El humo de sílice, también llamado microsílice o sílice activa, es un producto inorgánico constituido por partículas esféricas de gran finura que se origina en la reducción del cuarzo con carbón, durante los procesos de obtención de silicio metal y ferrosilicio en hornos eléctricos de arco. El polvo se recoge en filtros de mangas, constando de partículas esféricas de SiO2 amorfo en un porcentaje variable entre un 85 y un 98%.
Propiedades Químicas
Las propiedades químicas del residuo dependen en gran medida del tipo de producto que se pretenda obtener (silicio, ferro-silicio u otras silico-aleaciones), pudiéndose distinguir tres tipos: Procedentes de la fabricación de silicio: El contenido en SiO2 del humo se sitúa en torno al 92%, aunque puede ser más bajo para productos cargados en carbono o carburo de silicio.
El humo de sílice se condensa de los gases de emisión de los hornos de producción de silicio metal, metaloide utilizado para la fabricación de aleaciones aluminio-silicio, siliconas y silicio para placas solares.
La captación de estos humos para la protección del medio ambiente, permite obtener un nuevo producto, del que se deben aprovechar sus particulares propiedades químicas y físicas.
Procedentes de la fabricación de ferro-silicio: El contenido de Si y de SiC es menor que en el caso anterior. Las impurezas minerales son más altas, pues se utiliza cuarzo y reductores de calidad más baja. El contenido total de impurezas oxidadas puede llegar al 6 ó 7%.
Procedentes de la fabricación de aleaciones calcio-silicio: Provienen de procesos con cargas que contienen altas proporciones de óxidos alcalino-térreos (tipo CaO). Como se trata de humos que reagrupan fabricaciones de diversas silico-aleaciones, hay que esperar composiciones muy heterogéneas. Así, el contenido en CaO puede variar del 3 al 20%. El porcentaje en SiO2 es más bajo que el de los otros humos y además mucho más variable.
En la siguiente tabla se resumen las propiedades de las diferentes clases de humos de sílice, junto a la composición típica del que se produce en nuestro país
Actividad puzolánica
Se define la actividad puzolánica de un material como la capacidad de fijar hidróxido cálcico a la temperatura ordinaria en presencia de agua, originando productos sólidos, insolubles y dotados de resistencia mecánica.
En presencia de cemento Pórtland hidratado, el humo de sílice desarrolla su actividad puzolánica, al ser un material muy fino rico en sílice (el hidróxido cálcico se combina con la sílice para formar silicato cálcico hidratado).
La actividad puzolánica del humo de sílice es efectiva en los primeros días de edad, aproximadamente al segundo día, y su actividad es tanto mayor cuanto mayor es la edad hasta los 28 días aproximadamente. A los 90 días se ha paralizado prácticamente la actividad puzolánica.
El humo de sílice puede presentarse en el mercado sin densificar, densificado, en suspensión o granulado.
Polvo sin densificar: Es la forma en que se presenta en su estado original. Al tratarse de un material extremadamente fino se dificulta enormemente su manipulación, genera gran cantidad de polvo y encarece el coste de transporte.
Polvo densificado: Mediante un proceso de densificación el producto adquiere la suficiente densidad para ser transportado económicamente, y puede ser manipulado en las plantas de hormigonado como el cemento o las cenizas volantes. Además con este proceso se reduce el polvo que genera el humo de sílice en estado original. La densificación se puede realizar mediante aire a presión o de forma mecánica.
Humo de sílice en suspensión: En este caso, el humo de sílice se mezcla con agua en un porcentaje del 50% en masa de humo de sílice. De esta forma se eliminan las dificultades de manipulación y transporte. El coste de este último, aún considerando el volumen de agua, suele ser más rentable que en el caso del humo de sílice sin densificar.
Humo de sílice granulado: El humo de sílice en estado original se mezcla con una pequeña cantidad de agua, formándose gránulos de diferentes tamaños. La granulación no es un proceso fácilmente reversible ya que los gránulos son bastante duros para descomponerse con facilidad durante la producción del hormigón. Por este motivo este tipo de producto no se utiliza como adición al hormigón.
El tipo empleado, puede influir en las características del hormigón final y debe evitarse cualquier cambio de tipo durante la ejecución de los proyectos.
La utilización de un tipo en particular dependerá del volumen de hormigón total y de las características es pecíficas del proyecto, así como de las instalaciones de la central de hormigón (disponibilidad de amasadoras, silos, etc.).
PROPIEDADES DEL MATERIAL PROCESADO
Se recoge a continuación la densidad aparente, o de conjunto, del humo de sílice según los diferentes tratamientos descritos anteriormente:
Humo de sílice en suspensión ⇒ 700 kg de humo de sílice por m3 de suspensión.
microsilica densificado ⇒ 480 a 640 kg/m3.