비산재와 세노스피어

비산재석탄 화력 발전소의 부산물인 포졸란은 물과 접촉할 때 시멘트질 화합물을 형성하여 건축 자재에 첨가할 수 있는 귀중한 자원으로 인정받고 있습니다. 세노스피어속이 비어 있고 구형이며 대부분 개방형 기공 구조를 가진 입자인 세노스피어는 비산재와 혼합하여 사용하는 가장 중요한 부가가치 재료 또는 부산물 중 하나입니다. 이는 세노스피어가 가볍고 유동성이 좋으며 화학적으로 불활성이고 절연성이 우수하며 압축 강도가 높고 열전도율이 낮다는 등의 독특한 특성을 가지고 있어 다양한 산업 분야에서 널리 사용되기 때문입니다. 세노스피어는 경량 시멘트, 고분자 복합재료, 자동차 브레이크 로터 및 디퍼렌셜 커버, 멀라이트 코팅 디젤 엔진 부품, 전자기 차폐 및 에너지 흡수 응용 분야 등 여러 특수 응용 분야에서 충전재 또는 첨가제로 수요가 높은 소재가 되었습니다. 세노스피어는 경량 단열 복합재료, 세노스피어 보강 시멘트 및 아스팔트 콘크리트를 사용한 경량 흡음 구조재료, 경량 콘크리트와 같은 건축 자재로도 활용되고 있습니다. 최근에는 세노스피어가 복합 빔 및 복합 철도 침목 제조를 위한 고분자 콘크리트 매트릭스의 첨가제 또는 충전재로 사용되고 있다는 보고도 있습니다. 구형의 속이 빈 형태를 가진 세노스피어는 균열 전파에 대한 저항성이 높아 특히 유망한 소재입니다.
세노스피어의 밀도는 0.2g/cc에서 2.6g/cc까지 다양합니다. 저밀도 입자를 얻기 위한 기존의 세노스피어 분리 방법은 습식 분리와 건식 분리의 두 가지로 분류됩니다. 습식 분리 메커니즘은 고체 입자와 액체 매질의 밀도 차이를 기반으로 하며, 이 공정을 통해 중력 침강 분리(부유-침강법)를 이용하여 비산재에서 세노스피어를 회수할 수 있습니다. 습식 분리의 효율은 매질 내 세노스피어의 자연 부력, 투입 입자의 농도, 입자의 표면 형태 및 다공성, 그리고 정제 주기 등에 따라 달라집니다. 그러나 비산재의 밀도가 높아 물보다 가벼운 입자가 응집체에서 빠져나오지 못하고 표면으로 떠오르는 것을 방해하기 때문에 효율이 제한됩니다. 습식 분리 방법의 장점은 분리 공정에서 저밀도의 손상되지 않은 세노스피어를 직접 얻을 수 있다는 점입니다. 하지만 대규모 생산에는 토지와 물의 확보가 주요 과제이며, 유해 물질이 수자원에 용해되는 문제도 있습니다. 또 다른 단점은 추가 사용 전에 건조 단계를 거쳐야 한다는 점입니다. 재료 품질 측면에서 (특히 칼슘 함량이 높은 C급 비산재의 경우) 입자 표면에 결정이 형성되고 건조 단계에서 경화되어 후속 용도에 사용하기에 적합하지 않게 됩니다. 건식 분리는 습식 분리의 이러한 문제점을 극복하기 위한 대안적인 방법입니다. 이 방법을 사용하면 화학적 조성이 변하지 않습니다. 또한 건조 단계가 필요 없으므로 에너지 소비 문제를 해결할 수 있습니다. 그러나 이 방법은 입자를 효율적으로 분류하기 위해 공기 분류기와 같은 공기 분리 관련 첨단 기술이 필요합니다. 공기 분류는 공기 흐름 내에서 크기, 기하학적 모양 및 밀도의 차이에 따라 분산된 고체 입자를 분리하는 공정입니다.