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RÉSUMÉ
Cet article donne un aperçu général sur les procédés de fabrication du coke métallurgique pour le haut-fourneau. Après une rapide description des propriétés fondamentales des charbons et des mécanismes de transformation du charbon en coke, les éléments de technologie et d’exploitation des fours à coke classiques sont présentés en détail. Les facteurs de production du coke et leur influence sur la qualité du coke sont ensuite passés en revue. Des exemples types de bilans matières et de bilans thermiques des fours à coke sont proposés. Pour terminer, des aspects complémentaires sont abordés sur les procédés de fabrication du coke non conventionnels faisant appel à des technologies différentes des cokeries classiques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jean-Marie DUCHÊNE : Ingénieur - Chef du groupe Carbonisation au Centre de Pyrolyse de Marienau (CPM)
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Daniel ISLER : Ingénieur Civil des Mines - Nancy - Responsable des Recherches Carbonisation au Centre de Pyrolyse de Marienau (CPM)
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Émile YAX : Ingénieur chimiste de l’École Nationale Supérieure de Chimie de Strasbourg - Docteur ès Sciences - Directeur du Centre de Pyrolyse de Marienau (CPM)
INTRODUCTION
La valeur d’usage d’un coke pour le haut fourneau résulte de ses propriétés chimiques, physico-chimiques et mécaniques.
Un bon coke doit :
-
présenter un taux de cendres faible et régulier et une basse teneur en soufre et en alcalins ;
-
avoir une distribution granulométrique homogène et stable sous l’effet de sollicitations mécaniques, thermiques et chimiques : résistance élevée au morcellement et à l’effritement jusqu’à haute température et après agression chimique ;
-
être léger, perméable ;
-
être organisé et peu réactif.
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VERSIONS
- Version archivée 2 de mars 2008 par Daniel ISLER
- Version courante de sept. 2016 par Daniel ISLER
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Fabrication du coke métallurgique2. Carbonisation des charbons
2.1 Propriétés des charbons
Seules les notions nécessaires à la connaissance des charbons utilisés en cokerie pour la production de coke sidérurgique seront rappelées ici.
HAUT DE PAGE2.1.1 Propriétés et structure des charbons
Les charbons dits cokéfiants ont tous la propriété de passer par un état plastique lorsqu’on les chauffe à l’abri de l’air et sont connus sous l’appellation de charbons bitumineux [1]. Leur valeur d’usage dépend à la fois de leur degré d’évolution (rang : § 2.1.2.2 ) et de leurs propriétés plastiques.
L’âge géologique de ces charbons se situe entre 150 et 300 millions d’années. Dans la pratique, cela correspond à un taux de carbone variant de 82 à 92 % : 70 à 80 % des atomes de carbone sont dans des cycles aromatiques, condensés pour la plupart, et les 20 à 30 % restants forment des cycles saturés, des radicaux alcoylés ou des chaînes paraffiniques [2] [3].
Les propriétés plastiques sont caractérisées par l’indice de gonflement (NF M 11-001), la dilatation (NF M 11-006) et la fluidité (ASTM D 2639). L’apparition et la disparition de ces propriétés délimitent la gamme des charbons dits cokéfiants ou ce que l’on appelle la fenêtre cokéfiante.
Les charbons contiennent de nombreux composés dont certains sont indésirables dans le processus d’élaboration de la fonte. Pratiquement, le taux massique de cendres doit être inférieur à 10 %, la teneur en soufre inférieure à 1 %, les métaux alcalins (Na, K) et le phosphore aussi faibles que possible.
HAUT DE PAGE2.1.2 Pétrographie des charbons
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