Bibliographie & annexes
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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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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.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1989 par Jacques ASTIER
- Version archivée 3 de sept. 1998 par Jacques ASTIER
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Vue d’ensemble de tous ces développements4. Variantes du haut-fourneau classique
Sans insister outre mesure, il faut signaler qu’à côté des « hauts-fourneaux classiques », c’est-à-dire des grandes unités extrêmement efficaces, de grandes dimensions et alimentées en coke, on trouve les hauts-fourneaux suivants.
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Tout d’abord, des petits hauts-fourneaux plus ou moins classiques qui, comme on l’a vu plus haut (cf. Introduction), apparaissent dans les statistiques sous forme des hauts-fourneaux à charbon de bois, produisant au total environ 8 Mt de fonte par an dans le monde, mais surtout au Brésil. Cette méthode de production de la fonte paraissait en stagnation mais, récemment, avec les augmentations brutales des prix du coke et des métaux primaires (fonte, DRI/HBI et ferrailles, voir dossier Prix des matières premières[M 7 030] Prise des matières premières. Conséquences possibles de leur évolution), il y a une certaine reprise de cette production, toujours au Brésil. Néanmoins, cette voie se heurte toujours aux deux difficultés suivantes :
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du point de vue écologique, l’utilisation des bois sans faire de plantation nouvelle devient de plus en plus exclue ;
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mais, précisément, cette « reforestation » est coûteuse, notamment en main-d’œuvre et, au Brésil en particulier, on a tendance à évoluer vers une alimentation en coke pour ces petits hauts-fourneaux.
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Ensuite, un important développement de nombreux petits hauts-fourneaux, des « mini-hauts-fourneaux » construits dans les pays en développement et, plus particulièrement, en Asie et, notamment en Chine où l’on notait en 1994 que la moitié de la production de fonte était assurée par de telles unités (tableau 11).
Depuis cette date, en Chine, les augmentations considérables de la production de fonte se font, essentiellement, comme ailleurs, avec des unités de grandes ou, tout au moins, de moyennes dimensions. Cette évolution est :
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de44 Mt en 1985 ;
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à105 Mt...
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Variantes du haut-fourneau classique
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).
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(3) - ÉBERLÉ, EICHBERGER, al - Start up and operating results of POSCO, COREX plant - . Iron and Steel Engineer (janv. 1998), p. 25-28.
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(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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