Методология исследования свойств угольных отходов для оценки их пригодности в строительстве

Оригинальная статья

УДК 622.665.4: 552.08 c Б.П. Куликов1, А.И. Безруких1, И.Л. Константинов1, Д.С. Ворошилов1, С.Н. Лежнев2, 2025

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь №10-2025 /1198/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2025-10-34

Авторы

Куликов Б.П. доктор хим. наук, ведущий научный сотрудник, ФГАОУ ВО ?Сибирский федеральный университет?, 660041, г. Красноярск, Россия, е-mail: kulikov-boris@yandex.ru

Безруких А.И. канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физикохимии металлургических процессов и материалов, ФГАОУ ВО ?Сибирский федеральный университет?, 660041, г. Красноярск, Россия, е-mail: ai@bezru.ru

Константинов И.Л. канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории низкоуглеродной металлургии и энергетики, ФГАОУ ВО ?Сибирский федеральный университет?, 660041, г. Красноярск, Россия, е-mail: ilcon@mail.ru

Ворошилов Д.С. канд. техн. наук, заведующий лабораторией физикохимии металлургических процессов и материалов, ФГАОУ ВО ?Сибирский федеральный университет?, 660041, г. Красноярск, Россия, е-mail: d.s.voroshilov@gmail.com

Лежнев С.Н. канд. техн. наук, профессор кафедры ?Металлургия и горное дело?, НАО ?Рудненский индустриальный университет?, 111500, г. Рудный, Казахстан, е-mail: sergey_legnev@mail.ru

Аннотации

Представлен обзор методов исследования структуры и свойств угольных отходов, включающий рентгенофазовый анализ, определение гранулометрического состава, исследование структуры и состава частиц угольных отходов с помощью сканирующей электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа, исследование пористой структуры, термографический анализ, масс–спектрометрию, определение содержания в них естественных радионуклидов на соответствие нормам радиационной безопасности. Для оценки целесообразности использования угольных отходов в строительстве определяется их пуццолановая активность, проводятся испытания на прочность образцов клинкера, полученного с использованием угольных отходов.

Ключевые слова

Угольные отходы, рентгенофазовый анализ, гранулометрический состав, электронная микроскопия, пуццолановая активность, термографический анализ, масс-спектрометрия.

