Mikrosilika , silikon metal üretiminin bir yan ürünüdür. Bu, bir elektrik ark fırınında silikonun metalurjik işlemiyle elde edilen yoğunlaştırılmış amorf bir tozdur. Beton ve harç formülasyonlarının özelliklerini iyileştirmek için katkı maddesi olarak kullanılır.
Pazarlar ve uygulamalar
Bina inşaatı / Alçıpan ve alçı katkı maddeleri, Beton ve harç katkı maddeleri, Yapı seramikleri
fonksiyon
Betonun emiciliğini azaltan katkı maddeleri
Betonun mukavemetini artırmak için katkı maddeleri
Hammaddeler ve ara ürünler
Seramik katkı maddeleri
Sıkı beton için katkı maddeleri
Kompozisyon
Silikon
bölüm
Kloralkali, hammaddeler ve ara ürünler
Özel ürünler / Özel katkı maddeleri
Silika maddesi olarak da bilinen mikrosilika (CAS numarası 69012-64-2), yüksek sıcaklıktaki elektrik ark fırınlarında ferrosilikon ve metalik silikon üretiminden elde edilen ince taneli tozlu bir maddedir. Sanayide mineral katkı maddesi olarak kullanılır. İnşaat sektöründe beton, harç ve çimento esaslı ürünler için ana katkı maddelerinden biri olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Dünyanın en büyük beton yapıları mikrosilika kullanımı sayesinde inşa edilmiştir.
Mikrosilika ve silika maddesi, literatürde ve endüstride birbirinin yerine kullanılan terimlerdir. Bu terimler, ek olarak küçük miktarlarda başka oksitler, özellikle alüminyum, kalsiyum veya demir oksitler içeren amorf bir polimorf olan silikon dioksiti ( Si02 ) tanımlamak için kullanılır. Mikrosilika beyaz, gri veya neredeyse siyah bir toz şeklinde gelir. Mikrosilika parçacıkları, 0,1 ila 0,2 μm arasında bir çapa sahip amorf kürelerdir, bu da onu ortalama çimento parçacığından yaklaşık 100 kat daha küçük yapar. 2.000ᵒC'ye kadar yüksek sıcaklıklarda, mikrosilika olağanüstü dayanıklılık sergiler. Silika maddesinin hem suda hem de organik çözücülerde çözünmediği unutulmamalıdır. Mikrosilikanın spesifik yüzey alanı 15 ila 30 m2/g arasında değişmektedir. İki tür mikrosilika vardır: sıkıştırılmış veya yoğunlaştırılmış. Bu iki form, mikrosilikayı karakterize eden çok önemli bir parametre olan yığın yoğunluğunda farklılık gösterir. Yığın yoğunluğu, 'parçacıklar arasındaki boşlukların hacmi göz önüne alındığında, kapladıkları toplam hacme bölünen gevşek bir şekilde serpilmiş malzemenin kütlesi' olarak tanımlanır. Sıkıştırılmış silika maddesinin yığın yoğunluğu 180 ila 350 kg/ m3 arasında değişebilirken, yoğunlaştırılmış silika maddesinin yığın yoğunluğu 450 ila 650 kg/ m3 arasında değişebilir.
Silis maddesi, bir elektrik ark ocağında silisyum ve ferrosilisyum alaşımlarının üretiminde bir yan üründür. Bu alaşımlar yüksek saflıkta kuvars ve karbondan yapılmıştır. Ayrıca ferrokrom, ferromanganez, ferromagnezyum ve kalsiyum silikon gibi diğer silikon alaşımlarının üretiminde yan ürün olarak toplanır. Eritmede genellikle kullanılan hammaddeler metalurjik kuvars, kok, ağaç yongaları ve kömürdür. Dönen dolum tüpleri ile doğrudan fırına teslim edilirler. Saf silikon elde etme işlemi orada 2.000ᵒC'nin üzerinde bir sıcaklıkta gerçekleşir. Silika tozu elde etmenin anahtarı, fırınlardan çıkan gazları burada bulunduğu için filtrelemektir. Ayrıca, PCC Grubu silika maddesi (CAS 69012-64-2) sunmaktadır. Bu önemli bileşenin inşaat sektöründeki satışları sürekli artıyor. PCC Grubu için mikro silika üreticisi, PCC BakkiSilicon hf., İzlanda'da bulunuyor. Çevreye ve iklime en duyarlı üretim tesislerinden biridir. Jeotermal kaynaklar gibi doğal enerji kaynaklarının kullanımı, dünyadaki diğer tesislere kıyasla sera gazı emisyonlarını yaklaşık üçte iki oranında azaltır. PCC Group tarafından üretilen Microsilica, piyasada genel olarak bulunan ürünlere kıyasla çok düşük karbon ayak izine sahiptir. Bu etki, dünyadaki en modern ferrosilikon üretim hattının kullanılması sayesinde elde edilebilmektedir. 
