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Filiera silicio metallurgico

Metallurgical silicon pipeline

Filiera silicio metallurgico (MG-Si): riduzione carbotermica di quarzo con coke, carbone e legno in forno ad arco sommerso a ~2000 °C, ottenendo Si al 98-99% di purezza, materia prima per leghe di alluminio, siliconi e silicio solare.

IRI
chem:metallurgicalSiliconPipeline
Unit Operation
3
Operazioni chimiche
1 (con reazione)
Operazioni fisiche
2
CO₂eq cumulato
4.85 kg/kg
Produzione globale
8 Mt/anno
Impatto CO₂ globale
39 Mt CO₂/anno
Sezioni: diagramma unit operation reazioni ruoli sostanze condizioni energia supply chain supply chain completa → SPARQL

Diagramma di flusso

flowchart LR siChargePreparation["preparazione carica Si"] carbothermicReduction["Riduzione carbotermica"] siRefining["raffinazione ossidativa Si"] s_quartz(["quarzo"]):::role_rawMaterial s_quartz --> siChargePreparation s_coke(["coke"]):::role_rawMaterial s_coke --> siChargePreparation s_coal(["carbone"]):::role_rawMaterial s_coal --> siChargePreparation s_woodChips(["scaglie di legno"]):::role_rawMaterial s_woodChips --> siChargePreparation s_siFurnaceCharge(["carica forno Si"]):::role_intermediate siChargePreparation --> s_siFurnaceCharge s_siFurnaceCharge --> carbothermicReduction s_coke --> carbothermicReduction s_silica(["silica"]):::role_rawMaterial s_silica --> carbothermicReduction s_siliconCrude(["silicio grezzo"]):::role_intermediate carbothermicReduction --> s_siliconCrude s_silicaFume(["fumi di silice"]):::role_byproduct carbothermicReduction -.-> s_silicaFume s_carbonMonoxide(["monossido di carbonio"]):::role_byproduct carbothermicReduction -.-> s_carbonMonoxide s_siliconCrude --> siRefining s_oxygen(["oxygen"]):::role_utility s_oxygen --> siRefining s_air(["aria"]):::role_utility s_air --> siRefining s_silicon(["silicio"]):::role_finalProduct siRefining --> s_silicon s_siRefiningSlag(["scoria raffinazione Si"]):::role_byproduct siRefining -.-> s_siRefiningSlag classDef role_rawMaterial fill:#e8f4ff,stroke:#06c,color:#003 classDef role_finalProduct fill:#e8ffe8,stroke:#0a7,color:#030 classDef role_intermediate fill:#f0f0f0,stroke:#666,color:#333 classDef role_byproduct fill:#fff4e0,stroke:#cc7a00,color:#642 classDef role_waste fill:#fae8e8,stroke:#888,stroke-dasharray:3 3,color:#444 classDef role_utility fill:#e0f7f7,stroke:#06c8c8,color:#033 classDef role_catalyst fill:#fde0f0,stroke:#cc3399,color:#506 classDef role_mine fill:#f5e6d3,stroke:#8b5a2b,color:#3d2e15,stroke-width:2px
materia prima prodotto finale intermedio sottoprodotto scarto utility catalizzatore ⛏️ miniera --> consumes/produces · -.> byproduct/waste/catalyst/recycle/mine

Unit Operation

🧪 = ha reazione bilanciata · ⚙️ = solo fisica

OperazioneConsumaProduceCatalizzatoreEquipmentCO₂eqResa
⚙️ preparazione carica Si quarzo, coke, carbone, scaglie di legnocarica forno Si alimentatore a peso 0.99
🧪 Riduzione carbotermica carica forno Si, coke, silicasilicio grezzo forno ad arco sommerso, elettrodi di grafite 4.70.85
⚙️ raffinazione ossidativa Si silicio grezzo, oxygen, ariasilicio 0.150.97

Reazioni chimiche bilanciate

OperazioneEquazione bilanciataΔH
Riduzione carbotermica SiO2 + 2 C -> Si + 2 CO +695.0 kJ/mol

Ruolo delle sostanze in questa filiera

🟦 materia prima (5)
🟩 prodotto finale (1)
🟨 sottoprodotto (3)
▫️ intermedio (2)
🩵 utility (2)

Condizioni operative

OperazioneTemperaturaPressioneAtmosfera
preparazione carica Si 20–40 °Catminerte
Riduzione carbotermica 1800–2000 °Catmriducente
raffinazione ossidativa Si 1500–1600 °Cossidante

Input energetici

OperazioneFormaEnergia specifica
Riduzione carbotermica elettrica11.0 MJ/kg

Supply chain inter-filiera

⬅ Materie prime/intermedi forniti da altre filiere

➡ Prodotti/sottoprodotti consumati da altre filiere

Esplora con SPARQL

Query di esempio sui ruoli delle sostanze in questa filiera:

PREFIX chem: <https://ontology.siletto.it/chem-pipeline#>
SELECT ?role ?substance WHERE {
  ?substance chem:playsRole ?ra .
  ?ra chem:role ?role ; chem:inPipeline chem:metallurgicalSiliconPipeline .
} ORDER BY ?role

Vedi altri esempi SPARQL.


Dereferenziabile: chem:metallurgicalSiliconPipeline · ontologia completa · TTL sorgente