A microssílica é um subproduto da produção de silício metálico. Trata-se de um pó amorfo densificado, obtido pelo processo metalúrgico do silício em forno elétrico a arco. É utilizado como aditivo para melhorar as propriedades de formulações de concreto e argamassa.
Mercados e aplicações
Construção civil / Aditivos para concreto e argamassa, Cerâmica de construção, Placas de gesso e aditivos de gesso
Função
Aditivos para aumentar a resistência do concreto
Aditivos para cerâmica
Aditivos para concreto estanque
Aditivos para reduzir a capacidade de absorção do concreto
Matérias-primas e intermediários
Composição
Silício
Segmento
Cloroalcalino, matérias-primas e intermediários
Produtos Especiais / Aditivos especiais
A microssílica, também conhecida como matéria de sílica (número CAS 69012-64-2), é uma substância empoeirada de grão fino derivada da produção de ferrossilício e silício metálico em fornos elétricos a arco de alta temperatura. Na indústria, é utilizado como aditivo mineral. É comumente usado na indústria da construção como um dos principais aditivos para concreto, argamassa e produtos à base de cimento. É graças ao uso da microssílica que as maiores estruturas de concreto do mundo foram construídas.
Microsílica e matéria de sílica são termos usados de forma intercambiável na literatura e na indústria. Estes termos são usados para descrever o dióxido de silício (SiO 2 ), um polimorfo amorfo que contém adicionalmente pequenas quantidades de outros óxidos - em particular, óxidos de alumínio, cálcio ou ferro. Microsílica vem na forma de um pó branco, cinza ou quase preto. As partículas de microssílica são esferas amorfas com diâmetro entre 0,1 a 0,2 μm, o que a torna aproximadamente 100 vezes menor que a partícula média de cimento. Em altas temperaturas de até 2.000ᵒC, a microssílica apresenta durabilidade excepcional. Deve-se ter em mente que a matéria de sílica é insolúvel em água e solventes orgânicos. A área superficial específica da microssílica varia de 15 a 30 m2/g. Existem dois tipos de microssílica: compactada ou densificada. Essas duas formas diferem na densidade aparente, que é um parâmetro muito importante que caracteriza a microssílica. A densidade aparente é definida como 'a massa do material levemente polvilhado dividida pelo volume total que eles ocupam, considerando o volume dos vazios entre as partículas'. A densidade aparente da matéria de sílica compactada pode variar de 180 a 350 kg/ m3 , enquanto a densidade aparente da matéria de sílica densificada pode variar de 450 a 650 kg/ m3 .
A matéria sílica é um subproduto da produção de silício e ligas de ferrosilício em um forno elétrico a arco. Essas ligas são feitas de quartzo e carbono de alta pureza. Também é coletado como subproduto na produção de outras ligas de silício, como ferrocromo, ferromanganês, ferromagnésio e silício-cálcio. As matérias-primas normalmente utilizadas na fundição são quartzo metalúrgico, coque, cavacos de madeira e carvão. Eles são entregues diretamente no forno com tubos de enchimento que giram. O processo de obtenção de silício puro ocorre a uma temperatura superior a 2.000ᵒC. A chave para a obtenção do pó de sílica é filtrar os gases emitidos pelos fornos, pois é onde ele é encontrado. Além disso, o Grupo PCC oferece matéria de sílica (CAS 69012-64-2). As vendas deste importante componente na indústria da construção estão em constante crescimento. O produtor de microssílica para o Grupo PCC, PCC BakkiSilicon hf., está localizado na Islândia. É uma das plantas de produção mais ecológicas e ecológicas. O uso de fontes naturais de energia, como recursos geotérmicos, reduz as emissões de gases de efeito estufa em cerca de dois terços em comparação com outras usinas ao redor do mundo. A microssílica produzida pelo Grupo PCC tem uma pegada de carbono muito baixa em comparação com os produtos geralmente disponíveis no mercado. Este efeito é possível graças à utilização da mais moderna linha de produção de ferrossilício do mundo. 
Figura 1. Comparação da pegada de carbono da microssílica produzida pela PCC BakkiSilikon hf. com outros produtos análogos disponíveis no mercado.
