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26
Fe
Fer
14
Si
Silicium
Produit minéral

Le ferrosilicium ainsi que le ferrosilicomanganèse sont des alliages élaborés au four électrique et destinés principalement à la sidérurgie. Ils apportent le silicium désoxydant des aciers et élément d’alliage pour les aciers inoxydables.

Données industrielles

Les ferrosiliciums contiennent, en masse, de 8 à 95,1 % de silicium, celui à 75 % de silicium étant le plus utilisé. Ils représentent les 4/5 de l’utilisation du silicium (hors silice) et 19,5 % de la production de ferro-alliages.

Les ferrosilicomanganèses renferment de 60 à 75 % de Mn et de 10 à 35 % de Si. Celui produit par Eramet en Norvège contient 65 % de Mn et 17 % de Si.

Autres ferro-alliages contenant du silicium : silico-ferro-chrome, ferro-silico-aluminium, silico-ferro-titane, silico-calcium, ferro-silico-magnésium.

Répartition de la production de ferroalliages en fonction de leur nature : en 2018.

en %
FeSiMn 29,1 FeMn 15,3
FeCr 23,7 Si* 7,4
FeSi 19,5 FeNi 4,9

Source : IOP Conference Serie, Mater. Sci. Eng., 866 (2020)

*Le silicium ayant un mode de production identique à celui des ferroalliages, il est rattaché à ces derniers.

Matières premières

Quartz, ferrailles et coke métallurgique, houille ou coke de pétrole.

Fabrication industrielle

Ils sont élaborés au four électrique à électrodes immergées, comme le silicium, par réduction de SiO2, à l’aide de coke, en présence de ferrailles. L’électricité représente 20 à 25 % des coûts de production (8 500 kWh/t de ferrosilicium à 75 %). La fumée de silice produite est récupérée pour élaborer des bétons hautes performances (voir le chapitre silices synthétiques).

Productions

En 2017, la production mondiale de ferrosilicium était d’un peu plus de 6 millions de t, celle de ferrosilicomanganèse de 11,2 millions de t, celle de ferro-chrome-silicium de 185 000 t. La production dans l’Union européenne de ferrosilicium, en 2014, était de 244 600 t, celle de ferrosilicomanganèse de 179 000 t.

en milliers de t d’alliage, en 2018
Fe-Si Si-Mn Fe-Si Si-Mn
Chine, en 2017 3 650 6 610 Ukraine 97 912
Russie 929 43 Inde 90 344
Norvège 266 358 Brésil 100 203
États-Unis, estimation 250 Bhoutan 121
Malaisie, en 2017 175 Pologne 64
Islande 117 Italie 91
Espagne 90 140 Kazakhstan 65 138
Afrique du Sud 90 210 Corée du Sud 196
Géorgie 333 Mexique 152

Source : USGS et BGS

En 2019, la production chinoise de ferrosilicium représente 66 % de la production mondiale, celle de ferrosilicomanganèse, en 2018, 67 % de la production mondiale.

Commerce international : en 2020.

Pour le ferrosilicium à plus de 55 % de Si :

Principaux pays exportateurs sur un total de 2,201 millions de t.

en tonnes
Russie 359 016 Pays Bas 161 369
Chine 257 205 Kazakhstan 117 296
Norvège 212 904 Islande 107 227
Malaisie 208 699 Bhoutan 96 587
Brésil 186 048 Pologne 72 497

Source : ITC

Les exportations russes sont destinées à 32 % aux Pays Bas, 26 % au Japon, 16 % à la Corée du Sud, 9 % à la Turquie.

Principaux pays importateurs :

en tonnes
Japon 326 921 Turquie 111 032
Corée du Sud 190 911 Belgique 100 597
États-Unis 182 931 Pays Bas 92 238
Allemagne 175 907 Taipei chinois 80 670
Inde 162 340 Autriche 54 435

Source : ITC

Les importations japonaises proviennent à 34 % de Russie, 21 % de Chine, 18 % de Malaisie, 16 % du Brésil.

