მფრინავი ნაცარი და ცენოსფეროები

ფრენა ნაცარი, ქვანახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურების თანმდევი პროდუქტი, არის პუზოლანის მასალა, რომელიც აღიარებულია, როგორც ღირებული რესურსი, რომლის დამატებაც სამშენებლო მასალებში ცემენტის ნაერთების წარმოქმნის მიზნით წყალთან კონტაქტისას შეიძლება. ცენოსფეროები, ღრუ, სფერული ფორმის ნაწილაკები, რომლებიც ძირითადად ღია ფორების ტიპისაა, წარმოადგენენ ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვან დამატებული ღირებულების მქონე მასალას ან ქვეპროდუქტს, რომელიც ერევა მფრინავ ნაცარს. ეს განპირობებულია ცენოსფეროების გამორჩეული თვისებებით, როგორიცაა მსუბუქი წონა, კარგი დინებადობა, ქიმიური ინერტულობა, კარგი იზოლაცია, მაღალი შეკუმშვის სიმტკიცე და დაბალი თბოგამტარობა, რაც მათ ფართოდ გამოყენების საშუალებას აძლევს მრავალ სამრეწველო დანიშნულებაში. ცენოსფეროები გახდა მაღალმოთხოვნადი მასალა, როგორც შემავსებელი ან დანამატი მრავალ სპეციალიზებულ დანიშნულებაში, როგორიცაა მსუბუქი ცემენტი, პოლიმერული კომპოზიტები, საავტომობილო სამუხრუჭე როტორები და დიფერენციალის საფარები, მულიტით დაფარული დიზელის ძრავის კომპონენტები და ელექტრომაგნიტური დამცავი და ენერგიის შთანთქმის დანიშნულება. ცენოსფეროების, როგორც სამშენებლო მასალის გამოყენება აღმოჩენილია, როგორიცაა მსუბუქი თბოიზოლაციის კომპოზიტი, მსუბუქი ხმის შთამნთქმელი სტრუქტურული მასალა ცენოსფეროთი გამაგრებული ცემენტითა და ასფალტბეტონით და მსუბუქი ბეტონი. ახლახან გავრცელდა ინფორმაცია, რომ ცენოსფეროები გამოიყენება როგორც დანამატი ან შემავსებელი პოლიმერული ბეტონის მატრიცაში კომპოზიტური სხივების და კომპოზიტური რკინიგზის შპალების წარმოებისთვის. მათი სფერული და ღრუ მორფოლოგიებით, ცენოსფეროები განსაკუთრებით პერსპექტიულია, რადგან ისინი ბზარების გავრცელების მიმართ მაღალი მდგრადობით გამოირჩევიან.
ცენოსფეროების სიმკვრივე მერყეობს 0.2 გ/cc-დან 2.6 გ/cc-მდე. ასეთი დაბალი სიმკვრივის (ცენოსფეროს გამოყოფის არსებული მეთოდები კლასიფიცირდება ორ ჯგუფად: სველი გამოყოფა და მშრალი გამოყოფა. სველი გამოყოფის მექანიზმი დაფუძნებულია მყარი ნაწილაკების სიმკვრივესა და თხევად გარემოს შორის განსხვავებაზე: ამ პროცესით, ცენოსფეროების აღდგენა შესაძლებელია მფრინავი ნაცრისგან გრავიტაციული დალექვის გამოყოფის - ჩაძირვა-გადაცურების მეთოდის მეშვეობით. სველი გამოყოფის გამოყოფის ეფექტურობა დაფუძნებულია გარემოში ცენოსფეროების ბუნებრივ ამარაგებაზე, მკვებავი ნაწილაკების კონცენტრაციაზე, ზედაპირის ტოპოლოგიასა და ნაწილაკების ფორიანობაზე, ასევე დახვეწის ციკლებზე. თუმცა, ეფექტურობა შეზღუდულია მფრინავი ნაცრის მკვრივი მასის გავლენით, რომელიც ხელს უშლის წყალზე მსუბუქი ნაწილაკების აგლომერაციიდან გამოსვლას, შესაბამისად, ხელს უშლის უფრო მსუბუქი ნაწილაკების ზედაპირზე ასვლას. სველი გამოყოფის მეთოდის უპირატესობა არის დაბალი სიმკვრივის, ხელუხლებელი ცენოსფეროების მიღების შესაძლებლობა პირდაპირ გამოყოფის პროცესიდან: მიუხედავად ამისა, მიწისა და წყლის ხელმისაწვდომობა დიდი საზრუნავია მასშტაბური წარმოებისთვის. კიდევ ერთი პრობლემაა საშიში მასალების წყლის წყაროებში დაშლის საკითხი. კიდევ ერთი ნაკლი არის დამატებითი გაშრობის ეტაპის საჭიროება შემდგომი გამოყენების წინ. მასალის ხარისხის თვალსაზრისით (განსაკუთრებით C კლასის მფრინავი ნაცრის შემთხვევაში, რომელსაც აქვს კალციუმის მაღალი შემცველობა), ნაწილაკების ზედაპირზე წარმოიქმნება კრისტალები, რომლებიც შემდეგ გაშრობის ეტაპზე მაგრდება, რაც შესაბამისად ზღუდავს მათ გამოყენებას შემდგომი გამოყენებისთვის. მშრალი გამოყოფა ალტერნატიული მეთოდია, რომლის მიზანია სველი გამოყოფის პრობლემების დაძლევა. ამ მეთოდით ქიმიური შემადგენლობა უცვლელი რჩება. გარდა ამისა, არ არის საჭირო გაშრობის ეტაპი, რაც თავიდან აიცილებს ენერგიის მოხმარების პრობლემებს: მიუხედავად ამისა, ეს მეთოდი მოითხოვს მოწინავე ტექნოლოგიას, რომელიც მოიცავს პნევმატურ გამოყოფას, როგორიცაა ჰაერის კლასიფიკატორი, ნაწილაკების ეფექტურად კლასიფიცირებისთვის. ჰაერის კლასიფიკაცია არის ოპერაცია, რომელიც ყოფს გაფანტულ მყარ ნაწილაკებს მათი ზომის, გეომეტრიული ფორმისა და სიმკვრივის განსხვავებების მიხედვით ჰაერის ნაკადში.