I metalli di silicio cambiano il mondo

PCC Group ha costruito a Islanda uno degli impianti più moderni ed ecologici al mondo, che produce silicio metallico. È stato aperto nel 2018 e nel 2019 ha iniziato la produzione regolare. Il silicio metallico è utilizzato come componente di leghe di alluminio o materiale per la produzione di siliconi e silossani nell’industria chimica. Inoltre è una materia prima fondamentale per la produzione di pannelli fotovoltaici.

Processo tecnologico

Lo stabilimento di Bakki produce silicio metallico con un contenuto molto elevato di silicio puro (Si ≥ 98,5%). Le materie prime per questa produzione includono quarzite (minerale naturale costituito da biossido di silicio, SiO2), carbone e legno. Il silicio metallico viene prodotto a una temperatura di ca. 2000C in forni elettrici ad arco sommerso. La quarzite, la materia prima chiave, proviene principalmente da una miniera polacca di proprietà di PCC Silicium SA, che si trova a Zagórze vicino a Kielce. L’impianto in Islanda dispone di speciali dispositivi di filtrazione, che rimuovono quasi interamente la polvere generata durante la produzione. Durante il processo, vengono formati due prodotti aggiuntivi: MicroSilica e scorie di silice , anch’essi venduti. Durante il processo, la maggior parte del quarzo (SiO 2) viene ridotta dal carbonio (C) a carburo di silicio (SiC), che è un agente riducente per la parte rimanente del quarzo che non ha reagito negli elettrodi ad arco. La reazione chimica è la seguente: SiO₂ + 2C = Si + 2CO SiO₂ + 3C = SiC + 2CO (nella parte inferiore del forno) La reazione finale avviene sopra il centro del forno ad una temperatura superiore a 1835oC. L’arco elettrico tra le punte degli elettrodi e il centro del forno mantiene una temperatura di 2000oC. Lo stadio finale della reazione chimica può essere descritto come segue: 2SiO₂ + 3SiC = 4Si + SiO + 3CO SiO + SiC = 2Si + CO Durante la reazione si forma silicio puro che viene estratto dal forno sotto forma di silicio metallo.

Il silicio metallico fuso viene estratto dai crogioli, che vengono trasferiti alla fonderia, dove avviene il processo di raffinazione e colata di lingotti ha luogo. Dopo il raffreddamento, le fiamme vengono pre-triturate e temporaneamente immagazzinate nell’area del forno. Successivamente, il prodotto viene trasferito alla fase di frantumazione e in questa forma viene confezionato per il trasporto.

Sottoprodotti

Uno dei prodotti è MicroSilica, che viene separato dai fumi in appositi filtri a maniche. La maggior parte della materia prima viene convertita in silicio metallico, il che si traduce in una quantità molto piccola di sottoprodotti solidi del processo di produzione. Una piccola parte della materia prima viene trasformata in scorie. Tutti i gas di scarico prodotti durante la produzione vengono sottoposti a un ulteriore trattamento e purificazione.

Applicazione

Il silicio metallico, come detto in precedenza, è un componente delle leghe di alluminio ed è utilizzato dall’industria chimica per la produzione di siliconi. È anche popolare nell’industria elettronica e nel settore dell’energia solare (pannelli solari, chip di silicio, semiconduttori). Migliora le proprietà dell’alluminio, come resistenza, durezza o fluidità. L’aggiunta di silicio metallico rende le leghe di alluminio resistenti e leggere. I metalli siliconici sono utili anche nell’industria automobilistica come sostituti delle parti più pesanti a ghisa. Cerchi in lega e blocchi motore sono le parti del veicolo, che molto spesso sono prodotte come fusioni di alluminio con aggiunta di silicio. Il silicio metallico è una materia prima fondamentale per molte industrie. Senza il silicio non saremmo in grado di utilizzare computer, pannelli solari e molti prodotti da costruzione. Il nuovo impianto PCC, che produce silicio metallico, utilizza solo energia verde da fonti geotermiche per le quali l’Islanda è famosa. Questo ci consente di offrire il silicio metallico della massima qualità, prodotto con emissioni di anidride carbonica tre volte inferiori rispetto ad altre fabbriche.