Microsilica är en biprodukt från produktion av kiselmetall. Detta är ett förtätat amorft pulver, erhållet genom den metallurgiska processen av kisel i en elektrisk ljusbågsugn. Det används som tillsats för att förbättra egenskaperna hos betong- och murbruksformuleringar.
Marknader och applikationer
Byggnadskonstruktion / Betong & murbruk tillsatser, Bygga keramik, Gipsskivor & gipstillsatser
Fungera
Råvaror & intermediärer
Tillsatser för att minska upptagningsförmågan hos betong
Tillsatser för att öka betongens hållfasthet
Tillsatser för keramik
Tillsatser för tät betong
Sammansättning
Kisel
Segmentet
Kloralkali, råvaror och intermediärer
Specialprodukter / Specialtillsatser
Mikrokisel, även känd som kiseldioxid (CAS-nummer 69012-64-2), är ett finkornigt dammigt ämne som härrör från produktion av ferrokisel och metalliskt kisel i ljusbågsugnar med hög temperatur. Inom industrin används det som mineraltillsats. Det används ofta i byggbranschen som en av de viktigaste tillsatserna för betong, murbruk och cementbaserade produkter. Det är tack vare användningen av mikrosilika som de största betongkonstruktionerna i världen har byggts.
Mikrokisel och kiseldioxid är termer som används omväxlande i litteraturen och industrin. Dessa termer används för att beskriva kiseldioxid (SiO 2 ), en amorf polymorf som dessutom innehåller små mängder andra oxider - i synnerhet aluminium-, kalcium- eller järnoxider. Microsilica kommer i form av ett vitt, grått eller nästan svart pulver. Mikrokiselpartiklar är amorfa sfärer med en diameter mellan 0,1 och 0,2 μm, vilket gör den ungefär 100 gånger mindre än den genomsnittliga cementpartikeln. Vid höga temperaturer på upp till 2 000ᵒC uppvisar mikrosilika exceptionell hållbarhet. Man bör komma ihåg att kiseldioxid är olösligt i både vatten och organiska lösningsmedel. Den specifika ytan av mikrokiseldioxid varierar från 15 till 30 m2/g. Det finns två typer av mikrokiseldioxid: komprimerad eller förtätad. Dessa två former skiljer sig åt i bulkdensitet, vilket är en mycket viktig parameter som kännetecknar mikrokiseldioxid. Bulkdensitet definieras som "massan av det löst stänkta materialet dividerat med den totala volymen de upptar, med tanke på volymen av hålrummen mellan partiklarna". Bulkdensiteten för komprimerad kiseldioxid kan variera från 180 till 350 kg/m 3 , medan bulkdensiteten för förtätad kiseldioxid kan variera från 450 till 650 kg/m 3 .
Kiseldioxid är en biprodukt vid framställning av kisel och ferrokisellegeringar i en elektrisk ljusbågsugn. Dessa legeringar är gjorda av högrent kvarts och kol. Det samlas också in som en biprodukt vid tillverkning av andra kisellegeringar som ferrokrom, ferromangan, ferromagnesium och kalciumkisel. De råvaror som vanligtvis används vid smältning är metallurgisk kvarts, koks, flis och kol. De levereras direkt in i ugnen med påfyllningsrör som roterar. Processen att erhålla rent kisel sker där vid en temperatur på över 2 000ᵒC. Nyckeln till att få fram kiseldioxiddamm är att filtrera de gaser som släpps ut från ugnarna, eftersom det är här det finns. Dessutom erbjuder PCC-gruppen kiseldioxid (CAS 69012-64-2). Försäljningen av denna viktiga komponent inom byggbranschen växer ständigt. Tillverkaren av mikrokisel för PCC-koncernen, PCC BakkiSilicon hf., ligger på Island. Det är en av de mest miljö- och klimatvänliga produktionsanläggningarna. Användningen av naturliga energikällor som geotermiska resurser minskar utsläppen av växthusgaser med cirka två tredjedelar jämfört med andra anläggningar runt om i världen. Microsilica som produceras av PCC Group har ett mycket lågt koldioxidavtryck jämfört med de produkter som är allmänt tillgängliga på marknaden. Denna effekt är möjlig att uppnå tack vare användningen av den modernaste ferrokiselproduktionslinjen i världen. 
Figur 1. En jämförelse av koldioxidavtrycket för mikrosilika producerad av PCC BakkiSilikon hf. med andra liknande produkter som finns på marknaden.