Nos últimos anos, a adição de sílica em produtos de concreto vem ganhando popularidade. O mecanismo de ação físico básico da microssílica é a vedação da microestrutura do concreto. A matéria sílica com uma estrutura altamente fragmentada preenche os espaços entre os grãos de cimento, como é o caso do agregado graúdo de vedação de areia. A sílica nos espaços começa a reagir em uma reação pozolânica (a fase CSH começa a se formar). Acontece que se substituirmos 15 %de cimento por microssílica, a estanqueidade do concreto aumentará várias dezenas de vezes. Tal efeito é extremamente difícil de alcançar com o uso de outros métodos. Por esta razão, a microssílica é um componente essencial da mistura ao projetar concretos de alto desempenho. A característica da microssílica, que é de pequeno tamanho de grão, favorece o empacotamento mais denso dos componentes do concreto. Como componente do concreto, a matéria de sílica é frequentemente usada em sua forma original (isto é, como é coletada por filtros durante a produção de ligas de ferro-silício). A forma compactada (criada submetendo a microssílica a tratamentos apropriados) assim como a sílica de consistência pastosa também estão se tornando cada vez mais populares. Devido à grande superfície específica que caracteriza a matéria sílica, o uso deste tipo de aditivos minerais faz com que a água destinada à produção do concreto seja adsorvida nos grãos de microssílica - o que contribui para a estabilidade da mistura de concreto resultante. Como resultado, há uma redução na fluidez da mistura. Para manter a consistência adequada do concreto contendo microssílica, também é necessário o uso de superplastificantes. É importante manter a proporção correta de água, cimento e microssílica. O preço do concreto obtido aumenta dependendo da quantidade de sílica adicionada, mas muito disso tem um efeito negativo no produto final. Nesta situação, escolher as proporções certas é crucial. O teor de microssílica mais vantajoso, tanto em termos de propriedades do produto acabado como em termos de custos, situa-se na faixa de 5-10%. A microssílica produzida pela PCC BakkiSilicon cumpre todos os requisitos que lhe são impostos de acordo com a norma PN-EN-13263-1 aplicável. O teor de SiO 2 varia de 80%a 95%, Al 2 O 3 a 0,3%, C a 1,8%, CaO a 0,7%, Fe 2 O 3 a 0,1%, K 2 O a 0,4%, MgO a 0,2%e Na 2 O até um teor máximo de 0,1%.
Melhorar as propriedades mecânicas A matéria sílica tem a capacidade de preencher os espaços entre os restantes componentes do betão, criando uma fase cristalina no betão endurecido (através de uma reação pozolânica). Como resultado, o concreto com a adição de microssílica é mais hermético. Está relacionado à ruptura dos capilares no concreto e, ao mesmo tempo, à perturbação de sua porosidade capilar. Este processo melhora significativamente os parâmetros mecânicos do concreto (por exemplo, resistência à compressão). Aumentando a aderência do rejunte aos grãos agregados A adição de microssílica aumenta a adesão e reduz a porosidade da zona de contato do grout-agregado. Como resultado de interações físicas e químicas, a microestrutura da argamassa é modificada favoravelmente. Ao mesmo tempo, a porosidade na área dos poros capilares é significativamente reduzida. A alteração da estrutura dos poros é considerada o principal fator que influencia características como estanqueidade e durabilidade. Resistência a produtos químicos agressivos O aumento da estanqueidade do concreto leva diretamente a uma melhor resistência à corrosão química. É muito mais difícil que substâncias ambientais agressivas penetrem na estrutura de concreto. A matéria sílica reduz o risco associado, por exemplo, aos efeitos destrutivos de águas ricas em sulfato, e a razão de sua durabilidade pode ser dada um teor relativamente menor de hidróxido de cálcio em combinação com sua estrutura hermética e compacta. Proteção do reforço A permeabilidade reduzida da microssílica fornece proteção contra a penetração de íons cloreto, estendendo o tempo para que os íons cloreto atinjam a haste de aço e causem corrosão. Além disso, o concreto de microssilicato tem uma resistência elétrica muito maior e, portanto, diminui a taxa de corrosão. Este efeito combinado aumenta a vida útil da estrutura em cinco a dez vezes. Resistência à abrasão A resistência à abrasão do concreto com a adição de microssílica é muito alta. Seu uso na construção de terrenos e estradas economiza tempo e dinheiro. A resistência do concreto à abrasão hidráulica também é melhorada, o que o torna perfeito para a construção de barragens.
A microsílica não é usada apenas como aditivo para concretos - principalmente concretos de alto desempenho e materiais de construção compostos especiais - mas também é usada em uma ampla gama de produtos e aplicações. Entre seus usos estão:
A microssílica branca, a matéria-prima, também merece destaque. Em sua composição, além de cerca de 95 %de dióxido de silício e outros óxidos, também contém óxido de zircônio com teor de até 3%. Este produto é caracterizado por um grão fino que o torna altamente reativo. É usado principalmente como aditivo em materiais refratários, melhorando suas propriedades reológicas e prolongando sua vida útil.
Sem dúvida, a matéria sílica desempenha um papel significativo na produção de concreto. A indústria da construção é, portanto, a principal indústria em que é utilizada, e também regula aspectos como demanda e preço. O Portal MarketsandMarkets™ afirma que em 2015-2020, houve um aumento no valor de mercado da microssílica para US$ 563,09 milhões anuais. Nos últimos anos, o mercado global tem mostrado um claro aumento. A venda dessa matéria-prima está crescendo porque garante alta resistência à corrosão, alta resistência e durabilidade dos produtos. A matéria sílica está em grande demanda no Oriente Médio e na África e na região da Ásia-Pacífico, pois é usada na construção de linhas de metrô, túneis e arranha-céus. Há uma demanda crescente pelos produtos fabricados por distribuidores e produtores de microssílica. Países como Emirados Árabes Unidos e Arábia Saudita são líderes de mercado no Oriente Médio e na África, sendo que os Emirados Árabes Unidos já possuem a maior fatia do consumo de microssílica. Na Europa, as vendas de microssílica são relativamente baixas. O mercado estimado e o crescimento dos preços da matéria de sílica são maiores na região da Ásia-Pacífico e, em seguida, no Oriente Médio.
