Silika dumanı

"Silis dumanı" , "Amorf isli silika" veya "yoğunlaştırılmış silika dumanı" , "mikro silikon" ya da "nano silika" olarak sınıflandırılan parçacıklar "ultra ince" veya nanopartiküller , bir olan endüstriyel atık genellikle bir yan ürünü olarak değerli metalürji bir silikon ve / veya silikon alaşımlarının üretilmesinde ( FeSi ). Parçacıklar küreseldir ve ortalama parçacık çapı 150 nm'dir.

Puzolanik malzeme özellikleri , çeşitli çimentoların (normal dozajı çimento ağırlığının% 5-15'i) ve betonların sentezinde veya dumanların filtrasyonu sırasında geri kazanılan partikülleri stabilize etmek için katkı maddesi olarak büyük miktarlarda kullanıldığı anlamına gelir. ve yakma fırınları ya da atıl veya stabilize kirlenmiş toprak, kirli sediment (üzere deniz sediment veya nedeniyle içeriklerinin bir problem teşkil etmektedir ki, aşağıdakileri içeren esturariens klorürler ), belki de bir bitümlü matris içinde, ya da toksik atık.

Yalnızca elleçlenmesi, boşaltılması ve uygun koruyucu giysilerle (özellikle uygun maske) kullanılması gereken ultra ince bir toz üründür. Bu tip ürünler için özel elektrikli süpürgeler uygundur.

Füme silika gibi diğer silika formları ile karıştırılmamalıdır ("pirojenik" olarak da bilinir, üretim süreci, partiküllerin fizikokimyasal özellikleri ve uygulama alanlarının tümü silikadan farklıdır. fume Confusion, İngilizce konuşanların füme silika ve silika dumanını belirtmek için "fumed" niteleyicisini birbirinin yerine kullanması gerçeğiyle teşvik edilir.

Fizikokimyasal özellikler

Silikon endüstrisinin bir yan ürünü olarak pazarlandığı için, Dökme (Big Bag 1 ton) olarak satılabilen ultra ince gri bir tozdur (fırında kullanılan redüktöre bağlı olarak açık veya koyu gri) kuru bir ortamda saklanmalıdır (daha sonra 3 yıl saklanmalıdır).

CAS numarası 69012-64-2 ve EINECS numarası 273-761-1'dir.

Kimyasal bileşim (LCTP analizi; İçerik% olarak)

Biz ayırt ediyoruz

  1. microsilica A (kullanıldığında aglomere edilmesi gereken, taşıma için aglomere edilmiş)
  2. NDST mikrosilika A (yoğunlaştırılmamış), yani aglomere edilmemiş

Üretim

Günümüzde, yüksek saflıktaki silis dumanı, hemen hemen her zaman , kuvarsın indirgenmesi veya ferrosilikon alaşımlarının üretimi ile silikon üretimi için elektrik ark fırınlarında (yaklaşık 2000  ° C'de ) çok saf kuvarsın karbotermal indirgenmesinin bir yan ürünüdür . SiO "buharı" (gaz halindeki reaksiyon ara maddesi), fırının çıkışında yoğunlaşır ve oksitlenerek SiO 2 mikroküreler oluşturur ( çap olarak ortalama 100  nm ; 50'den 200'e kadar). Bu mikroküreler, torba filtreler aracılığıyla geri kazanılır . Üretilen her 4 ton ferro-silikon için 1 ton silis dumanı üretilmektedir. Kullanılan karbonlu malzemeler fosil karbonlar (kömür, kok) veya odun enerjisidir. Nihai ürün esasen kristal olmayan silikadır ancak safsızlıklar, özellikle kristal silika içerebilir.

Avrupa'da, çimento karışımlarında kullanılan silika dumanları için bir EN 13263 standardı (standart özellikler) bulunmaktadır. Bu standart iki bölüme ayrılmıştır:

  1. ASTM C1240;
  2. EN 13263.

CE işareti, ürünün Yapı Ürünleri Yönetmeliği (No. 305/2011) şartlarını karşıladığını garanti eder.

