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.
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
| Operazione | Consuma | Produce | Catalizzatore | Equipment | CO₂eq | Resa |
| ⚙️ preparazione carica Si |
quarzo, coke, carbone, scaglie di legno | carica forno Si |
— | alimentatore a peso |
— | 0.99 |
| 🧪 Riduzione carbotermica |
carica forno Si, coke, silica | silicio grezzo |
— | forno ad arco sommerso, elettrodi di grafite |
4.7 | 0.85 |
| ⚙️ raffinazione ossidativa Si |
silicio grezzo, oxygen, aria | silicio |
— | — |
0.15 | 0.97 |
Reazioni chimiche bilanciate
| Operazione | Equazione bilanciata | ΔH |
| Riduzione carbotermica |
SiO2 + 2 C -> Si + 2 CO |
+695.0 kJ/mol |
Ruolo delle sostanze in questa filiera
Condizioni operative
| Operazione | Temperatura | Pressione | Atmosfera |
| preparazione carica Si |
20–40 °C | atm | inerte |
| Riduzione carbotermica |
1800–2000 °C | atm | riducente |
| raffinazione ossidativa Si |
1500–1600 °C | — | ossidante |
Input energetici
| Operazione | Forma | Energia specifica |
| Riduzione carbotermica |
elettrica | 11.0 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