close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3810

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3810
(13)
C1
7
(51) E 21C 41/32,
(12)
A 01G 1/00,
A 01G 9/24,
A 01B 79/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ УГОЛЬНЫХ И ЛИГНИТОВЫХ ШАХТНЫХ
ПОЛЕЙ
(21) Номер заявки: 950325
(22) 1995.02.02
(86) PCT/GR94/00012, 1994.06.03
(31) 930100228
(32) 1993.06.04
(33) GR
(46) 2001.03.30
(71) Заявитель: КОМПОСТЕЛЛА
КОМПАНИЯ
МАРИТАЙМ Лтд. (CY)
(72) Автор: Джордж ВАЛКАНАС (GR)
(73) Патентообладатель: КОМПОСТЕЛЛА
КОМПАНИЯ МАРИТАЙМ Лтд. (CY)
BY 3810 C1
(57)
1. Способ возделывания угольных или лигнитовых шахтных полей, содержащих отвальный грунт с
большим содержанием серы, способной превращаться посредством окисления в сернистую кислоту, пониженной способностью удерживать воду и пониженной способностью выращивать растения по сравнению с
первоначальным грунтом до начала разработок, включающий обработку отвального грунта путем его смешивания с абсорбирующими полимерами, повышающими способность отвального грунта удерживать воду,
введения в него удобрений, повышающих его плодородность, и культивацию растений в обработанный
грунт, отличающийся тем, что используют полимеры, которые при их смешивании с грунтом в достаточном количестве молекулярно включают воду и существенно препятствуют испарению воды или ее инфильтрации в грунт, удерживают воду в количестве, составляющем около 200-300 раз их веса, и способствуют вовлечению удобрений в грунт путем ионного обмена и сорбции-десорбции удобрений.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что растения культивируют в обработанный грунт в теплице.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в теплице поддерживают температуру, необходимую для
культивации растений, по меньшей мере, частично, за счет использования охлаждающих тепловых вод теплоэлектростанций.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют полимеры, способствующие экономии воды и
биологически контролируемому питанию растений, при этом полимеры увеличивают экономию воды в обработанном грунте до 10 раз с предельной эффективностью питания и с ионным обменом и абсорбциейдесорбцией удобрений.
BY 3810 C1
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при обработке отвального грунта путем его смешивания с абсорбирующими полимерами, повышающей эффективность плодородия поля, обработанный грунт действует
как основа и не вырождается или не загрязняется, благодаря чему обработанный грунт подходит для культивации растений в теплице в течение большого периода времени.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отвальный грунт содержит серу в количестве около 0,5-3,0
мас. % до введения в него распыленного углекислого кальция, при этом последний вводят в грунт в количестве около 1-2 мас. %.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют удобрения, которые содержат водонерастворимую, биологически разрушаемую оболочку и которые высвобождаются в обработанный грунт
постепенно.
(56)
1. EP 0140795A, 08.05.85.
2. DE 4105595A, 10.09.92
3. SU 1001881A, 07.03.83.
4. CH 600747A, 30.06.78.
Изобретение относится к способу сельскохозяйственного использования угольных и лигнитовых шахтных полей, образующихся в результате вскрышных работ, в частности к способу возделывания угольных или
лигнитовых шахтных полей, содержащих отвальный грунт с большим содержанием серы. Способ, в частности, описывает оригинальную попытку введения в эти поля технологических продуктов, которые способствуют экономии воды, пригодности воды и восстановлению плодородия почв угольных и лигнитовых шахтных месторождений после извлечения углеродсодержащих веществ, и делает возможным их введение в
сельскохозяйственное использование при массовой эксплуатации теплиц.
Лигнитовые и угольные шахтные поля образуются в результате извлечения более богатых пластов при
проведении вскрышных работ с отбрасыванием земли и перевалкой ее в отвалы, с образованием поверхности, содержащей углистые вещества, при этом такие поверхности являются несбалансированными почвами и
тем более не являются богатыми плодородными почвами. Кроме того, эти поверхностные слои почвы, оставшиеся после извлечения и перевалки в отвалы, содержат также серу, обычно в больших количествах, порядка 0,5-3 %. Содержащаяся в этой почве сера очень быстро превращается в сернистую кислоту в результате окислительного воздействия тиоокислительных бактерий, которые окисляют серу.
Почвы лигнитовых и угольных шахтных полей, образующихся в результате ведения вскрышных работ, считаются проблематичными и токсичными и их обработка в международном масштабе может осуществляться двумя путями:
а) покрытие этих шахтных полей плодородным почвенным слоем толщиной от 0,8 до 1,20 м, что является
очень дорогостоящим и трудоемким решением, которое, однако, несмотря на эти трудности, сегодня повсеместно применяется.