Örneğin, Avrupa'da, Ferroatlantica grubunun bir yan kuruluşu olan Ferropem, Fransa ve İspanya'da bulunan dokuz tesiste 130.000 ton / yıl silis dumanı üretiyor  . Fransa'da, dört metalürji tesisi bunu ferrosilikon üretim süreci sırasında ve diğer dört tanesi toplamda silikon üretirken üretiyor ( INRS'ye göre toplamda 80.000 tondan az  üretim, bu sekiz tesiste çalışan çalışan sayısının yaklaşık 1.000 olduğunu tahmin ediyor).

kullanım

Literatürde iki ana kullanım belirtilmiştir:

Bu nedenle, örneğin kullanılan özel beton bileşenlerinden biridir.

Silis dumanı ile zenginleştirilmiş çimento bazen Si çimentosu olarak adlandırılır .

Bu betonlar, şu isimle anılan isimlendirmelerdedir:

Faydalı olması için, silika dumanının sıkıştırılması ve silikanın mikro veya nanopartiküllerine defloküle edilmesi gerekir; bu, çimento endüstrisinde yalnızca bir süperplastikleştirici / yüksek su azaltıcı ilavesiyle mümkündür .

Tarih

Çimentoda ( Portland çimentosu ) silis dumanı kullanımına ilişkin ilk test 1952'den kalmadır . Bu katkı maddesi daha sonra pahalıydı ve silika tetraklorürün çok sıcak bir alevde (hidrojen ve saf oksijen karışımıyla beslenen) yanmasıyla üretilen amorf silika formu olarak füme silika adını aldı . Yüksek "puzolanik" özellikleri çabucak teyit edildi, ancak bu ürün çimento üreticilerinin ilgisini çekemeyecek kadar pahalıydı. Daha sonra 1960'ların sonunda , ilk çevre yasalarının baskısı altında, elektrik ark ocaklarında temel silikon veya ferrosilikon alaşımlarının üretiminden kaynaklanan bir endüstriyel atık , pazarlanabilir bir yan ürün olarak yeniden nitelendirildi ve çimento üreticileri için silisten duman olarak geri kazanılabilir. , çok daha uygun fiyatlarla.
1970'lerin ortalarında, Norveç'te ve daha sonra diğer Avrupa ülkelerinde silikon üreten dökümhaneler, emisyonlarını temizlemeye ve büyük miktarlarda silis dumanı geri kazanmaya başladı ve onlar için endüstriyel uygulamalar arıyordu. Kuzey Avrupa'daki ilk testler, bu atığın, dirençlerini artırarak ve gözenekliliklerini azaltarak belirli Portland çimentosu esaslı betonları iyileştirebileceğini göstermiştir. Bu "dumanı" filtrelemek, toplamak ve satmak, daha sonra silikon metalurjileri için onu toplamaktan ve Sınıf I'i depolamaktan çok daha karlı hale geldi.
O zamandan beri araştırma ve geliştirme devam etti ve silis dumanı, beton için en yaygın, değerli ve çok yönlü katkılardan biri haline geldi. ve çimento ürünleri.
Bundan önce Avrupa'da (ve Amerika Birleşik Devletleri'nde 1970'lerin ortalarına kadar ), silika buharları ve nano silika parçacıkları basitçe atmosfere salınıyordu. In 2011 , silicocalcium üretiminden silis dumanı pazarlama standardize ediliyordu.

Somut için diğer çıkarlar / dezavantajlar

Taşıma, teslimat

Torbalı (15, 25 veya 30 kg), bir tonluk big-bag veya ihtiyaca göre mobil siloda yapılır. Kütlece% 50 silis dumanı sulu çözelti (bulamaç) içinde de satılmaktadır.

Bu ürün bazen doğrudan beton mikserine veya beton santraline verilebilen çözünür torbalarda satılır (bu özellik torba üzerinde belirtilmelidir, aynı markanın aynı ürünü için bile tüm torbalar çözünür değildir). Karışım, torbanın tamamen parçalanması için dikkatlice yapılmalıdır.

