RU2774431C1 - Торфяной гранулированный мелиорант для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами - Google Patents

Торфяной гранулированный мелиорант для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами Download PDF

Info

Publication number
RU2774431C1
RU2774431C1 RU2021134476A RU2021134476A RU2774431C1 RU 2774431 C1 RU2774431 C1 RU 2774431C1 RU 2021134476 A RU2021134476 A RU 2021134476A RU 2021134476 A RU2021134476 A RU 2021134476A RU 2774431 C1 RU2774431 C1 RU 2774431C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
peat
ameliorant
heavy metals
diatomite
vermiculite
Prior art date
Application number
RU2021134476A
Other languages
English (en)
Inventor
Альберт Исмагилович Усманов
Рафаил Абдрахманович Апакашев
Максим Сергеевич Лебзин
Вера Васильевна Юрак
Алексей Владимирович Душин
Сергей Сергеевич Завьялов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2774431C1 publication Critical patent/RU2774431C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Торфяной гранулированный мелиорант для очистки земель от тяжелых металлов характеризуется тем, что содержит верховой нейтрализованный торф, диатомит и вермикулит, при следующем соотношении исходных компонентов в смеси, мас.%: торф - 60, диатомит - 30, вермикулит - 10, причем полученная смесь гранулируется, при этом гранулы соответствуют следующим характеристикам: насыпная плотность, кг/м3 - 600-640, удельная площадь поверхности, м2/кг - 0,7-0,75. Изобретение позволяет рекультивировать техногенные грунты урбанизированных, промышленных и сельскохозяйственных территорий, загрязненных преимущественно тяжелыми металлами, и улучшить агрофизические свойства почв. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к охране окружающей среды, техническое решение которого относится к области получения композиций на основе материалов природного растительного происхождения и может быть использовано для очистки техногенных грунтов и почв от тяжелых металлов.
Известен органический минеральный модификатор, который получают из торфа, перлита, вермикулита, известняка, вулканического пепла, кремнезема, листьев персика и ксантия сибирского [Пат. CN 106590679 A, 26.04.2017].
Недостатком данного модификатора является сложность его производства, и его экономическая эффективность ограничена территориями вблизи расположения всех необходимых компонентов.
Известен кондиционер для почвы с функцией минерального композитного удобрения содержащий, мас. %: 20 цеолита, 10 фосфатной породы, 20 природного апатита, 20 эльвана, 20 торфа и 10 доломита [Пат. KR 100787020 B1, 18.12.2007].
Известен способ получения гранулированного калийно-магниевого удобрения, который включает смешивание калийно-магниевого компонента со связующим, гранулирование смеси с нанесением глинистого компонента, ее сушку и отделение фракции продукта размером более 1 мм. Причем в качестве калийно-магниевого компонента берут смесь измельченной до размера 1,0-2,0 мм природной каинито-лангбейнитовой руды и порошкового хлорида калия, связующего берут 6-9 % от массы смеси, смешивание калийно-магниевого компонента со связующим осуществляют в процессе гранулирования, гранулирование ведут на протяжении 0,2-2,0 мин при механическом перемешивании, а глинистый компонент для нанесения на гранулы берут из внутренних слоев каинито-лангбейнитовой руды за счет интенсивного механического перемешивания смеси сибирского [Пат. UA 73659 U, 10.10.2012].
Известен состав кондиционера почв и способ его изготовления содержащий диатомит и янтарную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: диатомит 85-90, янтарная кислота 15-10. Для изготовления состава кондиционера почв предварительно обжигают диатомитовую крошку при температуре 700-900°С. После чего наносят на крошку раствор янтарной кислоты. Затем обработанные гранулы перемешивают в течение 15-20 минут в грануляторе при частоте оборотов от 30 до 40 Гц при наклоне чаши от 40 до 50° до момента исчезновения комочков и влажных зон. После этого гранулы просушивают при температуре от 15 до 25°С, распределив их тонким слоем на ровной, сухой и чистой поверхности [Пат. RU 2649634 C1, 19.07.2017].
Известен способ мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами, включающий внесение на поверхность почвы мелиоранта, перемешивание его с мелиорируемым слоем почвы и выращивание сельскохозяйственных культур с соблюдением зональной агротехники. При этом периодом внесения мелиорантов является август-сентябрь, а глубина заделки мелиоранта 10-12 см. Затем производится отвальная вспашка на глубину 25-30 см. В качестве мелиорантов используют известняковую муку, фосфоритную муку, суперфосфат, сульфид натрия, низинный торф в оптимальных дозах. Способ позволяет снизить подвижность тяжелых металлов (свинца и кадмия) в почве на 20-60% и их содержание в растениеводческой продукции ниже уровня ПДК, дополнительно повышается почвенное плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур [Пат. 2597172 C2, 01.12.2014].
