Ferrosiliciumest produit par unréduction carbothermiqueprocédé dans lequel la silice (SiO₂) est réduite par le carbone en présence de fer pour former un alliage silicium-fer. La production est gourmande en énergie et est presque exclusivement réalisée enfours à arc électrique submergé (SAF). Vous trouverez ci-dessous une explication étape par étape du processus.
Préparation des matières premières
Les principales matières premières pourferrosiliciumles productions sont :
- Source de silice– des galets de quartz, de quartzite ou de silice, qui fournissent le silicium.
- Source de carbone– du coke métallurgique, du charbon ou du charbon de bois, qui joue le rôle d'agent réducteur.
- Source de fer– de la ferraille d'acier, de la calamine ou du minerai de fer, qui fournit le composant fer.
Ces matériaux sont soigneusement pesés en fonction de la qualité de silicium souhaitée (par exemple, 65 %, 72 % ou 75 % de Si), puis soigneusement mélangés pour garantir une composition alimentaire uniforme.
Fusion dans un four à arc électrique immergé
La charge mélangée est continuellement introduite dans unfour à arc électrique immergé– une grande coque en acier à revêtement réfractaire équipée de trois électrodes en graphite ou Söderberg immergées dans le matériau de charge.
Lorsqu'un courant électrique haute tension passe entre les électrodes, un arc intense est généré, produisant des températures de2000 degrés à 2500 degrés. Cette chaleur fait fondre la charge et entraîne les réactions de réduction chimique.
Réaction de réduction chimique
La réaction principale lors de la fusion est la suivante :
SiO₂ + 2C → Si + 2CO
Dans cette réaction :
- Le carbone du coke élimine l'oxygène de la silice.
- Le silicium élémentaire est libéré et se dissout dans le fer fondu à partir de la ferraille ou de la calamine, formant l'alliage de ferrosilicium.
- Du monoxyde de carbone (CO) est généré et s'échappe du four en tant que sous-produit.
Le four fonctionne en continu, avec une nouvelle charge ajoutée par le haut tandis que l'alliage fondu et les scories s'accumulent au fond.
Facteurs clés affectant la production
| Facteur | Importance |
|---|---|
| Pureté des matières premières | La silice de faible pureté introduit des impuretés indésirables (Al, Ca, P) qui dégradent la qualité du produit |
| Qualité du Coca | Le coke à haute teneur en cendres augmente le volume des scories et réduit l'efficacité du four |
| Approvisionnement en électricité | La production de ferrosilicium consomme3 500 à 4 500 kWh par tonne; une alimentation électrique stable est essentielle |
| Conception du four et puissance nominale | Des fours plus grands améliorent la productivité et réduisent les coûts unitaires |
| Contrôle de la température de fonctionnement | Une température appropriée garantit une réduction complète et une récupération constante du silicium |
