humo de sílice, también conocido como microsílice, es un polvo de grano fino producido como subproducto de la producción de silicio metálico a partir de cuarzo. Está compuesto de sílice amorfa. (SiO2) con un área de superficie específica alta (SSA) de hasta 250 m2/g. El humo de sílice tiene una serie de propiedades que lo hacen útil en una variedad de aplicaciones., incluido concreto, materiales refractarios, y compuestos.
La formación de humo de sílice ocurre cuando el tetracloruro de silicio (SiCl4) el gas se inyecta en un horno caliente (típicamente a temperaturas de 1600-1800°C). El gas SiCl4 reacciona con la atmósfera caliente del horno para formar gas SiO., que luego se condensa para formar partículas de humo de sílice. El tamaño y las propiedades de las partículas de humo de sílice se ven afectados por una serie de factores, incluyendo la temperatura del horno, la concentración de oxígeno y dióxido de carbono en la atmósfera del horno, y la presencia de otras especies gaseosas.
El efecto de la concentración de oxígeno
La concentración de oxígeno juega un papel vital en la formación de humo de sílice. Los niveles más altos de oxígeno promueven la oxidación de los compuestos de silicio., permitiendo la formación de partículas de humo de sílice con características específicas. Las investigaciones indican que la concentración de oxígeno influye directamente en el tamaño de las partículas, área de superficie, y composición química del humo de sílice.
Efecto sobre el tamaño de las partículas y el área superficial específica
El aumento de la concentración de oxígeno generalmente conduce a la producción de partículas de humo de sílice más pequeñas.. Los niveles más altos de oxígeno facilitan una combustión más completa de los compuestos de silicio, resultando en partículas más finas al oxidarse y enfriarse. Además, la concentración elevada de oxígeno se correlaciona con un área de superficie específica aumentada de las partículas de humo de sílice. Un área de superficie específica más alta mejora la reactividad puzolánica del humo de sílice en los sistemas cementosos, en última instancia, mejorando la resistencia y la durabilidad del hormigón.
Efecto sobre la composición química
La concentración de oxígeno afecta la composición química del humo de sílice al influir en el grado de oxidación durante su formación.. Los niveles más altos de oxígeno favorecen la conversión de compuestos de silicio en sílice amorfa, aumentar el contenido de sílice en el humo. Este contenido mejorado de sílice contribuye a la actividad puzolánica del humo de sílice., por lo que es un material cementoso suplementario eficaz en hormigón.
El efecto de la concentración de dióxido de carbono
La concentración de dióxido de carbono es otro factor crítico en la formación de humo de sílice. Durante el proceso de reducción, el dióxido de carbono puede reaccionar con compuestos de silicio, influyendo en las características del humo de sílice resultante.
Efecto sobre el tamaño de las partículas y el área superficial específica
La concentración de dióxido de carbono tiende a tener un impacto mínimo en el tamaño de las partículas de humo de sílice y en la superficie específica.. A diferencia del oxígeno, La influencia del dióxido de carbono en la formación de partículas es menos pronunciada.. Sin embargo, su papel en el proceso de formación requiere más investigación para comprender completamente sus efectos sobre las propiedades del humo de sílice.
Efecto sobre la composición química
La concentración de dióxido de carbono puede influir en la composición química del humo de sílice al incorporar potencialmente carbono en la estructura de la sílice.. Esto podría conducir a cambios en la reactividad y el rendimiento del humo de sílice en aplicaciones concretas.. Sin embargo, el alcance de la incorporación de carbono y sus consecuencias requieren una investigación más exhaustiva.
El efecto de otras especies gaseosas
Además del oxígeno y el dióxido de carbono, otras especies gaseosas también afectan la formación de humo de sílice. Notablemente, el vapor de agua y el dióxido de azufre pueden influir en el proceso y las propiedades del humo de sílice.
Efecto del vapor de agua
El vapor de agua puede afectar la formación de humo de sílice al participar en reacciones de hidrólisis con compuestos de silicio.. Estas reacciones podrían afectar el tamaño de las partículas., Área superficial específica, y composición química. Si bien se reconoce la influencia del vapor de agua, sus intrincadas interacciones con el proceso de formación justifican una mayor exploración.
Efecto del dióxido de azufre
Sulfur dioxide presence in the furnace atmosphere can alter the oxidation process of silicon compounds, potencialmente conduce a la formación de sílice cristalina en lugar de sílice amorfa. Este cambio podría dificultar la reactividad puzolánica del humo resultante.. De este modo, el control de las emisiones de dióxido de azufre es fundamental para garantizar la calidad del humo de sílice.
Conclusión
En resumen, las atmósferas de gas influyen significativamente en la formación de humo de sílice y, posteriormente, afectan sus propiedades. La concentración de oxígeno juega un papel fundamental en la determinación del tamaño de las partículas, Área superficial específica, y composición química. La concentración de dióxido de carbono y otras especies gaseosas también tienen efectos perceptibles, although more research is needed to comprehensively understand their impact. The complex interplay between these gases during silica fume formation underscores the need for continued investigation to optimize the production process and enhance the material’s performance in concrete applications.
