Submit an Article
Become a reviewer
Vol 281 Iss. 2
Pages:
146-159
In press

Ameliorants based on chemical industry waste for the reclamation of mining facilities

Authors:
Dmitrii A. Patokin1
Aleksandr S. Danilov2
About authors
  • 1 — Ph.D. Assistant Lecturer Empress Catherine ΙΙ Saint Petersburg Mining University ▪ Orcid
  • 2 — Ph.D. Associate Professor Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University ▪ Orcid ▪ Scopus
Date submitted:
2026-06-23
Date accepted:
2026-09-29
Online publication date:
2026-10-19

Abstract

During mining and mineral processing, technogenically disturbed lands are generated and require reclamation. This paper considers the feasibility of producing an effective ameliorant for reclaiming disturbed lands at mining facilities using complex organomineral ameliorants derived from chemical industry waste containing cellulose nitrates. An approach to producing such complex organomineral ameliorants is substantiated. The resulting ameliorants are shown to meet the chemical-composition requirements of GOST R 54534-2011 for use in the technical and bio-logical stages of reclamation and to possess additional beneficial agrochemical properties. In a pot experiment with oat (Avena sativa) and meadow bluegrass (Poa pratensis), the application of complex organomineral ameliorants produced pronounced positive increases in above-ground plant biomass relative to background models with sand alone: 58.8-104.9 % for oat and 245.5-1721.8 % for meadow bluegrass. Compared with the background model using livestock waste (cattle manure), biomass increases were 5.2-11.6 % for oat and 290.9-413.8 % for meadow bluegrass. A positive effect on the root systems of both species was also observed. The proposed ameliorants based on the waste in question are shown to be suitable for reclamation of mining facilities, and the utilization technology offers a positive economic effect.

Область исследования:
Geotechnical Engineering and Engineering Geology
Keywords:
reclamation of disturbed lands waste utilization waste reuse cellulose nitrates organomineral ameliorants chemical destruction pot experiment
Funding:

This work was performed under the State Assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (FSRW-2024-0005).

