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Auteur(s)
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Jacques ASTIER : Ingénieur-conseil - Ancien Directeur à l’Institut de recherche de la sidérurgie française (IRSID)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Depuis une vingtaine d’années, quatre faits sont devenus très marquants dans le domaine de la réduction directe des minerais de fer, qui est, comme l’on sait, la dénomination acceptée pour la réduction des minerais de fer à l’état solide (qui a pratiquement lieu en dessous de 1 000 à 1 100 oC).
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Tout d’abord, on constate la croissance des capacités et de la production mondiale des minerais de fer réduits à l’état solide, c’est-à-dire des DRI (Direct Reduced Iron) et les HBI (Hot Briquetted Iron). L’essentiel de cette expansion se fait dans les pays en développement, la part des pays industrialisés étant très limitée.
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Ensuite, on note le rôle prépondérant des procédés de réduction par le gaz naturel, par rapport à la réduction par le charbon (bien qu’il y ait des signes d’une évolution à cet égard) et par voie de conséquence, comme indiqué plus haut, le développement de la réduction directe dans les pays où le gaz naturel est abondant et bon marché, c’est-à-dire surtout dans les pays en développement.
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Puis, on remarque le développement du briquetage à chaud des minerais réduits (pour obtenir les HBI) de façon à faciliter les transports, notamment par voie maritime, avec de moindres risques de réoxydation pour créer un marché mondial des minerais réduits.
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Enfin, à côté des procédés devenus maintenant classiques, c’est-à-dire basés sur le gaz naturel et le four à cuve (MIDREX et HYL), on constate qu’il y a toujours des activités de recherches et développement, mais plus pour améliorer les procédés existants que pour créer de nouveaux procédés.
Ces quatre points constituent les principales parties de cet article qui seront précédées du rappel des bases scientifiques de la réduction des minerais de fer à l’état solide et suivies d’une conclusion sur les avantages, les difficultés et l’avenir de la réduction directe.
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Avenir de la réduction directe : ses avantages et ses difficultés5. Évolution des procédés
En reprenant la classification indiquée sur le tableau 9, nous examinerons, avant d’étudier où en sont les développements des nouveaux procédés, ce qu’il y a de nouveau sur ce que l’on peut appeler les procédés classiques de réduction directe.
5.1 Procédés classiques
La figure 11 indique clairement que la production mondiale de minerai réduit est tout d’abord assurée, pour une part considérable 90 % en 2003, par des procédés basés sur le gaz naturel et, ensuite, parmi ces procédés basés sur le gaz, par deux d’entre eux :
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MIDREX : près de 65 % de la production totale en 2003 ;
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HYL III : près de 19 % de la production totale en 2003 et plus de 20 % si l’on y joint HYL I, premier procédé industriel mis au point par le groupe mexicain HYLSA en 1957 et qui est de plus en plus remplacé par HYL III.
Ces deux procédés, MIDREX et HYL III se développent normalement tant en nombre d’unités (environ 50 modules MIDREX et 18 unités HYL III) qu’en améliorations dans la conception et la réalisation des unités.
À cet égard, on trouvera les schémas de base de ces deux procédés :
Le but des recherches actuelles est, évidemment, d’abaisser les coûts et d’adapter ces procédés aux diverses situations locales ; cela conduit aux variantes suivantes.
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Unités de plus grandes capacités (économie d’échelle)
À cet égard la figure 14 montre l’évolution des modules MIDREX à laquelle on peut ajouter que, après le succès du premier megamod (c’est-à-dire 1 Mt/an) en Inde, MIDREX a construit trois autres megamods (IMEXA, AIR et COMSIGUA) et un extended megamod (ISPAT DR 3) produisant 1,4 Mt par an et va construire un super megamod d’un diamètre de 7,5 m pouvant produire plus de 1,5 Mt/an ; quoi qu’il en soit, ces megamods fonctionnent remarquablement bien et, de son côté, HYL...
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