Ιπτάμενη τέφρα και Κενοσφαιρίδια

Ιπτάμενη τέφραΤο , ένα υποπροϊόν από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα, είναι ένα ποζολανικό υλικό που αναγνωρίζεται ως πολύτιμος πόρος που μπορεί να προστεθεί σε δομικά υλικά για να σχηματίσει τσιμεντώδεις ενώσεις όταν έρχεται σε επαφή με το νερό. ΚενοσφαιρώνΤα κοίλα, σφαιρικά σωματίδια που είναι ως επί το πλείστον ανοιχτού πόρου, είναι ένα από τα πιο σημαντικά υλικά ή υποπροϊόντα προστιθέμενης αξίας που αναμειγνύονται με την ιπτάμενη τέφρα. Αυτό οφείλεται στις ιδιαίτερες ιδιότητες των κενοσφαίρων, όπως το ελαφρύ βάρος, η καλή ρευστότητα, η χημική αδράνεια, η καλή μόνωση, η υψηλή αντοχή σε θλίψη και η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, που τους επιτρέπουν να χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές. Οι κενοσφαίρες έχουν γίνει ένα υλικό με μεγάλη ζήτηση ως πληρωτικό ή πρόσθετο σε πολλές εξειδικευμένες εφαρμογές, όπως στο ελαφρύ τσιμέντο, τα πολυμερικά σύνθετα υλικά, τους δίσκους φρένων αυτοκινήτων και τα καλύμματα διαφορικών, τα εξαρτήματα κινητήρων ντίζελ με επικάλυψη μουλίτη και τις εφαρμογές ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης και απορρόφησης ενέργειας. Έχουν βρεθεί εφαρμογές για τις κενοσφαίρες ως δομικό υλικό, όπως σε ελαφρύ σύνθετο θερμομονωτικό υλικό, ελαφρύ ηχοαπορροφητικό δομικό υλικό με τσιμέντο και ασφαλτικό σκυρόδεμα ενισχυμένο με κενοσφαίρες και ελαφρύ σκυρόδεμα. Πρόσφατα έχει αναφερθεί ότι οι κενοσφαίρες χρησιμοποιούνται ως πρόσθετο ή πληρωτικό σε μήτρα πολυμερούς σκυροδέματος για την κατασκευή σύνθετων δοκών και σύνθετων σιδηροδρομικών στρωτήρων. Με τις σφαιρικές και κοίλες μορφολογίες τους, οι κενόσφαιρες είναι ιδιαίτερα πολλά υποσχόμενες, με υψηλή αντοχή στη διάδοση των ρωγμών.
Η πυκνότητα των κενοσφαίρων κυμαίνεται από 0,2 g/cc έως 2,6 g/cc. Η διαθεσιμότητα τέτοιων χαμηλής πυκνότητας (Οι υπάρχουσες μέθοδοι διαχωρισμού κενοσφαίρων ταξινομούνται σε δύο ομάδες: υγρός διαχωρισμός και ξηρός διαχωρισμός. Ο μηχανισμός υγρού διαχωρισμού βασίζεται στις διαφορές μεταξύ της πυκνότητας των στερεών σωματιδίων και ενός υγρού μέσου: με αυτή τη διαδικασία, οι κενόσφαίρες μπορούν να ανακτηθούν από την ιπτάμενη τέφρα μέσω ενός διαχωρισμού με καθίζηση λόγω βαρύτητας - της μεθόδου βύθισης-πλεύσης. Η αποτελεσματικότητα του διαχωρισμού του υγρού διαχωρισμού βασίζεται στη φυσική άνωση των κενοσφαίρων στο μέσο, ​​τη συγκέντρωση των τροφοδοτικών σωματιδίων, την τοπολογία της επιφάνειας και το πορώδες των σωματιδίων, καθώς και στους κύκλους βελτίωσης. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα περιορίζεται από την επίδραση της πυκνής μάζας ιπτάμενης τέφρας, η οποία εμποδίζει τα σωματίδια ελαφρύτερα από το νερό να διαφύγουν από τη συσσωμάτωση, εμποδίζοντας κατά συνέπεια την άνοδο των ελαφρύτερων σωματιδίων στην επιφάνεια. Το πλεονέκτημα της μεθόδου υγρού διαχωρισμού είναι η δυνατότητα λήψης κενοσφαίρων χαμηλής πυκνότητας, άθικτων απευθείας από τη διαδικασία διαχωρισμού: παρ' όλα αυτά, η διαθεσιμότητα γης και νερού αποτελεί σημαντική ανησυχία για την παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Ένα άλλο πρόβλημα είναι το ζήτημα της διάλυσης επικίνδυνων υλικών σε πηγές νερού. Ένα περαιτέρω μειονέκτημα είναι η ανάγκη για ένα επιπλέον βήμα ξήρανσης πριν από την περαιτέρω χρήση. Όσον αφορά την ποιότητα του υλικού (ιδιαίτερα για την ιπτάμενη τέφρα κατηγορίας C με υψηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο), σχηματίζονται κρύσταλλοι στην επιφάνεια των σωματιδίων και στη συνέχεια σκληραίνουν στο στάδιο της ξήρανσης, περιορίζοντας κατά συνέπεια τη χρήση τους για περαιτέρω εφαρμογές. Ο ξηρός διαχωρισμός είναι μια εναλλακτική μέθοδος που στοχεύει στην αντιμετώπιση των προβλημάτων του υγρού διαχωρισμού. Με αυτήν τη μέθοδο, η χημική σύνθεση παραμένει αμετάβλητη. Επιπλέον, δεν απαιτείται στάδιο ξήρανσης, αποφεύγοντας έτσι προβλήματα κατανάλωσης ενέργειας: παρ' όλα αυτά, αυτή η μέθοδος απαιτεί προηγμένη τεχνολογία που περιλαμβάνει πνευματικό διαχωρισμό, όπως έναν ταξινομητή αέρα, για την αποτελεσματική ταξινόμηση των σωματιδίων. Η ταξινόμηση αέρα είναι μια λειτουργία που διαχωρίζει τα διασκορπισμένα στερεά σωματίδια με βάση τις διαφορές τους σε μέγεθος, γεωμετρικό σχήμα και πυκνότητα στο ρεύμα αέρα.