CS231213B1 - Způsob výroby substrátu pro rekultivaci důlních výsypek - Google Patents

Abstract

Vynález ee týká rekultivace důlních výsypek. Likvidace odpadních zemin z povrchové důlní těžby spočívá dosud převážně v jejich uskladňování na tzv. výsypkách, které se později rekultivují na zemědělskou nebo lesní půdu. Pro zajištění odpovídajících podmínek pro následné pěstování užitkových plodin se výsypky zpravidla pováží úrodnou ornicí ve vrstvě 50 cm a vydatně hnojí (převážně průmyslovými hnojivý). Účinek tohoto hnojení je dlouhodobý, takže se zde na začátku rekultivace pěstují tzv. pionýrské rostliny, teprve po nich následují plodiny užitkové, které se však aní během několike delších let nevyrovnají výnosově plodinám pěstovaným na poli. Efektivnější hnojení výsypkových zemin se zajistí vytvořením hnojivého substrátu, dle vynálezu, spočívajícím v tom, že se popílek o pH 4 až 10 vrství do jámy s výhodou odvodnšní ve výšce od 30 do 100 cm, prosytí ss kejdou prasat a nebo skotu a nebo drůbeže o obsahu N od 0,01 do 1,5 %, P od 0,005 do 0,8 %, K od 0,01 do 1,2% při sušině od 0,5 do 18 % hmotnostních v dávce od 0,5 do 120 t na 10 t popílku a převrství se těžkou zeminou z výsypek nebo z ornice o obsahu nejméně 50 % jílovitých částic, popřípadě se doplní minerálními živinami tak, aby substrát obsahoval N od 0,1 % do 1,5%, P od 80 do 1 000 mg a K od 100 do 1 500 mg.kg“' a pak se jednotlivě komponenty promísí a rozváži se na plochu důlních výsypek, nebo i jiné pozemky vyžadující zúrodnění. S výhodou se promlsení zajistí hlubokou proorávkou každé jednotlivé vrstvy vždy po navezení všech komponentů, nebo se promísení substrátu provádí až při vyskladoňování jámy tak, že se substrát tšží v průřezu celého profilu, tj. všech jednotlivých nad sebou navezených vrstev.

Description

Vynález ee týká rekultivace důlních výsypek. Likvidace odpadních zemin z povrchové důlní těžby spočívá dosud převážně v jejich uskladňování na tzv. výsypkách, které se později rekultivují na zemědělskou nebo lesní půdu. Pro zajištění odpovídajících podmínek pro následné pěstování užitkových plodin se výsypky zpravidla pováží úrodnou ornicí ve vrstvě 50 cm a vydatně hnojí (převážně průmyslovými hnojivý). Účinek tohoto hnojení je dlouhodobý, takže se zde na začátku rekultivace pěstují tzv. pionýrské rostliny, teprve po nich následují plodiny užitkové, které se však aní během několike delších let nevyrovnají výnosově plodinám pěstovaným na poli.

Efektivnější hnojení výsypkových zemin se zajistí vytvořením hnojivého substrátu, dle vynálezu, spočívajícím v tom, že se popílek o pH 4 až 10 vrství do jámy s výhodou odvodnšní ve výšce od 30 do 100 cm, prosytí ss kejdou prasat a nebo skotu a nebo drůbeže o obsahu N od 0,01 do 1,5 %, P od 0,005 do 0,8 %, K od 0,01 do 1,2% při sušině od 0,5 do 18 % hmotnostních v dávce od 0,5 do 120 t na 10 t popílku a převrství se těžkou zeminou z výsypek nebo z ornice o obsahu nejméně 50 % jílovitých částic, popřípadě se doplní minerálními živinami tak, aby substrát obsahoval N od 0,1 % do 1,5%, P od 80 do 1 000 mg a K od 100 do 1 500 mg.kg“' a pak se jednotlivě komponenty promísí a rozváži se na plochu důlních výsypek, nebo i jiné pozemky vyžadující zúrodnění.

S výhodou se promlsení zajistí hlubokou proorávkou každé jednotlivé vrstvy vždy po navezení všech komponentů, nebo se promísení substrátu provádí až při vyskladoňování jámy tak, že se substrát tšží v průřezu celého profilu, tj. všech jednotlivých nad sebou navezených vrstev.

