Bahan abu vulkanik(seperti abu vulkanik, abu terbang, asap silika, abu sekam padi, dll.) menunjukkan sifat-sifat unik karena komponen-komponen dan struktur mikronya yang reaktif secara kimia. Mereka memainkan peran yang tak tergantikan dalam bidang bahan konstruksi, teknik lingkungan, restorasi geologi, dan aplikasi peralatan pemrosesan tailing. Sifat-sifat utama dan mekanisme aksinya adalah sebagai berikut:

1.Komponen aktivitas (SiO₂ dan Al₂O₃): Biasanya 60–90%. Dalam media alkali (seperti Ca(OH)₂ yang dihasilkan selama hidrasi semen), reaksi pozzolan terjadi:

SiO₂ + Ca(OH)₂ + H₂O → gel CSH.
Gel CSH berskala nano (10–50 nm) ini secara efisien mengisi pori-pori dan memadatkan material, meningkatkan kekompakannya.

2.Pengembangan kekuatan: Kekuatan tekan 28 hari meningkat sebesar 15–30% ketika 20% abu terbang menggantikan semen; untuk jangka panjang, 90 hari setelahnya, tingkat reaksi pozolan melebihi 80%. Pertumbuhan kekuatannya adalah 2x lipat dari sistem semen murni.
Fenomena ini terutama diinginkan dalam peralatan pengolahan tailing, di mana komponen struktural harus kuat dan tahan lama.

1.Pengisian partikel: Partikel abu vulkanik, sebagian besar < 45 μm (dengan asap silika sekecil 0,1–0,3 μm), mengisi rongga di antara butiran semen, mengurangi porositas total hingga 5–8%.
Pemadatan ini melemahkan zona transisi antarmuka (ITZ) — ketebalannya turun dari 40 μm menjadi 15 μm — sehingga menghambat inisiasi dan perambatan retakan.
Properti seperti itu sangat penting saat merancang komponen peralatan pengolahan tailing yang menghadapi beban berat.

2.Penyempurnaan struktur pori: Proporsi pori kapiler besar (> 50nm) turun hampir 50%.
Hal ini menghasilkan peningkatan ketahanan terhadap pembekuan (kehilangan massa < 3% setelah 300 siklus pembekuan-pencairan) dan ketahanan terhadap permeabilitas (permeabilitas turun di bawah 1 × 10^{-12} m/s), yang diinginkan untuk peralatan pengolahan tailing yang terkena kondisi layanan yang keras.

1.Pemanfaatan rendah karbon dan limbah:
Setiap ton abu terbang yang menggantikan semen mengurangi emisi CO₂ sebesar 0,6–0,8 ton.
Hal ini memberikan peluang untuk pemanfaatan limbah industri dalam skala besar pada peralatan pengolahan tailing, mengurangi pembuangan limbah dan menghemat sumber daya.

2.Ketahanan kimia:
Reaksi pozzolanik menghabiskan Ca(OH)₂ dan menghambat pembentukan ettringite ekspansif (<0,1% ekspansi), meningkatkan ketahanan terhadap serangan sulfat.
Lebih jauh lagi, difusivitas klorida turun hingga 1 × 10^{-13} m²/s akibat pembentukan garam Friedel (terbentuk dari Al₂O₃ dan Cl¯), sehingga memperpanjang masa pakai peralatan pemrosesan tailing di lingkungan agresif.

3.Kontrol panas hidrasi:
Untuk struktur besar, penambahan 30% abu vulkanik dapat mengurangi suhu hidrasi puncak hingga 10–15°C, mengurangi retak termal — pertimbangan penting saat merancang komponen besar untuk peralatan pemrosesan tailing.

1.Prekursor geopolimer:
Sekitar 50% tanah liat dapat digantikan oleh abu vulkanik untuk menghasilkan geopolimer dengan kuat tekan 80–100 MPa; setelah 28 hari dalam asam pH 2, retensi kekuatan > 85%.
Hal ini membuatnya layak untuk komponen khusus peralatan pengolahan tailing yang terkena asam.

2.Stabilisasi tanah dan pemadatan logam berat:
Melalui penyerapan dan pertukaran ion, Pb²+ dan Cd²+ dapat dipadatkan hingga 90%.
Lebih jauh lagi, CO₂ bereaksi dengan Ca²+ membentuk Kalsit (CaCO₃), menghasilkan penyerap karbon sebesar 100–200 kg per ton — yang berharga untuk peralatan pemrosesan tailing dalam operasi yang peka terhadap lingkungan.

3.Aplikasi material fungsional:
Bahan abu vulkanik katalitik TiO₂ dapat mendegradasi senyawa organik (seperti Rhodamin B > 90%) di bawah sinar UV, sementara agregat ringan berpori yang terbuat dari abu vulkanik memiliki konduktivitas termal rendah yaitu 0,12–0,25 W/{mK}.
Properti semacam itu dapat dimasukkan ke dalam komponen khusus peralatan pengolahan tailing.

1.Nanomodifikasi:
Penambahan 0,1% karbon nanotube dapat meningkatkan konduktivitas listrik hingga 10^4 kali, yang membuatnya berguna untuk pelindung elektromagnetik dan komponen penginderaan pintar dalam peralatan pemrosesan tailing.

2.Aktivasi dengan bantuan biologis:
Bacillus spp. mengeluarkan urease untuk mengkatalisis presipitasi CaCO₃, yang memungkinkan > 60% perbaikan sendiri pada retakan mikro.
Teknologi ini menunjukkan potensi peralatan pengolahan tailing untuk memperpanjang masa pakai di bawah tekanan mekanis.

Keunggulan utama material abu vulkanik terletak pada sinergi reaktivitas, struktur, dan manfaat lingkungannya. Penelitian di masa mendatang harus difokuskan pada modifikasi yang disesuaikan dan metode produksi rendah karbon.

Untuk aplikasi industri — terutama pada peralatan pengolahan tailing — kami merekomendasikan:

1. Pemilihan material:
Pilih abu vulkanik dengan indeks aktivitas > 70% (sesuai GB/T 1596-2025).

2.Optimalisasi desain campuran:
Gunakan Response Surface Method (RSM) untuk menyeimbangkan sifat mekanik dan ketahanan.

3. Pemantauan cerdas:
Terapkan sensor serat optik untuk melacak kemajuan hidrasi dalam layanan.

Untuk aplikasi kelautan, abu vulkanik berkalsium tinggi (CaO > 15%) direkomendasikan untuk meningkatkan ketahanan klorida; pemindaian X-CT 3D dapat digunakan untuk memverifikasi optimalisasi struktur pori dalam komponen peralatan pemrosesan tailing.