Tro bay và các hạt cầu khí

Tro bay, một sản phẩm phụ từ các nhà máy nhiệt điện đốt than, là một vật liệu pozzolanic được công nhận là nguồn tài nguyên quý giá có thể được thêm vào vật liệu xây dựng để tạo thành các hợp chất xi măng khi tiếp xúc với nước. Các cầu rỗngCác hạt hình cầu rỗng, chủ yếu có cấu trúc lỗ rỗng, là một trong những vật liệu hoặc sản phẩm phụ có giá trị gia tăng quan trọng nhất khi trộn với tro bay. Điều này là do các đặc tính đặc biệt của hạt hình cầu rỗng, chẳng hạn như trọng lượng nhẹ, khả năng chảy tốt, tính trơ về mặt hóa học, khả năng cách nhiệt tốt, độ bền nén cao và độ dẫn nhiệt thấp, cho phép chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Hạt hình cầu rỗng đã trở thành vật liệu được ưa chuộng làm chất độn hoặc phụ gia trong nhiều ứng dụng chuyên biệt, chẳng hạn như trong xi măng nhẹ, vật liệu composite polyme, rôto phanh ô tô và nắp bộ vi sai, các bộ phận động cơ diesel phủ mullite, và các ứng dụng che chắn điện từ và hấp thụ năng lượng. Các ứng dụng của hạt hình cầu rỗng làm vật liệu xây dựng đã được tìm thấy, chẳng hạn như trong vật liệu composite cách nhiệt nhẹ, vật liệu kết cấu hấp thụ âm thanh nhẹ với xi măng cốt hạt hình cầu rỗng và bê tông nhựa đường, và bê tông nhẹ. Gần đây, người ta đã báo cáo rằng hạt hình cầu rỗng được sử dụng làm phụ gia hoặc chất độn trong ma trận bê tông polyme để sản xuất dầm composite và tà ván đường sắt composite. Với hình dạng hình cầu và rỗng, các cenosphere đặc biệt hứa hẹn, có khả năng chống lại sự lan truyền vết nứt cao.
Mật độ của các cenosphere dao động từ 0,2 g/cc đến 2,6 g/cc. Các phương pháp tách cầu rỗng hiện có được phân loại thành hai nhóm: tách ướt và tách khô. Cơ chế tách ướt dựa trên sự khác biệt giữa mật độ của các hạt rắn và môi trường lỏng: với quy trình này, cầu rỗng có thể được thu hồi từ tro bay thông qua phương pháp lắng trọng lực - phương pháp chìm nổi. Hiệu quả tách của phương pháp tách ướt dựa trên lực nổi tự nhiên của cầu rỗng trong môi trường, nồng độ các hạt đầu vào, cấu trúc bề mặt và độ xốp của các hạt, và chu kỳ tinh chế. Tuy nhiên, hiệu quả bị hạn chế bởi ảnh hưởng của khối lượng lớn tro bay, ngăn cản các hạt nhẹ hơn nước thoát ra khỏi khối kết tụ, do đó cản trở sự nổi lên bề mặt của các hạt nhẹ hơn. Ưu điểm của phương pháp tách ướt là khả năng thu được cầu rỗng nguyên vẹn, mật độ thấp trực tiếp từ quá trình tách: tuy nhiên, sự sẵn có của đất và nước là mối quan ngại lớn đối với sản xuất quy mô lớn. Một vấn đề khác là vấn đề hòa tan các vật liệu nguy hại vào nguồn nước. Một nhược điểm nữa là cần thêm bước sấy khô trước khi sử dụng tiếp. Về chất lượng vật liệu (Đặc biệt đối với tro bay loại C có hàm lượng canxi cao), các tinh thể được hình thành trên bề mặt hạt và sau đó cứng lại trong giai đoạn sấy, do đó hạn chế việc sử dụng chúng cho các ứng dụng tiếp theo. Phân tách khô là một phương pháp thay thế nhằm khắc phục các vấn đề của phân tách ướt. Với phương pháp này, thành phần hóa học vẫn không thay đổi. Ngoài ra, không cần giai đoạn sấy, do đó tránh được các vấn đề về tiêu thụ năng lượng; tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi công nghệ tiên tiến liên quan đến phân tách khí nén, chẳng hạn như máy phân loại khí, để phân loại các hạt một cách hiệu quả. Phân loại khí là một thao tác tách các hạt rắn phân tán dựa trên sự khác biệt về kích thước, hình dạng hình học và mật độ của chúng trong luồng khí.