Список литературы

1. Eva Pertile, Toma? Dvorsky, Vojt?ch Vaclavik, Lucie Syrova, Jakub Charvat, Kate?ina Ma?alova, Luka? Balca?ik. The Use of Construction Waste to Remediate a Thermally Active Spoil Heap. Appl. Sci. 2023;13(12):7123. https://doi.org/10.3390/app13127123.
2. Yuanlan Zhang, Tung-Chai Ling. Reactivity activation of waste coal gangue and its impact on the properties of cement-based materials – A review. Construction and Building Materials. 2020;(234):117424.
3. Thanh Liem Vo, William Nash, Marco Del Galdo, Mohammad Rezania, Rich Crane, Mohaddeseh Mousavi Nezhad, Liberato Ferrara. Coal mining wastes valorization as raw geomaterials in construction: A review with new perspectives. Journal of Cleaner Production. 2022;(336):130213.
4. Rafat Siddique. Utilization of coal combustion by-products in sustainable construction materials. Resources, Conservation and Recycling. 2010;54(12):1060-1066.
5. Исследование свойств горелой породы шахтных отвалов угольных месторождений для оценки возможности ее использования в качестве активной минеральной добавки при получении цемента / Б.П. Куликов, Е.В. Мануйлов, Л.М. Ларионов и др. // Уголь. 2024. № 10. С. 17-23. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-10-17-23. Kulikov B.P., Manujlov E.V., Larionov L.M., Konstantinov I.L., Voroshilov D.S. Research into properties of burnt rock from coal mine dumps to assess the possibility of its use as an active mineral additive in cement production. Ugol’. 2024;(10):17-23. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2024-10-17-23.
6. Шишакина О.А., Паламарчук А.А. Обзор направлений утилизации техногенных отходов в производстве строительных материалов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2019. № 4. С. 198-203. Shishakina O.A., Palamarchuk A.A. Technology overview of technology waste disposal in the manufacture of construction materials. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2019;(4):198-203. (In Russ.).
7. Soltaninejad M., K F.S. et al. Environmental-friendly mortar produced with treated and untreated coal wastes as cement replacement materials. Clean Techn Environ Policy. 2021;(23)2843-2860. https://doi.org/10.1007/s10098-021-02204-x.
8. Bostanci S.C., Ajogi E.I., Kew H. Waste coal cement concrete for sustainable production. European Journal of Environmental and Civil Engineering. 2023;28(1):197-221. https://doi.org/10.1080/19648189.2023.2206467.
9. Mohammad I. Al Biajawi, Rahimah Embong, Khairunisa Muthusamy, Norasyikin Ismail, Ifeyinwa I. Obianyo. Recycled coal bottom ash as sustainable materials for cement replacement in cementitious сomposites: A review. Construction and Building Materials. 2022;(338):127624.
10. Астафьева О.Е. Применение золошлаковых отходов в промышленности строительных материалов // Уголь. 2024. № 2. С. 85-88. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-2-85-88. Astafyeva O.E. Application of ash and slag waste in the building materials industry. Ugol’. 2024;(2):85-88. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2024- 2-85-88.
11. Лаухин В.М., Абдрахимов В.З. Экология, цифровая экономика и практические аспекты использования золошлакового материала в производстве пористого заполнителя // Уголь. 2023. № 6. С. 48-54. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-6-48-54. Laukhin V.M., Abdrakhimov V.Z. Environment, digital economy and practical aspects of using the ash and slag materials in production of porous aggregates. Ugol’. 2023;(6):48-54. (In Russ.). DOI:10.18796/0041-5790- 2023-6-48-54.
12. Буравчук Н.И., Гурьянова О.В. Использование золошлаковых отходов в гидротехническом бетоне для шахтной крепи // Уголь. 2022. № 2. С. 45-49. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-2-45-49. Buravchuk N.I., Guryanova O.V. The use of ash and slag waste in hydraulic concrete for shaft support. Ugol’. 2022;(2):45-49. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2022-2-45-49.
13. Anatoly G. Revenko, Galina V. Pashkova. Study of the chemical composition of coal and coal ash by X-ray fluorescence method: A review. Х-RAY Spektrometry Volume54, Issue 2 March/April 2025, рp, 159-170.
14. So?o E., Papciak D., Michel M.M., Paj?k D., Domo? A., Kupiec B. Characterization of the Physical, Chemical, and Adsorption Properties of Coal-Fly-Ash–Hydroxyapatite Composites. Minerals. 2021;(11):774. https://doi.org/10.3390/min11070774.
15. Budak Vladimir P., Efremenko Dmitry S., Smirnov Pavel A. Fraunhofer diffraction description in the approximation of the light field theory. Light and Engineering. 2020;28(5):25-30. DOI: 10.33383/2020-021.
16. Niu H., Liu Y., Wu K., Wu J., Li S., Wang H. Study on Pore Structure Change Characteristics of Water-Immersed and Air-Dried Coal Based on SEMBET. Combustion Science and Technology. 2022);195(16):3994-4016.
17. Pontes J., Santos Silva A., Faria P. Evaluation of Pozzolanic Reactivity of Artificial Pozzolans. Materials Science Forum. 2013;730(732):433-438.
18. Bogomolov A.R., Petrov I.Y., Zhalmagambetova U.K. Thermal analysis of coals from Kazakhstan deposits. Thermal Engineering. 2020;67(3):165-172.
19. Donatello S., Tyrer M., Cheeseman C.R. Comparison of test methods to assess pozzolanic activity. Cement and Concrete Composites. 2010;2(32):121-127.
20. Танг В.Л., Нгуен З.Т.Л. Пуццолановая активность тонкодисперсных минеральных компонентов различной природы Вьетнама // Technique and technology of silicates. 2021;28(1):7-12. Tang V.L., Nguyen Z.T.L. Puzzolanic activity of fine mineral components of various nature of Vietnam. Technique and technology of silicates. 2021;28(1): 7-12. (In Russ.).
21. Dorn T., Hirsch T., Stephan D. Analyzing the early structural build-up of accelerated cement pastes. Mater Struct. 2021;(54):67. https://doi.org/10.1617/s11527-021-01662-5.

Для цитирования

Методология исследования свойств угольных отходов для оценки их пригодности в строительстве / Б.П. Куликов, А.И. Безруких, И.Л. Константинов и др. // Уголь. 2025;(10):30-34. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-10-30-34.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 7.08.2025

Поступила после рецензирования: 18.09.2025

Принята к публикации: 29.09.2025