Silicium métal (PCC BakkiSilicon)

Le silicium métal (CAS 7440-21-3) est communément appelé silicium métallurgique ou silicium métallique en raison de sa couleur métallique brillante. Dans l'industrie, il est principalement utilisé comme alliage d'aluminium ou comme matériau semi-conducteur . Le silicium métal est également utilisé dans l'industrie chimique pour produire des siloxanes et des silicones . Il est considéré comme une matière première stratégique dans de nombreuses régions du monde. L'importance économique et applicative du silicium métal à l'échelle mondiale continue de croître. Une partie de la demande du marché pour cette matière première est satisfaite par un producteur et distributeur de silicium métal – PCC BakkiSilicon hf. qui exerce ses activités commerciales sur la pittoresque île d'Islande .

Caractéristiques générales du silicium métal

Le silicium métal est également connu sous le nom de silicium métallurgique ou, le plus souvent, simplement sous le nom de silicium .  Le silicium lui-même est le huitième élément le plus abondant dans l'univers, mais on le trouve rarement sous forme pure sur Terre. Le Chemical Abstracts Service (CAS) des États-Unis lui a attribué le numéro CAS 7440-21-3. Propriétés du silicium métal

• Le silicium métal dans sa forme pure est un élément métalloïdal gris, brillant et sans odeur.
• Son point de fusion et son point d'ébullition sont très élevés. Le silicium métallique commence à fondre à environ 1 410 °C. Le point d'ébullition est encore plus élevé et s'élève à environ 2 355 °C.
• La solubilité dans l'eau du silicium métallique est si faible qu'il est considéré comme insoluble dans la pratique.

Le silicium métal proposé par le fabricant PCC BakkiSilicon est produit à partir de quartzite (le minéral naturel SiO ₂ ), de charbon et de bois. Au cours du processus de production, le quartz (SiO ₂ ) est réduit par le carbone (C) en carbure de silicium (SiC). Le carbure de silicium devient un agent réducteur pour le reste du quartz qui n'a pas réagi dans l'arc électrique produit par trois électrodes. Au stade initial du procédé, la production se déroule dans deux fours à arc résistif, où la température atteint 2 000 °C. Des électrodes graphitées sont utilisées dans la production. La quantité totale d'énergie utilisée par les fours est de 25 MW. 4 MW supplémentaires sont utilisés pour faire fonctionner l'installation d'épuration des gaz de combustion. Le résultat final du processus est ≥ 98,5 %de silicium métal pur. Un sous-produit de sa production est la microsilice, qui est séparée des gaz de combustion grâce aux filtres à manches spéciaux dont l'usine islandaise est équipée. Grâce à ces types de filtres, la poussière de l'air générée pendant le processus de production est presque complètement éliminée. La grande majorité de la matière première est transformée en silicium métal, de sorte que le processus de production génère très peu de sous-produits solides. Une petite partie de la matière première est également obtenue sous forme de laitier. Il convient de mentionner que la microsilice, qui est produite en tant que sous-produit de la production de silicium métal, est un additif populaire et largement utilisé pour les bétons et les mortiers. Il est également utilisé dans la production de divers produits céramiques et réfractaires.

Acier au silicium

L'acier au silicium, également appelé acier laminé ou acier électrique au silicium , est un matériau utilisé dans la fabrication de certains noyaux magnétiques tels que les rotors des transformateurs et des moteurs. L'acier au silicium est également un matériau essentiel pour les industries de l'énergie, de l'électronique et de la défense . L'acier électrique non orienté contient généralement 2 à 3,5 %de silicium. Il a des propriétés magnétiques similaires dans toutes les directions, appelées isotropie. L'acier à grains orientés contient généralement 3 %de silicium et est traité pour obtenir des propriétés idéales dans le sens du laminage. Quelles sont les propriétés de l'acier au silicium ?

• L'ajout de silicium améliore l'aimantation de l'acier et sa résistivité électrique, qui est l'inverse de la conductivité électrique. Lorsque du silicium est ajouté au fer, sa résistivité augmente d'environ 5 fois.
• Le revêtement isolant qui est souvent appliqué sur l'acier fabriqué élimine le besoin de prendre en sandwich des tôles d'âme en acier, par exemple des transformateurs, avec un matériau diélectrique. Le but du revêtement est de compenser les pertes causées par l'induction de courants de Foucault dans le noyau.
• Grâce à l'acier au silicium, les pertes par hystérésis, c'est-à-dire les délais entre le moment où un champ magnétique est généré ou appliqué pour la première fois à l'acier et le moment où le champ magnétique est pleinement développé, sont améliorées.
• L'acier au silicium retarde la corrosion du fer.

