Ferrosilicium - L’Élémentarium

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 :
- FerroGlobe, voir ci-dessous.
- CC Metals and Alloys : avec une capacité de 100 000 t/an dans son usine de Calvert City dans le Kentucky.
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

Eurolliages, 168 Av. de Tervuren, 1150 Bruxelles, Belgique.
« 2050 vision for the European ferro-alloys and silicon sector« , Euroalliages.
« Best available techniques (BAT) reference document or BREF for non-ferrous metals industry« , UE, 2017.
L. Holappa et S. Louherikilpi, « On the role of ferroalloys in steel making« , The 13^th International Ferroalloys Congress, Almaty, Kazakhstan, juin 2013.