Způsob výroby substrátu pro rekultivaci důlních výsypek podle vynálezu je též možno provádět tak, že se substrát mísí jednak hlubokou proorávkou každé jednotlivé vrstvy a jednak při nakládání odtěžováním z celého profilu jámy.

Výrobu substrátu lze zajistit tímto způsobem:

a) popílek se rovnoměrně vrství do podélné jámy, podobné silážní jámě se zpevněným dnem. Popílek se prosytí kejdou a zasype zeminou, buSto přímo výsypkou, nebo ornicí, pokud je k dispozici. Přebytečná voda z kejdy odtéká drenáží ze zpevněného dna jámy.

V případě nízkého obsahu živin v kejdě (na dolní hranici) se doplní minerální živiny běžnými průmyslovými hnojivý a je-li popílek kyselý (do pH 5) zvýší se pH přídavkem vápna (např. CaOOj) na hodnotu nejméně nad 5 pH. Zemina se přidává do popílku v příměsi od 5 do 30 % hmotnostních: čím je zemina těžší (např. s obsahem 90 až 95 % jílovitých částic), tím méně ji lze v rámci uvedeného rozsahu použít. Přídavek zeminy slouží ke zlepšení zrnitosti složení tak, že jílovlté částice zdokonalují tmelení kejdy popílkem, takže vzniklý substát vytváří drobtovitou strukturu. Substrát lze připravovat v jámě z 1 vrstvy, tj. na vrstvu popílku nepř. 50 cm vysokou + kejdu se neveze např. 10 cm zeminy a po zhomogenizování se rozváží na okolní výsypku, nebo se na prvou založenou vrstvu se všemi komponenty neveze vrstva druhá, případně třetí, podle terénních podmínek e těží se pak z profilu vššchny vrstvy současně. Dávka takto vyrobeného substrátu se pohybuje od 100 do 1 000 t ne 1 ha výsypek podle stupně nasycení kejdou, tj. podle obsahu živin.

b) prostorem pro vrstevnaté ukládání popílku + dalších komponentů substrátu může být i přirozeně vzniklé terénní rýha, nebo částečně upravená, bez zpevněného dna, umístěná přímo na ploše důlní výsypky nebo na jiné těžké půdě s malou propustností. Tato jáma nemusí mít stabilní umístění, lze ji vytvořit vždy co nejblíže rekultivované plochy, aby byl vzniklý substrát rozvážen do nejbližší vzdálenosti. Příměs zeminy do popílku s kejdou se zajistí přihrnutím zeminy přímo z okolní jámy a promísí se do popílku proorámía jednotlivých vrstev. Dávka kejdy je omezena vodnatostí kejdy, pokud nemá jáma spodní odtok pro vodu. Není-li voda spodem odváděna, sytí se popílek kejdou pouze do stádia, kdy se začne rozplevovet, a to v dávce do 10 t kejdy na 10 t popílku: po naplaveni kejdy vodě částečně vyschne a sycení popílku kejdou lze opakovat až na dosažení výše uvedených hnojivých parametrů. Substrát s nižším obsahem živin se použije ve vyšší dávce a naopak (ad.a).

c) Při větších objemech zpracovávaného substrátu a při přísnějších požadavcích na ochranu prostředí před prosakováním míšených látek se jednotlivé meliorační složky mísí v jímkách (nádržích) podle příkladu 2. Kontrola průsaků se přitom zajistí drenáží svedenou do tzv. suché jímky, panelové zpevnění omezí ztráty cenného substrátu a jeho nekontrolovatelné pronikání do půdy a významně usnadní mechanizovanou nakládku. Ve zvlášl náročných podmínkách lze pod panelové zpevnění v celém rozsahu jímky položit nepropustnou fólii z plastické hmoty.

Technologický postup plnění jímky spočívá opět v opakovaném rozprostírání vrstvy popílku, jeho sycení kejdou a překrývání vrstvou ornice. K plnění jímky jednotlivými složkami substrátu se použijí bu5 obvyklé stavební stroje a dopravní prostředky (nákladní automobily, traktory s přívěsy; fekální vozy, cisterny HTS, buldozery aj.), při větších množstvích a dopravních vzdálenostech je výhodná hydraulická doprava podle příkladu 3.

i

Dostatečná promísení vrstvených složek substrátu se docílí mechanizovanou nákladkou lžícovým rýpadlem a následným rozmetáním na pozemky. Případné polotekuté zbytky na dně nádrže se shrnou buldozerem do jímky požeráku a vyčerpají fekálním vozem.