Prix du silicium métal en 2022

L'offre de silicium métal provenant de sources nationales et d'importations n'est pas suffisante pour couvrir complètement la demande industrielle mondiale. Le silicium métal est mondialement reconnu comme une matière première rare et critique. Garantir la sécurité d'approvisionnement d'un pays en matières premières repose sur la sécurisation de l'approvisionnement en minerai et la collecte systématique de connaissances et de données sur l'abondance des gisements locaux. Selon le rapport intitulé «Silicon Metal Market Size & Share Report, 2020–2027», c'est principalement la production d'aluminium qui stimule la demande de silicium métal. La demande croissante de silicones (en particulier dans les pays en développement) peut également profiter à la production de silicium métal. L'Asie-Pacifique joue un rôle important à cet égard car il s'agit d'une énorme base de traitement du silicium métal pour diverses industries . La demande des producteurs européens est également élevée, l'Europe étant l'un des principaux producteurs de silicones. La pandémie de COVID-19 a cependant laissé une forte empreinte sur les marchés nord-américains. Cette région a connu un déclin temporaire de l'industrie de l'aluminium. Le silicium métal, utilisé dans la production de panneaux photovoltaïques, jouera un rôle clé dans les années à venir, par exemple en Arabie Saoudite, où un grand projet photovoltaïque est en cours. Il devrait être achevé en 2030. Cet énorme investissement, et d'autres similaires, devrait bénéficier au développement futur du marché du silicium métal. Le prix du silicium métal dépend des coûts de production . La production d'1 tonne de silicium nécessite environ 6 tonnes de matière première, dont 2,7 tonnes de quartz, 1,5 tonne d'agents réducteurs (charbon à faible teneur en cendres ou charbon de bois) et 1,5 tonne de bois. Un autre facteur important dont dépend le prix est l'énergie. Le prix du kilogramme de silicium métal est également contrôlé par le coût d'autres ingrédients tels que le charbon, le quartz et le pétrole. Selon le cabinet d'études PRNewswire, le marché mondial du silicium métal vaut environ 6,3 milliards de dollars. Il devrait atteindre 8,9 milliards d'ici 2027. La crise des matières premières qui a débuté en 2021 a fait augmenter les prix du silicium métal d'environ 300 %.

Utilisation de silicium métal

Une analyse du marché mondial montre clairement que l'importance du silicium métal ne cesse de croître. Alors, dans quels secteurs et domaines de l'économie cette matière première est-elle la plus demandée ? A quoi cela sert?

• Le silicium métallurgique peut être utilisé dans la production d'acier et comme agent d'alliage dans la coulée d'aluminium .

 Il convient de noter que les pièces automobiles en aluminium-silicium sont plus légères et plus résistantes que les pièces moulées en aluminium pur. Les pièces automobiles telles que les blocs moteurs et les jantes de pneus sont les pièces en silicone moulées en aluminium les plus courantes.

• Près de la moitié du silicium métallurgique est utilisé par l'industrie chimique pour produire de la silice pyrogénée (épaississant et asséchant), des silanes (agent de couplage) et du silicone (mastics, adhésifs et lubrifiants).
• Le polysilicium de qualité photovoltaïque est principalement utilisé pour la production de cellules solaires en polysilicium .

Environ cinq tonnes de polysilicium sont nécessaires pour produire un mégawatt de modules solaires. Aujourd'hui, la technologie solaire polysilicium représente plus de la moitié de l'énergie solaire produite dans le monde.

• Le silicium monocristallin est un matériau semi-conducteur clé que l'on trouve dans l'électronique moderne. En tant que matériau de substrat, il est utilisé dans la fabrication de transistors à effet de champ (FET), de LED et de circuits intégrés.

Le silicium se trouve dans pratiquement tous les ordinateurs, téléphones portables, tablettes, téléviseurs, radios et autres appareils de communication modernes . On estime que plus d'un tiers de tous les appareils électroniques contiennent une technologie de semi-conducteur à base de silicium.

• L'alliage de carbure de silicium dur est utilisé dans une variété d'applications électroniques et non électroniques , y compris les bijoux synthétiques, les semi-conducteurs à haute température, la céramique dure, les outils de coupe, les disques de frein, les abrasifs, les gilets pare-balles et les éléments chauffants.

Le silicium métal dans l'offre du Groupe PCC

Le groupe PCC, dans son vaste portefeuille de produits, propose une grande variété de métaux de silicium . Il est facile de trouver ce produit dans le catalogue produit en donnant le numéro CAS : 7440-21-3 . Le producteur de silicium métal, PCC BakkiSilicon hf., est basé en Islande. La capacité de production de l'usine est d'environ 32 000 tonnes de silicium métal par an. Elle possède l'une des installations de production les plus modernes au monde. Fait important, 100 %de l'énergie qui y est utilisée provient de sources géothermiques. Grâce à des solutions innovantes, l'usine islandaise est considérée comme l'une des plus respectueuses de l'environnement. L'utilisation des ressources géothermiques de l'Islande pour l'énergie réduit les émissions de gaz à effet de serre d'environ deux tiers. En conséquence, l'empreinte carbone de l'ensemble du processus est considérablement réduite. En choisissant le silicium métal de la gamme PCC BakkiSilicon , les clients achètent une matière première qui :

• représente la plus haute qualité,
• a une faible empreinte carbone,
• appartient aux produits du groupe PCC de la série Greenline,
• est à base d'ingrédients naturels,
• est produit dans un processus technologique économe en énergie,
• est un produit sûr.

Spécifications commerciales du silicium métal PCC BakkiSilicon

Les produits disponibles dans le commerce nommés PCC BakkiSilicon 441 ou PCC BakkiSilicon 3303 désignent le silicium métallique. Le fabricant introduit ces spécifications en raison de la teneur différente en silicium élémentaire dans le produit final, qui varie de 97 %à 99 %. De plus, le fer, l'aluminium et le calcium sont également présents dans la composition. Cependant, ces métaux représentent des traces. La teneur en aluminium est au maximum de 0,20 %à 0,50 %, en fer de 0,20 %à 1,80 %et en calcium de 0,02 %à 0,30 %. Fabricant de silicium métal, PCC BakkiSilicon propose les formes de silicium métal suivantes :

• silicium métal 97
• silicium métal 553
• silicium métal 441
• silicium métal 3303
• silicium métal 33017
• silicium métal 2510
• silicium métal 2202

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