Pour les ferrosilicomanganèse :

Principaux pays exportateurs sur un total de 2,736 millions de t :

en tonnes
Inde 694 429 Afrique du Sud 110 883
Ukraine 454 822 Italie 73 064
Malaisie 275 068 France 70 032
Norvège 257 011 Kazakhstan 68 090
Géorgie 250 537 Vietnam 62 411

Source : ITC

Les exportations indiennes sont destinées à 14 % aux Émirats Arabes Unis, 12 % au Japon, 9 % à l’Italie, 9 % à Taipei chinois.

Principaux pays importateurs :

en tonnes
États-Unis 281 409 Émirats Arabes Unis 119 404
Turquie 244 886 Taipei chinois 92 017
Japon 239 121 Corée du Sud 74 876
Allemagne 204 766 Pologne 73 924
Russie 179 629 Pays Bas 67 052

Source : ITC

Les importations des États-Unis proviennent à 29 % de Géorgie, 23 % d’Australie, 21 % d’Afrique du Sud, 10 % de Norvège, 5 % du Mexique.

Producteurs :

  • En Chine : le n°1 mondial est Erdos Metallurgy Group avec une capacité de production, à Erdos, en Mongolie Intérieure de 850 000 t/an de ferrosilicium et 300 000 t/an de ferrosilicomanganèse.
  • En Russie : RFA International produit, dans son usine de Chelyabinsk avec 35 fours et dans celle de Kuznetsk, avec 15 fours, 450 000 t/an de ferrosilicium. Mechel, a produit, en 2019, dans son usine de Bratsk, 66 900 t de ferrosilicium à 65 et 75 % de Si, pour une capacité de 84 000 t/an.
  • En Ukraine avec les filiales du groupe Privat : Nikopol Ferroalloy Plant, à Nikopol, avec 1 million de t/an de ferrosilicomanganèse et Zaporizhiya Ferroalloys, avec, en 2019, une production de 62 600 t de FeSi à 65 % de Si et 143 200 t de FeSiMn à 17 % de Si.
  • Aux États-Unis :
  • En Norvège :
    • Elkem, voir ci-dessous.
    • Finnfjord produit, dans 3 fours, 100 000 t/an dans son usine située près de Finnsnes, en Norvège.
    • Eramet produit du ferrosilicomanganèse (voir ci-dessous).

FerroGlobe, issu de la fusion, en 2015, de FerroAtlantica et de Globe Speciality Metal, produit du ferrosilicium en Espagne, au Venezuela, aux États-Unis, en Afrique du Sud et en France. Par ailleurs, a acquis, en février 2018, les activités de Glencore dans le manganèse avec, en particulier, l’élaboration de ferrosilicomanganèse à Mo i Rana, en Norvège. Ses capacités de production sont de 387 000 t/an de ferrosilicium et 309 000 t/an de ferrosilicomanganèse et, en 2020, les ventes de ferrosilicium ont été de 134 849 t et celles d’autres alliages de silicium comme Ca-Si, de 65 362 t.

  • En Espagne, les usines sont situées en Huesca, à Monzon (33 000 t/an de Si-Mn), en Cantabrique, à Boo (68 000 t/an de Si-Mn). Les usines de Galicie, à Cee (18 000 t/an de Fe-Si et 34 000 t/an de Si-Mn) et à Dumbria (61 000 t/an de Fe-Si) ont été vendues en juin 2019.
  • Aux États-Unis, les usines, avec 85 000 t/an de Fe-Si, sont situées dans l’Ohio, à Beverly et dans l’Alabama, à Bridgeport.
  • Au Venezuela, l’usine est située à Puerto Ordaz avec 23 000 t/an de Fe-Si et 22 000 t/an de Si-Mn.
  • En Afrique du Sud, les usines, avec 67 000 t/an de Fe-Si, sont situées à New Castle et eMalahleni.
  • En Norvège, la production est réalisée à Mo i Rana, avec 125 000 t/an de SiMn.
  • Pour la France, voir ci-dessous.

