PL221222B1 - Sposób rekultywacji składowisk mineralnych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób rekultywacji składowisk mineralnych, złożonych z drobnoziarnistych lub pylastych odpadów poprzemysłowych.

Wynalazek może mieć zastosowanie do rekultywacji i rewitalizacji składowisk odpadów flotacyjnych rud metali.

Składowiska bezglebowe, zwłaszcza odpadów flotacyjnych, ze względu na szczególny skład granulometryczny, bardzo niską zawartość azotu i fosforu, znaczną zawartość metali ciężkich oraz braku jakiegokolwiek życia biologicznego są szczególnie trudne do zagospodarowania. Niewiele roślin jest w stanie w tak trudnych warunkach rozwijać się i plonować na zadawalającym poziomie. Głównym problemem odpadów flotacyjnych jest wyjątkowo zła struktura, duża ilość frakcji najdrobniejszych i brak części szkieletowych.

Dotychczas znane i stosowane metody rekultywacji polegają na ogół na wprowadzaniu do wierzchniej warstwy odpadu i wymieszanie z nią odpowiedniej ilości substancji mineralnych. Powoduje to na pewien czas poprawienie struktury i zasobności w składniki pokarmowe podłoża. Głównym celem jest zabezpieczenie składowisk przed pyleniem i ma stanowić podłoże do wzrostu roślin. Po pewnym czasie jednak oddziaływanie wprowadzonych substancji zanika, co skutkuje powrotem do sytuacji z przed rewitalizacji.

Z polskiego zgłoszenia patentowego P.386046, znany jest sposób polegający na wprowadzeniu do zbiorników odpadów flotacyjnych wodnego roztworu kwasu siarkowego lub siarczanu amonu. Ma on na celu jedynie neutralizację kwasami, składowisk o zdecydowanie alkalicznym charakterze. Nie zmienia to jednak na dłuższy czas właściwości fizycznych podłoża i nie wzbogaca w życie biologiczne. Proces powoduje również silne pienienie, co utrudnia neutralizację bez wyraźniej poprawy właściwości fizycznych i biologicznych podłoża.

Z kolei ze zgłoszenia P.301405 znany jest sposób rekultywacji polegający na swobodnym wykładaniu na całej wysokości skarp, hałdy biowłókniny zawierającej w swej strukturze po co najmniej 5% nasion roślin motylkowych oraz stokłosy, przy czym biowłókninę mocuje się do powierzchni skarp elementami, korzystnie tak, by powstała siatka zbliżona do romboidalnej. Natomiast w zgłoszeniu patentowym P.312929 opisany jest sposób polegający na tym, że na składowisko nanosi się pokrycie darniujące, co najmniej trzywarstwowe, gdzie warstwę spodnią stanowi materiał tekstylny z włókien syntetycznych, na którą nakłada się warstwę gleby rekultywującej o grubości co najmniej 3 mm, zaś całość pokrywa się warstwę włókniny z wszczepionymi w jej strukturę nasionami traw i ewentualnie krzewów płożących.

Ze zgłoszenia P.313851 znane jest zastosowanie żeli wymieszanych z rozdrobnionym węglem brunatnym lub torfem. Środek dla zazieleniania nieużytków i rekultywacji terenów zdegradowanych przez przemysł, można również stosować do stabilizacji i zazieleniania składowisk pylastych odpadów przemysłowych oraz piaszczystych wydm i nasypów ziemnych. Istotą rozwiązania, opartego na kopolimerach akrylowych, jest to, że uwodnione żele, zawierające usieciowane kopolimery soli kwasu akrylowego i akryloamidu, ujednorodnia się z rozdrobnionym węglem brunatnym, osuszonym wysokim torfem i nawozem organicznym, korzystnie typu biohumus i ewentualnie z innymi dodatkami korygującymi i wspomagającymi oraz rozcieńczalnikami.

