PL222552B1

PL222552B1 - Method for natural reclamation of mineral landfills

Info

Publication number: PL222552B1
Application number: PL402077A
Authority: PL
Inventors: Leszek Kordas; Wanda Tasz
Original assignee: Kghm Cuprum Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Centrum Badawczo Rozwojo; Univ Przyrodniczy We Wrocławiu
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2016-08-31
Also published as: PL402077A1

Description

(13) B1 (51) Int.Cl.(13) B1 (51) Int.Cl.

(21) Num^{er z}g^łoszenia: 40²077 _{Boac 1/00} ^2006.01)(21) Num ^er g ^of ^{łoszenia 40} ² 077 _{1/00 Boac} ^ 2006.01)

B09B 1/00 (2006.01) B09B 3/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 17.12.2012 (54)B09B 1/00 (2006.01) B09B 3/00 (2006.01) (22) Date of notification: 17.12.2012 (54)

Sposób rekultywacji składowisk mineralnychMethod of reclamation of mineral landfills

(43) Zgłoszenie ogłoszono: (43) Application was announced: (73) Uprawniony z patentu: UNIWERSYTET PRZYRODNICZY WE WROCŁAWIU, Wrocław, PL KGHM CUPRUM SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ CENTRUM (73) The right holder of the patent: NATURE UNIVERSITY IN WROCŁAW, Wrocław, PL KGHM CUPRUM SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ CENTRUM 05.08.2013 BUP 16/13 05.08.2013 BUP 16/13 BADAWCZO-ROZWOJOWE, Wrocław, PL RESEARCH AND DEVELOPMENT, Wrocław, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (45) The grant of the patent was announced: (72) Twórca(y) wynalazku: LESZEK KORDAS, Kamieniec Wrocławski, PL (72) Inventor (s): LESZEK KORDAS, Kamieniec Wrocławski, PL 31.08.2016 WUP 08/16 August 31, 2016 WUP 08/16 WANDA TASZ, Wrocław, PL WANDA TASZ, Wrocław, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Olszewska (74) Representative: item. stalemate. Anna Olszewska

PL 222 552 B1PL 222 552 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób rekultywacji składowisk mineralnych, złożonych z drobnoziarnistych lub pylastych odpadów poprzemysłowych.The subject of the invention is a method of reclamation of mineral landfills composed of fine-grained or dusty post-industrial waste.

Wynalazek może mieć zastosowanie do rekultywacji i rewitalizacji składowisk odpadów flotacyjnych rud metali.The invention may be applicable to the rehabilitation and revitalization of metal ore flotation waste landfills.

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.Soilless landfills, especially flotation waste, due to the special granulometric composition, very low nitrogen and phosphorus content, high content of heavy metals and the lack of any biological life are particularly difficult to manage. Few plants are able to develop and yield satisfactorily in such difficult conditions. The main problem of flotation waste is its extremely poor structure, a large amount of the finest fractions and the lack of skeletal parts.

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 c elem jest zabezpieczenie składowisk przed pyleniem i ma stanowić podłoże do wzrostu roślin. Po pewnym czasie jednak oddziaływanie wprowadzonych substancji zanika, co skutkuje powrotem do syt uacji z przed rewitalizacji.The methods of reclamation known and used so far generally consist in introducing an appropriate amount of mineral substances into the top layer of waste and mixing with it. This results in the improvement of the structure and nutrient abundance of the substrate for some time. The main goal is to protect landfills against dusting and is to be a substrate for plant growth. After some time, however, the effect of the introduced substances disappears, which results in a return to the situation from before the revitalization.

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.From the Polish patent application P. 386046, a method is known which consists in introducing an aqueous solution of sulfuric acid or ammonium sulphate into the flotation waste tanks. Its purpose is only to neutralize with acids, landfills of a decidedly alkaline nature. However, it does not change the physical properties of the substrate for a long time and does not enrich biological life. The process also causes high foaming, which makes neutralization difficult without significantly improving the physical and biological properties of the substrate.

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 warstwą włókniny z wszczepionymi w jej strukturę nasionami traw i ewentualnie krzewów płożących.In turn, from the application P. 301405 a method of reclamation is known, which consists in free laying, along the entire height of the slopes, a heap of biotextile containing at least 5% of legume seeds and stokłowski in its structure, while the biotextile is attached to the surface of the slopes with elements, preferably such to create a mesh similar to a diamond shape. On the other hand, in the patent application P.312929, a method is described in which a turf covering, at least three-layered, is applied to the landfill, where the bottom layer is a textile material made of synthetic fibers, on which a layer of reclamation soil with a thickness of at least 3 mm is applied, the whole is covered with a layer of non-woven fabric with grass seeds and, possibly, creeping shrubs grafted into its structure.