Известен состав для рекультивации почв содержащий торф, песок, золу сжигания осадка сточных вод и семена многолетних морозостойких растений при следующем соотношении компонентов, мас.%: зола сжигания осадка сточных вод - 10,0-14,0, торф - 43,0-81,0, песок - 8,6-45,0, семена многолетних морозостойких растений – остальное. В качестве растений используются клевер луговой или райграс пастбищный [Пат. 2711925 C1, 03.04.2019].
Известен состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, который может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных мышьяком и другими элементами с переменной степенью окисления, проявляющими в почве как окислительные, так и восстановительные свойства и легко переходящими из катионной формы в анионную и обратно. Состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, включает диатомит, обработанный Fe3+, и голубую глину при следующем соотношении компонентов, вес. %: диатомит, обработанный Fe3+ - 50-60, голубая глина - 40-50. Состав снижает содержание подвижных форм мышьяка в почве на 87% и поддерживает в почве оптимальный pH - 7,4 [Пат. RU 2471849, 13.07.2011].
Перечисленные изобретения имеют ряд существенных недостатков: сложный состав и сложность его производства в промышленных масштабах. Кроме того, в изобретениях используется осадок сточных вод, состав которого является непостоянным и может принести дополнительный вред окружающей среде, а энергозатраты на его сжигание, отрицательно сказываются на его конечной стоимости. Данные композиции являются дорогостоящими, не производятся серийно, и поэтому их использование с целью детоксикации экономически нецелесообразно.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является торфяной мелиорант для очистки земель от тяжелых металлов, фракцией 0-10 мм, содержащий торф верховой нейтрализованный, диатомит и вермикулит при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%: торф - 60, диатомит - 30, вермикулит – 10 [Пат. RU 2745456, 03.09.2020].
Недостатком изобретения является более низкая сорбционная емкость по отношению к некоторым тяжелым металлам в сравнении с предлагаемым изобретением.
Целью предлагаемого изобретения является рекультивация техногенных грунтов урбанизированных, промышленных и сельскохозяйственных территорий загрязненных преимущественно тяжелыми металлами (As, Pb, Cd, Cu, Cr+3, Cr+6) и улучшение агрофизических свойств почв за счет использования смеси в виде гранулированного мелиоранта на основе верхового торфа с низкой степенью разложения и добавлением диатомита и вермикулита.
На Фиг. 1а представлено фото мелиоранта с камеры, Фиг. 1б представлено фото, сделанное при помощи электронного микроскопа SNE-4500M. На фиг. 2 (диатомит) и фиг. 3 (вермикулит) представлены фотографии составляющих мелиоранта, выполненные при помощи камеры и микроскопа.
В качестве исходного сырья для производства мелиоранта используется:
1. Торф верховой нейтрализованный, фракционированный (фракция 0-20). Влажность торфа от 50 до 60 %, водородный показатель водной вытяжки (рН) 5,5 – 6,0. Верховой нейтрализованный торф готовится из верхового торфа низкой степени разложения. Степень разложения верхового торфа не превышает 18 %, массовая доля влаги в нем составляет не более 60 %, зольность - менее 10 %. Основные неорганические соединения торфа: азот до 1,5 %, фосфор, калий, кальций (в сумме) до 0,6 %. Содержание гуминовых веществ в торфе составляет 7,4 - 7,9 %.
2. Диатомитовая мука (ТУ 5761-001-59266087-2005) соответствует следующим параметрам (табл. 1, Фиг. 2).
Таблица 1
Химический состав диатомитовой муки
Наименование показателя Значение показателя
Содержание SiО2 Не менее 82%
Содержание А12О3 Не более 7%
Содержание Fe2О3 Не более 4%
Влажность Не более 8%
Потери при прокаливании 2,5% - 3,0%
3. Вермикулит (фракция 1-3 мм). Вермикулит - минерал из группы гидрослюд, при термической обработке превращающийся в сыпучий чешуйчатый материал. Вермикулит улучшает структуру почвы, поглощает избыточную влагу, разрыхляет и повышает воздухопроницаемость грунта. Является отличным дренажным и мульчирующим материалом. Широко применяется в комнатном, приусадебном и сельскохозяйственном растениеводстве (Фиг. 3).
Химический состав вермикулита представлен в табл. 2.
Таблица 2
Химический состав вермикулита
Компонент Содержание Компонент Содержание
 
