Bahan abu gunung berapi(seperti abu gunung berapi, abu terbang, asap silika, abu sekam padi, dsb.) mempamerkan sifat unik kerana komponen dan struktur mikronya yang reaktif secara kimia. Mereka memainkan peranan yang tidak boleh diganti dalam bidang bahan binaan, kejuruteraan alam sekitar, pemulihan geologi, dan aplikasi peralatan pemprosesan tailing. Ciri-ciri utama dan mekanisme tindakan adalah seperti berikut:

1.Komponen aktiviti (SiO₂ dan Al₂O₃): biasanya 60–90%. Dalam medium beralkali (seperti Ca(OH)₂ yang dihasilkan semasa penghidratan simen), tindak balas pozzolanik berlaku:

SiO₂ + Ca(OH)₂ + H₂O → gel CSH.
Gel CSH berskala nano (10–50nm) ini mengisi liang-liang dengan cekap dan memejalkan bahan, meningkatkan kekompakannya.

2.Pembangunan kekuatan: Kekuatan mampatan 28 hari meningkat sebanyak 15–30% apabila 20% abu terbang menggantikan simen; untuk jangka panjang, 90 hari selepas itu, tahap tindak balas pozzolanik melebihi 80%. Pertumbuhan kekuatan adalah 2x daripada sistem simen tulen.
Fenomena ini amat diingini dalam peralatan pemprosesan tailing, di mana komponen struktur mestilah kuat dan tahan lama.

1.Pengisian zarah: Zarah abu gunung berapi, kebanyakannya < 45 μm (dengan wasap silika sekecil 0.1–0.3 μm), mengisi lompang antara butiran simen, mengurangkan jumlah keliangan sebanyak 5–8%.
Pemepatan ini melemahkan zon peralihan antara muka (ITZ) — ketebalannya menurun daripada 40 μm kepada 15 μm — dengan itu menghalang permulaan retakan dan penyebaran.
Sifat sedemikian adalah penting apabila mereka bentuk komponen peralatan pemprosesan tailing tertakluk kepada beban berat.

2.Penapisan struktur liang: Perkadaran liang kapilari besar (> 50nm) menurun hampir 50%.
Ini menghasilkan rintangan beku yang lebih baik (kehilangan jisim < 3% selepas 300 kitaran pencairan beku) dan rintangan kebolehtelapan (kebolehtelapan menurun di bawah 1 × 10^{-12} m/s), wajar untuk peralatan pemprosesan tailing yang terdedah kepada keadaan perkhidmatan yang teruk.

1.Penggunaan rendah karbon dan sisa:
Setiap tan abu terbang yang menggantikan simen mengurangkan pelepasan CO₂ sebanyak 0.6–0.8 tan.
Ini memberi peluang untuk penggunaan berskala besar sisa industri dalam peralatan pemprosesan tailing, mengurangkan pelupusan sisa dan memulihara sumber.

2.Rintangan kimia:
Tindak balas pozzolanik menghabiskan Ca(OH)₂ dan menghalang pembentukan etringit ekspansif (<0.1% pengembangan), meningkatkan daya tahan terhadap serangan sulfat.
Tambahan pula, difusitiviti klorida menurun kepada 1 × 10^{-13} m²/s disebabkan oleh pembentukan garam Friedel (terbentuk daripada Al₂O₃ dan Cl¯), memanjangkan hayat perkhidmatan untuk peralatan pemprosesan tailing dalam persekitaran yang agresif.

3.Kawalan haba penghidratan:
Untuk struktur besar, menambah 30% abu gunung berapi boleh mengurangkan suhu penghidratan puncak sebanyak 10–15°C, mengurangkan keretakan haba — satu pertimbangan penting semasa mereka bentuk komponen besar untuk peralatan pemprosesan tailing.

1.Prekursor geopolimer:
Kira-kira 50% tanah liat boleh digantikan dengan abu gunung berapi untuk menghasilkan geopolimer dengan kekuatan mampatan 80–100 MPa; selepas 28 hari dalam asid pH 2, pengekalan kekuatan > 85%.
Ini menjadikannya berdaya maju untuk komponen khusus peralatan pemprosesan tailing yang terdedah kepada asid.

2.Penstabilan tanah dan pemejalan logam berat:
Melalui penjerapan dan pertukaran ion, Pb²+ dan Cd²+ boleh dipejalkan > 90%.
Tambahan pula, CO₂ bertindak balas dengan Ca²+ untuk membentuk Calcite (CaCO₃), menghasilkan sink karbon sebanyak 100–200 kg setiap tan — berharga untuk peralatan pemprosesan tailing dalam operasi yang sensitif terhadap alam sekitar.

3.Aplikasi bahan berfungsi:
Bahan abu gunung berapi bermangkin TiO₂ boleh merendahkan sebatian organik (seperti Rhodamine B > 90%) di bawah UV, manakala agregat ringan berliang yang diperbuat daripada abu gunung berapi mempunyai kekonduksian terma yang rendah iaitu 0.12–0.25 W/{mK}.
Sifat sedemikian boleh digabungkan ke dalam komponen khusus peralatan pemprosesan tailing.

1.Pengubahsuaian nano:
Penambahan tiub nano karbon 0.1% boleh meningkatkan kekonduksian elektrik sebanyak 10^4 kali ganda, yang menjadikannya berguna untuk perisai elektromagnet dan komponen penderiaan pintar dalam peralatan pemprosesan tailing.

2.Pengaktifan dibantu secara biologi:
Bacillus spp. merembeskan urease untuk memangkinkan pemendakan CaCO₃, membolehkan > 60% membaiki sendiri retakan mikro.
Teknologi ini menunjukkan potensi peralatan pemprosesan tailing untuk memanjangkan hayat perkhidmatan di bawah tekanan mekanikal.

Kelebihan utama bahan abu gunung berapi terletak pada sinergi kereaktifan, struktur dan faedah alam sekitar. Penyelidikan masa depan harus memberi tumpuan kepada pengubahsuaian yang disesuaikan dan kaedah pengeluaran rendah karbon.

Untuk aplikasi industri — terutamanya dalam peralatan pemprosesan tailing — kami mengesyorkan:

1. pemilihan bahan:
Pilih abu gunung berapi dengan indeks aktiviti > 70% (setiap GB/T 1596-2025).

2. Pengoptimuman reka bentuk campuran:
Gunakan Kaedah Permukaan Respons (RSM) untuk mengimbangi sifat mekanikal dan ketahanan.

3. Pemantauan pintar:
Laksanakan penderia gentian optik untuk mengesan kemajuan penghidratan dalam perkhidmatan.

Untuk aplikasi marin, abu vulkanik berkalsium tinggi (CaO > 15%) disyorkan untuk meningkatkan rintangan klorida; Pengimbasan X-CT 3D boleh digunakan untuk mengesahkan pengoptimuman struktur liang dalam komponen peralatan pemprosesan tailing.