Şekil 1. PCC BakkiSilikon hf tarafından üretilen mikrosilikanın karbon ayak izinin bir karşılaştırması. piyasada bulunan diğer benzer ürünlerle.
Son yıllarda, beton ürünlere silika maddesinin eklenmesi popülerlik kazanmaktadır. Mikrosilikanın temel, fiziksel etki mekanizması betonun mikro yapısını sızdırmaz hale getirmektir. Kum sızdırmaz iri agregalarda olduğu gibi, oldukça parçalı yapıya sahip silika maddesi, çimento taneleri arasındaki boşlukları doldurur. Boşluklardaki silika, puzolanik reaksiyonda reaksiyona girmeye başlar (CSH fazı oluşmaya başlar). Çimentonun %15'ini mikrosilika ile değiştirirsek, betonun hava sızdırmazlığının birkaç düzine kat artacağı ortaya çıktı. Böyle bir etkinin diğer yöntemlerin kullanımıyla elde edilmesi son derece zordur. Bu nedenle mikrosilika, yüksek performanslı betonlar tasarlanırken karışımın önemli bir bileşenidir. Küçük tane boyutu olan mikrosilikanın karakteristik özelliği, beton bileşenlerin daha yoğun bir şekilde paketlenmesini sağlar. Betonun bir bileşeni olarak silika maddesi genellikle orijinal haliyle (yani, ferro-silikon alaşımlarının üretimi sırasında filtreler tarafından toplandığı için) kullanılır. Sıkıştırılmış form (mikrosilika uygun işlemlere tabi tutularak oluşturulan) ve ayrıca macun benzeri kıvamdaki silika da giderek daha popüler hale geliyor. Silika maddesini karakterize eden geniş spesifik yüzey nedeniyle, bu tip mineral katkı maddelerinin kullanımı, beton üretimi için amaçlanan suyun mikrosilika taneleri üzerinde adsorbe olmasına neden olur - bu da sonuçtaki beton karışımının stabilitesine katkıda bulunur. Sonuç olarak, karışımın akışkanlığında bir azalma vardır. Mikrosilika içeren betonun uygun kıvamını korumak için süper akışkanlaştırıcıların kullanılması da gereklidir. Doğru su, çimento ve mikrosilika oranını korumak önemlidir. Elde edilen betonun fiyatı eklenen silis maddesi miktarına bağlı olarak artmakta, ancak fazlası nihai ürün üzerinde olumsuz etki yapmaktadır. Bu durumda, doğru oranları seçmek çok önemlidir. Hem bitmiş ürünün özellikleri hem de maliyetler açısından en avantajlı mikrosilika içeriği %5-10 aralığındadır. PCC BakkiSilicon tarafından üretilen Microsilica, geçerli PN-EN-13263-1 standardına göre kendisine dayatılan tüm gereksinimleri karşılar. SiO2 içeriği %80 ila %95 , Al2O3 ila %0,3, C ila %1,8 , CaO ila %0,7, Fe2O3 ila %0,1, K2O ila %0,4, MgO ila %0,2 ve Na arasında değişir. %0,1'lik maksimum içeriğe 2 O.