б) удаление верхнего слоя почвы перед проведением вскрышных работ угольных месторождений. Верхний слой почвы собирают в валы и сохраняют в закрытых нишах или убежищах до тех пор, пока месторождение не будет выработано, а затем его помещают на поверхности полученного шахтного поля. Это решение
является технически и экологически правильным, однако на практике его не используют из-за очень высокой
точности и высокой стоимости.
Таким образом, восстановление почв, полученных в результате разработки угольных, лигнитовых или
торфяных месторождений, является трудоемким. Поскольку эти поля не могут быть улучшены естественным
путем, необходимо найти решение, как улучшить их и сделать плодородными. Кроме вышеупомянутых, для
таких угольных и лигнитовых месторождений возникают проблемы из-за неустойчивости почвы, а также изза того, что почва не удерживает и не сохраняет воду. Она также непрерывно насыщается кислотными осадками. В случае длительной эксплуатации теплоэлектростанций это насыщение может в результате приводить
к нейтрализации всех щелочных свойств почвы и к образованию кислотных участков.
Подсчитано, что по крайней мере 60 % серы в углеродсодержащем веществе после сжигания для производства электрической энергии выделяется в виде газа или в виде зольной пыли, или копоти на участки разработки и добычи лигнита или каменного угля. При эксплуатации месторождений это дает следующие величины насыщения или нагрузки (в тоннах/год).
2
BY 3810 C1
Таблица 1
Лигнитовое месторождение
Мегаполис, Греция
Птолемейс, Греция
Сожженный уголь
15 000 000
45 000 000
Зольная пыль
60 000
120 000
SO2
200 000
300 000
NOх
150 000
500 000
Все вышеупомянутые кислотные осадки загрязняют землю на этом участке и постоянно нейтрализуют
щелочные свойства почвы. Но щелочность является конечной величиной, и в результате образуются кислотные полосы или области. Признано, что содержание серы в почве лигнитовых месторождений достигает высоких значений, и при возобновлении земледелия биологическое окисление серы в сернистую кислоту будет
ускоряться, при этом изменяются функциональные свойства почвы, как это показал анализ, проведенный на
лигнитовом месторождении в Мегаполисе в Греции.
Таблица 2
Результаты окисления образцов почвы (грунта) с лигнитового месторождения в Мегаполисе,
Греция (окисление образцов почвы 30 % Н2О2)
номер образца
1
2
3
4
5
6
7
8
полученное pH
1,80
6,20
7,10
4,80
4,10
1,50
4,20
2,90
Таким образом, сельскохозяйственное использование угольных и лигнитовых шахтных полей в настоящее время неосуществимо вследствие того, что они не обладают природным плодородием. Решение, предлагающее использование месторождений с покрытием слоем плодородной почвы толщиной порядка 0,80-1,20
м, сегодня является очень дорогостоящим и не представляется возможным, поскольку сложно найти более
плодородную почву для перенесения ее на шахтные поля. С другой стороны, эксплуатация теплоэлектростанций непрерывно вынуждает добывать каменный уголь или лигнит путем открытой разработки месторождения с последующим сжиганием их с получением все большего и большего количества выпадающих атмосферных осадков.
С третьей стороны, необходимо обеспечить занятость местного населения в сельскохозяйственных работах при удовлетворительном заработке, а это возможно только посредством использования теплиц, которые
также должны эксплуатироваться в дополнение к электростанциям.
Дополнительный нагрев охлаждающей тепловой водой, которую в этих районах можно получить в очень
больших количествах, значительно снижает стоимость. Однако почвы теплиц также должны содержать перегной и обладать способностью удерживать воду. По опыту определено, что эксплуатация теплиц приводит
к загрязнению почвы, и через 2-4 года теплицу необходимо переносить на новое место. Эти условия, однако,
не могут быть распространены на теплицы, эксплуатируемые на угольных и лигнитовых шахтных полях, поскольку их необходимо проектировать на более высоком техническом уровне и их перенос является очень
дорогостоящим.
Предлагаемое решение улучшения таких зараженных полей и введение в эксплуатацию теплиц является
чрезвычайно оригинальным и очень прибыльным. Это решение основано на вышеупомянутых требованиях и
ведет к плановому производству, к стабильной и высокой способности удерживания воды и действует таким образом, что обеспечивается возможность регулирования питания в соответствии с существующей
биологической потребностью и полного его использования, при этом питание отрегулировано таким образом, что оно расходуется медленно с тем, чтобы не было повреждения почвы, и вещества не выбрасывались
в окружающую среду.