SiO2 38,0 – 49,0 % TiO2 1,5 %
MgO 20,0 – 23,5 % Cr2O3 0 - 0,5%
Al2O3 12,0 – 17,5 % MnO 0,1 – 0,3 %
Fe2O3 5,4 – 9,3 % Cl 0 – 0,5 %
FeO 0 – 1,2 % CO2 0 – 0,6 %
K2O 5,2 – 7,9 % S 0 – 0,2 %
Na2O 0 – 0,8 % H2O 5,2 – 11,5 %
CaO 0,7 – 1,5 %
Торфяной гранулированный мелиорант может быть получен следующим образом:
Исходное сырье, торф фр. 0-20 мм, диатомитовая мука и вермикулит фр. 1-3 мм при следующем соотношении компонентов в смеси, мас. %: торф 60, диатомитовая мука 30, вермикулит 10, тщательно перемешивается и сушатся при температуре не более 80 оС до влажности не более 30%, после перечисленных процедур полученная композиция отправляется в пресс-гранулятор. На выходе получаются гранулы (фиг. 1) имеющие следующие характеристики:
Таблица 3
Характеристики гранулированного торфяного мелиоранта
Мелиорант Насыпная плотность, кг/м3 Удельная площадь поверхности, м2/кг Цвет Влажность, % pH
ТДВгр 600-640 0,7-0,75 Светло-коричневый 12-15 7,0-7,5
Пример:
В качестве примера были проведены лабораторные эксперименты с искусственно загрязнённой суглинистой почвой следующими концентрациями ионов тяжелых металлов, табл. 4:
Таблица 4
Степень загрязнения экспериментальных образцов
Валовая концентрация тяжелых металлов в грунте, мг/кг
As Cu Cd Pb Cr+3 Cr+6
16 100 15 140 7 5
Результаты табл. 5 заявляемого изобретения сравнивали с прототипом:
Анализы образцов проводили с помощью рентгенофлуоресцентного кристалл-дифракционного сканирующего спектрометра «СПЕКТРОСКАН МАКС G».
Таблица 5
Результаты экспериментов
Сорбент Процент извлечения ТМ сорбентом (А, %)
As Cu Cd Pb Cr+3 Cr+6
ТДВгр* 79 55 100 100 36 57
ТДВнгр** 46 62 39 63 49 23
ТДВгр - Торф/диатомит/вермикулит гранулированный*. ТДВнгр - Торф/диатомит/вермикулит не гранулированный (Пат. RU 2745456, 03.09.2020)**.
В результате образцы заявляемого изобретения под шифром ТДВгр как видно из табл. 5 показали наилучшую степень сорбции по следующим тяжелым металлам: As, Cd, Pb, Cr+6, что говорит о соответствии заявляемого изобретения критериям «новизна» и «изобретательский уровень», т.к. для специалиста в данной области неочевидно, что грануляция данной композиции в сравнении с прототипом увеличит степень извлечения определенных тяжелых металлов из исследуемых грунтов.
Ряд проведенных экспериментов показал высокую эффективность торфяного гранулированного мелиоранта для рекультивации техногенных грунтов урбанизированных, промышленных и сельскохозяйственных территорий, загрязненных тяжелыми металлами такими как: As, Pb, Cd, Cu, Cr+3, Cr+6. Кроме того, производство мелиоранта не требует сложных энергозатратных технологий, что положительно сказывается на экономической составляющей изобретения.