2312U

Tato jáma je určena pro celoroční výrobu substrátu pro SirSí okolí, tedy nejen výhradně pro důlní výsypky, ale i pro okolní zemědělské půdy, zvláště těžké, nebo naopak extrémně lehké.

Přít 1 κ Ί 1

V modelovém pokuse jsme připravili 4 základní varianty, jednak bez hnojení, jednak s pohnojením k.sjdou prasat, jak je zřejmé z následujícího přehledu:

5. var.	Zeminy	Nejda prasat
i	vý sýpkový jíl
2	výsypkový jíl + popílek v poměru 2 : 1
3	výsypkový jíl	na 1 kg zeminy + 0,10 kg kejdy
4	výsypkový jíl + popílek v poměru 2 : 1	na 1 kg zeminy + 0,10 kg kejdy

Hned po přípravě pokusných variant jame odebrali vzorky zemin' k analysám, která jsou uvedeny v tabulce 1.

Pro vegetační pokus jsme odvážili 1 kg přísluěných směsí (ve 4 opakování) b zaseli jame kukuřici (v modelových miskách), kterou jsme sklidili aa seleno po 2 měsících vegetace. Po sklizni jsme opět odebrali vzorky zemin k analýzám, 8 rovněž jsme stanovili odběr živin rostlinami. Navíc jsme stanovili tzv. bazální respiraci, což je produkce COg zr 1 hodinu no 100 g čerstvé hmoty, který charakterizuje stupeň biologického oživení zemin. Veškeré výsledky jsou uvedeny rovněž v tabulce 1.

Z výsledků je jednoznečnč zřejmé, že hnojení kejdou obohatilo pokusné zeminy o základní živiny i přesto, že pěstované rostliny velmi intenzivně živiny ze substrátů odčerpávájí; největěí přísun živin do rostlin byl zjištěn ve variantě důlních výsypek ve směsi s popílkem, a to proto, že popílek zlehčil tyto těžké výsypkové zeminy, což je zřejmé i ze zrnitostního složení těchto variant (tabulka 1). Úprava fyzikálních podmínek má proto velký význam i v kombinaci s hnojením kejdou prasat, protože dodaná živiny jsou lépe využity. Vliv kejdy st bezprostředně odrazil 1 v tvorbě výnosů kukuřice, i přesto, že měla velmi krátkou vegetaci. Kajda se výrazně projevila také zvýtenía biologické aktivity obou substrátů (jak samotných výsypkových zemin, tak směsi výsypek s popílkem). Biologické oživení vlivem kejdy je rozhodující podmínkou pro úspěšné pěstování kulturních plodin v těchto odpadních materiálech,

Příklad 2

Jímka (nádrž) pro míšení substrátu na bázi popílku.

Zemní polozapuětěná nádrž se sklony svahů 1:2. Dno a svahy jsou upevněny silničními panely např. KZD 1-300/200 a KZD 1-300/100 uloženými na 25 cm tlustý Štěrkopískový filtr. Zastavěná plocha nádrže se odvodní drenáží z flexibilních trubek PVC Le 65 se svedení® průsakové vody do typové kruhové sběrné jímky 6 550 cm. Při hydraulické dopravě popílku do nádrže se nádrž vybaví typovým požarákem s bezprostředním přelivem, od kterého se přepadající voda odvádí ocelovým potrubím Js 600 délky 25 m do dalěí typové sběrné Jímky Js 150 cm a z ní se voda dopravuje dále např. čerpáním.

23’213

U silničních panelů a ostatních prefabrikátů sa počítá po skončení doby využívání nádrže s demontáží a podle potřeby s vícenásobným využitím.

Příklad 3

Hydraulická doprava popílku a kejdy do jímky pro míšení substrátu (viz příklad 2).

Popílek lse do jímky dopravovat v suspenzi s vodou způsobem běžným při hydraulické dopravě z tepelných elektráren na odkaliště. Nádrž (jímka) se v opakovaných cyklech naplňuje suspenzí a po odsazeni popílku se odvodňuje postupným vyhražováním hradících dluží typového požeráku. Při tomto provozním režimu se navrhují nejméně dvě sdružené nádrže.

Po odsazení a odvedení přebytečné vody se na usazenou vrstvu popílku napouští kejda.

