เถ้าลอยและซีโนสเฟียร์

เถ้าลอยซึ่งเป็นผลพลอยได้จากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง เป็นวัสดุพอซโซลานิกที่ได้รับการยอมรับว่าเป็นทรัพยากรที่มีค่า สามารถนำไปผสมกับวัสดุก่อสร้างเพื่อสร้างสารประกอบซีเมนต์เมื่อสัมผัสกับน้ำ เซโนสเฟียร์อนุภาคทรงกลมกลวงที่มีรูพรุนเปิดเป็นส่วนใหญ่ เป็นหนึ่งในวัสดุหรือผลิตภัณฑ์ย่อยที่มีมูลค่าเพิ่มที่สำคัญที่สุดที่ผสมกับเถ้าลอย เนื่องจากคุณสมบัติที่โดดเด่นของเซโนสเฟียร์ เช่น น้ำหนักเบา การไหลที่ดี ความเฉื่อยทางเคมี ฉนวนกันความร้อนที่ดี ความแข็งแรงในการรับแรงอัดสูง และการนำความร้อนต่ำ ทำให้สามารถนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวางในงานอุตสาหกรรมหลายประเภท เซโนสเฟียร์กลายเป็นวัสดุที่เป็นที่ต้องการอย่างมากในฐานะสารเติมแต่งในงานเฉพาะทางหลายประเภท เช่น ซีเมนต์น้ำหนักเบา วัสดุคอมโพสิตพอลิเมอร์ จานเบรกและฝาครอบเฟืองท้ายของรถยนต์ ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ดีเซลเคลือบมัลไลต์ และงานป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการดูดซับพลังงาน การใช้งานเซโนสเฟียร์ในฐานะวัสดุก่อสร้างก็พบได้เช่นกัน เช่น วัสดุคอมโพสิตฉนวนกันความร้อนน้ำหนักเบา วัสดุโครงสร้างดูดซับเสียงน้ำหนักเบาที่มีซีเมนต์และคอนกรีตแอสฟัลต์เสริมด้วยเซโนสเฟียร์ และคอนกรีตน้ำหนักเบา ล่าสุดมีรายงานว่าเซโนสเฟียร์ถูกใช้เป็นสารเติมแต่งหรือสารเติมเต็มในเมทริกซ์คอนกรีตพอลิเมอร์สำหรับการผลิตคานคอมโพสิตและหมอนรองรางรถไฟคอมโพสิต ด้วยรูปทรงกลมและกลวง เซโนสเฟียร์จึงมีศักยภาพสูงเป็นพิเศษ เนื่องจากมีความต้านทานต่อการลุกลามของรอยแตกได้ดี
ความหนาแน่นของเซโนสเฟียร์มีค่าตั้งแต่ 0.2 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร จนถึง 2.6 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร วิธีการแยกเซโนสเฟียร์ที่มีอยู่แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม ได้แก่ การแยกแบบเปียกและการแยกแบบแห้ง กลไกการแยกแบบเปียกนั้นอาศัยความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นของอนุภาคของแข็งและตัวกลางที่เป็นของเหลว ด้วยกระบวนการนี้ สามารถแยกเซโนสเฟียร์ออกจากเถ้าลอยได้โดยการแยกแบบตกตะกอนตามแรงโน้มถ่วง หรือวิธีการจม-ลอย ประสิทธิภาพการแยกแบบเปียกนั้นขึ้นอยู่กับแรงลอยตัวตามธรรมชาติของเซโนสเฟียร์ในตัวกลาง ความเข้มข้นของอนุภาคที่ป้อนเข้า ลักษณะพื้นผิว และความพรุนของอนุภาค รวมถึงรอบการปรับปรุง อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพนั้นถูกจำกัดด้วยอิทธิพลของมวลเถ้าลอยที่หนาแน่น ซึ่งป้องกันไม่ให้อนุภาคที่เบากว่าน้ำหลุดออกจากกลุ่มก้อน ส่งผลให้ขัดขวางการลอยขึ้นของอนุภาคที่เบากว่าสู่พื้นผิว ข้อดีของวิธีการแยกแบบเปียกคือความสามารถในการได้รับเซโนสเฟียร์ที่มีความหนาแน่นต่ำและสมบูรณ์โดยตรงจากกระบวนการแยก อย่างไรก็ตาม ความพร้อมของที่ดินและน้ำเป็นปัญหาสำคัญสำหรับการผลิตในขนาดใหญ่ อีกปัญหาหนึ่งคือปัญหาการละลายของสารอันตราย การนำวัสดุลงสู่แหล่งน้ำเป็นข้อเสียอีกประการหนึ่ง คือ จำเป็นต้องมีขั้นตอนการอบแห้งเพิ่มเติมก่อนนำไปใช้งานต่อไป ในแง่ของคุณภาพวัสดุ (โดยเฉพาะเถ้าลอยประเภท C ที่มีปริมาณแคลเซียมสูง) ผลึกจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของอนุภาคแล้วแข็งตัวในขั้นตอนการอบแห้ง ส่งผลให้จำกัดการใช้งานต่อไป การแยกแบบแห้งเป็นอีกวิธีหนึ่งที่มุ่งแก้ปัญหาของการแยกแบบเปียก ด้วยวิธีนี้ องค์ประกอบทางเคมีจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ยังไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนการอบแห้ง จึงหลีกเลี่ยงปัญหาการใช้พลังงาน อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ต้องใช้เทคโนโลยีขั้นสูงที่เกี่ยวข้องกับการแยกด้วยลม เช่น เครื่องแยกอนุภาคด้วยลม เพื่อแยกอนุภาคอย่างมีประสิทธิภาพ การแยกอนุภาคด้วยลมเป็นการดำเนินการที่แยกอนุภาคของแข็งที่กระจายตัวอยู่ตามความแตกต่างของขนาด รูปร่างทางเรขาคณิต และความหนาแน่นในกระแสลม