معرفی میکروسیلیکا و موارد استفاده آن

میکروسیلیکا ماده ای بدون بو، غیرقابل احتراق و در دما و فشار محیط پایدار است. دمای ذوب این ماده ۲۳۰۰ درجه سانتیگراد است. این ماده دارای رنگ های سفید و خاکستری است که عموما رنگ آن از خاکستری کم رنگ تا خاکستری پررنگ متغیر است.

معرفی میکروسیلیکا و موارد استفاده آن
1400/08/11 | 12:39:57

میکروسیلیکا ماده ای بدون بو، غیرقابل احتراق و در دما و فشار محیط پایدار است. دمای ذوب این ماده ۲۳۰۰ درجه سانتیگراد است. این ماده دارای رنگ های سفید و خاکستری است که عموما رنگ آن از خاکستری کم رنگ تا خاکستری پررنگ متغیر است. در فرآیند تولید فروسیلیسیم به ازای تولید هر تن فروسیلیسیم حدود ۳۰۰ کیلوگرم محصول فرعی میکروسیلیکا حاصل می شود.

با وجود استفاده این ماده در صنایعی چون نسوز و سرامیک، شیمیایی و پلیمر و نفت و گاز، اما بیشترین استفاده را در سیمان و بتن دارد. 

 

میکروسیلیکا و ویژگی های آن

میکروسیلیکا (Microsilica) یا میکروسیلیس محصول جانبی از کوره های قوس الکتریکی القایی در صنایع فلز سیلیس و آلیاژ فروسیلیس است. میکروسیلیکا با اسامی Amorphous silica , Silica fume , Condensed silica fume  نیز شناخته می شود.

در حقیقت میکروسیلیکا ماده ای بدون بو، غیرقابل احتراق و در دما و فشار محیط پایدار است. دمای ذوب این ماده ۲۳۰۰ درجه سانتیگراد است.

این ماده دارای رنگ های سفید و خاکستری است که عموما رنگ آن از خاکستری کم رنگ تا خاکستری پررنگ متغیر است. رنگ میکروسیلیکا بسته به منشاء و نحوه تولید متفاوت است و با توجه به اینکه سیلیس بدون رنگ است رنگ میکروسیلیکا به صورت عمده توسط سایر ترکیبات به غیر از SIO2 مانند کربن و اکسیدآهن تعیین می شود. رنگ تولیدی میکروسیلیکا در این روش خاکستری است.

 لازم به یادآوری است که در فرآیند تولید فروسیلیسیم به ازای تولید هر تن فروسیلیسیم حدود ۳۰۰ کیلوگرم محصول فرعی میکروسیلیکا حاصل می شود. 

میکروسیلیکا در آب حل نشده و با آن واکنش انجام نمی دهد، اما در محلول هیدروکسیدسدیم یا پتاسیم قابل حل بوده و با فلوراید یا اسیدهیدروفلوریک واکنش می کند. همچنین این محصول قابل اشتعال نیست و سبب اشتعال سایر مواد را فراهم نمی کند. 

 

تاریخچه میکروسیلیکا

برای نخستین بار میکروسیلیس در نروژ در اوایل دهه ۱۹۵۰ میلادی (سال ۱۹۵۲) در بتن مورد آزمایش قرار گرفت. برای بتن های حاوی دوده سیلیسی، مقاومت بالاتری به دست آمد. به طور کلی عملکرد بتن های حاوی میکروسیلیس در محیط سولفاتی نیز بهتر از بتن های سیمان پرتلند معمولی بود. 

بعد از ۲۰ سال و بر اثر محدودیت های زیست محیطی برای صنعت ذوب در نروژ، مقدار زیادی از دوده سیلیسی در فرآیند فیلتر کردن تولید شد. فعالیت های پژوهشی وسیعی به منظور یافتن کاربردهای گوناگون این ماده انجام شد. بهبود دوام بتن های حاوی این پودر موجب افزایش استفاده از آن در صنعت بتن شد.

 

کاربردهای عمده میکروسیلیکا 

میکروسیلیکا در صنایع زیر کاربرد دارد، اما بیشترین استفاده آن در بتن است. 