Claims (9)

1. Торфяной гранулированный мелиорант для очистки земель от тяжелых металлов, характеризующийся тем, что содержит верховой нейтрализованный торф, диатомит и вермикулит, при следующем соотношении исходных компонентов в смеси, мас.%:
торф - 60,
диатомит - 30,
вермикулит - 10,
причем полученная смесь гранулируется, при этом гранулы соответствуют следующим характеристикам:
насыпная плотность, кг/м3 - 600-640,
удельная площадь поверхности, м2/кг - 0,7-0,75.
2. Торфяной гранулированный мелиорант по п. 1, отличающийся тем, что диатомит используется в виде диатомитовой муки.
3. Торфяной гранулированный мелиорант по п. 1, отличающийся тем, что размер фракций верхового нейтрализованного торфа составляет не более 20 мм.
RU2021134476A 2021-11-25 Торфяной гранулированный мелиорант для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами RU2774431C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2774431C1 true RU2774431C1 (ru) 2022-06-21

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2819720C1 (ru) * 2023-10-31 2024-05-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" Композиционный гранулированный сорбент на основе природных материалов, обогащенный Fe2O3, для рекультивации земель, загрязненных As3+

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110314882A1 (en) * 2008-10-24 2011-12-29 DuluxGroup (Australia) Pty. Ltd. Fertiliser composition
US20130000370A1 (en) * 2011-06-29 2013-01-03 Basf Se Modified aminocarboxylates with improved storage stability and processability
RU2745456C1 (ru) * 2020-09-03 2021-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» Торфяной мелиорант для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами
WO2021122503A1 (en) * 2019-12-17 2021-06-24 Basf Se Use of granular pyrolytic carbon for soil conditioning

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110314882A1 (en) * 2008-10-24 2011-12-29 DuluxGroup (Australia) Pty. Ltd. Fertiliser composition
US20130000370A1 (en) * 2011-06-29 2013-01-03 Basf Se Modified aminocarboxylates with improved storage stability and processability
WO2021122503A1 (en) * 2019-12-17 2021-06-24 Basf Se Use of granular pyrolytic carbon for soil conditioning
RU2745456C1 (ru) * 2020-09-03 2021-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» Торфяной мелиорант для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2819720C1 (ru) * 2023-10-31 2024-05-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" Композиционный гранулированный сорбент на основе природных материалов, обогащенный Fe2O3, для рекультивации земель, загрязненных As3+

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101127029B1 (ko) 토양의 지질개선제 및 그 제조방법
CN110079330B (zh) 制造土壤改良剂的组合物、土壤改良剂及土壤改良方法
KR101169563B1 (ko) 폐석고, 불가사리 분말, 패각류 껍질 분말 및 점토광물을 포함하는 무기계 응집제
KR102032335B1 (ko) 발전소 저회 및 비회 가공물을 이용한 생육보조 기능을 갖는 토양개량제 및 그 제조방법
KR101933147B1 (ko) 바이오차 및 미생물을 이용한 상토 조성물, 토양개량제, 유기질비료 및 그 제조 방법
KR102228276B1 (ko) 바이오차를 활용한 유기 탄소 비료 조성물 및 그 제조 방법
JP2018537274A (ja) 鉄−シリコン−硫黄の多元素複合生物活性炭である重金属土壌調整剤の調製方法
KR20190018184A (ko) 바이오차를 이용한 입상형 토양개량제 및 비료 조성물 및 그 제조 방법
KR101915782B1 (ko) 유기농 토양개량과 식물성장촉진을 위한 조성물
CN106313270A (zh) 一种清除旱地重金属污染的多孔陶瓷球土壤修复剂的制备方法及应用
RU2774431C1 (ru) Торфяной гранулированный мелиорант для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами
CN110116127A (zh) 一种基于改性凹土的土壤修复方法
CN109749744A (zh) 土壤改良专用矿物质水的制备方法
CN105985165A (zh) 一种含生物炭的生态环保肥料添加剂及其制备方法
KR102056285B1 (ko) 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제
CN108558337B (zh) 利用淤泥改良改性制备有机活性混凝土的方法
KR20120041488A (ko) 화강암 폐분말을 이용한 토양 개선 방법
KR102159752B1 (ko) 법면 녹화용 친환경 녹생토 조성물 및 이를 이용한 친환경 법면 녹화 시공방법
RU2745456C1 (ru) Торфяной мелиорант для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами
KR101327257B1 (ko) 일라이트 광물이 함유된 친환경 토양개량제 및 그의 제조방법
KR101692825B1 (ko) 건식 석탄재를 이용한 인공토양 및 그 제조방법
KR100787020B1 (ko) 광물성 복합비료기능이 구비된 토양개량제
KR100308573B1 (ko) 슬러지를 이용한 무기질 비료의 제조방법
KR100465625B1 (ko) 토양 개량재 제조방법 및 그 토양 개량재
CN110918639A (zh) 一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法