Ученые Пермского Политеха (ПНИПУ) предложили использовать отходы угледобычи в качестве минеральных добавок для цемента и строительных материалов.
Этот метод позволяет повысить прочность раствора на 21% по сравнению с традиционными составами.
Об этом сообщила пресс-служба ВУЗа.
Исследование опубликовано в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика» (том 1, 2025 г.) и выполнено в рамках программы «Приоритет 2030».
Угледобыча сопровождается образованием большого количества пустой породы, которая скапливается в виде терриконов ( терриконников) — искусственных холмов высотой в 10ки метров.
Эти конусообразные отвалы содержат остатки угля, что приводит к их самовозгоранию и многолетнему горению.
В результате в атмосферу ежедневно выделяется 4-5 т оксидов углерода и 600-1100 кг сернистого ангидрида, что усиливает парниковый эффект, загрязняет воздух и воду, вредит здоровью людей.
Сейчас для снижения вреда терриконы выравнивают, озеленяют и рекультивируют, но эти меры требуют значительных затрат — 10ки млн руб. на 1 отвал.
Растения приживаются не везде, а борьба с токсичностью и самовозгоранием усложняет процесс.
Альтернативой является переработка отходов в промышленности: они содержат глину, уголь, алюминий, кремний и железо, что делает их пригодными для производства сплавов, удобрений, асфальта и стройматериалов.
Ученые предложили добавлять измельченные породы терриконов в портландцемент и материала на их основе — бетоне.
Эксперименты проводились на образцах из Кизеловского угольного бассейна (КУБа), где объем отходов достигает 13 млн м³.
Специалисты изучили химический и минералогический состав горелых («красных») и не горелых («черных») терриконов КУБа.
Отходы угледобычи представляют собой смесь различных алюмосиликатов, в частности глин, с включением угля.
Дерзкие ученые ПНИПУ получили положительные результаты при получении строительной керамики с использованием горелых и не горелых кизеловских терриконов.
Но полученная технология так и не внедрена.
Удалось установить непригодность террикоников в качестве заполнителей для бетонов.
А вот в качестве минеральных добавок можно было бы попробовать.
Преимущества применения минеральных добавок в составе портландцемента и цементного бетона:
- возможность придания материалам специальных свойств;
- экономия природного сырья, необходимого для производства портландцементного клинкера;
- увеличение объема производства цемента за счет разбавления клинкерной составляющей;
- снижение выбросов парниковых газов, связанных с производством цементов и бетонов, поскольку нет необходимости термической обработки минеральных добавок, а их обжиг происходит при более низкой температуре по сравнению с температурой обжига клинкера.
Доцент кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ, к.т.н. С. Леонтьев:
- не горелые отвалы содержат каолинит и кварц;
- это делает их перспективными для использования после обжига.
В ходе нынешнего эксперимента часть цемента типа ЦЕМ I в растворе заменяли тонкомолотой породой «красного» и тонкомолотой и
обожженной при 700 °C породой «черного» терриконика (10, 20 и 30%).
Образцы испытывали на прочность через 28 суток.
Результаты показали, что замена 20% цемента породой не горелого террикона повышает прочность на 21%.
Принципиальная возможность использования доказана.
Теперь пермяки сосредоточены на оценке пуццоланической активности методом поглощения извести и подбором составов бетонов с МД на основе кизеловских террикоников.
Кизеловский угольный бассейн:
- площадь — около 1500 км2;
- расположен в пределах складчатой зоны Западного Урала в непосредственной близости от Предуральского краевого прогиба;
- шахты закрыты в 90х гг.;
- объем отходов добычи угля в виде породных отвалов и шламов — около 13 млн м³;
- формирующиеся стоки с терриконов содержат большое количество загрязняющих веществ.
Источник: neftegaz.ru
Фото shutterstock