Предлагается способ возделывания угольных и лигнитовых шахтных полей, содержащих отвальный
грунт с большим содержанием серы, способной превращаться посредством окисления в сернистую кислоту,
с пониженной способностью удерживать воду и пониженной способностью выращивать растения по сравнению с первоначальным грунтом до начала разработок, включающий обработку отвального грунта путем его
смешивания с абсорбирующими полимерами, повышающими способность отвального грунта удерживать
воду, введения в него удобрений, повышающих его плодородие, и культивацию растений в обработанный
3
BY 3810 C1
грунт. При этом используют полимеры, которые при смешивании с грунтом в достаточном количестве молекулярно включают воду и существенно препятствуют испарению воды или ее инфильтрации в грунт, удерживают воду в количестве, составляющем около 200-300 раз их веса, и способствуют вовлечению удобрений
в грунт путем ионного обмена и сорбции - десорбции удобрений.
В предпочтительной форме реализации изобретения растения культивируют в обработанный грунт в теплице. При этом в теплице поддерживают температуру, необходимую для культивации растений, по меньшей
мере, частично, за счет использования охлаждающих тепловых вод теплоэлектростанций.
В одной из форм реализации изобретения используют полимеры, способствующие экономии воды и биологически контролируемому питанию растений, при этом полимеры увеличивают экономию воды в обработанном грунте до 10 раз с предельной эффективностью питания и с ионным обменом и абсорбцией - десорбцией удобрений.
При обработке отвального грунта путем его смешивания с абсорбирующими полимерами, повышающей
эффективность плодородия поля, обработанный грунт действует как основа и не вырождается или не загрязняется, благодаря чему обработанный грунт подходит для культивации растений в течение большого периода времени.
Отвальный грунт содержит серу в количестве, предпочтительно, около 0,5-3,0 мас. % до введения в него
распыленного кальция, при этом последний вводят в грунт в количестве, предпочтительно, около 1-2 мас. %.
Предпочтительно, используют удобрения, которые содержат водонерастворимую, биологически разрушаемую оболочку и которые высвобождаются в обработанный грунт постепенно.
Таким образом, способ, согласно изобретению, включает:
а) использование технологических полимерных продуктов, которые в большом количестве удерживают
воду в почве (в 200-300 раз больше их веса). Удерживаемая вода количественно распределяется таким образом, чтобы обеспечить необходимое питание растений, поскольку она содержится в виде молекул и не может
ни испаряться, ни просачиваться в почву. Такое состояние воды поддерживается постоянно, при этом обеспечивается 12-кратная экономия воды. Кроме того, эти продукты повышают питание путем ионообмена и
неограниченной способности абсорбции - десорбции, поэтому они действуют как промоторы плодородия,
которые за счет программирования их высвобождения в почву могут привести к высокому качеству и количеству пищевых продуктов;
б) использование удобрений, пестицидов и следов металлов и т.п. для нанесения в водонерастворимой
форме, которые биологически восстанавливаются в почве.
В настоящее время продаются продукты вышеуказанных типов а) и б) типа полиакриламидов, используемых в качестве суперабсорбентов воды и элементов питательного покрытия удобрений, но они не согласуются с вышеупомянутыми требованиями при эксплуатации теплиц на загрязненных угольных и лигнитовых шахтных полях.
Вышеупомянутые решения были исследованы и реализованы автором настоящего изобретения с помощью тех же продуктов, которые автор усовершенствовал, а именно удобрений с покрытием с торговой маркой Bioval-BRF, описанных в патенте США 5137 563, и обработанных полимеров с торговой маркой Hydroval-X, описанных в соответствующем патенте Греции.
Технологические полимерные продукты в своем большинстве являются производными рециклированных
полимеров, удерживающих воду в количестве, в 250 раз превышающем их вес, и пригодны для многократного выращивания растений, сохраняясь в почве в течение длительного времени до 30 лет. Удобрения с покрытием расходуются в почве в соответствии с существующей биологической активностью, которая повышается за счет действия Hydroval-X.