Par ailleurs Ferroglobe produit du silico-calcium, en Argentine à Mendoza avec 21 000 t/an et en France à Château Feuillet (73) avec 15 000 t/an.

Elkem, filiale du groupe chinois Bluestar, produit du ferrosilicium :

  • en Norvège, dans ses usines de Bremanger avec 32 000 t/an, Bjølvefossen avec 60 000 t/an, Rana avec 90 000 t/an,
  • en Islande à Akranes avec 120 000 t/an,
  • au Canada, province du Québec, à Chicoutimi avec 45 000 t/an,
  • au Paraguay, à Limpio avec 11 000 t/an.

Eramet, a produit, en 2020, 251 000 t de ferrosilicomanganèse standard ainsi que du ferrosilicomanganèse affiné, avec des usines :

  • en Norvège, à Sauda, Porsgrunn et Kvinesdal, avec 165 000 t/an,
  • en France, à Dunkerque, avec 70 000 t/an,
  • aux États-Unis à Marietta,
  • au Gabon, à Moanda, avec 65 000 t/an.

Situation française

Production : production, en 2018, de 35 000 t de ferrosilicium et de 60 000 t de ferrosilicomanganèse.

Producteurs :

  • La production de FerroGlobe (ex-Pechiney Électrométallurgie racheté par FerroAtlantica devenu FerroGlobe) est effectuée à Château Feuillet (73) avec 20 000 t/an de silicoalliages et 15 000 t/an de Si-Ca, Laudun (30) avec 35 000 t/an de Fe-Si, Pierrefitte (65) avec 14 000 t/an de silicoalliages. En 2021, la fermeture de l’usine de Château Feuillet a été annoncée.
  • Eramet produit du ferrosilicomanganèse dans son usine de Dunkerque, avec une capacité de production de 70 000 t/an.

Commerce extérieur : en 2020.

  • Ferrosilicium à plus de 55 % de Si :
    • Les exportations étaient de 41 555 t avec comme principaux marchés à :
      • 54 % l’Allemagne,
      • 8 % l’Inde,
      • 6 % les Pays Bas,
      • 5 % la Pologne
    • Les importations s’élevaient à 34 421 t en provenance principalement à :
      • 16 % de Norvège,
      • 14 % d’Italie,
      • 10 % d’Espagne,
      • 9 % d’Islande.
  • Ferrosilicomanganèse :
    • Les exportations étaient de 70 032 t avec comme principaux marchés à :
      • 59 % l’Allemagne,
      • 17 % le Royaume Uni,
      • 2 % de Belgique.
    • Les importations s’élevaient à 51 423 t en provenance principalement à :
      • 28 % de Norvège,
      • 24 % d’Italie,
      • 12 % des Pays Bas,
      • 9 % d’Espagne.

Utilisations

Consommations : la consommation européenne est d’environ 950 000 t/an de ferrosilicium.
En 2017, la consommation des États-Unis a été de 239 000 t de ferrosilicium et de 141 000 t de ferrosilicomanganèse.

Secteurs d’utilisation du ferrosilicium

En 2016, dans le monde. Source : Roskill

en %
Élaboration des aciers 69 % Alliages de magnésium 13 %
Fonte de moulage 17 %

Source : Roskill

Sidérurgie : comme désoxydant des aciers et élément d’alliage (pour plaques de transformateur et aciers inoxydables). Utilisation de 3 à 4 kg de ferrosilicium/t d’acier et environ 10 kg de ferrosilicium par tonne d’acier inoxydable.

Élaboration de Mg par silicothermie (voir le chapitre consacré au magnésium).

Bibliographie