På senare år har tillsatsen av kiseldioxid till betongprodukter blivit allt populärare. Den grundläggande, fysiska verkningsmekanismen för mikrosilika är att täta betongens mikrostruktur. Kiselmaterial med en mycket fragmenterad struktur fyller utrymmena mellan cementkornen, vilket är fallet med sandtätning av grovt ballast. Kiseldioxiden i utrymmena börjar reagera i en puzzolanreaktion (CSH-fasen börjar bildas). Det visar sig att om vi ersätter 15%cement med mikrokisel kommer betongens lufttäthet att öka flera dussin gånger. En sådan effekt är extremt svår att uppnå med användning av andra metoder. Av denna anledning är mikrokiseldioxid en viktig komponent i blandningen vid design av högpresterande betong. Den karakteristiska egenskapen hos mikrokiseldioxid, som är liten kornstorlek, gynnar tätare packning av betongkomponenter. Som en komponent i betong används kiseldioxid ofta i sin ursprungliga form (dvs eftersom det samlas upp av filter under tillverkningen av ferro-kisellegeringar). Den komprimerade formen (som skapats genom att utsätta mikrokiseldioxid för lämpliga behandlingar) såväl som kiseldioxid med pastaliknande konsistens blir också mer och mer populära. På grund av den stora specifika ytan som kännetecknar kiseldioxid gör användningen av denna typ av mineraltillsatser att vattnet avsett för tillverkning av betong adsorberas på mikrokiselkornen - vilket bidrar till stabiliteten hos den resulterande betongblandningen. Som ett resultat blir det en minskning av blandningens fluiditet. För att bibehålla korrekt konsistens hos betong som innehåller mikrokiseldioxid är det också nödvändigt att använda supermjukgörare. Det är viktigt att hålla rätt förhållande mellan vatten, cement och mikrokiseldioxid. Priset på den erhållna betongen ökar beroende på mängden kiseldioxid som tillsätts, men för mycket av det har en negativ effekt på slutprodukten. I den här situationen är det avgörande att välja rätt proportioner. Det mest fördelaktiga innehållet av mikrosilika, både vad gäller egenskaperna hos den färdiga produkten och kostnadsmässigt, ligger i intervallet 5-10%. Microsilica tillverkad av PCC BakkiSilicon uppfyller alla krav som ställs på den i enlighet med tillämplig PN-EN-13263-1 standard. SiO2 -halten varierar från 80 %till 95 %, Al2O3 till 0,3 %, C till 1,8 %, CaO till 0,7 %, Fe2O3 till 0,1 %, K2O till 0,4 %, MgO till 0,2 %och Na 20 till en maximal halt av 0,1%.
Förbättring av de mekaniska egenskaperna Kisel har förmågan att fylla utrymmen mellan de återstående betongkomponenterna, vilket skapar en kristallin fas i den härdade betongen (genom en puzzolanreaktion). Som ett resultat blir betong med tillsats av mikrokisel mer lufttät. Det är relaterat till bristningen av kapillärerna i betongen och samtidigt störningen av dess kapillärporositet. Denna process förbättrar avsevärt betongens mekaniska parametrar (t.ex. tryckhållfasthet). Öka fogmassans vidhäftning till ballastkornen Tillsatsen av mikrosilika ökar vidhäftningen och minskar porositeten i kontaktzonen för ballast-injekteringsbruk. Som ett resultat av fysiska och kemiska interaktioner modifieras fogmassans mikrostruktur positivt. Samtidigt minskar porositeten i området för kapillärporerna avsevärt. Att ändra porstrukturen anses vara den huvudsakliga faktorn som påverkar egenskaper som lufttäthet och hållbarhet. Beständighet mot aggressiva kemikalier Att öka betongens lufttäthet leder direkt till förbättrad motståndskraft mot kemisk korrosion. Det är mycket svårare för aggressiva miljöämnen att tränga in i betongkonstruktionen. Kiselämnen minskar risken förknippad med exempelvis destruktiva effekter av sulfatrika vatten och orsaken till deras hållbarhet kan ges en relativt lägre halt av kalciumhydroxid i kombination med dess packade, lufttäta struktur. Armeringsskydd Den minskade permeabiliteten hos mikrosilika ger skydd mot penetrering av kloridjoner genom att förlänga tiden för kloridjoner att nå stålstaven och orsaka korrosion. Dessutom har mikrosilikatbetong mycket högre elektriskt motstånd och saktar därför ner korrosionshastigheten. Denna kombinerade effekt ökar strukturens livslängd med fem till tio gånger. Nötningsbeständighet Nötningsbeständigheten hos betong med tillsats av mikrosilika är mycket hög. Dess användning i mark- och vägbyggen sparar tid och pengar. Betongens motståndskraft mot hydraulisk nötning förbättras också, vilket gör den perfekt för byggande av dammar.
Microsilica används inte bara som tillsats till betong - främst högpresterande betong och speciella sammansatta byggmaterial - utan används också i en lång rad produkter och applikationer. Bland dess användningsområden är:
Vit mikrosilika, råvaran, är också värt att nämna. I sin sammansättning innehåller den, förutom cirka 95 %kiseldioxid och andra oxider, även zirkoniumoxid med en halt på upp till 3 %. Denna produkt kännetecknas av en finkornig som gör den mycket reaktiv. Det används främst som tillsats till eldfasta material, vilket förbättrar deras reologiska egenskaper och förlänger deras livslängd.
Utan tvekan spelar kiseldioxid en betydande roll vid tillverkningen av betong. Byggbranschen är därför den huvudsakliga branschen där den används, och den reglerar även aspekter som efterfrågan och pris. Portal MarketsandMarkets™ uppger att under 2015-2020 skedde en ökning av marknadsvärdet för mikrokisel till 563,09 miljoner USD årligen. De senaste åren har den globala marknaden visat en tydlig ökning. Försäljningen av denna råvara växer eftersom den säkerställer hög korrosionsbeständighet, hög hållfasthet och produkternas hållbarhet. Kisel är efterfrågat i Mellanöstern och Afrika och Asien-Stillahavsområdet eftersom det används i byggandet av tunnelbanelinjer, tunnlar och skyskrapor. Det finns en ökad efterfrågan på de produkter som tillverkas av distributörer och tillverkare av mikrosilika. Länder som Förenade Arabemiraten och Saudiarabien är marknadsledande i Mellanöstern och Afrika, där Förenade Arabemiraten redan har den största andelen mikrokiseldioxidkonsumtion. I Europa är försäljningen av mikrosilica relativt låg. Den uppskattade marknads- och pristillväxten för kiseldioxid är störst i Asien-Stillahavsområdet och sedan i Mellanöstern.