- در صنایع سیمان و بتن

- در صنایع نسوز و سرامیک

- در صنایع شیمیایی و پلیمر

- در صنایع نفت و گاز

 

استفاده میکروسیلیکا در بتن

در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی و خاکستر بادی، اندازه ذرات میکروسیلیکا دو برابر کوچکتر هستند. به این دلیل، این ماده خاصیت بسیار پوزولانی دارد. با توجه به این ویژگی ها، کارگران در تماس با میکروسیلیکا دچار مشکل شده و استفاده از میکروسیلیکا نیاز بتن به آب را افزایش می‌دهد، مگر اینکه از فوق روان‌کننده بتن استفاده شود. این ماده در دو شکل پودر و دوغاب توزیع می‌شود. شکل دوغاب میکروسیلیکا برای پیشگیری از مشکلات سلامتی ناشی از توسط تنفس ذرات ریز میکروسیلیکا در نظرگرفته شده ‌است. تا پیش از اواسط دهه ۷۰ میلادی، میکروسیلیکا به اتمسفر تخلیه می‌شد. نگرانی‌های زیست محیطی ضرورت جمع‌آوری و دفن زباله میکروسیلیکا را در برداشته و در تولید بتن از دهه ۸۰ میلادی اعمال شده ‌است. در حال حاضر این ماده تبدیل به یک ماده ارزشمند برای بتن با کارایی بالا شده ‌است. درصد طبیعی میکروسیلیکا که جایگزین سیمان پرتلند می‌شود از ۵ تا ۱۵ درصد متعیر است.

خواص و مزایای میکروسیلیکا در بهبود خصوصیات بتن به دو طریق بسته‌بندی ذرات و واکنش پوزولانی است؛ از آنجا که اندازه میکروسیلیکا دو برابر کمتر از سیمان پرتلند است، می‌تواند به‌راحتی فضای بین ذرات سیمان را پر کند. پس از آن، میکروساختار بتن چگال تر شده و در نتیجه مقاومت فشاری بتن را افزایش می دهد. 

 

استفاده میکروسیلیکا در بتن به شکل ژل

پودری باوجود مزیت های فراوانی که میکروسیلیسا برای بتن ایحاد می کند، ایرادتی دارد که در صورتی که به صورت مستقیم و در حالت جامد (پودر) استفاده شود، به علت وزن مخصوص به نسبت پایین و سطح ویژه بسیار بالا، موجب ایجاد برخی مشکلات زیست محیطی و حتی اجرایی می شود؛ از همین رو برای بهره گیری از این ماده ارزشمند، صنعتگران فعال در حوزه عمران معمولاً از روش های جایگزین استفاده می کنند. یکی از این روش ها استفاده از ژل میکروسیلیس، پاور ژل میکروسیلیس یا دوغاب میکروسیلیس است. 

 

روش تولید میکروسیلیکا

مراحل گام به گام تولید پودر میکروسیلیکا به ترتیب بر شرح زیر است:

- کوارتز با خلوص بالا معمولا تا ۲ هزار درجه سانتیگراد در یک کوره قوس الکتریکی حرارت داده می شود.

- به آن زغال سنگ، کک و خرده های چوب برای حذف اکسیژن از دی اکسید کربن افزوده می‌شود.

- آلیاژ در پایین کوره الکتریکی جمع می شود.

- بخار دی اکسیدسیلیسیم که از کوارتز خارج می شود، اکسید شده و به صورت کره های ریزی در بخش های بالایی کوره تغلیظ می شود.

- سپس این دوده ها از کوره توسط باد شدید حاصل از پروانه های قدرتمند، بیرون رانده می شود.

- در این فرآیند، ذرات درشت تر چوب یا کربن نسوخته حذف شده و دوده ها به داخل یک سری کیسه های فیلتری ویژه در محفظه کیسه ها رانده می شوند.

نمودار زیر شکل شماتیک تولید میکروسیلیکا را نشان می دهد:

 

    

 

 



شرکت معدنی و صنعتی گل گهر

رویش باورها در دل کویر

شرکت سرمایه‌گذاری پارسیان

معدن - صنایع معدنی - ساختمان

شرکت معدنی آهن آجین (آجیمکو)

گروه آجین متشکل از شرکت معدنی آهن آجین، شرکت معدنی مهر آجین، ...

شرکت معدنی و صنعتی چادرملو

چادرملو، نماد توسعه پایدار - پیشگام در تکمیل زنجیره تولید