Mikrosilika je vedľajším produktom výroby kremíkového kovu. Ide o zahustený amorfný prášok získaný metalurgickým procesom kremíka v elektrickej oblúkovej peci. Používa sa ako prísada na zlepšenie vlastností betónových a maltových formulácií.
Trhy a aplikácie
Stavebná konštrukcia / Prísady do betónu a malty, Sadrokartónové dosky a prísady do sadry, Stavebná keramika
Funkcia
Prísady do keramiky
Prísady do pevného betónu
Prísady na zníženie nasiakavosti betónu
Prísady na zvýšenie pevnosti betónu
Suroviny a medziprodukty
Zloženie
Silikón
Segment
Chloralkálie, suroviny a medziprodukty
Špeciálne produkty / Špeciálne prísady
Mikrooxid kremičitý, tiež známy ako oxid kremičitý (číslo CAS 69012-64-2), je jemnozrnná prašná látka získaná z výroby ferosilicia a kovového kremíka vo vysokoteplotných elektrických oblúkových peciach. V priemysle sa používa ako minerálna prísada. Bežne sa používa v stavebníctve ako jedna z hlavných prísad do betónu, malty a výrobkov na báze cementu. Práve vďaka použitiu mikrosiliky boli postavené najväčšie betónové konštrukcie na svete.
Mikrosilika a oxid kremičitý sú pojmy používané v literatúre a priemysle zameniteľné. Tieto výrazy sa používajú na opis oxidu kremičitého ( Si02 ), amorfného polymorfu, ktorý navyše obsahuje malé množstvá iných oxidov - najmä oxidy hliníka, vápnika alebo železa. Mikrosilica prichádza vo forme bieleho, šedého alebo takmer čierneho prášku. Častice mikrosiliky sú amorfné guľôčky s priemerom medzi 0,1 až 0,2 μm, čím sú približne 100-krát menšie ako priemerné častice cementu. Pri vysokých teplotách až do 2 000 ᵒC vykazuje mikrosilika výnimočnú odolnosť. Treba mať na pamäti, že oxid kremičitý je nerozpustný vo vode aj v organických rozpúšťadlách. Špecifický povrch mikrosiliky sa pohybuje od 15 do 30 m2/g. Existujú dva typy mikrosiliky: zhutnené alebo zahustené. Tieto dve formy sa líšia objemovou hmotnosťou, čo je veľmi dôležitý parameter, ktorý charakterizuje mikrosiliku. Sypná hustota je definovaná ako „hmotnosť voľne posypaného materiálu delená celkovým objemom, ktorý zaberajú, berúc do úvahy objem dutín medzi časticami“. Objemová hustota zhutnenej kremičitej hmoty sa môže pohybovať od 180 do 350 kg/ m3 , zatiaľ čo objemová hustota zhutnenej kremičitej hmoty sa môže pohybovať od 450 do 650 kg/ m3 .
Kremíková hmota je vedľajším produktom pri výrobe kremíka a ferosilicínových zliatin v elektrickej oblúkovej peci. Tieto zliatiny sú vyrobené z vysoko čistého kremeňa a uhlíka. Zhromažďuje sa tiež ako vedľajší produkt pri výrobe iných kremíkových zliatin, ako je ferochróm, feromangán, feromagnézium a vápenatý kremík. Suroviny zvyčajne používané pri tavení sú hutnícky kremeň, koks, drevná štiepka a uhlie. Dodávajú sa priamo do pece s plniacimi rúrkami, ktoré sa otáčajú. Proces získavania čistého kremíka tam prebieha pri teplote nad 2 000 ᵒC. Kľúčom k získaniu kremičitého prachu je filtrovanie plynov emitovaných z pecí, pretože práve tu sa nachádza. Skupina PCC tiež ponúka kremičité látky (CAS 69012-64-2). Predaj tohto dôležitého komponentu v stavebníctve neustále rastie. Výrobca mikrosiliky pre skupinu PCC, PCC BakkiSilicon hf., sa nachádza na Islande. Je to jeden z najekologickejších a klimaticky najšetrnejších výrobných závodov. Využívanie prírodných zdrojov energie, ako sú geotermálne zdroje, znižuje emisie skleníkových plynov asi o dve tretiny v porovnaní s inými rastlinami na celom svete. Mikrosilika vyrábaná skupinou PCC má veľmi nízku uhlíkovú stopu v porovnaní s výrobkami bežne dostupnými na trhu. Tento efekt je možné dosiahnuť vďaka použitiu najmodernejšej výrobnej linky na výrobu ferosilicia na svete. 