Z kolei z polskiego opisu patentowego PL192147 znany jest sposób wykonywania obudowy biologicznej pylistych terenów poprzemysłowych, polegający na tym, że obudowę wykonuje się dwuetapowo, przy czym w pierwszym etapie dokonuje się rozpylania na stabilizowanej powierzchni wodnego roztworu szkła wodnego, zawierającego co najmniej 5% SiO2, w ilości zapewniającej zwilżenie warstwy wierzchniej gruntu na głębokość co najmniej 2 cm. W drugim etapie prowadzi się typową stabilizację biologiczną terenu, przy czym teren pokrywa się cienkościenną warstwą biogenną w postaci ziemi mineralnej o miąższości około 5-10 cm, o składzie granulometrycznym co najmniej gliny piaszczystej. Następnie wykonuje się startowe nawożenie mineralne NPK oraz wysiewa się do cienkiej warstwy biogennej specjalną mieszankę nasion roślin zadarniających i próchnicotwórczych w ilości 100-200 kg/ha. Mieszankę nasion stanowi zestaw o składzie: 20% rajgras westerwaldzki (Lolium multiflorum var.westerwoldicum), 20% mietlica pospolita (Agrostis vulgaris), 20% życica trwała (Lolium perenne), 20% kostrzewa czerwona (Festuca rubra), 10% komonica zwyczajna (Lotus corniculatus), 10% cieciorka pstra (Coronilla varia).

Ze zgłoszenia patentowego P.394743 znany jest sposób rewitalizacji składowisk mineralnych polegający na tym, że do podłoża wprowadza się mieszaninę piasku, fosfogipsu oraz skały okruchowej o średPL 221 222 B1 ₂ nicy ziaren nie przekraczającej 2 cm w stosunku masowym, odpowiednio 1,25-4:1,25-4:1,25-4 kg m albo mieszaninę piasku, fosfogipsu, skały okruchowej i skały płonnej w stosunku masowym, odpo₂ wiednio 1,25-4:1,25-4:1,25-4:1,25-4 kg m². Następnie wysiewa się nasiona roślin dobrze znoszących takie podłoża, np. lucernę i/lub koniczynę czerwoną i/lub koniczynę białą i/lub mieszanki tych roślin.

Dotychczas stosowane metody nie rozwiązują kompleksowo problemu zagospodarowania składowisk odpadów flotacyjnych rud miedzi. Ponadto, te stosowane są wyjątkowo kosztowne w realizacji, gdyż wymagają ogromnych nakładów materiałowych i energetycznych, związanych z tworzeniem warstwy wierzchniej składowiska.

Sposób według wynalazku, opiera się na założeniu, że powinien być możliwy do zrealizowania maksymalnie niskim nakładem kosztów przy dużej jego efektywności.

Istotą wynalazku jest to, że wierzchnią warstwę składowiska mineralnego, którym jest składowisko odpadów flotacyjnych rud miedzi, wzrusza się kultywatorem na maksymalną głębokość i wyrównuje broną. Następnie wysiewa się pierwszą dawkę nawożenia azotowego w ilości od 60 do 80 kg/ha i fosforowego w ilości od 130 do 170 kg/ha, po czym miesza się na głębokość do 10 cm z materiałem mineralnym i organicznym. Materiał mineralny, składający się z mieszaniny piasku i żwiru o granulacji od 0,5 do 4 mm, został naniesiony warstwą o grubości od 15 do 25 mm, natomiast organiczny jest trocinami naniesionymi warstwą o grubości od 15 do 25 mm na powierzchnię składowiska. Tak przygotowane podłoże pozostawia się do odleżenia. Po osiągnięciu przez podłoże odpowiedniego stopnia zagęszczenia, wysiewa się mieszankę nasion życicy trwałej (Lolium perenne) i wiechliny łąkowej (Poa pratensis) oraz komonicę rożkową (Lotus comiculatus) w stosunku 3:2:1 w dawce od 80 do 110 kg/ha, następnie, w zależności od przebiegu wegetacji roślin. Po 5-8 tygodniach od wschodów roślin ponownie nawozi się N i P w dawce N równej 70 kg/ha i P w ilości od 30, do 70 kg/ha.

Korzystnie jest gdy materiałem mineralnym jest naturalna kopalina.

Korzystnie również jest gdy materiałem mineralnym jest pospółka.

Korzystnie także jest gdy trocinami są trociny drzew iglastych.

Korzystnie jest gdy po wysianiu mieszanki roślin wykonuje się wałowanie z wyłączeniem wału gładkiego.

