Les matières premières suivantes sont nécessaires : Les principales matières premières sont la silice (SiO₂) et une source de fer, généralement sous forme de ferraille ou de minerai de fer. Dans certains cas, des agents réducteurs, tels que du coke ou du charbon de bois, peuvent être inclus pour faciliter la réaction de réduction.
Chargement du four :Les matières premières sont méticuleusement combinées et chargées dans un four à arc électrique. Les proportions dépendent de la teneur en silicium souhaitée du produit final.
Chauffage à l'arc électrique : Le four à arc électrique génère des températures élevées (environ 1 500 à 2 000 degrés Celsius ou 2 732 à 3 632 degrés Fahrenheit) en faisant passer un courant électrique à travers la charge. La chaleur générée par les arcs électriques fait fondre les matières premières, permettant ainsi aux réactions de réduction de se produire.
La réaction de réduction est la suivante : Dans l'environnement à haute température du four, la silice est réduite par le carbone (du coke ou du charbon de bois) dans la réaction suivante :
La réaction entre le dioxyde de silicium et le carbone entraîne la formation de silicium et de monoxyde de carbone. L'équation de cette réaction est la suivante :
SiO2 + 2C → Si + 2CO De plus, les oxydes de fer peuvent être réduits dans le cadre de ce processus.
La formation du ferro-silicium : Au fur et à mesure de la réaction, le ferro-silicium est produit sous la forme d’un alliage liquide. Le silicium se combine au fer présent dans la charge initiale.
Le four est soutiré afin de : Une fois la réaction terminée, le ferro-silicium fondu est extrait du four et laissé refroidir. Il peut ensuite être solidifié dans des moules pour former des lingots ou coulé sous d’autres formes selon les spécifications du client.