Při větších vzdálenostech zdroje kejdy od mísící jímky než asi 3 km je provozně a ekonomicky výhodná hydraulická doprava kejdy pomocí čerpací stanice s vřetenovými čerpadly např. typu EFP s dopravním množstvím β = 20 l.s”' a dopravní výškou H = 1 00 m při výkonu elektromotoru 30 kW a kejdovodního potrubí nejlépe z plastických hmot (polyetylénové podle ČSN 64 3041 nebo z neměkčeného polyvinylchloridu podle CSN 64 3212).

Kejdu lze do nádrže napouštět bu5 přímo z kejdovodního potrubí pomocí hydrantůvých vývodů, nebo s využitím upraveného pásového zavlažovače se servopohcnem, např. typu PZE-90 výrobce Sigma Olomouc. Úprava zavlažovače by spočívala v přizpůsobení délky hadice délce nádrže (dodávaná délka hadice je 300 m) a v nahrazení koncového postřikovače jinou vhodnou koncovkou ve formě rozmetače kejdy. Rozvinování hadice zavlažovače ve směru podélné osy nádrže lze účelně řešit namísto obvyklého traktoru vrátkem, navíjení obstará vlastní servomotor zavlažovače.

Po naplavení popílku a jeho prosycením kejdou se na povrch naveze zemina, tak aby substrát po následném promísení obsahoval všechny 3 základní složky: kejdu, popílek, zeminu, eventuálně se doplní průmyslovými hnojivý, dle obsahu živin v použité kejdě.

Zemina se může rozvrstvit pomocí stranového rozmetadle pojížděním po podélných stranách jámy. Výhody substrátu ke hnojení důlních výsypek dle vynálezu jsou následující:

a) .účinnější způsob hnojení rekultivovaných ploch důlních výsypek

b) ušetření průmyslových hnojiv pro výživu rostlin na rekultivovaných plochách

c) využiti značného množství odpadního popílku pro zlehčení výsypkových zemin a tím zlepšení výživy rostlin nepřímo

d) přímé zlepšení výživy rostlin rychle přístupnými živinami z kejdy

e) biologické oživení výsypkových zemin kejdou a tím urychlení rekultivačních procesů v těchto zeminách

f) usnadněni zapravování popílkového substrátu vlivem stmelení popílku kejdou a zeminou

g) efektivní využití značného množství kejdy jejíž častá nadprodukce působí zemědělskému provozu veliké potíže

h) rychlé ozelenění a zproduktivnění výsypkových ploch a tím i výrazné zlepšení životního prostředí celé krajiny.

Charakteristika jílovitých zemin z důlních výsypek a jejich směsí s popílkem - bez kejdy a s vyhnojením kejdou.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob výroby substrátů pro rekultivaci důlních výsypek, vyznačující se tím, že se popílek o pH od 4 do 10 vrství do jámy s výhodou odvodněné ve výšce od 30 do 100 cm, prosytí se kejdou prasat a/nebo skotu a/nebo důrbeže o obsahu N od 0,01 do 1,5 %,

   P od 0,005 do 0,8 %, K od 0,01 do 1 ,2 %, při sušině od 0,5 do 18 % hmotnostních v dávce od 0,5 do 120 t na 10 t popílku a převrství se těžbou zeminou z výsypek nebo z ornice o obsahu nejméně 50 % jílovitých částic, popřípadě se doplní minerálními živinami telf, aby substi^át obsahoval N od 0,10 do 1,5%, P od 80 do 1 000 mg a K od 100 do 1 500 mg.kg”' a pak se jednotlivé komponenty protni sí a rozváží se ns plochu důlních výsypek, nebo i jiné pozemky vyžadující zúrodnění.
2. 2. Způsob výroby substrátů pro rekultivaci důlních 'výsypek podle bodu 1, vyznačující se tím, že se promísení zajistí hlubokou proorávkou každé jednotlivé vrstvy vždy po navezení všech komponentů.
3. 3. Způsob výroby substrátů pro rekultivaci důlních výsypek podle bodu 1, vyznačující se tím, že se promísení substrátu provádí až při vyskladňování jámy tak, že se substrát i těží v průřezu celého přofilu, tj. všech jednotlivých nad sebou navezených vrstev.
4. 4. Způsob výroby substrátů pro rekultivaci důlních výsypek podle bodu 1, vyznačující » se tím, že se substrát mísí jednak hlubokou proorávkou každé jednotlivé vrstvy a jednak při nakládání odtěžováním z celého profilu jámy.