Erişim

Silika dumanı, 1907/2006 / EC nolu REACH yönetmeliğine göre kayıtlıdır .

Toksikoloji

Hayvanlarda (laboratuvar)

Yüksek dozlarda, bu ürünün laboratuar hayvanlarında " iltihaplanma , granülomlar , amfizem ve pulmoner fibroz " ile birlikte endişe verici etkileri vardır , ancak bunlar "maruziyetten sonra genellikle gerileme ve kaybolma" eğilimindedir .

Bu iki durumda maruziyet seviyesi, genel olarak (en az 10 mg / m işyerinde karşılaşıldığında daha yüksekti 3 ). Ve ticari ürünlerin% 1'den daha azı kolayca solunabilir bir biçimde (<10 μm) dağıtılır; bu nedenle bu çalışmaların sonuçları doğrudan insanlara aktarılabilir değildir.

In 2014, Quebec İş Sağlığı İl Sağlık Komitesi tahmin hayvan çalışmaları amorf silisler bu maruziyet dozu ve mineral yönetiminin süresine bağlı olarak geçici ve geri dönüşümlü olabilir pulmoner iltihaba neden göstermek”. Amorf silikalar granülom, nodül ve genellikle kalıcı olmayan pulmoner amfizemin oluşumuna neden olabilir ” . "Ayrıca, bu tür silikaya maruz kaldıktan sonra farklı hayvan türlerinde pulmoner fibroz da mümkündür" .

Sitotoksisite  : 1966'da Klosterkotter, in vitro çalışmalardan silika dumanının kuvars gibi hücrelere% 76 oranında toksik olduğu sonucuna vardı.

İnsanlarda

İnsanlar için çok az veri mevcuttur. Amorf silikaya maruz kalma , cildi, gözleri ve solunum yolunu tahriş edebilir ve önceden var olan belirli solunum patolojilerini, özellikle astımı ve diğer bazı pulmoner patolojileri şiddetlendirebilir .
Amorf silis dumanı, takip eden saatlerde "  metal dumanı ateşine  " benzer bir sendroma (kuru öksürük ve ardından grip benzeri sendrom (yüksek ateş, vücut ağrıları vb.) Neden olabilir.

Hiçbir çalışma, amorf olmayan silika, yani "kristal" varlığında olduğu gibi pnömokonyoz (fibroz veya silikoz) riski ile sonuçlanmamıştır.
Quebec Eyaleti Mesleki Sağlık Tıp Komitesi'ne göre amorf silikaya maruziyet, kalsine diyatomlu toprağın varlığı dışında insanlarda uzun süreli pnömokonyoza neden olacak gibi görünmemektedir, içeriği veya silikaya (kristobalit) dönüşümü nedeniyle; 2005'te Merget ve Kappler, 1988'de Degussa, Wilson ve ark. 1979, 1981'de, Plunkett ve DeWitt 1962'de, Garnier 1996'da ve Choudat ve ark. 1990'da hepsi farklı konsantrasyonlarda amorf silikaya birkaç yıl maruz kaldıktan sonra çekilen göğüs röntgenlerine göre pnömokonyoz olmadığı sonucuna vardı.

Kanserojenlik . IARC'ye ne hayvanlarda ne de insanlarda kesin kanserojen etki bildirilmemiştir.