Obrázok 1. Porovnanie uhlíkovej stopy mikrosiliky produkovanej PCC BakkiSilikon hf. s inými analogickými produktmi dostupnými na trhu.
V posledných rokoch získava na popularite pridávanie kremičitých látok do betónových výrobkov. Základným, fyzikálnym mechanizmom pôsobenia mikrosiliky je utesnenie mikroštruktúry betónu. Kremenná hmota s vysoko členitou štruktúrou vypĺňa priestory medzi zrnami cementu, ako je to v prípade pieskového tesniaceho hrubého kameniva. Oxid kremičitý v priestoroch začne reagovať pucolánovou reakciou (začne sa vytvárať CSH fáza). Ukazuje sa, že ak nahradíme 15 %cementu mikrokremičitým, vzduchotesnosť betónu sa niekoľkonásobne zvýši. Takýto účinok je mimoriadne ťažké dosiahnuť použitím iných metód. Z tohto dôvodu je mikrosilica nevyhnutnou zložkou zmesi pri navrhovaní vysokohodnotných betónov. Charakteristickým znakom mikrosiliky, ktorou je malá zrnitosť, je hustejšie balenie betónových komponentov. Ako zložka betónu sa kremíková hmota často používa vo svojej pôvodnej forme (tj ako je zachytávaná filtrami pri výrobe ferosilicínových zliatin). Čoraz obľúbenejšia je aj zhutnená forma (vytvorená vhodnou úpravou mikrosiliky), ako aj silika pastovitej konzistencie. Vďaka veľkému špecifickému povrchu, ktorý charakterizuje kremičitú hmotu, použitie tohto typu minerálnych prísad spôsobuje, že voda určená na výrobu betónu sa adsorbuje na zrná mikrosiliky, čo prispieva k stabilite výslednej betónovej zmesi. V dôsledku toho dochádza k zníženiu tekutosti zmesi. Aby sa zachovala správna konzistencia betónu s obsahom mikrosiliky, je potrebné použiť aj superplastifikátory. Dôležité je dodržať správny pomer vody, cementu a mikrosiliky. Cena získaného betónu sa zvyšuje v závislosti od množstva pridanej kremičitej hmoty, ale jej príliš veľa má negatívny vplyv na konečný produkt. V tejto situácii je rozhodujúci výber správnych proporcií. Najvýhodnejší obsah mikrosiliky ako z hľadiska vlastností hotového výrobku, tak aj z hľadiska nákladov je v rozmedzí 5-10%. Mikrosilika vyrábaná spoločnosťou PCC BakkiSilicon spĺňa všetky požiadavky, ktoré sú na ňu kladené v súlade s platnou normou PN-EN-13263-1. Obsah Si02 sa pohybuje od 80 %do 95 %, Al203 do 0,3 %, C do 1,8 %, CaO do 0,7 %, Fe203 do 0,1 %, K20 do 0,4 %, MgO do 0,2 %a Na 2 O do maximálneho obsahu 0,1 %.
