Введение. По данным Минприроды России, сейчас в стране образуется 22–25 млн т ЗШО в год, утилизируется до 10%. Распоряжением Правительства Российской Федерации № 1557-р от 15 июня 2022 г. утвержден «Комплексный план по увеличению объемов утилизации золошлаковых отходов V класса опасности». Экибастузские угли являются самыми высокозольными топливными углями, используемыми на ТЭС в РФ. Свойства золы-уноса и золошлаков зависят от вида сжигаемого топлива – его минеральной части (пустой породы), а также других технологических особенностей процессов приготовления, сжигания, улавливания и удаления материалов. Именно поэтому свойства этих материалов следует рассматривать в увязке с конкретным топливом.
Методы и материалы. Объектом исследования послужила зола-уноса и золошлак, полученные при сжигании экибастузских углей на российских ТЭС. С помощью методов физико-химического анализа изучен химико-минералогический состав, определены физические свойства и экологические параметры этих материалов.
Результаты. В результате проведенных исследований установлены химический, минералогический и фазовый составы золы-уноса и золошлака экибастузских углей. Выявлены специфические особенности физических свойств и установлены причины, обуславливающие их формирование. Получены уточненные данные об экологических характеристиках золы-уноса и золошлака.
Заключение. Экибастузские угли характеризуются наиболее высокой зольностью среди всех топливных углей, достигающей 45%, что обуславливает необходимость активного вовлечения ЗШО в строительную индустрию страны. Для эффективного применения ЗУ и ЗШЛ, образующихся при сжигании этих углей, требуется учитывать ряд специфических свойств. Зола-уноса экибастузских углей, характеризуясь сверхкислым химическим составом, не проявляет свойств, присущих минеральным вяжущим веществам. Однако ЗУ, полученная методом сухого улавливания, обладает способностью вступать во взаимодействие с продуктами гидролиза минеральных вяжущих и вовлекаться в процессы гидратации, что указывает на её потенциальную активность в составе строительных композитов. Каолинит, доминирующий в минералогическом составе пустой породы экибастузского угля с ограниченным присутствием плавней, обусловливает необходимость высоких температур для модификации и термоактивации минеральной составляющей. Эта особенность оказывает непосредственное влияние на фазовый состав образующейся ЗУ и ЗШЛ, определяя их характеристики и свойства. Диссоциация минералов в тонкоизмельченном угле стимулирует формирование как закрытой, так и открытой микропористости в зольных частицах. Этот процесс приводит к существенному увеличению их удельной поверхности и химической активности, определяя физические свойства ЗУ и ЗШЛ. Шлаковая составляющая от сжигания экибастузских углей нагревается только до стадии спекания, но не плавления. Это предопределяет пониженную плотность и механические показатели ЗШЛ. Экибастузские угли характеризуются повышенным содержанием фюзена в органической части. Петрографические характеристики данной органической массы предопределяют повышенную устойчивость углистых остатков к агрессивным воздействиям. Радиоактивность экибастузских ЗУ и ЗШЛ не превышает допустимый предел для отнесения их к I классу опасности по удельной эффективной активности ЕРН. Экибастузским ЗШО присвоен V класс опасности для окружающей природной среды, определяющий её как практически неопасные отходы.
Введение. Актуальные проблемы качества жизни человека принимают глобальный характер и проявляются в деградации окружающей среды и активизации аномальных техногенных и природных процессов. Решение проблемы по созданию комфортных условий жизни человека возможно путем применения новых технологий и подходов; рационального использования минерального сырья с учетом его генезиса. Особенно актуально применение горных пород, специально подготовленных геологическими процессами.
Методика исследования. Исследование характеристик сырьевых материалов осуществлялось при помощи растровой микроскопии и рентгенофазового анализа. Определялись также сравнительные показатели кварцитопесчаников, что позволило всесторонне оценить свойства этого сырья.
Результаты. Установлено, что состав и свойства выветренных кварцитопесчаников оказывают существенное влияние на процессы структурирования композиционного вяжущего. Выделяющийся при гидратации клинкерных минералов Са(ОН)2 взаимодействует с аморфными фазами этой породы с образованием гидросиликатов кальция второй генерации, что приводит к оптимизации структуры цементного камня.
Заключение. Результаты научных исследований говорят об улучшении прочностных характеристик композиционных вяжущих с использованием выветренного кварцитопесчаника во всех случаях по сравнению с вяжущими на невыветренном кварцитопесчанике. Максимальное значение достигается у композиционного вяжущего КВ20 (при расходе наполнителя в количестве 20%) и превышает прочностные показатели цемента на 23% при увеличении удельной поверхности цемента с 500 до 700 м2/кг, при этом происходит уплотнение композита.