אפר מרחף וצנוספרות

אפר מרחף, תוצר לוואי של תחנות כוח תרמיות המופעלות על ידי פחם, הוא חומר פוצולני המוכר כמשאב יקר ערך שניתן להוסיף לחומרי בנייה ליצירת תרכובות צמנטיות כאשר הן באות במגע עם מים. קנוספירותחלקיקים חלולים בצורת כדור, שברובם בעלי נקבוביות פתוחות, הם אחד החומרים או תתי-המוצרים בעלי הערך המוסף החשובים ביותר המתערבבים עם אפר פחם. זאת בשל התכונות הייחודיות של צנוספרות, כגון קלות משקל, זרימה טובה, אינרטיות כימית, בידוד טוב, חוזק דחיסה גבוה ומוליכות תרמית נמוכה, המאפשרים להן להיות בשימוש נרחב ביישומים תעשייתיים רבים. צנוספרות הפכו לחומר מבוקש מאוד כחומר מילוי או תוסף ביישומים מיוחדים רבים, כגון במלט קל משקל, חומרים מרוכבים פולימריים, רוטורים של בלמי רכב וכיסויי דיפרנציאל, רכיבי מנוע דיזל מצופים מוליט, ויישומי מיגון אלקטרומגנטי וספיגת אנרגיה. נמצאו יישומים לצנוספרות כחומר בנייה, כגון בחומר מרוכב בידוד תרמי קל משקל, חומר מבני סופג קול קל משקל עם מלט מחוזק בצנוספרה ובטון אספלט, ובטון קל משקל. לאחרונה דווח כי צנוספרות משמשות כתוסף או חומר מילוי במטריצת בטון פולימרי לייצור קורות מרוכבות ואדני רכבת מרוכבים. עם המורפולוגיות הכדוריות והחלולות שלהן, צנוספרות הן מבטיחות במיוחד, עם עמידות גבוהה להתפשטות סדקים.
צפיפות הצנוספרות נעה בין 0.2 גרם/סמ"ק ל-2.6 גרם/סמ"ק. הזמינות של צפיפות נמוכה כזו (השיטות הקיימות להפרדת צנוספרה מסווגות לשתי קבוצות: הפרדה רטובה והפרדה יבשה. מנגנון ההפרדה הרטובה מבוסס על ההבדלים בין צפיפות החלקיקים המוצקים לבין התווך הנוזלי: בתהליך זה, ניתן להפיק צנוספרות מאפר מרחף באמצעות הפרדת שקיעת כבידה - שיטת כיור-ציפה. יעילות ההפרדה של ההפרדה הרטובה מבוססת על הציפה הטבעית של הצנוספרות בתווך, ריכוז חלקיקי ההזנה, טופולוגיית פני השטח ונקבוביות החלקיקים, ומחזורי זיקוק. עם זאת, היעילות מוגבלת על ידי השפעת המסה הצפופה של אפר מרחף, המונעת מחלקיקים קלים יותר ממים לברוח מהאגלומרציה, וכתוצאה מכך מעכבת את עליית החלקיקים הקלים יותר אל פני השטח. היתרון של שיטת ההפרדה הרטובה הוא היכולת להשיג צנוספרות שלמות בצפיפות נמוכה ישירות מתהליך ההפרדה: עם זאת, זמינות הקרקע והמים היא דאגה מרכזית לייצור בקנה מידה גדול. בעיה נוספת היא סוגיית המסת חומרים מסוכנים במקורות מים. חיסרון נוסף הוא הצורך בשלב ייבוש נוסף לפני שימוש נוסף. מבחינת איכות החומר (במיוחד עבור (אפר פחם מסוג C עם תכולת סידן גבוהה), נוצרים גבישים על פני החלקיקים ולאחר מכן מתקשים בשלב הייבוש, וכתוצאה מכך מגבילים את השימוש בהם ליישומים נוספים. הפרדה יבשה היא שיטה חלופית שמטרתה להתגבר על בעיות ההפרדה הרטובה. בשיטה זו, ההרכב הכימי נשאר ללא שינוי. בנוסף, אין צורך בשלב ייבוש, ובכך נמנעים מבעיות צריכת אנרגיה: עם זאת, שיטה זו דורשת טכנולוגיה מתקדמת הכוללת הפרדה פנאומטית, כגון מסווג אוויר, כדי לסווג ביעילות את החלקיקים. סיווג אוויר הוא פעולה המפרידה חלקיקים מוצקים מפוזרים על סמך ההבדלים בגודלם, צורתם הגיאומטרית וצפיפותם בזרם האוויר.