При использовании этой пары технологических продуктов повышается непрерывное питание и рост растений в почве, обеспечивается непрерывная подача воды, экономия воды и возможность расходовать все питательные вещества Bioval-BRF. Поэтому в почве не образуются никакие насыщающие или нагружающие ее
вещества, в связи с чем не возникает необходимости ее замены. Таким образом, в результате такого оригинального и высокорентабельного решения создаются условия, при которых теплицы можно эксплуатировать
без переноса через 2-4 года, что в действительности создает особые условия в тех районах, где еще действуют электростанции и образуются кислотные осадки. Однако почвы угольных и лигнитовых шахтных полей,
где, как предполагается, должны эксплуатироваться теплицы, нестабильны и содержат серу. Поэтому при
введении установок для выращивания и производства биомассы она будет окисляться в сернистую кислоту.
При интенсивной эксплуатации теплиц эти процессы будут ускоряться. В способе, согласно изобретению,
эти проблемы решаются следующим образом. Почву в теплице смешивают с измельченным в порошок углекислым кальцием в таком количестве и на такую глубину, чтобы обеспечить безопасные условия эксплуатации без риска порчи продукции кислотными загрязнениями.
4
BY 3810 C1
Пример 1.
На участке почвы шириной 25 м, длиной 60 м, на котором планируют соорудить теплицу, экскаватором
вынимают грунт на глубину 1,5 м. Извлеченную почву смешивают с измельченным в порошок углекислым
кальцием и бурят скважины, заполняя их углекислым кальцием, оставляя незаполненным верхний слой в 30
см.
Оставшуюся вынутую почву с углекислым кальцием тщательно смешивают с Hydroval-X 1 о/оо w/w
(процентов веса в весе, т.е. процентное соотношение весов) и 5 о/оо w/w Bioval-BRF (т.е. на 1 часть почвы 1
вес. часть Hydroval-X и 5 вес. частей Bioval-BRF) и используют для заполнения свободной части скважин
глубиной в 30 см. На улучшенной таким образом почве затем сооружается конструкция теплицы, которая
должна использовать тепло, подаваемое теплоэлектростанцией в виде охлаждающей тепловой воды из паровой турбины.
Пример 2.
Лигнитовую почву (грунт) Мегаполиса, Греция, которая после Н2О2 окисления должна иметь кислотность
рН 6,5, обрабатывали в соответствии с примером 1 и сооружали на ней теплицу с теплосетью, питаемой охлаждающей тепловой водой, подаваемой теплоэлектростанцией, с постоянной температурой 30 °С и насыщенной влажностью. Почва теплицы была спланирована таким образом, что она была параллельна «рамке»,
содержащей необработанную лигнитовую почву, при этом в обе были посажены саженцы томатов, которые
орошались каждые 3 дня. Получены следующие результаты:
Рост растения (грунт теплицы), см
Рост растения (грунт «рамки»), см
15,0
20,3
31,0
39,0
3,8
7,1
10,2
12,2
6 дней
12 дней
20 дней
40 дней
Растения томатов в грунте теплицы хорошо цвели, вес сухой биомассы составлял 122 г/растение. В то же
время в грунте «рамки» цветения не наблюдалось, вес сухой биомассы составлял 32 г/растение, что в 4
раза хуже, чем в грунте теплицы.
Пример 3.
В лигнитовую почву (грунт) Птолемейса, Греция, которая после Н2О2 окисления имела рН 5,6, высадили
саженцы томатов в соответствии с примером 1. Были получены следующие результаты:
6 дней
12 дней
20 дней
40 дней
Рост растения (грунт теплицы), см
15,0
22,0
34,0
43,0
Рост растения (грунт «рамки»), см
4,0
6,0
Все растения повреждены
Все растения повреждены
Растения томатов в грунте теплицы хорошо цвели, вес сухой биомассы составлял 129 г/растение. В то же время в грунте «рамки» через 20 дней все растения томатов были повреждены.
Пример 4.
В лигнитовую почву (грунт) Птолемейса, Греция, которая после Н2О2 окисления имела рН 5,6, высадили
растения латука (салата) и в грунт теплицы, и в грунт рамы при температуре 30 °С, которые орошали каждые
два дня.
Были получены следующие результаты:
6 дней
12 дней
20 дней
40 дней
вес сухой биомассы, г/растение
Рост растения
(грунт теплицы), см
16,0
21,0
35,0
46,0
32,0
5
Рост растения
(грунт «рамки»), см
6,0
11,2
16,0
20,1
10,5
BY 3810 C1
Пример 5.
В грунте теплицы примера 4 исследовали условия экономии воды. После 12 дней выращивания растений
орошение последних прекращали. Растения увядали на 42 день. В промежутке между этими днями рост растений был нормальным без различий между растениями. В результате эксперимента сделан вывод о возможности экономии воды более, чем в 7 раз без влияния на рост растений.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
150 Кб
Теги
by3810, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа