Может ли зола уноса и медно-никелевые шлаки стать альтернативой цементу?

Шлак и зола вместо цемента

Карты распределения элементов, полученные для образца AACNS-80 (80% шлака, 20% золы уноса). AACNS-80 имеет пониженную пористость по сравнению со связующими, изготовленными из чистой золы или чистого плавильного шлака, что объясняется повышенной реакционной способностью и большим гелеобразованием. Гель заполняет поры и связывает непрореагировавшие частицы, создавая более компактную структуру. 1 — непрореагировавшие или частично прореагировавшие частицы золы уноса; 2 — полости, образованные воздухом, попавшим в пасту; 3 — трещины и пустоты; 4 — гель; 5 — непрореагировавшие или частично прореагировавшие частицы шлака. Фото из статьи: Kalinkin A. M., Kalinkina E. V., Kruglyak E. A., Ivanova A. G. Alkali-activated binders from copper–nickel slag and fly ash: a synergistic effect. Minerals. 2025; 15(12):1297.

Производство цемента сопряжено с колоссальными выбросами углекислого газа: на его долю приходится около 7—8% антропогенной эмиссии CO₂. Причём большая часть этих выбросов обусловлена не сжиганием топлива, а химией процесса — разложением известняка при высоких температурах. Поэтому цементному производству ищут экологически безопасные альтернативы.

Везде, где работают тепловые электростанции, образуется так называемая зола уноса — мелкодисперсный минеральный остаток от сжигания угля. Она состоит преимущественно из кремнезёма (SiO2), глинозёма (Al2O3), оксида железа (Fe2O3) и в меньшем количестве — извести. В России на угольных теплостанциях ежегодно образуется около 20 млн т золошлаковых отходов, в то время как уровень их потребления не превышает 10%. В результате они складируются, занимая значительные площади и загрязняя окружающую среду. А в регионах, где развита цветная металлургия, накапливаются сотни миллионов тонн плавильных шлаков, включая медно-никелевые, которые содержат остаточные количества тяжёлых металлов (меди, никеля, хрома) и также создают экологические риски.