Ceneri volanti e cenosfere

Cenere volante, sottoprodotto delle centrali termoelettriche alimentate a carbone, è un materiale pozzolanico riconosciuto come una risorsa preziosa che può essere aggiunto ai materiali da costruzione per formare composti cementizi a contatto con l'acqua.Cenosfere , le particelle cave e di forma sferica, per lo più di natura a pori aperti, sono uno dei materiali o sottoprodotti a valore aggiunto più importanti che si mescolano con le ceneri volanti. Ciò è dovuto alle proprietà distintive delle cenosfere, come la leggerezza, la buona fluidità, l'inerzia chimica, il buon isolamento, l'elevata resistenza alla compressione e la bassa conduttività termica, che consentono loro di essere ampiamente utilizzate in molte applicazioni industriali. Le cenosfere sono diventate un materiale molto richiesto come riempitivo o additivo in molte applicazioni specializzate, come cemento leggero, compositi polimerici, rotori dei freni automobilistici e coperture dei differenziali, componenti di motori diesel rivestiti di mullite e applicazioni di schermatura elettromagnetica e assorbimento di energia. . Sono state trovate applicazioni per le cenosfere come materiale da costruzione, come nel composito leggero per l'isolamento termico, nel materiale strutturale leggero fonoassorbente con cemento rinforzato con cenosfera e calcestruzzo asfaltico e nel calcestruzzo leggero. È stato recentemente riportato che le cenosfere vengono utilizzate come additivo o riempitivo nella matrice polimerica del calcestruzzo per la produzione di travi composite e traversine ferroviarie composite. Con le loro morfologie sferiche e cave, le cenosfere sono particolarmente promettenti, con elevata resistenza alla propagazione delle cricche.
La densità delle cenosfere varia da 0,2 g/cc fino a 2,6 g/cc. La disponibilità di tale bassa densità ( I metodi esistenti di separazione della cenosfera sono classificati in due gruppi: separazione a umido e separazione a secco. Il meccanismo di separazione a umido si basa sulle differenze tra la densità delle particelle solide e quella di un mezzo liquido: con questo processo, le cenosfere possono essere recuperate dalle ceneri volanti attraverso una separazione a sedimentazione per gravità, il metodo sink-float. L'efficienza della separazione a umido si basa sulla naturale galleggiabilità delle cenosfere nel mezzo, sulla concentrazione delle particelle di alimentazione, sulla topologia superficiale, sulla porosità delle particelle e sui cicli di raffinazione. Tuttavia, l'efficienza è limitata dall'influenza della massa densa di ceneri volanti, che impedisce alle particelle più leggere dell'acqua di fuoriuscire dall'agglomerazione, ostacolando di conseguenza la risalita delle particelle più leggere verso la superficie. Il vantaggio del metodo di separazione a umido è la capacità di ottenere cenosfere intatte e a bassa densità direttamente dal processo di separazione: tuttavia, la disponibilità di terra e acqua è una delle principali preoccupazioni per la produzione su larga scala. Un altro problema è la questione della dissoluzione di materiali pericolosi nelle fonti d'acqua. Un ulteriore inconveniente è la necessità di un'ulteriore fase di asciugatura prima dell'ulteriore utilizzo. In termini di qualità del materiale (in particolare per le ceneri volanti di classe C ad alto contenuto di calcio), sulla superficie delle particelle si formano cristalli che poi si induriscono nella fase di essiccazione, limitando di conseguenza il loro utilizzo per ulteriori applicazioni. La separazione a secco è un metodo alternativo che mira a superare i problemi della separazione a umido. Con questo metodo la composizione chimica rimane invariata. Inoltre, non è necessaria alcuna fase di essiccazione, evitando così problemi di consumo energetico: tuttavia, questo metodo richiede una tecnologia avanzata che prevede la separazione pneumatica, come un classificatore ad aria, per classificare in modo efficiente le particelle. La classificazione dell'aria è un'operazione che separa le particelle solide disperse in base alle loro differenze di dimensione, forma geometrica e densità nel flusso d'aria.