Étude de l'affinage oxydant du silicium métallurgique et des ferrosiliciums

Study of the refining of metallurgical silicon and ferrosilicon alloys through an oxidising treatment

• Auteur / Autrice : Christophe Dumay
• Direction : Michel Allibert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Sciences appliquees

Metaux, metallurgie

Elaboration silicium

Ferrosilicium

Raffinage

Coefficient activite

Tension interfaciale

Thermodynamique

Pyrometallurgie

Oxydation

Scorie

Silicium

Nc

Alliage base fer

Nk

Silicium alliage

Alliage fesi

Nk

Fe si

Silicon production

Ferrosilicon

Refining

Activity coefficient

Interface tension

Thermodynamics

Pyrometallurgy

Oxidation

Slag

Silicon

Nc

Iron base alloys

Nk

Silicon alloy

Résumé

Le silicium metallurgique et les ferrosiliciums elabores par voie pyrometallurgique doivent, pour certaines applications, subir un traitement d'affinage visant a en reduire la teneur en aluminium et en calcium. Un tel traitement peut etre effectue par le biais d'une oxydation des alliages liquides (procede tinject chez pechiney-electrometallurgie par exemple). L'objectif de ce travail est de preciser la description physico-chimique et thermodynamique de cet affinage par la mesure et l'analyse de plusieurs de ses parametres fondamentaux. Nous avons tout d'abord mesure par la methode de la goutte posee la tension interfaciale entre les alliages fer-silicium liquides et differents laitiers constitues des oxydes al#2o#3-cao-mgo-na#2o-sio#2. Nous avons montre que la tension interfaciale decroit avec l'enrichissement en silicium de l'alliage et l'addition d'oxydes basiques (cao, mgo, na#2o) au laitier. Les consequences de ces evolutions sur le procede d'affinage tinject sont analysees qualitativement. Les phenomenes interfaciaux dynamiques qui accompagnent le transfert rapide d'une impurete (al, ca) d'un alliage vers un laitier ont ete caracterises. Une etude extensive de l'equilibre thermodynamique entre alliages et laitiers a ensuite permis l'acquisition d'une connaissance precise des coefficients de partage des elements aluminium et calcium entre les deux phases, dans les conditions de traitement industriel (composition des phases, temperature). A l'aide de la technique des cellules d'effusion couplee a la spectrometrie de masse, nous avons mesure les coefficients d'activite a dilution infinie des elements aluminium et calcium dans les alliages fer-silicium. Nous presentons une analyse critique des resultats de ces mesures et de ceux qui s'obtiennent par l'intermediaire de calculs d'equilibre, a partir de l'etude des coefficients de partage