Материал для рекультивации нарушенных земель

Авторы патента:

Рудакова Лариса Васильевна (RU)

Пугин Константин Георгиевич (RU)

Глушанкова Ирина Самуиловна (RU)

Вайсман Яков Иосифович (RU)

Гайдай Максим Федорович (RU)

C09K17/00 - Материалы, улучшающие состояние почвы или стабилизирующие почву (удобрения C05; упрочнение грунта путем введения в грунт затвердевающих или порозаполняющих веществ E02D 3/12; уплотнение буровых скважин для добычи нефти или газа E21B 33/00)

B09C1/00 - Восстановление загрязненной почвы

Владельцы патента RU 2603907:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области охраны окружающей среды. Материал для рекультивации нарушенных земель содержит природный грунт и промышленные отходы. В качестве промышленных отходов он содержит терриконики, подвергшиеся в процессе хранения самовозгоранию, при массовом отношении природного грунта к терриконикам, равном 1:1. Техническим результатом является получение материала для рекультивации нарушенных земель по упрощенной технологии, утилизация отходов угольной промышленности, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду и обеспечение расширения сырьевых ресурсов для получения материала для рекультивации нарушенных земель. 1 ил.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для рекультивации нарушенных земель и утилизации промышленных отходов.

Известен материал для восстановления нарушенных земель после ведения открытых разработок месторождений, используемый в способе восстановления выработанных карьеров и состоящий из строительных отходов, близких по своему составу к природным минералам с различной крупностью фракций. В качестве строительных отходов используют битый обожженный кирпич, бетон, железобетон, керамическую плитку (патент RU №2274749 от 20.04.2006 г.).

Недостатком известного материала для восстановления нарушенных земель после ведения открытых разработок месторождений является то, что строительные отходы разнородны по своему фракционному (гранулометрическому) составу, содержат в своем составе в большинстве случаев крупные элементы железобетонных, армокаменных и металлических изделий в значительном количестве, а значит, требуют перед использованием дополнительной переработки и технологических переделов, что значительно усложняет способ получения материала.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является материал для рекультивации карьеров, используемый в способе рекультивации карьеров, состоящий из смеси вскрышных пород и неорганических отходов - пыли электрофильтров цементных производств и цитрогипса производства лимонной кислоты в соотношении, мас. ч.: вскрышные породы:пыль электрофильтров цементного производства:цитрогипс =2:(1-1,5):(0,2-0,3) (патент RU №2479721 от 20.04.2013 г.). Данный материал принят за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения - природный грунт, промышленные отходы.

Недостатком известного материала, принятого за прототип, является его многокомпонентность и, как следствие, сложность его получения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение материала для рекультивации нарушенных земель, в том числе полигонов твердых коммунальных отходов и карьеров, по упрощенной технологии, расширение сырьевых ресурсов для его получения, а также утилизация отходов угольной промышленности, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

Поставленная задача решается за счет того, что известный материал для рекультивации нарушенных земель, содержащий природный грунт и промышленные отходы, в качестве промышленных отходов содержит терриконики, подвергшиеся в процессе хранения самовозгоранию, при массовом отношении природного грунта к терриконикам, равном 1:1.

Отличительными признаками заявляемого материала для рекультивации нарушенных земель от прототипа являются использование в качестве промышленных отходов террикоников - отходов угольной промышленности, подвергшихся в процессе хранения самовозгоранию; массовое отношение природного грунта к отходам угольной промышленности, равное 1:1.

Терриконики представляют собой смесь песка и щебня и состоят из алевритов, алевролитов и углистых сланцев. Известны два вида террикоников: «красные» и «черные». Для рекультивации нарушенных земель предлагается использовать ту часть отходов угледобычи, которая в процессе хранения подверглась самовозгоранию - так называемые «красные» терриконики в силу их кирпично-красного цвета. «Красные» терриконики представляют собой продукты обжига и по составу соответствуют метакаолиниту в виде сланцеватого материала. В составе «красных» террикоников, в отличие от «черных», не подвергшихся в ходе хранения самовозгоранию, отсутствует свободный углерод, что исключает возможность протекания самопроизвольных высокотемпературных процессов горения.