Go to volume 281

References

  1. Xinyu Chang, Yibo Wang, Zhongyang Zhang et al. Integrated remediation and ecological rehabilitation of mine tailings, mining-impacted soils and acid mine drainage: technology and decision frameworks // Minerals Engineering. 2026. Vol. 244. № 110275. DOI: 10.1016/j.mineng.2026.110275
  2. Чукаева М.А., Петров Д.С., Малыгин Н.А. Использование белокрыльника болотного в условиях Севера для фиторемедиации промышленных сточных вод от металлов на примере АО «Карельский окатыш» // Арктика: экология и экономика. 2025. Т. 15. № 3. С. 116-126. DOI: 10.25283/2223-4594-2025-3-116-126
  3. Чмыхалова С.В., Гришин В.Ю., Пыталев И.А. Проблемы угледобывающей отрасли, жизненный цикл предприятий по добыче угля и последующая рекультивация нарушенных земель // Уголь. 2023. № 1. С. 70-75. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-1-70-75
  4. Быкова М.В., Малюхин Д.М. Оценка потенциала техногенных почвогрунтов на основе осадка сточных вод для рекультивации нарушенных земель горнодобывающей промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 9. С. 36-52. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_9_0_36
  5. Nainiva S.P., Jajarm S.S., Mohammadrezaei M., Parichehreh M. Soil erosion risk prediction: an assessment of qualitative and quantitative modeling approaches // Journal of Sedimentary Environments. 2025. Vol. 10. Iss. 2. P. 261-280. DOI: 10.1007/s43217-025-00228-7
  6. Meyfroidt P. Emerging agricultural expansion in northern regions: Insights from land-use research // One Earth. 2021. Vol. 4. Iss. 12. P. 1661-1664. DOI: 10.1016/j.oneear.2021.11.019
  7. Иванова Л.А., Слуковская М.В., Красавцева Е.А. Оценка эффективности использования осадка сточных вод для рекультивации нарушенных территорий в Кольской субарктике (на примере песчаного карьера) // Записки Горного института. 2024. Т. 267. С. 444-452.
  8. Осинцева М.А., Дюкова Е.А., Бурова Н.В., Осинцев А.М. Влияние особенностей рельефа и эрозионных процессов на эффективность биологической рекультивации техногенно нарушенных земель угледобывающих предприятий // Уголь. 2024. № 7. С. 100-105. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-7-100-105
  9. Семячков А.И., Почечун В.А., Семячков К.А. Гидрогеоэкологические условия техногенных подземных вод в объектах размещения отходов // Записки Горного института. 2023. Т. 260. С. 168-179. DOI: 10.31897/PMI.2023.24
  10. Пашкевич М.А., Матвеева В.А., Евдокимова М.Е. Использование титанового шлама для получения коагулянта // Обогащение руд. 2026. № 1. С. 50-56. DOI: 10.17580/or.2026.01.08
  11. Рудзиш Э.Р., Петрова Т.А. Перспективы использования нетрадиционных мелиорантов для формирования растительного покрова на рекультивируемых территориях // Горный журнал. 2023. № 9. С. 75-82. DOI: 10.17580/gzh.2023.09.11
  12. Матвеева В.А., Лукьянова А.В. Оценка эффективности использования флюсового известняка Сокольско-Ситовского месторождения в качестве мелиоранта для нейтрализации кислых почв // Геология и геофизика Юга России. 2023. Т. 13. № 3. С. 153-166. DOI: 10.46698/VNC.2023.26.57.012
  13. Осокин Н.А., Золотова И.Ю., Никитушкина Ю.В. Рекультивация нарушенных земель с применением промышленных отходов: оценка потенциала для российских регионов на примере золошлаков ТЭС // Экология и промышленность России. 2022. Т. 26. № 6. С. 46-52. DOI: 10.18412/1816-0395-2022-6-46-52
  14. Калинина Е.В., Рудакова Л.В. Снижение токсичных свойств шламов содового производства с последующей их утилизацией // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 6. С. 85-96.
  15. Водолеев А.С., Андреева О.С., Захарова М.А., Таргаева Е.Е. Реабилитация техногенно-нарушенных территорий агломерационного производства // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2018. № 8 (1424). С. 92-99.
  16. Красавцева Е.А., Горбачева Т.Т., Иванова Л.А., Максимова В.В. Коммунальные стоки в опытах по рекультивации отходов обогащения лопаритовых руд // Вода и экология: проблемы и решения. 2021. № 3 (87). С. 44-55. DOI: 10.23968/2305-3488.2021.26.3.44-55
  17. Митракова Н.В., Хайрулина Е.А., Блинов С.М., Перевощикова А.А. Эффективность рекультивации кислых сульфатных почв в районах угледобычи // Записки Горного института. 2023. Т. 260. С. 266-278. DOI: 10.31897/PMI.2023.31
  18. Пашкевич М.А., Патокин Д.А., Данилов А.С. Утилизация нитроцеллюлозосодержащих отходов химической промышленности с получением минеральных почвенных добавок // Экология и промышленность России. 2024. Т. 28. № 6. С. 10-17. DOI: 10.18412/1816-0395-2024-6-10-17
  19. Романова С.М., Мадякина А.М. Утилизация промышленных отходов предприятий по производству энергонасыщенных материалов химическим методом // Экологическая химия. 2022. Т. 31. № 3. С. 158-166.
  20. Juan Huang, Alei Zhang, Huihui Xue et al. Chaetomium elatum treatment of nitrocellulose: investigation on structural and thermal properties // Cellulose. 2024. Vol. 31. Iss. 2. P. 1159-1173. DOI: 10.1007/s10570-023-05700-z
  21. Gaydamaka S., Gladchenko M., Maslova O. et al. Application of the Hybrid Chemical-Biocatalytic Approach for Conversion of Nitrocellulose-Containing Sewage Sludge // Processes. 2023. Vol. 11. Iss. 7. № 2017. DOI: 10.3390/pr11072017
  22. Bhanot P., Celin S.M., Sreekrishnan T.R. et al. Application of integrated treatment strategies for explosive industry wastewater – A critical review // Journal of Water Process Engineering. 2020. Vol. 35. № 101232. DOI: 10.1016/j.jwpe.2020.101232