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 akr ylowego 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.From the application P. 313851 it is known to use gels mixed with ground brown coal or peat. The agent for greening wastelands and reclamation of land degraded by industry, can also be used for stabilization and greening of dusty industrial waste landfills as well as sand dunes and earth embankments. The essence of the solution based on acrylic copolymers is that hydrated gels containing cross-linked copolymers of acrylic acid salts and acrylamide are homogenized with comminuted brown coal, dried high peat and organic fertilizer, preferably of the biohumus type, and possibly with other corrective and supporting additives and diluents.

Z kolei z polskiego opisu patentowego PL 192147 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 (Agroslis vulgaris), 20% życica trwała (Lolium perenne), 20% kostrzewa czerwona (Festuca rubra), 10% komonica zwyczajna (Lotus comiculatus), 10% cieciorka pstra (Coronilla varia).On the other hand, the Polish patent specification PL 192147 describes a method of making a biological casing of dusty post-industrial areas, consisting in the fact that the casing is made in two stages, with the first stage spraying an aqueous solution of water glass containing at least 5% SiO on the stabilized surface. ₂ , in an amount ensuring that the surface layer of the soil is wetted at least 2 cm deep. In the second stage, a typical biological stabilization of the area is carried out, where the area is covered with a thin-walled biogenic layer in the form of mineral soil with a thickness of about 5-10 cm, with a grain size composition of at least sandy loam. Then, the initial NPK mineral fertilization is performed and a special mixture of seeds of turf and humus-forming plants is sown into a thin biogenic layer in the amount of 100-200 kg / ha. The mixture of seeds consists of a set composed of: 20% Westerwald ryegrass (Lolium multiflorum var .westerwoldicum), 20% common bent grass (Agroslis vulgaris), 20% perennial ryegrass (Lolium perenne), 20% red fescue (Festuca rubra), 10% common treetops (Lotus comiculatus), 10% lion chickpeas (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 okruchowejFrom patent application P. 394 743 there is known a method of revitalizing mineral landfills, which consists in introducing a mixture of sand, phosphogypsum and crumb rock into the substrate.

PL 222 552 B1 o średnicy 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 m . Następnie wysiewa się nasiona roślin dobrze znoszących takie podłoża, np. lucernę i/lub koniczynę czerwoną i/lub koniczynę białą i/lub mieszanki tych roślin.PL 222 552 B1 with a grain diameter not exceeding 2 cm in a mass ratio, respectively 1.25-4: 1.25-4: 1.25-4 kg m, or a mixture of sand, phosphogypsum, crumb rock and gangue in a mass ratio, mutatis mutandis 1,25-4 _2: 1,25-4: 1,25-4: 1,25-4 kg m. Then the seeds of plants which tolerate such substrates well, for example alfalfa and / or red clover and / or white clover and / or mixtures of these plants, are sown.

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.The methods used so far do not comprehensively solve the problem of managing copper ore flotation waste landfills. Moreover, those used are extremely expensive to implement, as they require enormous material and energy expenditure related to the creation of the top layer of the landfill.

Sposób według wynalazku, opiera się na założeniu, że powinien być możliwy do zrealizowania maksymalnie niskim nakładem kosztów przy dużej jego efektywności.The method according to the invention is based on the assumption that it should be possible to implement with the lowest possible cost and high efficiency.

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 sieczką słomy naniesioną 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.The essence of the invention is that the top layer of the mineral landfill, which is the copper ore flotation landfill, is moved with a cultivator to the maximum depth and leveled with a harrow. Then the first dose of nitrogen fertilization is sown in the amount of 60 to 80 kg / ha and phosphorus fertilization in the amount of 130 to 170 kg / ha, and then it is mixed to a depth of 10 cm with the mineral and organic material. The mineral material, consisting of a mixture of sand and gravel with a granulation of 0.5 to 4 mm, was applied in a layer with a thickness of 15 to 25 mm, while organic straw chaff was applied in a layer with a thickness of 15 to 25 mm on the surface of the landfill. The substrate prepared in this way is left to lay down. After the substrate has achieved the appropriate degree of densification, a mixture of perennial seeds (Lolium perenne) and meadow grass (Poa pratensis) and conone bud (Lotus comiculatus) are sown in a ratio of 3: 2: 1 at a dose of 80 to 110 kg / ha, then depending on the course of plant vegetation. 5-8 weeks after the emergence of the plants, N and P are fertilized again in a dose of N equal to 70 kg / ha and P in the amount of 30 to 70 kg / ha.

Korzystnie jest gdy materiałem mineralnym jest naturalna kopalina.Preferably, the mineral material is a natural mineral.

Korzystnie również jest gdy materiałem mineralnym jest pospółka.It is also advantageous if the mineral material is gravel.

Korzystnie także jest gdy sieczką słomy jest sieczka ze słomy pszennej.It is also preferred that the straw chaff is wheat straw chaff.