Содержание химических элементов в террикониках, мас. %: SiO₂ 42-60; TiO₂ 0-2,5; Al₂O₃ 14-23; MnO 0-0,5; MgO 0-0,5; CaO 0-4; Na₂O 0-2; K₂O 0-4; P₂O₅ 0-0,5; S 0-7.

Отходы угледобычи в настоящее время не утилизируются, а размещаются в платообразных, хребтовидных или конических отвалах, достигающих высоты 100 метров. Как правило, эти отвалы расположены в непосредственной близости от населенных пунктов, а зачастую и на их территории.

Как правило, «красные» терриконики являются промышленным отходом V класса опасности. Они являются нетоксичными, пожаро- и взрывобезопасными. Авторами были исследованы «красные» терриконики Кизеловского угольного бассейна. Показатели ХПК и БПК_полн данных террикоников равны 147,1 мгО/л и 60 мг/л соответственно. Благодаря указанным значениям показателей ХПК и ΒΠΚ_полн «красных» террикоников возможно использовать их в составе материала для рекультивации. Кроме того, «красные» терриконики по своему химическому и минералогическому составу близки к природным глинам, что также обуславливает возможность их применения в составе материала для рекультивации нарушенных земель.

Предлагаемый состав материала для рекультивации обеспечивает минимальное негативное воздействие на окружающую среду при его использовании.

Физико-химические свойства предлагаемого материала для рекультивации нарушенных земель обеспечивают возможность его применения для рекультивации не только карьеров, но и полигонов твердых коммунальных отходов. Заявленный материал по показателям ХПК и БПК_полн, равным 147,1 мгО/л и 60 мг/л соответственно, удовлетворяет требованиям санитарных правил СП 2.1.7.1038-01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов», а именно не превышает 300 мг/л.

Авторы впервые предлагают, используя отходы угольной промышленности, - «красные» терриконики, создать материал для рекультивации нарушенных земель.

В качестве природного грунта возможно использование почвы, песка, глины или смеси данных материалов.

На чертеже изображена технологическая схема рекультивации нарушенных земель. На чертеже показаны:

1 - слой рекультивационного материала;

2 - слой потенциально плодородной почвы.

Материал для рекультивации нарушенных земель получают следующим способом.

Отходы угледобычи, подвергшиеся во время хранения самовозгоранию, направляют на грохочение. В ходе грохочения отделяют фракцию более 250 мм, которую затем направляют на дробление до размеров менее 250 мм. Данный размер регламентируется как наиболее крупная фракция материала, допускаемая для использования в качестве рекультивационного материала для нарушенных земель. Содержание столь крупной фракции в общей массе отходов угледобычи относительно невелико и, как правило, не превышает 5%, что обуславливает невысокие трудозатраты при производстве материала, фракция которого не превышает 250 мм. «Красные» терриконики, полностью удовлетворяющие требованиям по гранулометрическому составу, смешивают с природным грунтом в соотношении 1:1 по массе.

Таким образом, предложенный материал для рекультивации нарушенных земель может быть получен по простой, экономически доступной технологии. При этом используется техногенное сырье. Отходы угледобычи, подвергшиеся в ходе хранения самовозгоранию, могут использоваться для рекультивации нарушенных земель круглогодично.

Для полученного материала были исследованы его физико-химические и токсикологические свойства.

Проведенные исследования показали, что полученный материал на основе отходов угольной промышленности - террикоников, подвергшихся в процессе хранения самовозгоранию, может быть использован в качестве рекультивационного материала нарушенных земель, в том числе для полигонов твердых коммунальных отходов.

Технологическая схема рекультивации нарушенных земель: засыпка нарушенных земель смесью «красных» террикоников с природным грунтом в соотношении 1:1 по массе. Далее биологический этап рекультивации с укладкой слоя потенциально плодородного слоя почвы и высадкой насаждений (чертеж).