  23. Jin Li, Xiaohu Yin, Zongkuan Liu et al. Reaction yield model of nitrocellulose alkaline hydrolysis // Journal of Hazardous Materials. 2019. Vol. 371. P. 603-608. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.03.044
  24. Jiping Liu. Nitrocellulose // Nitrate Esters Chemistry and Technology. Springer, 2019. P. 469-580. DOI: 10.1007/978-981-13-6647-5_10
  25. Alinat E., Delaunay N., Archer X. et al. A new method for the determination of the nitrogen content of nitrocellulose based on the molar ratio of nitrite-to-nitrate ions released after alkaline hydrolysis // Journal of Hazardous Materials. 2015. Vol. 286. P. 92-99. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.12.032
  26. Петрова Т.А., Епишина А.Д. Оценка негативного воздействия рассолов калийных производств на почвенный покров путем моделирования процесса их разлива в естественных условиях // Устойчивое развитие горных территорий. 2025. Т. 17. № 2. С. 616-626. DOI: 10.21177/1998-4502-2025-17-2-616-626
  27. Carabassa V., Ortiz O., Alcañiz J.M. Sewage sludge as an organic amendment for quarry restoration: Effects on soil and vegetation // Land Degradation & Development. 2018. Vol. 29. Iss. 8. P. 2568-2574. DOI: 10.1002/ldr.3071
  28. Пендюрин Е.А., Святченко А.В., Кирюшина Н.Ю. Способ восстановления нарушенных территорий // Вектор ГеоНаук. 2022. Т. 5. № 1. С. 83-89. DOI: 10.24412/2619-0761-2022-1-83-89
  29. Котова З.П., Данилова Т.А., Парфенова Н.В. Фитодиагностика нового биоорганического удобрения на основе торфа // Агрохимический вестник. 2023. № 3. С. 74-79. DOI: 10.24412/1029-2551-2023-3-016
  30. Малышев П.А. Применение смесей из торфа и сапропеля в животноводстве и растениеводстве // Аграрный научный журнал. 2024. № 5. С. 105-111. DOI: 10.28983/asj.y2024i5pp105-111
  31. Брындина Л.В., Момот Р.В., Корчагин А.Ю., Живитченко Д.И. Использование осадков сточных вод в качестве компонента органического удобрения // Проблемы региональной экологии. 2025. № 1. С. 5-10. DOI: 10.24412/1728-323X-2025-1-5-10
  32. Семенов В.М., Лебедева Т.Н., Зинякова Н.Б., Соколов Д.А. Размеры и соотношения пулов органического углерода в серой лесной почве при многолетнем применении минеральных и органических удобрений // Почвоведение. 2023. № 4. С. 482-501. DOI: 10.31857/S0032180X22601426
  33. Сычев В.Г., Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.А. и др. Эффективность внутрипочвенного внесения органических удобрений // Плодородие. 2021. № 4 (121). С. 33-36. DOI: 10.25680/S19948603.2021.121.10
  34. Дашко Р.Э., Власов Д.Ю., Пушина З.В. и др. Многокомпонентный состав сапропелей как основа для совершенствования техники и технологии их дегидратации // Russian Journal of Earth Sciences. 2023. Т. 23. № 2. № ES2002. DOI: 10.2205/2023ES000840
  35. Квиткина А.К., Ларионова А.А., Дударева Д.М., Быховец С.С. Влияние соотношения C:N на разложение фитомассы кукурузы при изменении содержания эндогенного и экзогенного азота // Теоретическая и прикладная экология. 2017. № 2. С. 78-83.
  36. Семенов В.М. Функции углерода в минерализационно-иммобилизационном обороте азота в почве // Агрохимия. 2020. № 6. С. 78-96. DOI: 10.31857/S0002188120060101
  37. Журбицкий З.И. Теория и практика вегетационного метода. М.: Наука, 1968. 260 с.
  38. Бортникова С.Б., Артамонова В.С., Абросимова Н.А. и др. Результаты экспериментов по фиторемедиации сульфидных отходов хвостохранилищ овсом посевным (Avena sativa) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 11. С. 7-23. DOI: 10.18799/24131830/2022/11/3762
  39. Сакович Г.В., Будаева В.В., Корчагина А.А. Гисматулина Ю.А. Перспективы нитратов целлюлозы из нетрадиционного сырья для взрывчатых составов // Химия растительного сырья. 2019. № 1. С. 259-268. DOI: 10.14258/jcprm.2019014336
  40. Капустянчик С.Ю., Будаева В.В., Гисматулина Ю.А. Биологические особенности культуры Мiscanthus sacchariflorus (Poaceae) в условиях Новосибирской области // Растительные ресурсы. 2021. Т. 57. Вып. 1. С. 49-57. DOI: 10.31857/S0033994621010064
  41. Qihong Yang, Chaobo Zhang, Shiming Yao, Jiang J. Root Distribution and Root Cohesion of Two Herbaceous Plants in the Loess Plateau of China // Sustainability. 2022. Vol. 14. Iss. 13. № 8053. DOI: 10.3390/su14138053
  42. Endalamaw B., Dawud S.M., Gobezie T. Planting density regulates root biomass and soil organic carbon stocks in Acacia mearnsii plantations // Soil Advances. 2026. Vol. 5. № 100125. DOI: 10.1016/j.soilad.2026.100125

Similar articles

Waste storage for Cu-Co-Ni arsenide ores of the Khovu-Aksy deposit (trench) as a source of metals and arsenic in drainage and vapor-gas flows
2026 Svetlana B. Bortnikova, Sofiya P. Mishenina, Anna Yu. Devyatova, Artem Ya. Shevko
Economic mechanism for promoting the development of technogenic deposits in the Russian Arctic and Far East: institutional conditions and a model for differentiating support measures
2026 Ekaterina A. Bazhutova; Ailana D. Ulzetueva; Aleksei V. Alekseev
Production of calcium carbonate with tailored particle size characteristics as a factor in efficient recycling of gypsum-containing technogenic raw materials
2026 Denis V. Suchkov, Tatyana E. Litvinova, Andrei P. Lebedev
Activation of bioremediation processes in oil-contaminated terrestrial ecosystems using a composition of organomineral ameliorants
2026 Natalya Yu. Antoninova, Albert I. Usmanov, Vladimir A. Antonov, Artem V. Sobenin
Sustainable cold asphalt concrete from petroleum sludge and endogenous mining wastes: a circular economy approach for road maintenance in Moa, Cuba
2026 Ismael Terrero-Aguirre, Yasmany Medina-Zaldivar