Кремний сжимается в жидком состоянии и расширяется при затвердевании. Он имеет высокую температуру плавления и кипения и при кристаллизации образует кубическую кристаллическую структуру алмаза. Ключом к роли кремния как полупроводника и его использованию в электронике является атомная структура элемента, которая включает четыре валентных электрона, что позволяет кремнию легко объединяться с другими элементами.
Большая часть ежегодно перерабатываемого кремния (около 80%) производится в виде ферросилиция для использования в сталеплавильном производстве. В зависимости от требований металлургического завода ферросилиций может содержать от 15% до 90% кремния.
Сплавы железа и кремния производят восстановительной плавкой в рудно-дуговых печах. Источники углерода, такие как богатые кремнеземом руды и коксующийся уголь (металлургический уголь), измельчаются и загружаются в печи вместе с железным ломом. При температуре выше 1900 градусов (3450 градусов по Фаренгейту) углерод вступает в реакцию с кислородом, присутствующим в руде, с образованием газообразного угарного газа. В то же время оставшееся железо и кремний объединяются, образуя расплавленный ферросилиций, который можно собрать, постукивая по дну печи.
После охлаждения и затвердевания ферросилиций можно транспортировать и использовать непосредственно в производстве стали. Этим же методом, за исключением железа, получают кремний металлургического качества чистотой более 99%. Металлургический кремний также используется в сталеплавильном производстве, а также в производстве алюминиевых сплавов и силановых химикатов.
Металлургический кремний классифицируется по уровню примесей железа, алюминия и кальция, присутствующих в сплаве. Например, содержание железа и алюминия в металлическом кремнии 553 составляет менее 0,5%, а содержание кальция — менее 0,3%. Помимо производства стали, ферросилиций имеет множество применений. Это пресплав, используемый при производстве ферросилико-магниевого сплава, и агент, образующий шаровидные образования, используемый при производстве ковкого чугуна.
