Krzemometale zmieniają świat

Grupa PCC wybudowała na Islandii jedną z najbardziej przyjaznych środowisku i najnowocześniejszych wytwórni krzemometalu na świecie. Została ona oddana do użytku w 2018 roku, a w 2019 rozpoczęła regularną produkcję. Krzemometal znajduje swoje zastosowanie min. jako składnik stopów aluminium, czy też materiał do produkcji silikonów i siloksanów w przemyśle chemicznym. Jest także kluczowym surowcem do produkcji paneli fotowoltaicznych.

Proces technologiczny

Zakład w Bakki produkuje krzemometal o bardzo wysokiej zawartości czystego krzemu (Si ≥ 98,5%). Surowcami do jego syntezy są kwarcyt (naturalnie występujący minerał zbudowany z dwutlenku krzemu, SiO₂) oraz węgiel i drewno. Produkuje się go w temperaturze ok. 2000 ^oC, w piecach oporowo – łukowych. Kluczowy surowiec, jakim jest kwarcyt, pochodzi głównie z Polski, z kopalni należącej do PCC Silicium S.A., która mieści się w Zagórzu koło Kielc. Fabryka w Islandii posiada specjalne urządzenia filtracyjne, które niemal całkowicie usuwają z powietrza powstający w czasie produkcji pył. W czasie procesu powstają także dwa produkty uboczne – MicroSilica i żużel krzemowy, które również są sprzedawane.

Podczas procesu większość kwarcytu (SiO₂) redukowana jest przez węgiel (C) do węglika krzemu (SiC), który jest środkiem redukującym dla pozostałej części kwarcu, która nie przereagowała w łuku elektrod.

Reakacja chemiczna wygląda następująco:

SiO₂ + 2C = Si + 2CO

SiO₂ + 3C = SiC + 2CO (w dolnej części pieca)

Końcowa reakcja odbywa się powyżej centrum pieca, w temperaturze wyższej niż 1835^oC. Łuk elektryczny znajdujący się między końcówkami elektrod a środkiem pieca, utrzymuje temperaturę do 2000^oC.

Końcowy etap reakcji chemiczne można opisać następująco:

2SiO₂ + 3SiC = 4Si + SiO +3CO

SiO + SiC = 2Si + CO

Podczas ostatniej reakcji powstaje czysty krzem, który pobierany jest z pieca już w formie krzemometalu.

Stopiony krzemometal jest pobierany z pieców do tygli, które przekazywane są do odlewni. Tam następuje rafinacja i odlewanie wlewek. Po schłodzeniu są one wstępnie rozdrabniane i tymczasowe przechowuje się je w zabudowie pieca. Następnie produkt przekazuje się do kruszenia i w tej formie jest pakowany do transportu.

Produkty uboczne

Jednym z produktów ubocznych jest MicroSilica, którą oddziela się od spalin w specjalnych filtrach workowych. Większość surowców przetwarzana jest na krzemometal, dlatego też w trakcie procesu produkcyjnego powstaje bardzo mała ilość stałych produktów ubocznych. Niewielka część surowców jest przetwarzana także na żużel. Wszystkie spaliny powstające podczas produkcji są poddawane oczyszczaniu i dalszej obróbce.

Zastosowanie

Krzemometal, jak już zostało wspomniane, stosowany jest jako dodatek stopowy do aluminium oraz używany jest w przemyśle chemicznym do produkcji silikonów. Znajduje on swoje zastosowanie także w przemyśle elektronicznym oraz sektorze energii słonecznej (panele słoneczne, chipy krzemowe, półprzewodniki). Poprawia on właściwości aluminium, takie jak wytrzymałość, twardość czy lejność. Dodatek krzemometalu sprawia, że stopy aluminium stają się mocne i lekkie. Sprawdza się także zastosowanie stopów krzemometali w przemyśle motoryzacyjnym, jako zamienniki do cięższych części zrobionych z żeliwa. Felgi oraz bloki silników to części samochodowe, które najczęściej odlewa się z aluminium z domieszką krzemu. Krzemometale są kluczowym surowcem dla wielu branż. Bez krzemu nie mielibyśmy komputerów, paneli fotowoltaicznych oraz wielu produktów używanych w budownictwie. Nowa fabryka Grupy PCC do produkcji krzemometalu używa wyłącznie energii pochodzącej z ekologicznych źródeł geotermalnych, z których słynie na całym świecie Islandia. Dzięki temu możemy zaoferować najwyższej jakości krzemometal o ponad trzykrotnie niższej emisji dwutlenku węgla w porównaniu z innymi fabrykami.