Ученые Пермского Политеха нашли новый способ утилизации угольных отходов

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.

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 - искусственных холмов высотой в десятки метров.

Эти 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, а также вредит здоровью людей.

Сейчас для снижения вреда терриконы выравнивают, озеленяют и рекультивируют, но эти меры требуют значительных затрат - десятки млн руб. на один отвал.

Кроме того, 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 бетон.

Эксперименты проводились на образцах из Кизеловского угольного бассейна, где объем отходов достигает 13 млн м³.

Специалисты изучили химический и минералогический состав горелых и не горелых терриконов.

Как пояснил доцент кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ, к.т.н. С. Леонтьев, не горелые отвалы содержат каолинит и кварц, что делает их перспективными для использования после обжига.

В ходе эксперимента часть цемента заменяли терриконом (10, 20 и 30%).

Образцы испытывали на прочность через 28 суток.

Результаты показали, что замена 20% цемента не горелым терриконом повышает прочность на 21%.

Этот подход позволит сократить объем отвалов в угольных регионах и снизить экологическую нагрузку.