Zlepšenie mechanických vlastností Hmota kremíka má schopnosť vyplniť priestory medzi zvyšnými zložkami betónu, čím sa vytvorí kryštalická fáza vo vytvrdnutom betóne (prostredníctvom pucolánovej reakcie). Vďaka tomu je betón s prídavkom mikrosiliky vzduchotesnejší. Súvisí to s praskaním kapilár v betóne a zároveň s narušením jeho kapilárnej pórovitosti. Tento proces výrazne zlepšuje mechanické parametre betónu (napr. pevnosť v tlaku). Zvýšenie priľnavosti zálievky k zrnám kameniva Prídavok mikrosiliky zvyšuje priľnavosť a znižuje pórovitosť kontaktnej zóny kameniva a zálievky. V dôsledku fyzikálnych a chemických interakcií sa priaznivo mení mikroštruktúra zálievky. Zároveň je výrazne znížená pórovitosť v oblasti kapilárnych pórov. Zmena štruktúry pórov sa považuje za hlavný faktor ovplyvňujúci vlastnosti ako vzduchotesnosť a trvanlivosť. Odolnosť voči agresívnym chemikáliám Zvýšenie vzduchotesnosti betónu priamo vedie k zlepšeniu odolnosti voči chemickej korózii. Pre agresívne látky z prostredia je oveľa ťažšie preniknúť do betónovej konštrukcie. Kremenná hmota znižuje riziko spojené napríklad s deštruktívnymi účinkami vôd bohatých na sírany a dôvodom ich trvanlivosti môže byť relatívne nižší obsah hydroxidu vápenatého v kombinácii s jeho zabalenou vzduchotesnou štruktúrou. Ochrana výstuže Znížená priepustnosť mikrosiliky poskytuje ochranu proti prenikaniu chloridových iónov predĺžením času, počas ktorého sa chloridové ióny dostanú k oceľovej tyči a spôsobia koróziu. Okrem toho má mikrosilikátový betón oveľa vyšší elektrický odpor a tým spomaľuje rýchlosť korózie. Tento kombinovaný efekt zvyšuje životnosť konštrukcie päťkrát až desaťkrát. Oteruvzdornosť Oteruvzdornosť betónu s prídavkom mikrosiliky je veľmi vysoká. Jeho použitie pri výstavbe pozemkov a ciest šetrí čas a peniaze. Zlepšuje sa aj odolnosť betónu voči hydraulickému oderu, vďaka čomu je ideálny na stavbu priehrad.
Microsilica sa používa nielen ako prísada do betónov - predovšetkým vysokohodnotných betónov a špeciálnych kompozitných stavebných materiálov - ale používa sa aj v širokej škále produktov a aplikácií. Medzi jeho použitia patrí:
Za zmienku stojí aj biela mikrosilica, surovina. Vo svojom zložení obsahuje okrem asi 95 %oxidu kremičitého a iných oxidov aj oxid zirkoničitý s obsahom do 3 %. Tento produkt sa vyznačuje jemným zrnom, vďaka čomu je vysoko reaktívny. Používa sa najmä ako prísada do žiaruvzdorných materiálov, zlepšuje ich reologické vlastnosti a predlžuje ich životnosť.
Pri výrobe betónu hrá nepochybne významnú úlohu kremičitá hmota. Stavebníctvo je teda hlavným odvetvím, v ktorom sa používa, a reguluje aj aspekty ako dopyt a cena. Portál MarketsandMarkets™ uvádza, že v rokoch 2015-2020 došlo k nárastu trhovej hodnoty mikrosiliky na 563,09 milióna USD ročne. V posledných rokoch svetový trh vykazuje jasný nárast. Predaj tejto suroviny rastie, pretože zabezpečuje vysokú odolnosť proti korózii, vysokú pevnosť a trvanlivosť výrobkov. Silikát je veľmi žiadaný na Blízkom východe, v Afrike a v ázijsko-pacifickej oblasti, pretože sa používa pri stavbe liniek metra, tunelov a mrakodrapov. Zvyšuje sa dopyt po výrobkoch vyrábaných distribútormi a výrobcami mikrosiliky. Krajiny ako Spojené arabské emiráty a Saudská Arábia sú lídrami na trhu na Blízkom východe a v Afrike, pričom už teraz majú Spojené arabské emiráty najväčší podiel na spotrebe mikrosiliky. V Európe je predaj mikrosiliky relatívne nízky. Odhadovaný rast trhu a cien oxidu kremičitého je najväčší v ázijsko-tichomorskom regióne a potom na Strednom východe.
