Ученые Пермского Политеха в России нашли способ использовать отходы угледобычи — терриконики в производстве цемента. Новый состав делает его на 21% прочнее традиционного. Исследование опубликовано в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика» в рамках программы «Приоритет 2030».
Терриконики — это насыпи пустой породы, образующиеся при добыче угля. Они могут самовозгораться, выделяя в воздух токсичные вещества: 4–5 тонн оксидов углерода и 600–1100 кг сернистого ангидрида ежедневно с одного отвала. Рекультивация террикоников требует слишком больших затрат, но не всегда эффективна из-за плохой приживаемости растений.
Ученые предложили применять терриконики как минеральную добавку для портландцемента и бетона. Это повышает прочность, водонепроницаемость и коррозионную стойкость материалов, а также экономит природное сырье. На примере Кизеловского угольного бассейна, где объем отходов достигает 13 млн куб. м, исследователи изучили состав террикоников. Горелые содержат кварц, а не горелые — каолинит и уголь. После обжига при 700°C не горелый терриконик проявляет высокую активность, улучшая свойства цемента.
Эксперимент показал, что замена 20% цемента не горелым террикоником увеличивает прочность раствора на 21%. Замена горелым террикоником почти не влияет на прочность.
«Результаты показали, что горелый терриконик состоит преимущественно из кварца, а не горелый из каолинита и кварца с включениями угля. Наличие в последнем каолинита говорит о возможности его использования в качестве активной минеральной добавки после предварительного обжига, так как при этом проявляется высокая пуццоланическая активность материала – способность реагировать с хорошо растворимыми щелочами, образующимися при твердении портландцемента, с последующим образованием плохо растворимых низкоосновных гидросиликатов кальция», — объясняет доцент ПНИПУ Степан Леонтьев.
Такой подход позволит значительно сократить объем техногенных отвалов на территории угольных бассейнов, и способствует экономии ресурсов в производстве цемента.