Mekanik özelliklerin iyileştirilmesi Silika maddesi, kalan beton bileşenleri arasındaki boşlukları doldurarak sertleşmiş betonda kristal bir faz (puzolanik reaksiyon yoluyla) oluşturma yeteneğine sahiptir. Sonuç olarak, mikrosilika ilaveli beton daha hava geçirmezdir. Betondaki kılcal damarların yırtılması ve aynı zamanda kılcal gözenekliliğinin bozulması ile ilgilidir. Bu işlem, betonun mekanik parametrelerini (örneğin, basınç dayanımı) önemli ölçüde iyileştirir. Harcın agrega tanelerine yapışmasını arttırmak Mikrosilika ilavesi yapışmayı arttırır ve agrega-harç temas bölgesinin gözenekliliğini azaltır. Fiziksel ve kimyasal etkileşimlerin bir sonucu olarak, harcın mikro yapısı uygun şekilde değiştirilir. Aynı zamanda, kılcal gözenekler alanındaki gözeneklilik önemli ölçüde azalır. Gözenek yapısının değiştirilmesi, hava geçirmezlik ve dayanıklılık gibi özellikleri etkileyen ana faktör olarak kabul edilir. Agresif kimyasallara karşı direnç Betonun hava sızdırmazlığının arttırılması doğrudan kimyasal korozyona karşı direncin artmasına yol açar. Agresif çevresel maddelerin beton yapıya nüfuz etmesi çok daha zordur. Silika maddesi, örneğin sülfat bakımından zengin suların yıkıcı etkileriyle ilişkili riski azaltır ve dayanıklılıklarının nedeni, paketlenmiş, hava geçirmez yapısıyla birlikte nispeten daha düşük bir kalsiyum hidroksit içeriği verilebilir. Takviye koruması Mikrosilikanın azaltılmış geçirgenliği, klorür iyonlarının çelik çubuğa ulaşma ve korozyona neden olma süresini uzatarak klorür iyonlarının nüfuz etmesine karşı koruma sağlar. Ayrıca mikrosilikat betonun elektrik direnci çok daha yüksektir ve bu nedenle korozyon hızını yavaşlatır. Bu birleşik etki, yapının hizmet ömrünü beş ila on kat artırır. Aşınma direnci Mikrosilika katkılı betonun aşınma direnci çok yüksektir. Arazi ve yol yapımında kullanılması zamandan ve paradan tasarruf sağlar. Betonun hidrolik aşınmaya karşı direnci de iyileştirilmiştir, bu da onu baraj inşaatı için mükemmel hale getirir.
Microsilica, başta yüksek performanslı betonlar ve özel kompozit yapı malzemeleri olmak üzere sadece betonlara katkı maddesi olarak kullanılmaz, aynı zamanda çok çeşitli ürün ve uygulamalarda kullanılır. Kullanımları arasında:
Hammaddesi olan beyaz mikrosilika da bahsetmeye değer. Bileşiminde yaklaşık %95 oranında silikon dioksit ve diğer oksitlerin yanı sıra %3'e varan oranda zirkonyum oksit de içerir. Bu ürün, onu son derece reaktif yapan ince bir tanecik ile karakterize edilir. Esas olarak refrakter malzemelere katkı maddesi olarak kullanılır, reolojik özelliklerini iyileştirir ve hizmet ömrünü uzatır.
Kuşkusuz, silika maddesi beton üretiminde önemli bir rol oynamaktadır. Bu nedenle inşaat sektörü, kullanıldığı ana sektördür ve talep ve fiyat gibi hususları da düzenler. Portal MarketsandMarkets™, 2015-2020 yıllarında mikrosilikanın piyasa değerinde yıllık 563,09 milyon ABD dolarına bir artış olduğunu belirtiyor. Son yıllarda, küresel pazar net bir artış göstermiştir. Bu hammaddenin satışı, ürünlerin yüksek korozyon direnci, yüksek mukavemet ve dayanıklılık sağlaması nedeniyle artmaktadır. Silika maddesi metro hatları, tüneller ve gökdelenlerin yapımında kullanıldığı için Ortadoğu ve Afrika ile Asya-Pasifik bölgesinde büyük talep görmektedir. Distribütörler ve mikrosilika üreticileri tarafından üretilen ürünlere artan talep var. Birleşik Arap Emirlikleri ve Suudi Arabistan gibi ülkeler Orta Doğu ve Afrika'da pazar liderleridir ve Birleşik Arap Emirlikleri zaten mikrosilika tüketiminde en büyük paya sahiptir. Avrupa'da, mikrosilika satışları nispeten düşüktür. Silika maddesinin tahmini pazar ve fiyat artışı, Asya-Pasifik bölgesinde ve ardından Orta Doğu'da en fazladır.