Преимущество заявляемого изобретения состоит в том, что оно способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы материалов для рекультивации нарушенных земель. Материал получен по простой, экономически доступной технологии.

Материал для рекультивации нарушенных земель, содержащий природный грунт и промышленные отходы, отличающийся тем, что в качестве промышленных отходов он содержит терриконики, подвергшиеся в процессе хранения самовозгоранию, при массовом отношении природного грунта к терриконикам, равном 1:1.

Похожие патенты:

Удобрение-мелиорант // 2601217

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Удобрение-мелиорант включает природный цеолитсодержащий глинистый минерал с карбонатами кальция CaCO3, кремнеземом SiO2, при наличии микроэлементов, причем в качестве удобрения-мелиоранта используются хвалынские глины Прикаспийской низменности с содержанием глинистых минералов, включающих гумус (1,5-2,5%), органический углерод (0,5-1,0%), CaCO3 (до 10%), SiO2 (до 60%), Al2O3 (20-30%), магниевые элементы MgO, обменные катионы Na+, Ca2+, Mg2+, изотопы калия 40K, при среднем значении относительного набухания 0,46.

Вещество для очистки почвы и твердых поверхностей от масел, в том числе от нефти и нефтепродуктов, и способ его использования (варианты) // 2596751

Группа изобретений относится к области органической химии и может быть использована для очистки почвы от масел, в том числе от нефти, мазута, топлив, углеводородов, жидкого топлива, а также для обработки и сбора нефти, масел, мазута, топлив, углеводородов и других нефтепродуктов с твердых поверхностей, например с внутренних поверхностей цистерн для хранения нефти или нефтепродуктов, оборудования, применяемого при добыче, переработке, транспортировке нефти, оборудования, применяемого для получения нефтепродуктов, бурового шлама, гравия, песка в хранилищах или с других твердых поверхностей.

Композиция для рекультивации нарушенных земель // 2590823

Изобретение относится к сельскому хозяйству, носит природоохранное направление и может быть использовано при рекультивации техногенно-нарушенных земель, а также при благоустройстве откосов автомобильных дорог.

Способ повышения плодородия почв // 2583693

Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйств и может быть использовано при решении проблем защиты литосферы. Способ включает приготовление активного угля, внесение его в почву и выращивание культурных растений.

Способ мелиорации солонцовых почв // 2581672

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам повышения почвенного плодородия солонцовых почв методом биологической мелиорации. Способ включает внесение мелиоранта с последующей заделкой его в почву и посевом многолетних бобовых трав.

Способ очистки нефтезагрязненного грунта // 2574745

Изобретение относится к области очистки грунтов от нефтепродуктов. При осуществлении способа очистки нефтезагрязненного грунта сооружают сетку нагнетательных скважин.

Способ рекультивации песчаных почв в зоне полупустынь и питательная влагоаккумулирующая композиция для его осуществления // 2557618

Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйства, в частности к области рекультивации песчаных почв в зоне полупустынь, и может быть использовано для улучшения водно-воздушного и питательного режимов корнеобитаемого слоя песчаных почв.

Кондиционер почвы // 2547431

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Кондиционер почвы в форме гранул включает минеральные компоненты с использованием золошлаковой смеси и извести, причем он выполнен из гранул нерегулярной формы в интервале фракций от 1,0 до 6,0 мм водостойкого пористого конгломерата с плотностью от 300 до 400 кг/м3 и со структурой пористости, имеющей капиллярную и некапиллярную форму, при их соотношении между собой, равном 0,85:1, в свою очередь конгломерат состоит из сухой смеси, обработанной смешением с водой до однородной консистенции при соотношении вода:сухая смесь, равном 0,75:1, при этом сухая смесь содержит в качестве золошлаковой смеси золу биотоплива, а также цемент, негашеную известь и порообразователь.

Композиционный влагоудерживающий материал и способ его получения // 2536509

Изобретение относится к композиционному влагоудерживающему материалу, который может быть использован в растениеводстве для улучшения водно-воздушного и питательного режима почвы, а также восстановления растительности на почвах разного типа.

