Qu’est-ce que le silicium ?

Silicium – Définition et comment il est produit

En tant qu’élément chimique, l’atome de silicium est appelé le symbole « Si », le numéro atomique 14 et a un poids atomique de 28. C’est le deuxième élément chimique le plus abondant dans la croûte terrestre, juste derrière l’oxygène. Le métalloïde du silicium, également appelé semi-métal ou métal (bien qu’il n’en soit pas un à proprement parler), est surtout connu pour ses caractéristiques semi-conductrices et a joué un rôle essentiel dans le développement de l’énergie solaire et de l’électronique, en stimulant la technologie numérique. Un semi-conducteur ne conduit pas très bien l’électricité sous sa forme pure mais, en ajoutant des impuretés, comme c’est le cas dans les métalloïdes du silicium, il est possible d’influencer et de contrôler la conductivité du transport des électrons.

Le silicium sous sa forme élémentaire ne se trouve pas dans la nature. Il est présent avec l’oxygène et d’autres éléments dans divers minéraux. Le silicium est généralement produit à partir de quartz ou de quartzite (SiO₂), avec une faible teneur en impuretés. Contrairement à ce que prétendent de nombreuses sources, le silicium ne peut pas être produit à partir de sable fin et poudreux. Le quartz utilisé dans le processus est généralement de 5 à 100 mm. Pour produire du silicium, l’oxygène est combiné à du carbone pour produire du CO dans un processus complexe avec plusieurs étapes de réaction se déroulant en même temps dans un four à arc électrique. Le CO peut être collecté ou réagir au CO₂ lorsqu’il est exposé à l’air.

En raison de la grande quantité de gaz produite dans le processus (CO et SiO), il est important d’avoir une charge de four poreuse qui peut assurer une distribution uniforme du gaz SiO afin de maximiser le rendement en silicium. Par conséquent, il est courant d’ajouter des quantités importantes de copeaux de bois dans la fournaise. C’est aussi la raison pour laquelle le sable de quartz ne peut pas être utilisé car il obstruera le four. Le gaz SiO qui n’est pas capturé dans le four s’échappe et s’oxyde à l’air en fumée de silice (microsilice). Le carbone utilisé dans le processus peut provenir de sources biogéniques, mais tous les types de sources de carbone peuvent en principe être utilisés. Elkem déploie beaucoup d’efforts pour développer du silicium, du ferrosilicium et des métalloïdes de silicium avec l’empreinte la plus faible possible, et l’objectif de la feuille de route climatique est d’atteindre zéro émission nette de_CO₂ en 2050. Le processus est également très énergivore, nécessitant généralement environ 10 à 14 MWh d’énergie électrique pour produire une tonne métrique de silicium.

Un aspect unique des opérations d’Elkem est que nous récupérons de l’énergie dans la plupart de nos fours au silicium, réduisant ainsi la consommation d’énergie électrique d’environ 30 %.

Le silicium fondu est affiné à la poche pour contrôler les éléments moins nobles que le silicium (Al, Ca, etc.) puis coulé dans des moules adaptés. Les éléments plus nobles que le silicium, comme par exemple le fer, doivent être contrôlés par la composition des matières premières. Le silicium solidifié est ensuite broyé/broyé à la taille de particule requise.

Le silicium – une matière première pour l’avenir

Commercialement, le terme « silicium métal » est généralement utilisé pour désigner le silicium qui contient entre 96 % et 99,99 % de silicium. Dans la langue anglaise, « silicium » et « silicone » peuvent facilement être confondus, et c’est pourquoi le terme « silicium métal » est utilisé même si cela n’est pas scientifiquement correct. Les trois principales utilisations du silicium métal sont :

• En tant qu’élément d’alliage dans la production d’aluminium
• En tant que matière première clé pour la production de silicone, un polymère aux innombrables applications
• Pour un traitement ultérieur en polysilicium, afin d’obtenir un niveau de pureté supérieur à 99,9999 % pour les applications solaires et électroniques .

De plus, le silicium-métal est un ingrédient/matière première clé dans une grande variété de produits et d’applications tels que :

• Silice fumée
• Réfractaire
• Céramique
• Piles
• Brasage de l’aluminium
• Charges
• Pulvérisation de plasma
• Applications pyrotechniques
• Alliage d’aluminium.

Nous mettons à la disposition de nos clients une large gamme de produits en silicium présentant diverses caractéristiques de pureté et de granularité qui répondent à vos besoins spécifiques. Nous travaillons avec vous pour identifier une solution de silicium adaptée à votre application.

Dans toutes nos activités, nous assumons notre entière responsabilité en tant que leader de l’industrie pour développer constamment les meilleurs produits en silicium avec une empreinte environnementale toujours plus faible, dans le but de permettre à nos clients d’être compétitifs dans leurs industries respectives, tout en respectant les normes réglementaires les plus élevées. Cet objectif primordial est activement partagé avec nos clients afin qu’ensemble, nous puissions fabriquer des produits efficaces sur le plan environnemental et économique.