Réduction du minerai de fer expliquée : processus, principes et production

La réduction du minerai de fer (iron smelting) est la méthode courante de production des métaux. Elle est normalement réalisée dans un haut fourneau. Dans cet article, vous découvrirez la définition et le principe de fonctionnement d'un processus de réduction du minerai de fer.

Qu'est-ce que la réduction du fer ?

La réduction (smelting) est la production de métal, surtout le fer, à partir de minerai dans un processus impliquant la fusion et la réduction chimique des composés métalliques en métal purifié. On peut aussi la voir comme les divers liquides ou solides semi-fondus produits et utilisés au cours de cette production.

Processus de réduction du minerai de fer

La réduction du minerai de fer nécessite une préparation avant d'être réalisée. Elle permet au fourneau de fonctionner parfaitement et parfois économiquement. Il a besoin d'un "régime" régulier et uniforme dont on a retiré le plus possible de matériaux indésirables.

Soit la richesse, soit la taille et la densité des morceaux doivent être améliorées, ce qui se fait de plusieurs façons :

• par la concentration (mise à niveau) des minerais de basse qualité avec élimination des matériaux indésirables par lavage et/ou séparation par gravité, ou dans le cas de minerais magnétiques, par séparation magnétique.
• par concassage et criblage (tamisage) à une taille appropriée. La poudre résiduelle du criblage, appelée "fines", est mélangée avec de la poussière de charbon ou de la brise de coke, et suit le processus de sintering (frittage/brûlage contrôlé), résultant en la fusion des fines en morceaux durs qui peuvent être inclus dans la charge du fourneau. Le sinter est de plus en plus utilisé de nos jours et dans certaines usines, il forme 100 % de la charge.
• par le mélange de différents minerais pour obtenir une cohérence dans la qualité,
• et par la formation de minerais pulvérulents en pellets.

Comme mentionné plus haut, le processus de réduction du minerai de fer est nécessaire pour améliorer l'efficacité du fourneau et travailler économiquement. Cela se fait en éliminant les matériaux indésirables et en améliorant la densité des morceaux, leur taille ou leur richesse.

Réduction du fer dans le haut fourneau

La réduction du fer implique deux processus principaux dans le haut fourneau :

• la réduction du fer à partir de ses composés et
• sa séparation de son mélange physique avec les matériaux de gangue.

Dans un fourneau, la charge descend constamment lentement contre le flux de gaz très chauds qui provoquent l'évaporation de l'humidité de la charge en haut. Un peu plus bas, le calcaire se décompose en chaux et libère du dioxyde de carbone. La réaction principale est la réduction des oxydes de fer, formant du dioxyde de carbone et laissant le fer libre. La réduction commence assez haut dans le fourneau et est progressive à mesure que la charge descend, et à la zone de fusion, le fer et la scorie s'écoulent vers le bas dans le creuset. La scorie, plus légère, flotte sur le fer.

Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur le processus de réduction :

À intervalles réguliers, quand le creuset se remplit, la scorie est écoulée, suivie par le fer, qui va dans d'énormes récipients de stockage appelés "mélangeurs" (mixer), pour maintenir l'état fondu jusqu'à ce qu'il soit requis dans l'usine de fabrication de l'acier, généralement assez près du fourneau. En plus de maintenir une réserve de métal chaud, les mélangeurs servent à compenser les variations de composition entre les ajouts successifs de métal chaud, donnant un produit plus uniforme.

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Un mélangeur inactif ne fait que maintenir un stock de métal mais dans un mélangeur actif, un certain affinage a lieu avec la formation de scorie à l'intérieur.

C'est tout pour cet article, où la définition d'un processus de réduction du fer et comment il est réalisé dans un haut fourneau. J'espère que vous en avez beaucoup appris, si c'est le cas, partagez avec d'autres étudiants. Merci pour votre lecture, à la prochaine !