Öneriler  : 2014 yılında komite şu tavsiyede bulunmuştur: “Amorf silis ve gözlemlerde bulunan karıştırıcı faktörlerle ilgili az sayıda çalışma, bu tür mineraller için verilerin yorumlanmasının kalitesini sınırlamaktadır. Bir önlem olarak ve amorf silikalara maruz kalmanın bilinen sağlık etkileri olduğu için, kaynak azaltma çabaları teşvik edilmelidir ” .
Ayrıca, yeterli genel ve yerel havalandırma yoluyla işçilerin yeterli şekilde korunmasını tavsiye eder. Tesisin sınırlayıcı amorf silika konsantrasyonunun altında havalandırılamadığı durumlarda, uygun solunum koruması kullanılmalıdır. Ayrıca cildin kuruluğunu ve çatlamasını önlemek için eldiven giyilmesi ve nemlendirici bariyer krem ​​sürülmesi tavsiye edilir. Kızarıklığı ve göz rahatsızlığını azaltmak için gözler gözlüklerle korunmalıdır. Yutulması halinde kusturulmaması ve birkaç bardak su içilmesi tavsiye edilir. Ayrıca bu minerale maruz kalan giysiler ayrıca yıkanmalıdır; iş gününün sonunda kaldırılmaları gerekir. Ayrıca, çalışanların risk konusunda bilgilendirilmelerini ve “maruziyet türlerine uygun önleyici tedbirler” uygulamalarını tavsiye eder .

Alternatif

Çimento için ultra ince reaktif bir toz olarak, öğütülmüş doğal puzolan , silis dumanına bir alternatiftir (örneğin Cezayir'de ithal edilir ve "çimentodan beş ila altı kat daha pahalıdır" ).