Способ улучшения водно-физических свойств почв // 2527215

Изобретение относится к области сельского хозяйства и почвоведения, а именно, к способам улучшения водно-физических свойств почв путем внесения в почву сильнонабухающих полимерных гидрогелей.

Способ защиты корневой системы древесных растений для биологической рекультивации // 2603584

Изобретение относится к области рекультивации земель и лесному хозяйству. Защиту корневой системы древесных растений при лесной рекультивации обеспечивают тем, что корни древесных культур, предназначенных для биологической рекультивации, обмакивают в глиняную «болтушку» с добавлением биоудобрения.

Способ очистки почвы от углеводородов и пестицидов и устройство для его осуществления // 2602615

Изобретения относятся к защите окружающей среды, а именно к рекультивации загрязненных углеводородами (нефтепродуктами) земель, обезвреживанию почвы от пестицидов с использованием явления электроосмоса.

Способ обезвреживания грунта от гептила // 2601568

Изобретение относится к способам минерализации токсичных органических соединений непосредственно на месте загрязнения. Способ обезвреживания грунта от гептила включает одновременное воздействие на грунт электронным пучком дозой 20 кГр и механическими акустическими колебаниями 10 Вт.

Способ мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами // 2597172

Изобретение относится к области мелиорации почв и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами. Способ включает внесение на поверхность почвы мелиоранта, перемешивание его с мелиорируемым слоем почвы и выращивание сельскохозяйственных культур с соблюдением зональной агротехники.

Способ очистки и рекультивации почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами // 2594995

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу очистки почвы от нефти и нефтепродуктов. Целью изобретения является эффективная очистка почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами в количестве до 80 г/кг почвы.

Способ фитобиоремедиации почв, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза // 2594879

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для восстановления переунавоженных почв, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза в сверхвысоких дозах азота N300-900, в зонах функционирования предприятий индустриального животноводства.

Устройство для очистки грунтов и почвы от нефти и нефтепродуктов // 2593386

Изобретение относится к защите окружающей среды и может быть использовано для рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами грунтов и почвы. Требуемый технический результат, заключающийся в повышении качества очистки при одновременном упрощении процесса эксплуатации, снижении потерь технологической жидкости и увеличении мобильности оборудования в целом, достигается в устройстве, содержащем приемную емкость для размешивания поступающего загрязненного грунта и почвы подогретой водой и получения разжиженной массы, эжектор-гидросмеситель, выполненный с возможностью смешивания разжиженной массы с горячей водой в турбулентном режиме и снабженный входным центробежным шламовым насосом, выходным центробежным шламовым насосом, гидроциклоном, который выполнен с возможностью разделения разжиженной массы на твердую и жидкую фазы, многофункциональной емкостью для разделения жидкости на воду и нефтепродукты, и вибросито, выполненное с возможностью отбора остатков жидкости из твердой фазы и отделения твердой фазы.

Способ снижения радиоактивности почв // 2584027

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства, в частности к технологии снижения радиоактивности почв, и может найти применение при дезактивации почв.

Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью // 2583696

Изобретение относится к способам очистки почв от загрязнений цинком и медью. Осуществляют предварительное подкисление почвы компостом жомодефеката при дозе внесения 10-20 т/га.

Способ освоения солончака типичного автоморфного под кормовые угодья в полупустынных ландшафтах // 2610708

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к освоению бесплодных солончаковых почв под продуктивные кормовые угодья. Способ включает создание на поверхности почвы искусственных препятствий для задержания постоянно перемещающихся по поверхности почвы илисто-песчаных фракций с содержащимися в них семенами пастбищных фитоценозов, которые, прорастая при выпадении осадков, закрепляют своими корнями эти фракции и в течение 1-2 лет образуют на поверхности солончака заросшие первоначально эфемерами, а в последующем разнотравьем и солянками пастбищные фитоценозы. Для создания пастбищных фитоценозов используют прослойку из песчано-илистых фракций почвы с нейтральной реакцией и содержащимися в ней семенами пастбищных фитоценозов. Способ позволяет исключить механическое воздействие на почву и усиление дефляции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.