마이크로실리카 는 금속 규소 생산의 부산물입니다. 이것은 전기 아크로에서 실리콘의 야금 공정으로 얻은 고밀도 비정질 분말입니다. 콘크리트 및 모르타르 배합의 특성을 향상시키기 위한 첨가제로 사용됩니다.
실리카 물질(CAS 번호 69012-64-2)로도 알려진 마이크로실리카는 고온 전기로에서 페로실리콘과 금속 실리콘 을 생산할 때 발생하는 미세 입자의 먼지가 많은 물질입니다. 산업계에서는 미네랄 첨가제로 사용됩니다. 콘크리트, 모르타르 및 시멘트 기반 제품의 주요 첨가제 중 하나로 건설 산업에서 일반적으로 사용됩니다. 세계에서 가장 큰 콘크리트 구조물이 건설된 것은 마이크로실리카의 사용 덕분입니다.
마이크로실리카와 실리카 물질은 문헌과 산업에서 상호교환적으로 사용되는 용어입니다. 이러한 용어는 소량의 다른 산화물, 특히 알루미늄, 칼슘 또는 철 산화물을 추가로 포함하는 무정형 다형체인 이산화규소(SiO 2 )를 설명하는 데 사용됩니다. 마이크로실리카는 흰색, 회색 또는 거의 검은색 분말 형태로 제공됩니다. 마이크로실리카 입자는 직경이 0.1~0.2μm인 무정형 구형으로 평균 시멘트 입자보다 약 100배 작습니다. 최대 2,000ᵒC의 고온에서 마이크로실리카는 탁월한 내구성을 보입니다. 실리카 물질은 물과 유기 용매에 불용성이라는 점을 염두에 두어야 합니다. 마이크로실리카의 비표면적은 15~30m2/g입니다. 마이크로실리카에는 두 가지 유형이 있습니다: 압축 또는 조밀화. 이 두 가지 형태는 마이크로실리카를 특징짓는 매우 중요한 매개변수인 벌크 밀도가 다릅니다. 부피 밀도는 '입자 사이의 공극의 부피를 고려하여 느슨하게 뿌려진 물질의 질량을 그들이 차지하는 총 부피로 나눈 것'으로 정의됩니다. 압축된 실리카 물질의 벌크 밀도는 180에서 350kg/m 3 범위일 수 있는 반면, 고밀도 실리카 물질의 벌크 밀도는 450에서 650kg/m 3 범위일 수 있습니다.
규소 물질은 전기 아크로에서 규소 및 규소 철 합금 생산의 부산물입니다. 이 합금은 고순도 석영과 탄소로 만들어집니다. 또한 크롬철, 철망간, 철마그네슘 및 칼슘 규소와 같은 기타 규소 합금 생산 시 부산물로 수집됩니다. 제련에 일반적으로 사용되는 원료는 야금 석영, 코크스, 우드 칩 및 석탄입니다. 회전하는 충전 튜브와 함께 퍼니스에 직접 전달됩니다. 순수한 실리콘을 얻는 과정은 2,000 ° C 이상의 온도에서 이루어집니다. 실리카 먼지를 얻는 열쇠는 용광로에서 방출되는 가스를 여과하는 것입니다. 또한 PCC 그룹은 실리카 물질(CAS 69012-64-2)을 제공합니다. 건설 산업에서 이 중요한 부품의 판매는 지속적으로 증가하고 있습니다. PCC 그룹, PCC BakkiSilicon hf., 아이슬란드에 있습니다. 그것은 가장 환경 친화적이며 기후 친화적 인 생산 공장 중 하나입니다. 지열 자원과 같은 천연 에너지원을 사용하면 전 세계 다른 공장에 비해 온실 가스 배출량을 약 2/3로 줄일 수 있습니다. PCC 그룹이 생산하는 마이크로실리카는 일반적으로 시중에서 구할 수 있는 제품에 비해 탄소 발자국이 매우 낮습니다. 이 효과는 세계에서 가장 현대적인 페로실리콘 생산 라인을 사용하여 얻을 수 있습니다. 
그림 1. PCC BakkiSilikon hf에서 생산한 마이크로실리카의 탄소 발자국 비교. 시장에서 사용할 수 있는 다른 유사한 제품과 함께.
최근 몇 년 동안 콘크리트 제품에 실리카 물질을 첨가하는 것이 인기를 얻고 있습니다. 마이크로실리카의 기본적인 물리적 작용 메커니즘은 콘크리트의 미세구조를 밀봉하는 것입니다. 매우 파편화된 구조를 가진 실리카 물질은 모래 밀봉 조골재의 경우와 같이 시멘트 알갱이 사이의 공간을 채웁니다. 공간의 실리카는 포졸란 반응으로 반응하기 시작합니다(CSH 상이 형성되기 시작함). 시멘트의 15%를 마이크로실리카로 대체하면 콘크리트의 기밀도가 수십 배 증가하는 것으로 나타났습니다. 이러한 효과는 다른 방법을 사용하여 달성하기가 극히 어렵습니다. 이러한 이유로 마이크로실리카는 고성능 콘크리트를 설계할 때 혼합물의 필수 구성 요소입니다. 입자 크기가 작은 마이크로실리카의 특성은 콘크리트 구성요소의 밀도가 높은 패킹을 선호합니다. 콘크리트의 구성 요소로서 실리카 물질은 종종 원래 형태로 사용됩니다(즉, 철-실리콘 합금 생산 중 필터에 의해 포집됨). 마이크로실리카를 적절한 처리로 압축한 형태와 페이스트와 같은 점도의 실리카도 점점 대중화되고 있습니다. 실리카 물질을 특징짓는 큰 비표면적 때문에 이러한 유형의 미네랄 첨가제를 사용하면 콘크리트 생산을 위한 물이 마이크로실리카 입자에 흡착되어 결과 콘크리트 혼합물의 안정성에 기여합니다. 결과적으로 혼합물의 유동성이 감소합니다. 마이크로실리카를 함유한 콘크리트의 적절한 일관성을 유지하기 위해서는 초가소제를 사용해야 합니다. 물, 시멘트 및 마이크로실리카의 정확한 비율을 유지하는 것이 중요합니다. 규소의 첨가량에 따라 콘크리트의 가격이 오르지만 너무 많이 첨가하면 최종 제품에 부정적인 영향을 미친다. 이 상황에서는 올바른 비율을 선택하는 것이 중요합니다. 마이크로실리카의 가장 유리한 함량은 완제품의 특성과 비용면에서 모두 5-10%범위입니다. PCC BakkiSilicon 에서 생산한 마이크로실리카는 해당 PN-EN-13263-1 표준에 따라 부과된 모든 요구 사항을 충족합니다. SiO 2 함량 범위는 80%~ 95%, Al 2 O 3 ~ 0.3%, C ~ 1.8%, CaO ~ 0.7%, Fe 2 O 3 ~ 0.1%, K 2 O ~ 0.4%, MgO ~ 0.2%및 Na 2 O에서 최대 함량 0.1%.