Notlar ve referanslar

  1. Haddadi, A. ve Chaou, H. (2017). Nano silika giriş modunun ultra yüksek performanslı fiber betonların özelliklerine etkisi (Doktora tezi).
  2. Prosie, F., Lesage, FX ve Deschamps, F. (2008). Nanopartiküller: yapılar, kullanımlar ve sağlık etkileri . La Presse Medicale, 37 (10), 1431-1437.
  3. kaynağı: SIKA ürün kılavuzu: Sikacrete® 950 DP
  4. Cojan, JY (1997). Avrupa Patent No. EP 0547923. Münih, Almanya: Avrupa Patent Ofisi.
  5. Silitonga, E. (2010). http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/70/52/26/PDF/thA_seErnesto.pdf Hidrolik bağlayıcılar ve silis dumanı temelinde katılaşma / stabilizasyon yoluyla kirlenmiş deniz sedimanlarının değerlendirilmesi] (Doktora tezi, Üniversitesi Caen), PDF, 244 sayfa.
  6. Deschamps, T., Benzaazoua, M., Bussière, B., Belem, T. ve Mbonimpa, M. (2006). Katı faz ağır metal tutma mekanizmaları: kirlenmiş toprakların ve endüstriyel atıkların stabilizasyonu durumu. VertigO-çevre bilimlerinde elektronik dergi, 7 (2).
  7. Deprick, M. ve Mullier, M. (1998). Avrupa Patent No. EP 0733143 . Münih, Almanya: Avrupa Patent Ofisi.
  8. Arab, A. ve Rafai, H. (2017). Doğal puzolan ve silis dumanı ilavesi ile ultra yüksek performanslı fiber takviyeli betonun fiziko-mekanik özelliklerinin geliştirilmesi ve incelenmesi (Doktora tezi; Çalışmaların sonu / yüksek lisans tezi)
  9. kaynak: Sika tarafından satılan ürünün teknik sayfası
  10. " Bölüm 3 Uçucu Kül, Cüruf, Silika Dumanı ve Doğal Puzolanlar " (PDF). Memphis Üniversitesi.
  11. "[ http://www.silicafume.org/pdf/silicafume-users-manual.pdf Silis Dumanı Kullanım Kılavuzu]" (PDF). Silika Dumanı Derneği.
  12. Bertrand Honnert Raymond Vincent, "  Üretim ve nano parçacıkların endüstriyel kullanım  ," Hijyen ve güvenlik, laptop belgesel , INRS, kirletici metroloji bölümü, n O  209, 4 inci çeyrekte 2007, s.  5-21 ( çevrimiçi okuyun [PDF] )
  13. PatriciaBredy Tuffe, Aurélie Fay, PatrickG Willud, Élodie Infanti, Alain Picot (2011) Silika dumanı: dayanıklı beton çözümü için temel katkı ; Özel sayı, 2011
  14. Bohnet, M. ve diğerleri, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. 7. Wiley InterScience (John Wiley & Sons). (2003-). http://www3.interscience.wiley.com ( http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/mrwhome/104554801/HOME )
  15. Avrupa Kimya Endüstrisi Ekoloji ve Toksikoloji Merkezi, Sentetik amorf silika (CAS No. 7631-86-9). JACC raporu / ECETOC; No. 51. Brüksel: ECETOC. (2006). http://www.ecetoc.org
  16. ASTM C1240. Çimentolu Karışımlarda Kullanılan Silika Dumanı için Standart Şartname, URL: http://astm.org
  17. EN 13263 Beton için silika içiyor. URL: http://www.cen.eu
  18. Ör: "  CONDENSIL S95 DP  "
  19. Mohan Malhotra, V., Painter, KA ve Bilodeau, A. (1987). Silika dumanı içeren yüksek mukavemetli betonun mekanik özellikleri ve donma ve çözülme direnci . Çimento, beton ve agregalar, 9 (2), 65-79 ( özet ).
  20. Munoz, P. (2000). Sertleşmiş betonun reolojisi: Yüksek ve çok yüksek performanslı betonun büzülme ve sünme modellemesine bağlantılı yaklaşım (Doktora tezi); INIST / CNRS ile özet
  21. Matte, V. (1999). Ultra yüksek performanslı betonların dayanıklılığı: çimento matrisinin rolü (Doktora tezi) ( Inist / CNRS ile özet ).
  22. Aitcin, PC, Pinsonneault, P., & Roy, DM (1984). Yoğunlaştırılmış silika dumanlarının fiziksel ve kimyasal karakterizasyonu . Amerikan Seramik Derneği Bülteni, 63 (12), 1487-1491. ( özet )
  23. Laplante P (1993) Sertleşen betonların mekanik özellikleri: klasik ve çok yüksek performanslı betonların karşılaştırmalı analizi  ; Doktora tez özeti Inist / CNRS
  24. Giaccio GM & Malhotra VM (1988) Yüksek hacimlerde ASTM Sınıf F uçucu kül içeren beton . Çimento, beton ve agregalar, 10 (2), 88-95 ( özet )
  25. Pigeon, M., Pleau, R., & Aïtcin, PC (1986). ASTM C666 (prosedür A) test yönteminde silika dumanı içermeyen anc ile betonun donma-çözülme dayanıklılığı: ölçeklemeye karşı iç çatlama . Çimento, beton ve agregalar, 8 (2), 76-85. ( özet )
  26. Molez L (2017) in the fire of beton yapılar (Doktora tezi, Laval Üniversitesi (Quebec, Kanada). Fen ve Mühendislik Fakültesi)
  27. [ http://www.condensil.com/fre_FR/comment-doser-la-fumee-de-silice fiche: Silis dumanı nasıl ölçülür?]
  28. Avrupa Ekonomik Alanında Kimyasal Maddelerin Kaydı, Değerlendirilmesi ve İzni Hakkında Avrupa Yönetmeliği
  29. Silikaya maruz kalan işçilerin tıbbi gözetimi için Mesleki Sağlık Kılavuzunda Quebec Eyaleti Tıp Komitesi ve önleyici müdahale eşikleri ile ilgili tavsiyeler , Profesyonel uygulama kılavuzu (SIP)] İş sağlığı, PDF, 236 sayfa; 20 Şubat 2014 tarihinde TCNSAT tarafından onaylanan belge
  30. ACGIH. TLV'ler ve BEI'ler için belgeler, 1996, s 1367-1374.
  31. Ricaud Myriam (2007) Amorf silisler hakkında bilgi durumu . Paris, Fransa: INRS, ED 5033, 5 s. URL adresi: http://www.inrs.fr/INRSPUB/inrs01.nsf/inrs01_catalog_view_view/8E1205C870B8BF01C125732300436A9F/$FILE/ed5033.pdf
  32. IARC. Silika, cilt 68, 202 s. URL adresi: http://monographs.CIRC.fr/ENG/Monographs/vol68/mono68-6.pdf

Ayrıca görün

İlgili Makaleler

Dış bağlantılar

Kaynakça