Korzystnie także jest, gdy po drugim nawożeniu mineralnym wykonuje się pierwszy pokos i nawozi się azotem w dawce jak poprzednio.

Korzystnie również jest, gdy pokos pozostawia się na polu w formie rozdrobnionej biomasy w celu wzbogacenia podłoża w substancje mineralne i organiczne.

Przygotowane w ten sposób podłoże stwarza stosunkowo dobre warunki do ich wzrostu. Wieloletnie badania potwierdziły skuteczność tego sposobu rekultywacji. Zaletą sposobu jest, że efekty uzyskujemy już pod koniec pierwszego okresu wegetacji roślin, a w miarę upływu czasu (2 lata i więcej) efekt rekultywacji się zwiększa wielokrotnie w ten sposób, że uzyskany przyrost biomasy roślin jest tak duży, iż można go zbierać nawet dwukrotnie w ciągu roku na cele energetyczne.

Wynalazek bliżej jest opisany w przykładzie wykonania.

P r z y k ł a d: Odpad flotacyjny zalegający w formie nienaruszonej i odwodnionej tworzy zwarte podłoże. Przed wsianiem roślin wzrusza się jego powierzchnię kultywatorem na głębokość 20 cm i wyrównuje broną. Następnie wysiewa się pierwszą dawkę nawożenia azotowego N (70 kg/ha) i fosforowego P (150 kg/ha). Po nawożeniu rozprowadza się materiał mineralny (pospółkę) po powierzchni odpadu warstwą o grubości 20 mm oraz trociny warstwą 20 mm. Oba komponenty miesza się glebogryzarką z podłożem na głębokość 10 cm. Pospółka, jest naturalną kopaliną, mającą postać piasku ze żwirem o granulacji 0,5-4,0 mm. Po odleżeniu się podłoża wysiewa się odpowiednio dobraną mieszanką nasion życicy trwałej (Lolium perenne) i wiechliny łąkowej (Poa pratensis) oraz komonicy rożkowej (Lotus comiculatus) w ilości (48:32:16 kg/ha) i wałuje. Po 6 tygodniach od wschodów roślin ponownie nawozi się N i P w dawce N=70 kg/ha zaś P w ilości 50 kg/ha, a trzecie nawożenie azotem w dawce jak poprzednio, po zbiorze pierwszego pokosu.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób rekultywacji składowisk złożonych z drobnoziarnistych lub pylastych odpadów mineralnych poprzez wprowadzenie i wymieszanie rozprowadzonego materiału i nawozów mineralnych z podłożem i obsianie nasionami roślin, znamienny tym, że wierzchnią warstwę składowiska mineralnego, którym jest składowisko odpadów flotacyjnych rud miedzi, wzrusza się kultywatorem na maksymalną głębokość, wyrównuje broną, a następnie wysiewa pierwszą dawkę nawożenia azotowego w ilości od 60 do 80 kg/ha i fosforowego w ilości od 130 do 170 kg/ha, po czym miesza się na głębokość do 10 cm z materiałem mineralnym i organicznym, przy czym mineralny jest mieszaniną piasku i żwiru o granulacji od 0,5 do 4 mm, naniesiony warstwą o grubości od 15 do 25 mm, natomiast organicznym są trociny naniesione warstwą o grubości od 15 do 25 mm na powierzchnię składowiska i tak przygotowane podłoże pozostawia się do odleżenia, po czym wysiewa się mieszankę nasion życicy trwałej (Lolium perenne) i wiechliny łąkowej (Poa pratensis) oraz komonicę rożkową (Lotus comiculatus) w stosunku 3:2:1 w dawce od 80 do 110 kg/ha, następnie, w zależności od przebiegu wegetacji roślin, po 5-8 tygodniach od wschodów ponownie nawozi się N i P w dawce N równej 70 kg/ha i P w ilości od 30, do 70 kg/ha.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiałem mineralnym jest naturalna kopalina.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że naturalną kopaliną jest pospółka.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że trocinami są trociny drzew iglastych.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po wysianiu mieszanki roślin wykonuje się wałowanie z wyłączeniem wału gładkiego.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po drugim nawożeniu mineralnym wykonuje się pierwszy pokos i nawozi się azotem w dawce jak poprzednio.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że skoszoną biomasę pozostawia się na polu w formie rozdrobnionej.