기계적 특성 개선 실리카 물질은 나머지 콘크리트 구성요소 사이의 공간을 채우고 경화된 콘크리트에 결정상을 생성하는 능력이 있습니다(포졸란 반응을 통해). 결과적으로 마이크로실리카가 첨가된 콘크리트는 더 기밀합니다. 이는 콘크리트의 모세관 파열과 동시에 모세관 다공성의 교란과 관련이 있습니다. 이 프로세스는 콘크리트의 기계적 매개변수(예: 압축 강도)를 크게 향상시킵니다. 골재 입자에 대한 그라우트의 접착력 증가 마이크로실리카를 추가하면 접착력이 증가하고 골재-그라우트 접촉 영역의 다공성이 감소합니다. 물리적 및 화학적 상호 작용의 결과로 그라우트의 미세 구조가 유리하게 수정됩니다. 동시에 모세관 모공 영역의 다공성이 크게 감소합니다. 기공 구조의 변화는 기밀성 및 내구성과 같은 특성에 영향을 미치는 주요 요인으로 간주됩니다. 공격적인 화학 물질에 대한 내성 콘크리트의 기밀성을 높이면 화학적 부식에 대한 내성이 향상됩니다. 공격적인 환경 물질이 콘크리트 구조물에 침투하는 것은 훨씬 더 어렵습니다. 실리카 물질은 예를 들어 황산염이 풍부한 물의 파괴적인 영향과 관련된 위험을 줄이며 내구성의 이유는 패킹된 기밀 구조와 함께 상대적으로 낮은 함량의 수산화칼슘을 제공할 수 있습니다. 강화 보호 마이크로실리카의 감소된 투과성은 염화물 이온이 강철 막대에 도달하여 부식을 일으키는 시간을 연장하여 염화물 이온의 침투로부터 보호합니다. 또한, 마이크로실리케이트 콘크리트는 훨씬 더 높은 전기 저항을 가지므로 부식 속도를 늦춥니다. 이 결합된 효과는 구조물의 수명을 5배에서 10배까지 증가시킵니다. 내마모성 마이크로실리카를 첨가한 콘크리트의 내마모성은 매우 높습니다. 토지 및 도로 건설에 사용하면 시간과 비용이 절약됩니다. 콘크리트의 수압 마모 저항성도 향상되어 댐 건설에 적합합니다.
마이크로실리카는 주로 고성능 콘크리트 및 특수 복합 건축 자재와 같은 콘크리트의 첨가제로 사용될 뿐만 아니라 광범위한 제품 및 응용 분야에도 사용됩니다. 그 용도는 다음과 같습니다.
원료인 백색 마이크로실리카도 빼놓을 수 없다. 그 구성에서 약 95%의 이산화규소 및 기타 산화물 외에 최대 3%의 함량을 갖는 산화지르코늄도 포함합니다. 이 제품은 입자가 미세하여 반응성이 높은 것이 특징입니다. 주로 내화물의 첨가제로 사용되어 유변학적 특성을 개선하고 수명을 연장합니다.
의심할 여지 없이 실리카 물질은 콘크리트 생산에 중요한 역할을 합니다. 따라서 건설 산업은 그것이 사용되는 주요 산업이며 수요 및 가격과 같은 측면도 규제합니다. Portal MarketsandMarkets™에 따르면 2015-2020년에 마이크로실리카의 시장 가치가 연간 5억 6,309만 달러로 증가했습니다. 최근 몇 년 동안 세계 시장은 뚜렷한 증가세를 보였습니다. 이 원료는 제품의 높은 내식성, 고강도 및 내구성을 보장하기 때문에 판매가 증가하고 있습니다. 실리카 물질은 지하철 노선, 터널 및 고층 빌딩 건설에 사용되기 때문에 중동 및 아프리카 및 아시아 태평양 지역에서 수요가 많습니다. 마이크로실리카의 유통업자와 생산자가 제조한 제품에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 아랍에미리트 및 사우디아라비아와 같은 국가는 중동 및 아프리카의 시장 리더이며 아랍에미리트는 이미 마이크로실리카 소비의 가장 큰 부분을 차지하고 있습니다. 유럽에서 마이크로실리카의 판매는 상대적으로 낮습니다. 실리카 물질의 예상 시장 및 가격 성장은 아시아 태평양 지역과 중동 지역에서 가장 높습니다.
