голый грунт субстрата, приготовленного из смеси ила с городских очистных сооружений, ила со дна пруда-охладителя вод теплоэлектроцентрали глиноземного производства и вскрышной породы добычи песка в соотношении по массе 0,5:0,5:1, толщиной слоя субстрата 15-20 см, а в качестве травосмеси используют смесь трав в следующем соотношении: - мятлик луговой - 40%, тимофеевка луговая - 40%, клевер белый - 20%.

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, при этом исключается применение высоких доз химических препаратов.

Сопоставительный анализ с ближайшим аналогом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый способ рекультивации породных отвалов отличается тем, что почвенный слой, формируют путем внесения в голый грунт субстрата, приготовленного из смеси ила с городских очистных сооружений, ила со дна пруда-охладителя вод теплоэлектроцентрали глиноземного производства и вскрышной породы добычи песка в соотношении по массе 0,5:0,5:1, толщиной слоя субстрата 15-20 см, а в качестве травосмеси используют смесь трав в следующем соотношении: - мятлик луговой - 40%, тимофеевка луговая - 40%, клевер белый - 20%. Ранее предлагаемое техническое решение не заявлялось и субстрат для формирования почвенного слоя с такими компонентами не применялся для рекультивации загрязненного голого грунта. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Предлагаемый способ рекультивации породных отвалов позволяет обеспечивать растительный почвенный покровов на разрушенных землях в условиях Сибири с использованием не токсичных производственных отходов и с минимальными материальными и трудовыми затратами.

Кроме того, в отличии от способа, принятого за прототип, для рекультивации не применяются химические минеральные удобрения. Предлагаемое изобретение придает способу рекультивации породных отвалов новое техническое решение способа рекультивации, основанное на применении в качестве почвенного слоя субстрата из смеси ила с городских очистных сооружений, ила со дна пруда-охладителя вод теплоэлектроцентрали глиноземного производства и вскрышной породы добычи песка, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

Способ рекультивации породных отвалов осуществляли следующим образом.

На опытный участок загрязненной территории в районе размещения отходов глиноземного производства завозили пробы ила с городских очистных сооружений, ила со дна пруда-охладителя вод теплоэлектроцентрали глиноземного производства и вскрышной породы добычи песка и производили их смешение согласно заявляемого массового соотношения, затем готовую смесь субстрата из не токсичных отходов для создания потенциально плодородного слоя наносили на поверхность почвенного слоя толщиной 15-20 см„ после этого осуществляли посев травосмеси следующего состава: мятлик луговой - 40%, тимофеевка луговая - 40%, клевер белый - 20%.

Примеры выполнения способа рекультивации породных отвалов приведены в табл. 1. Пример 1-прототип, примеры 2-6 заявляемый способ.

Заявляемый способ рекультивации породных отвалов проверен на примере использования его для рекультивации 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. 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 илом, взятым со дна пруда-охладителя сбросных вод ТЭЦ АО «РУСАЛ Ачинск». В иле со дна пруда-охладителя сбросных вод ТЭЦ АО «РУСАЛ Ачинск» содержалось большое количество калия и подвижного фосфора, отсутствовали соединения тяжелых металлов. Вскрышная порода добычи песка из поймы реки Чулым являлась также 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.

Применение субстрата с заявляемым составом улучшает продуктивные свойства травосмеси. Использование для создания потенциально плодородного слоя субстрата с илом с городских очистных сооружений с массовой долей менее 0,5 не обеспечивало высоких показателей по продуктивности ввиду низкого содержания гумуса в субстрате. Увеличение в субстрате количества ила с городских очистных сооружений с массовой долей более 0,5 приводило к более скорой засухе образуемой травосмеси. Увеличение в субстрате количества ила со дна пруда - охладителя более 0,5 массовых долей приводило к снижению продуктивности травосмеси. Уменьшение количества в субстрате ила со дна пруда-охладителя менее 0,5 массовых долей не обеспечивало необходимого количества калия в субстрате. Слой смеси субстрата, наносимый на грунт, оставляли постоянным 15-20 см, так как менее 15 см были затруднения с образованием стойкой корневой системы травосмеси, а более 20 см было экономически не целесообразно. Применение заявляемого состава травосмеси на почвогрунтах (мятлик луговой -40%, тимофеевка луговая - 40%, клевер белый - 20%) было проверено в лаборатории Красноярского ГАУ и показало 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 рекультивируемой поверхности нарушенных земель за счет качественного состава субстрата. Применение заявляемого состава субстрата на основе отходов глиноземного производства позволяет в отличие от прототипа обеспечить необходимую продуктивность травосмеси и качественную рекультивацию поверхности нарушенных земель.

Использование изобретения позволяет существенно повысить продуктивность и обеспечить рекультивацию с использованием не токсичных промышленных отходов, при этом исключить применение минеральных удобрений.

Способ рекультивации породных отвалов включает укладку отходов в отвал, покрытие их слоем почвенного грунта и посев трав. Почвенный слой формируют путем внесения в голый грунт субстрата, приготовленного из смеси ила с городских очистных сооружений, ила со дна пруда-охладителя вод теплоэлектроцентрали глиноземного производства и вскрышной породы добычи песка в соотношении по массе 0,5:0,5:1, толщиной слоя субстрата 15-20 см, а в качестве травосмеси используют смесь трав в следующем соотношении: мятлик луговой - 40%, тимофеевка луговая - 40%, клевер белый - 20%. 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 нетоксичных отходов. 1 табл.

Способ рекультивации породных отвалов, включающий укладку отходов в отвал, покрытие их слоем почвенного грунта и посев трав, отличающийся тем, что для снижения затрат на рекультивацию и создания потенциально плодородного слоя почвенный слой формируют путем внесения в голый грунт субстрата, приготовленного из смеси ила с городских очистных сооружений, ила со дна пруда-охладителя вод теплоэлектроцентрали глиноземного производства и вскрышной породы добычи песка в соотношении по массе 0,5:0,5:1, толщиной слоя субстрата 15-20 см, а в качестве травосмеси используют смесь трав в следующем соотношении: мятлик луговой - 40%, тимофеевка луговая - 40%, клевер белый - 20%.