Le silicium se contracte lorsqu'il est liquide et se dilate lorsqu'il est solidifié. Il a un point de fusion et d’ébullition élevé et forme une structure cristalline cubique de diamant une fois cristallisé. La clé du rôle du silicium en tant que semi-conducteur et de son utilisation en électronique réside dans la structure atomique de l'élément, qui comprend quatre électrons de valence, permettant au silicium de se combiner facilement avec d'autres éléments.
La majeure partie du silicium raffiné chaque année – environ 80 % – est produite sous forme de ferrosilicium destiné à la fabrication de l'acier. Selon les besoins de la fonderie, le ferrosilicium peut contenir de 15 à 90 % de silicium.
Les alliages de fer et de silicium sont produits par fusion par réduction à l'aide de fours à arc pour minerai. Les sources de carbone telles que les minerais riches en silice et le charbon à coke (charbon métallurgique) sont broyées et chargées dans les fours avec la ferraille. À des températures supérieures à 1 900 degrés (3 450 degrés F), le carbone réagit avec l’oxygène présent dans le minerai pour former du monoxyde de carbone. Dans le même temps, le fer et le silicium restants se combinent pour former du ferrosilicium fondu, qui peut être récupéré en tapotant sur le fond du four.
Une fois refroidi et durci, le ferrosilicium peut être transporté et utilisé directement dans la fabrication de l’acier. La même méthode, hors fer, est utilisée pour produire du silicium de qualité métallurgique d'une pureté supérieure à 99 %. Le silicium métallurgique est également utilisé dans la fabrication de l'acier, ainsi que dans la fabrication d'alliages d'aluminium et de produits chimiques à base de silane.
Le silicium métallurgique est classé selon les niveaux d'impuretés de fer, d'aluminium et de calcium présents dans l'alliage. Par exemple, la teneur en fer et en aluminium du silicium métallique 553 est inférieure à 0,5 % et la teneur en calcium est inférieure à 0,3 %. Le ferrosilicium a de nombreuses utilisations en dehors de la fabrication de l'acier. C'est un préalliage utilisé dans la production de ferrosilicium magnésium et un agent nodulisant utilisé dans la production de fonte ductile.
