Le processus de production de ferrosilicium implique principalement la fusion de silice (généralement sous forme de quartz) et de fer dans un four à arc submergé. Voici une explication étape par étape du processus de production de ferrosilicium :

Préparation des matières premières : Les principales matières premières utilisées dans la production de ferrosilicium sont la silice (SiO2) et le fer (Fe). Ces matériaux sont généralement obtenus sous forme de quartz (silice) et de minerai de fer, bien que d'autres matériaux contenant du fer comme la calamine ou la ferraille puissent également être utilisés. Les matières premières sont soigneusement sélectionnées et mélangées pour obtenir la composition souhaitée pour l'alliage de ferrosilicium.

Chargement du four à arc submergé : Le mélange préparé de matériaux contenant de la silice et du fer est chargé dans un four à arc submergé. Ce type de four est un grand récipient à revêtement réfractaire avec trois électrodes en graphite ou plus qui s'étendent dans le four à partir du haut.

Chauffage et réduction : Un courant électrique traverse les électrodes, créant un arc électrique entre les électrodes et les matières premières. Cet arc génère une chaleur intense, élevant la température à l'intérieur du four à environ 2 000 à 2 400 degrés Celsius (3 632 à 4 352 degrés Fahrenheit).

Réactions de fusion et de réduction : à des températures aussi élevées, la silice et les oxydes de fer contenus dans les matières premières sont réduits par le carbone pour produire du silicium (Si) et du fer (Fe). Les principales réactions de réduction sont les suivantes :

SiO2 + 2C → Si + 2CO

Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO

Dans ces réactions, le carbone (C) agit comme agent réducteur, éliminant l'oxygène de la silice et des oxydes de fer, entraînant la formation de gaz de silicium, de fer et de monoxyde de carbone (CO).

Formation d'alliage de ferrosilicium : Le silicium fondu et le fer fondu se combinent pour former l'alliage de ferrosilicium. Le rapport du silicium au fer est contrôlé pour obtenir la composition souhaitée en fonction de la qualité spécifique de ferrosilicium requise.

Taraudage et coulée : une fois que la composition d'alliage de ferrosilicium souhaitée est atteinte, le métal en fusion est prélevé du four à travers des trous de coulée dans des poches de coulée. À partir des poches de coulée, le ferrosilicium fondu est soit coulé dans des moules pour créer des blocs solides, soit traité ultérieurement pour obtenir des formes et des tailles spécifiques, en fonction de l'application envisagée.

Refroidissement et solidification : Le ferrosilicium coulé refroidit et se solidifie dans les moules, formant des blocs ou des formes solides.

Broyage et calibrage : Après solidification, le ferrosilicium est généralement broyé en petits morceaux à l'aide de concasseurs, puis tamisé pour obtenir la distribution granulométrique souhaitée. Différentes qualités de ferrosilicium peuvent avoir des spécifications de taille variables en fonction de leurs applications prévues.

Emballage et distribution : le produit final de ferrosilicium est emballé et expédié à diverses industries pour être utilisé dans la fabrication de l'acier, les processus de fonderie et d'autres applications.

Il est important de noter que le processus de production peut être adapté en fonction des exigences spécifiques des différentes qualités de ferrosilicium et des matières premières disponibles. De plus, certaines installations de production modernes peuvent utiliser des technologies de pointe pour améliorer l'efficacité et réduire la consommation d'énergie pendant le processus de fabrication.