Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
l’heure actuelle, en dehors des hauts-fourneaux, toute une série de nouveaux procédés existent pour élaborer la fonte. Pour autant, ces méthodes n’ont pas dépassé encore le stade du développement, leurs installations sont coûteuses et ont un impact environnemental important. Cet article présente successivement différentes tentatives d’élaboration, dont celle d’un métal liquide en un seul réacteur, de la fonte avec deux réacteurs en série ou de la fonte au four électrique, avec pour chacune leurs historiques et leurs bilans actuels. Pour conclure, un tableau vise à classer les principales recherches et réalisations industrielles en cours.
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Auteur(s)
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Jacques ASTIER : Ancien Directeur à l’Institut de recherche de la sidérurgie française (IRSID) - Ingénieur-conseil
INTRODUCTION
Si la voie classique de production de la fonte est, depuis plusieurs siècles, basée sur le haut-fourneau, toute une série de recherches ont été faites, surtout depuis la deuxième moitié du XXe siècle, pour mettre au point de nouveaux procédés d’élaboration de la fonte ou, même d’un métal liquide, plus ou moins carburé. Ces diverses « vagues » de recherches et développement ont été motivées par le fait que :
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si, en tant que réacteur de réduction et fusion des minerais de fer, le haut-fourneau a atteint une sorte de perfection ;
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le haut-fourneau moderne exige d’importantes installations annexes pour, d’une part, préparer les minerais de fer et, notamment agglomérer les fines ou les concentrés de ces minerais, d’autre part, préparer, aussi, les charbons et les cokéfier.
Ces installations annexes sont coûteuses et ont, également, un impact important sur l’environnement. Cela explique la recherche d’une méthode simple et directe permettant de passer du minerai de fer à la fonte ou à l’acier.
Néanmoins, il faut bien insister sur le fait que, sur le plan industriel, tous ces efforts n’ont pas abouti à grand chose, surtout si on compare ce domaine à celui de la réduction directe où (voir dossier Réduction directe[M 7 580]) la production a dépassé 54 Mt en 2004. Pour cette même année, on a produit, toujours mondialement, un peu plus de 717 Mt de fonte dont :
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environ 705 Mt dans des hauts-fourneaux à coke ;
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environ 8 Mt dans des hauts-fourneaux au charbon de bois (essentiellement au Brésil) ;
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environ 3 Mt dans des unités COREX ;
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environ 1 Mt dans des fours électriques à fonte.
Nous étudierons successivement :
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les tentatives pour élaborer directement un métal liquide en un seul réacteur ;
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les procédés d’élaboration de la fonte avec deux réacteurs en série ;
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les procédés d’élaboration de la fonte au four électrique ;
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les variantes du haut-fourneau classique.
Un commentaire sur toutes ces méthodes permettra au lecteur de se faire une idée générale de l’évolution du domaine concerné.
Pour plus de renseignement sur le procédé COREX, le lecteur pourra se reporter au dossier Procédé COREX d’élaboration de la fonte.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1989 par Jacques ASTIER
- Version archivée 3 de sept. 1998 par Jacques ASTIER
DOI (Digital Object Identifier)
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Variantes du haut-fourneau classique3. Procédés d’élaboration de la fonte au four électrique
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Les fours électriques à fonte ou fours électriques de réduction continuent à exister (cf. figure 2) depuis l’époque où, après la dernière guerre, toute une série d’unités ont été construites principalement par les sociétés Elektrokemisk (Norvège) et Demag (Allemagne). Malheureusement, ce procédé, à l’inverse du haut-fourneau, n’a guère évolué et a peu à peu décliné car :
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il continuait à exiger, par tonne de fonte, environ 400 kg de coke (cf. figure 2) ;
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il produisait, par son riche gaz excédentaire, à peu près l’équivalent de l’énergie électrique qu’il consommait, soit 2 000 à 2 100 kWh par tonne de fonte.
On a donc pensé à effectuer, à partir de ce gaz, un préchauffage et une préréduction du minerai de fer et cela de deux façons différentes.
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Tout d’abord, après des tentatives peu couronnées de succès avec des fours à cuve, on a associé un four tournant à un four électrique. Plusieurs installations importantes ont été réalisées, mais il ne reste plus guère, à l’heure actuelle, que celle de Witbank de la société Highveld Steel and Vanadium Corp. qui produit ainsi environ 1 Mt de fonte vanadifère par an avec :
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une première usine à 10 fours tournants et 6 fours électriques d’environ 33 MVA ;
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une seconde usine avec 3 fours tournants et un gros four électrique de 63 MVA et 40 MW produisant 650 t/j.
La figure 12 donne le schéma de l’installation et des indications technico-économiques sur cette méthode de production de la fonte.
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Plus récemment, des essais ont été réalisés...
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Procédés d’élaboration de la fonte au four électrique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KITAGAWA (T.) - The advanced smelting process for high grade iron. Production DIOS - . AIC Conference (11-12 mars 1998). Iron Ore and Steel Forum. Australie Conférence no 8.
-
(2) - LEONARD (G.) - An update on COREX FINEX and FINMET technology - . Gorham-Intertech Conference (2-4 mars 1998, États-Unis).
-
(3) - ÉBERLÉ, EICHBERGER, al - Start up and operating results of POSCO, COREX plant - . Iron and Steel Engineer (janv. 1998), p. 25-28.
-
(4) - RENGERSEN (J.) - The cyclone converter furnace - . Gorham-Intertech Conference (2-4 mars 1998, États-Unis).
-
(5) - CONTRUCCI (Marco de A.) - The integration of the mini-mills. Facts and consequences - . Gorham-Intertech Conference (2-4 mars 1998, États-Unis).
-
(6) - ISENBERG O’LONGHLIN (J.) - Brazilian iron-making process heading - ....
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