A esfera flutuante é um tipo de esfera oca de cinzas volantes que flutua na superfície da água. Apresenta coloração branco-acinzentada, paredes finas e ocas, e peso muito leve. A densidade é de 720 kg/m³ (pesada) e 418,8 kg/m³ (leve), com tamanho de partícula de aproximadamente 0,1 mm. A superfície é lisa e fechada, com baixa condutividade térmica e resistência ao fogo de ≥ 1610 °C. É um excelente material refratário para retenção de temperatura, amplamente utilizado na produção de concretos refratários leves e na perfuração de poços de petróleo. A composição química da esfera flutuante é principalmente dióxido de silício e óxido de alumínio. Possui características como partículas finas, estrutura oca, leveza, alta resistência, resistência ao desgaste, resistência a altas temperaturas, isolamento térmico e retardamento de chamas. É uma das matérias-primas mais utilizadas na indústria de materiais resistentes ao fogo.

Mecanismo de formação de esferas flutuantes: As usinas termelétricas a carvão frequentemente moem o carvão em pó e o pulverizam na fornalha da caldeira de geração de energia, permitindo que fique em suspensão e queime. A maior parte dos componentes combustíveis do carvão (carbono e matéria orgânica) é queimada, enquanto os componentes não combustíveis da argila (silício, alumínio, ferro, magnésio, etc.) começam a derreter a uma alta temperatura de 1300 graus Celsius na fornalha, formando um corpo simbiótico poroso de vidro de quartzo e mulita.

Fonte de grânulos flutuantes de cinzas volantes
As esferas flutuantes de cinzas volantes são microesferas ocas de vidro com densidade inferior à da água presentes nas cinzas volantes. Elas são um tipo de partícula semelhante a um grânulo de cinza volante e recebem esse nome devido à sua capacidade de flutuar na água. Sua formação ocorre quando o pó de carvão é queimado na caldeira de uma usina termelétrica. O material argiloso derrete em microgotículas que giram em alta velocidade sob a ação do ar quente turbulento na fornalha, formando uma esfera arredondada de silício-alumínio. Gases como nitrogênio, hidrogênio e dióxido de carbono, gerados pelas reações de combustão e craqueamento, expandem-se rapidamente dentro da esfera de silício-alumínio fundida em alta temperatura, formando bolhas ocas de vidro sob tensão superficial. Essas bolhas entram então na chaminé para resfriamento e endurecimento rápidos, formando microesferas ocas de vidro em alto vácuo, conhecidas como esferas flutuantes de cinzas volantes.

As microesferas flutuantes de cinzas volantes são derivadas de cinzas volantes e possuem muitas de suas propriedades. No entanto, devido às suas condições de formação únicas, apresentam desempenho superior em comparação com as cinzas volantes convencionais. Trata-se de um novo material em pó multifuncional, leve e não metálico, conhecido como um material da era espacial.