Korzystnie jest gdy po wysianiu mieszanki roślin wykonuje się wałowanie z wyłączeniem wału gładkiego.Preferably, after sowing the plant mixture, rolling is performed, excluding the smooth roll.

Korzystnie także jest, gdy po drugim nawożeniu mineralnym wykonuje się pierwszy pokos i nawozi się azotem w dawce jak poprzednio.It is also advantageous to make the first cut after the second mineral fertilization and to fertilize with nitrogen in the same dose as before.

Korzystnie również jest, gdy pokos pozostawia się na polu w formie rozdrobnionej biomasy w celu wzbogacenia podłoża w substancje mineralne i organiczne.It is also advantageous if the swath is left in the field in the form of comminuted biomass in order to enrich the soil with mineral and organic substances.

Przygotowane w ten sposób podłoże stwarza stosunkowo dobre warunki do ich wzrostu. Wieloletnie badania potwierdziły skuteczność tego sposobu rekultywacji. Zaletą sposobu jest, że pierwszy przyrost roślin 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.The substrate prepared in this way creates relatively good conditions for their growth. Many years of research have confirmed the effectiveness of this method of reclamation. The advantage of the method is that the first plant growth is obtained at the end of the first plant growing season, and over time (2 years and more), the reclamation effect increases many times in such a way that the resulting increase in plant biomass is so large that it can even be harvested twice a year for energy purposes.

Wynalazek bliżej jest opisany w przykładzie wykonania.The invention is described in more detail in an embodiment.

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 sieczkę ze słomy pszennej warstwę 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 mieszankę 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 5-8 tygodniach od wschodów roślin ponownie nawozi się N i P w dawce N =70 kg/ha i P w ilości 50 kg/ha, a trzecie n awożenie azotem wykonuje się w dawce jak poprzednio, po zbiorze pierwszego pokosu.Example: Flotation waste remaining in an intact and dewatered form forms a compact substrate. Before planting in the plants, its surface is shaken with a cultivator to a depth of 20 cm and leveled with a harrow. Then the first dose of nitrogen fertilization N (70 kg / ha) and phosphorus P (150 kg / ha) is sown. After fertilization, the mineral material (gravel) is spread over the surface of the waste with a layer of 20 mm and wheat straw chaff with a layer of 20 mm. Both components are mixed with the substrate with the rotary tiller to a depth of 10 cm. Pospółka is a natural mineral in the form of sand and gravel with a grain size of 0.5-4.0 mm. After the substrate has fallen off, an appropriately selected mixture of seeds of perennial ryegrass (Lolium perenne) and meadow grass (Poa pratensis) and cone trefoil (Lotus comiculatus) is sown in the amount of (48:32:16 kg / ha) and rolled. 5-8 weeks after the emergence of the plants, N and P are fertilized again in the dose of N = 70 kg / ha and P in the amount of 50 kg / ha, and the third nitrogen fertilization is carried out in the dose as before, after harvesting the first cut.

Claims

Patent claims

1. The method of reclamation of mineral landfills composed of fine-grained or dusty mineral waste by introducing and mixing the distributed material and mineral fertilizers with the ground and sowing plant seeds, characterized in that the top layer of the mineral landfill, which is a copper ore flotation waste landfill, is cultivated4

The first dose of nitrogen fertilization in the amount of 60 to 80 kg / ha and phosphorus fertilization in the amount of 130 to 170 kg / ha is sown with the first dose of nitrogen fertilization to the maximum depth, leveled with a harrow, and then mixed to a depth of 10 cm with a mineral and organic material, the mineral being a mixture of sand and gravel with a granulation from 0.5 to 4 mm, applied in a layer with a thickness of 15 to 25 mm, while straw chaff is an organic material, applied in a layer with a thickness of 15 to 25 mm on the surface of the landfill the prepared substrate is left to fall asleep, and then a mixture of perennial seeds (Lolium perenne) and meadow grass (Poa pratensis) and conic flower (Lotus comiculatus) are sown in a ratio of 3: 2: 1 at a dose of 80 to 110 kg / ha, then, depending on the course of plant vegetation, 5-8 weeks after emergence, N and P are fertilized again at a rate of N equal to 70 kg / ha and P in the amount of 30 to 70 kg / ha.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein the mineral material is a natural mineral.

3. The method according to p. 2. The process of claim 2, characterized in that the natural mineral is gummed.

4. The method according to p. The method of claim 1, wherein the straw chaff is wheat straw chaff.

5. The method according to p. A method according to claim 1, characterized in that after sowing the plant mixture, rolling is performed, excluding the smooth roll.

6. The method according to p. 1. The method according to claim 1, characterized in that after the second mineral fertilization, the first cut is made and nitrogen is fertilized in the same dose as before.

7. The method according to p. A method according to claim 1, characterized in that the mown biomass is left in the field in a comminuted form.